透析生化分離工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

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摘要本文首先介紹了生化分離工程實(shí)驗(yàn)，并針對(duì)以往教學(xué)實(shí)踐中的不足之處，通過(guò)調(diào)整和更新教學(xué)內(nèi)容，增設(shè)具有自主設(shè)計(jì)性的研究型的生化分離工程實(shí)驗(yàn)；對(duì)實(shí)驗(yàn)前期預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作技能、實(shí)驗(yàn)后結(jié)果分析，三方面齊抓并舉，豐富實(shí)驗(yàn)考核方式。并能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合分析能力和獨(dú)立開(kāi)展科學(xué)研究的能力。

關(guān)鍵詞生化分離工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

0引言

生化分離工程實(shí)驗(yàn)是生物工程專業(yè)中關(guān)于物質(zhì)分離的理論和實(shí)現(xiàn)工程放大的重要實(shí)踐性課程，由于物質(zhì)分離過(guò)程中工藝方法具有模塊化和可替換性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新能力起著重要作用。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。①與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，由教師“喂飯”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白约撼燥垺薄Ｋ谂囵B(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力方面具有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)無(wú)法比擬的作用。可是，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程比驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)更長(zhǎng)，教學(xué)內(nèi)容更豐富、更復(fù)雜，教學(xué)方法與組織形式更加多樣化，這就更需要教師精心安排和組織整個(gè)教學(xué)過(guò)程。本文通過(guò)對(duì)生化分離工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐步驟的描述，探討了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)組織形式、教學(xué)模式和考核方法，提出了實(shí)施生化分離工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意的問(wèn)題。

1自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降木唧w實(shí)踐

在實(shí)施設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)已完成大部分相關(guān)理論課程教學(xué)，學(xué)生們已經(jīng)建立好生化分離工程的學(xué)科知識(shí)框架。同時(shí)，學(xué)生在大一、大二開(kāi)設(shè)的分析化學(xué)、生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)操作技能和相關(guān)儀器的正確使用。這些能力的具備為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展提供了保障。在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之初，教師必須使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的目的、意義及具體實(shí)施方法。一般可將班級(jí)分成若干個(gè)由2~4人組成的研究小組，每個(gè)小組選擇一個(gè)課題，分工協(xié)作，用3~4周時(shí)間確定目標(biāo)、收集信息、制定方案、實(shí)施方案、完成研究報(bào)告、演示研究成果，最后，通過(guò)自評(píng)和互評(píng)，由教師對(duì)研究過(guò)程和成果作出評(píng)價(jià)；為有序、順利的達(dá)到預(yù)期目的，我們所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K多為老師曾申請(qǐng)課題，研究背景熟悉，同時(shí)也考慮了所開(kāi)課題需具有代表性和較寬的涉及面。目前已開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)?zāi)K有：金桔黃酮提取與純化；胞內(nèi)脂肪酶的提取與純化；發(fā)酵液中青霉素的分離與純化；發(fā)酵液中赤霉素的分離與純化；茶葉中茶多酚的分離與純化；發(fā)酵液中谷氨酸的分離與純化。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施步驟如圖1所示。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施中依據(jù)進(jìn)程應(yīng)著重注意以（下轉(zhuǎn)第83頁(yè)）（上接第34頁(yè)）下三個(gè)階段：

（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備。依據(jù)所選課題，實(shí)驗(yàn)小組成員進(jìn)行分工協(xié)作，在正式實(shí)驗(yàn)之前完成文獻(xiàn)數(shù)據(jù)查閱和實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)目的明確，包含必備實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表，列出所需藥品及儀器；實(shí)驗(yàn)方案必須通過(guò)指導(dǎo)教師的審查，否則須進(jìn)一步討論、修改，完善實(shí)驗(yàn)方案。

（2）實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)以學(xué)生獨(dú)立試驗(yàn)和教師指導(dǎo)相接合的方式進(jìn)行，但考慮到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)涉及面大、需時(shí)較長(zhǎng)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和場(chǎng)所采用相對(duì)集中、適度分散的辦法安排。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)室及正常教學(xué)時(shí)間內(nèi)，提供指導(dǎo)，負(fù)責(zé)安全，同時(shí)考察并記錄實(shí)驗(yàn)小組及其成員個(gè)人的工作表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)涉及的分析測(cè)試，由學(xué)生提出預(yù)約申請(qǐng)，由分管儀器的教師或研究生指導(dǎo)完成。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告及總結(jié)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照格式要求撰寫(xiě)一篇規(guī)范的科技小論文作為實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告，重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析及數(shù)據(jù)與結(jié)論的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)論文上交的同時(shí)，小組準(zhǔn)備答辯總結(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生制作簡(jiǎn)短ppt幻燈片用于答辯。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組選派一人在總結(jié)答辯會(huì)上作簡(jiǎn)要的陳述，答辯小組成員接受教師和其他小組同學(xué)的質(zhì)疑，教師根據(jù)小組的論文和答辯情況進(jìn)行分析評(píng)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，要求小組對(duì)已完成實(shí)驗(yàn)體系作出待研究方向的預(yù)判，以供下屆學(xué)生參考。

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施的過(guò)程中，還應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)小組成員間自由、平等的交流和適當(dāng)分工，培養(yǎng)良好的學(xué)術(shù)氛圍。其次，教師要充分信任學(xué)生，在一般情況下，教師不干涉小組的研究過(guò)程。但教師又要給予原則性的指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。

2實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定

對(duì)于在本科生開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。為鼓勵(lì)學(xué)生嘗試創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，成績(jī)考核不應(yīng)以最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確與否為唯一根據(jù)，而應(yīng)綜合評(píng)價(jià)立題是否有新意，立題是否合理。此外，還應(yīng)將學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中處理異常事件、修正實(shí)驗(yàn)方案納入實(shí)驗(yàn)成績(jī)中。目前實(shí)驗(yàn)成績(jī)按下式計(jì)算：實(shí)驗(yàn)成績(jī)=實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告50%+實(shí)驗(yàn)過(guò)程20%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告及答辯30%。

3實(shí)驗(yàn)效果和展望

通過(guò)生化分離工程設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展和實(shí)踐鍛煉，學(xué)生對(duì)生化分離工程加深了了解，并產(chǎn)生了濃厚的興趣。正如鄧子新院士所說(shuō):“在實(shí)驗(yàn)室里老師教學(xué)生不應(yīng)當(dāng)象在工廠里師傅教徒弟一樣，指給你做什么東西你就做什么東西，而是把這方面的工作交給你以后，你自己要放開(kāi)你的思路去自主地創(chuàng)新”。②

自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由于是在掌握基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，給了學(xué)生自由發(fā)揮的余地，使學(xué)生對(duì)生化分離工程的相關(guān)論文查找及分析研究、實(shí)驗(yàn)實(shí)施及問(wèn)題的解決、結(jié)果的分析和討論、答辯以及科研論文的撰寫(xiě)過(guò)程都有了較為深刻的了解，為將來(lái)學(xué)習(xí)或工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生積極主動(dòng)進(jìn)行充分的課前預(yù)習(xí)，為解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題經(jīng)常去圖書(shū)館查資料，提出解決問(wèn)題的途徑和方法。當(dāng)實(shí)驗(yàn)方案失敗時(shí)，能及時(shí)失敗中吸取教訓(xùn)，修正實(shí)驗(yàn)方案。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在加強(qiáng)了學(xué)生間和師生間的交流的同時(shí)，也鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程對(duì)學(xué)生的責(zé)任感提出了更高的要求。達(dá)到了我們實(shí)驗(yàn)改革之初設(shè)想的目地，即“授人以魚(yú)，不若授人以漁”。實(shí)驗(yàn)后與學(xué)生座談，學(xué)生很認(rèn)可這種方式，認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)自立、自信、自強(qiáng)的個(gè)性，獨(dú)立分析能力，同時(shí)具備包容不同思想，自由的研究氛圍，認(rèn)真務(wù)實(shí)，真正體會(huì)探索的樂(lè)趣。

在未來(lái)的計(jì)劃中，我們將重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的管理及教師指導(dǎo)作用的問(wèn)題；（2）合適的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新方式；（3）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新點(diǎn)的科學(xué)判斷。我們相信：只要老師深入實(shí)驗(yàn)室，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法，探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新途徑，實(shí)驗(yàn)教學(xué)必定能取得理想效果，達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。