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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)12-0036-03
化工原理是化学工程、生物工程,食品工程等专业学生必修的一门基础课程,它在数学、物理、化学等基础课程与专业课之间起着承先启后的作用,是自然科学的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程[1]。它要解决的不仅是过程的基本规律,而是面临着真实的、复杂的生产问题——特定的物料在特定的设备中进行的过程。实际问题的复杂性不完全在于过程本身,而首先在于化工设备复杂的几何形状和千变万化的物性[2]。其主要任务是介绍流体流动与输送机械、过滤与沉降、传热和传质的基本原理与计算、设备构造及操作原理、设备选型等。这些都密切联系生产实际,因此改革生物工程专业《化工原理》的教学内容,更好地使学生掌握本课程系统的理论知识和实验技术、可以培养学生运用基础理论分析和解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,为专业课学习和今后的工作打下坚实的基础。其理论知识和研究不仅应用在化工生产中,而且在石油、冶金、轻工、制药及原子能工业、生物工程、环境保护工程中也广泛应用。在课时相对缩减的今天,如何让学生既能掌握化工原理的基本理论,又能培养学生解决化工单元操作中各种工程实际问题的能力,是目前化工原理教学中存在的一个突出问题。传统的教学模式是采用老师课堂讲授的“灌输式”单一教学模式,忽视了学生独立思考能力、分析问题和解决问题能力、开拓创新能力的培养,而且只注重本课程的系统性和科学性,不注重与相关课程的联系和沟通,导致知识点的重复,学生感觉课程乏味后,造成学习积极性下降,上课经常迟到和早退、上课注意力不集中,课程成绩差等问题。因此进行生物工程专业化工原理教学内容改革与探索,对生物工程专业人才的培养至关重要,对开拓学生创新能力、分析和综合能力、独立思考能力具有重大意义。
一、明确课程地位
根据教育部颁布的《关于普通高等院校修订本科专业教学计划的原则意见》和《湖南农业大学生物工程专业人才培养方案》,生物工程系对生物工程专业的教学计划进行了修订,明确了化工原理作为生物工程专业的专业基础课的主导地位;与非农业院校接轨,增加了理论学时,明确了考试大纲和课程考核办法,学生学习有章可循,目的明确,提高了学生掌握化工原理基本知识的能力;开设了单独的化工原理实验技术课程,实验课程学生自己动手操作,提高了学生实际操作能力,创新能力、分析问题和解决问题的能力。
二、精选化工原理教材,优化教学内容
教材的选择是教学过程的一个重要环节[3]。教材是连接师生教与学的基本工具,是学生领会、接受理论知识的基本手段。目前国内出版的化工原理教材较多,难度较大,真正适合农业院校生物工程专业的教材较少。通过对国内出版的《化工原理》教材的反复研究比较,经过多年的教学实践及综合学生对教材的反映,最终选用王志奎等编写的由化学工业出版社出版的《化工原理》[第四版]高等教育规划教材作为生物工程专业的教材。该教材定位准确,知识体系完整,通俗易懂,重点突出,能很好处理经典教学内容与学科前沿之间,基础理论与应用技术之间,统一性与多样性之间的关系。另外结合专业特点,适当取舍教学内容,突出教学重点。对教材中工厂应用较多的设备原理重点讲述。教学中经常把日常生活中与化工原理有密切联系的实例引入课堂,激发了学生学习《化工原理》课程的积极性,获得了良好的教学效果。
三、教学中体现素质教育的思想,注重教书育人
教学中充分体现现代教育理念,使教学方法具有先进性、创新性,来提高课堂教学质量。化工原理教学内容应符合教学大纲要求,来达到预期的教学目的。课堂概念讲解应做到准确,内容要有深度,同时做到深入浅出,内容丰富;语言表达应流畅,熟练;重点要突出,思路要清晰。讲课要有热情,有感染力,才能吸引学生的注意力;要有启发性,必须注意师生间的交流与沟通来活跃课堂气氛。
四、采用归纳、综合和对比式的教学法
1.每次课前要求学生花大约15min进行快速预习,带着问题进入课堂听课。课堂上使知识系统化。每教完一个单元操作后,要求学生自己复习、归纳、总结知识点;每教完一个章节,完成各章课堂上老师布置的有针对性的《化工原理》习题,老师批改,学生在第一时间将问题消化。
2.采用归纳、综合和对比式的教学法[4]。化工原理课程各单元操作之间既有各自的特殊性,同时又存在着密切的联系,从而构成共同的规律。例如流体流动、传热和传质三种传递过程中,分别用牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律来描述,在流体这三种传递现象中,都是由于流体质点的随机运动所产生的,都等于各自常数与各自浓度梯度乘积的负值,负值均表示各通量的传递方向与该通量的浓度梯度相反,这是它们的共同点;但牛顿粘性定律描述动量传递,傅立叶定律描述热量传递,费克定律描述质量传递,这是它们的不同点;若流体内部有温度差存在,在动量传递的同时必然有热量传递;同理,若流体内部有浓度差存在,也会同时有质量传递;若没有动量传递,则热量传递和质量传递主要是因分子的随机运动产生的现象,其传递速率缓慢。要想增大传递速率,就需要对流体施加外功,使它流动起来;它们之间通过分子的宏观运动这个纽带联系在一起。通过综合对比,能够使学生提高学习效率。
五、重视习题课的教学
学生经常反映上课时听懂了,但做课后习题就犯糊涂,花费了很多时间都解答不出;即使解答出来了,但解题思路仍不清晰,效果不佳[4]。因此每个知识点结束后,我们都布置了相应的习题,使学生在解题过程中加深对知识的掌握;其次应注意加强习题的真实性,力求能反映生产中的各种实际问题。的重要途径,最后,习题课是教师与学生的互动过程,首先由学生在课堂上解答自己完成的习题,老师再在黑板上采用“反推法”,先用板书根据已知条件,讲述整个解题过程的思路,再用多媒体演示整个解题过程,学生比对自己解题过程的对与错,以此加深学生对基本概念、基本方法、基本工艺计算的理解,巩固课程理论知识。
六、改革教学方法,提高教学效果
理论教学充分运用本人亲手制作的多媒体课件进行启发式形象化教学。多媒体集图文声像于一身,以其多维化的表现形式,使深奥的计算知识变成易懂易记的信息,为化工原理的课堂教学提供了新的手段[5];该方法更加直观、信息量大,能激发学生的学习兴趣,特别适合于运用大量图片的教学。课堂上既有理论描述,又有习题讲解,还插入了大量图片,理论与实际相结合;既有传统板书教学,又有多媒体教学,能及时与学生进行有效的教学互动,使教学更加生动、活泼。而且课堂上经常结合问题进行讨论,促进了学生的积极思考,激发了学生的学习潜能;及时把教学研究及科研成果应用于课堂教学,显著提高了教学质量。实验课程教学采用雷诺演示实验装置、流体流动阻力测定实验装置,离心泵特性曲线测定实验装置、恒压过滤实验装置、空气-蒸汽给热系数测定实验装置、填料吸收塔实验装置、填料精馏塔实验装置、洞道干燥实验装置等化工生产相关设备进行实验;实验前,学生先自行设计操作程序,先采用多媒体教学,然后四人一组动手操作,课后再使用计算机进行自动数据处理、从而培养了学生对化工设备的动手操作,工艺计算和故障处理的能力;其效果直观、迅速、事半功倍,记忆深刻,能够做到课堂教学理论与实践相联系,特别是与化工生产实践相结合,从而能提高学生学习方法与学习能力的培养。
七、问题与不足
1.学生基础不一,对知识的掌握参差不齐,二本学生对知识的掌握明显高于二级学院的学生;由于没有一套适合二级学院的教材,二级学院学生不及格率明显高于本部学生,采用适合二级学院学生学习的教材进行教学迫在眉睫;
2.经费不足,请专业制作人员制作课程动画,难以实现;化工原理实验教学设备短缺,生科院没有专用的教学设备,只能在食科院完成,教学难以按教学计划进行。
总之,对化工原理课程教学改革的目的是为了提高学生的创新能力和专业知识水平。因此必须改变传统的教学模式,使化工原理的教学符合生物工程专业培养目标。虽然我们在教学改革中取得了一定成效,学生不及格率由2008年的8.99%降低为2011年的7.14%,但时代的发展和科学的进步向我们的教学提出了新的要求。如何进一步深化教学改革,还有待每一个教师努力探索和研究。
参考文献:
[1]王志魁,刘丽英,刘伟.化工原理[M].第4版.北京:化学工业出版社,2010.
[2]陈敏恒,丛德滋,方图南.化工原理(上、下册)[M].第2版.北京:化学工业出版社,1999.
[3]兰时乐,林元山,邓林伟,等.生物工程专业微生物教学改革的实践与思考[J].科技创新导报,2009,(18):168-169.
中图分类号:G424 文献标识码:A
Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering
WU Yuangen, WANG Xiao, TAO Han, ZHOU Hongxiang, QIU Shuyi
(School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)
Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy, the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection, in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry, and made use of multimedia teaching, online teaching and innovative teaching practice, supplemented by teaching model, in order to improve students' knowledge of the course to master skills.
Key words biochemistry; curriculum; teaching mode
生物化学(Biochemistry)是用化学的原理和方法,从分子水平来研究生物体的化学组成及其在体内的代谢转变规律,从而阐明生命现象本质的一门科学。①生物化学课程是我院生物工程、酿酒工程、食品科学与工程等专业必修的一门专业基础课程,其内容基本覆盖了我院各个专业所需的基础理论知识,是我院学生掌握专业知识的最重要纽带,因而其教学地位十分重要。然而生物化学知识体系庞大,理论性和逻辑性强,内容抽象复杂且相互关联,这对刚开始接触专业课的学生比较难以掌握。特别是近年来高等院校课程改革的实施,实践教学环节的加强使得生物化学教学课时进一步减少,给生物化学课程教学工作带来挑战。笔者从事多年的生物化学教学经历发现,大多数学生都采用死记硬背的方式来应付期末考试,他们并没有对知识点进行很好的联系和掌握,缺少学习的动力和深入研究精神,在后续专业课学习和毕业论文(设计)中表现出知识点掌握不够等问题。随着生物技术的不断发展和应用,生物化学在生物工程专业中的地位和作用则更加突出,这就要求将生物化学教学内容与后续课程紧密联系,尤其是要结合专业定位和服务于地方经济社会发展要求来开展教学。笔者从贵州大学生物工程特色专业建设出发,探讨生物化学的课程设置及教学模式,以期提高学生对该门课程知识的掌握能力。
1 生物化学课程设置
笔者所在学院开设生物工程专业已有二十余年,办学依据立足本省、面向行业人才需求,服务于地方经济社会发展和国家现代化建设的专业培养要求,根据贵州产业发展和生物工程专业的沿革,在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程,内容上突出传统酿造业的理论实践学习。生物化学课程作为生物工程专业最核心的基础课,在课程教学内容设置上应该符合本专业的办学定位。经过多次课程改革后,生物化学课程教学课时被进一步压缩到64学时(理论教学48学时,实验教学16学时),这给教学工作带来极大挑战。为了提高学生对该门课程知识的掌握能力,满足本专业服务地方产业发展需求,笔者认为有必要对目前使用的教材和已有的课程内容进行调整。
1.1 教材的选用
我院生物化学课程使用的教材主要是张洪渊先生主编的《生物化学》(第二版),由化学工业出版社出版发行。该书内容精简,比较适合生物工程、食品工程等工科专业学生使用。但使用该教材存在的主要问题是,由于知识点比较抽象和精简,学生课后缺少扩展学习的空间,所以很难深入掌握各个知识点及它们相互间的联系。特别是近年来不少考研的同学反映,该书不是考研专业指定的教材,建议在教材使用上重新考虑。笔者后来在教材选用上进行了尝试,选用了王镜岩先生主编的《生物化学》(第三版),由高等教育出版社出版发行。该书内容详实、知识点丰富,对各个知识点的扩展解释很充分,是国内很多985和211高校首选指定教材。然而使用该教材也面临诸多困难,主要问题是在有限的教学课时内很难把握各个知识点的讲解,同时学生面对该教材有较大的学习压力。最近笔者尝试了郑集先生主编的《普通生物化学》(第四版),由高等教育出版社出版发行。该教材章节编排合理、知识点及其展开解释说明均比较合适,是国内很多综合性大学和其他院校生物相关专业的本科生教材。该教材在我院生物工程和酿酒工程专业使用,学生普遍反映比较好,同时任课教师感觉比较容易把握教学,因而是我院今后生物化学课程的首选教材。
1.2 教学课程设置
我院生物工程专业的办学要满足服务于地方经济社会发展要求,在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程,内容上突出传统酿造业的理论实践学习。因此,生物化学课程在教学内容上也要根据办学需求进行调整。笔者依据生物化学课程理论教学48学时,再结合生物工程专业特点和传统酿造业的知识体系,认为该课程教学内容应从以下几个方面开展。
糖类化学部分是传统酿造业重要的理论基础知识。在该部分教学过程中,应当要求学生重点掌握典型单糖(葡萄糖和果糖)的结构和性质,再从单糖的基础上去理解二糖和多糖的结构和性质,最好再结合某些酿造相关的实例来理解多糖等性质。脂质化学部分要求学生理解单脂和复脂的组成、结构和性质,了解固醇类物质的结构和基本特点。蛋白质化学部分不仅仅是酿造行业,同时也是整个生物相关专业最为基础的知识体系。该部分教学应该要求学生重点掌握氨基酸的分类及其结构和性质,在此基础上掌握肽和蛋白质的结构、性质和相互间的依存关系。重点讲解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸碱性质和重要的化学通性,并结合氨基酸的性质讲解氨基酸分析方法。注重讲解蛋白质的一级结构及测定方法,要求学生掌握蛋白质二级结构种类及特点,在此基础上理解蛋白质的三级结构和四级结构及功能,并结合实验讲解蛋白质的分离纯化方法。核酸化学部分是现代生物技术,特别是生物上游技术的基础,虽然与传统酿造业知识体系关联不大,但对生物相关专业本科生至关重要。该部分教学应该重点讲解碱基及种类、核苷和核苷酸的结构、性质以及核酸的结构、性质和生物功能,要求学生掌握碱基、核苷、核苷酸和核酸之间的相互关系,彻底弄清核酸的化学结构和化学性质,并掌握核酸一级、二级和三级结构及碱基配对规律,深入理解核酸的酸碱性质、吸收光谱、变性、复性与杂交,以及核酸的分离纯化、合成和鉴定原理。酶化学和维生素化学内容与传统酿造业知识体系关联比较大,应当重点讲解酶的化学本质和结构以及分类,特别是要注重讲解维生素与酶辅基间的关联。要求学生理解酶的作用特点、作用机制和酶的分离纯化,重点掌握酶活单位定义及测定,理解调节酶、同工酶、诱导酶和多酶复合物的特点。激素化学、生物膜与细胞器内容与细胞工程、生物医学等专业关联度大,考虑到本专业学时的限制,该内容可由学习课后自学,重点了解激素的化学本质和生理功能,以及细胞的组成和各细胞器结构的功能。
物质代谢与调控内容与传统酿造业密切相关,也是整个生物中下游最为重要的知识体系,应当重点讲解糖代谢、脂质代谢、蛋白质和氨基酸代谢,以及这些代谢之间的相互联系和调控。糖代谢方面重点讲解糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖等代谢途径和生理意义,要求学生掌握糖酵解和三羧酸循环的各个代谢途径、参与的酶系和ATP产生过程,重点理解戊糖磷酸途径和参与的酶系,了解各种单糖、二糖和多糖进入糖代谢途径,掌握糖代谢的调控及关键调控酶。脂质代谢方面以三酰甘油为例,侧重讲解甘油的分解代谢途径和脂酸的-氧化过程,分析脂酸在何种情况下产生大量酮体及其后果,并注意比较脂酸 -氧化过程同线粒体酶系合成饱和脂肪酸过程的关系。蛋白质和氨基酸代谢方面要求学生掌握蛋白质在细胞内的降解,然后根据氨基酸的主要代谢途径,掌握氨基酸分解代谢和合成代谢的共同反应,重点讲解鸟氨酸循环及其生理功能,注重理解氨基酸代谢与糖代谢和脂质代谢的关联。核酸代谢方面简明扼要讲解核酸的降解以及生物体内嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途径和生物合成。生物氧化方面涉及物质代谢的共同基本原理,重点讲解NADH和FADH2两条呼吸链中的电子传递及所需的辅基或辅酶,要求学生理解氧化磷酸化作用机制及其抑制和解偶联。最后再讲解物质代谢的相互联系,要求学生掌握糖代谢、脂质代谢和蛋白代谢之间的相互关系,了解整个代谢的调节调控方式。关于遗传信息的传递和表达内容,由于受学时的限制只能简单介绍,该部分可以纳入分子生物学课程进行讲授。
2 生物化学教学模式
生物化学课程知识体系庞大,内容抽象复杂且相互关联,采用传统教学方式很难取得良好的教学效果。笔者根据多年的教学经验,认为应当结合多媒体教学、网络教学和创新实践教学相结合的教学模式。
2.1 多媒体教学
传统的教学模式要花费较多的时间用于板书,教学时间不能充分利用,教学内容信息量较少。而采用多媒体教学后,课件都是在课前准备好的,课堂上很少写字,这样就节省了板书时间,为增加教学信息量提供了条件,特别适用于生物化学这种知识体系庞大的课程。另一方面,多媒体教学将文字、图片、动画等整合,可为学生提供大量的感性材料,教学形象、直观、形式多样、趣味性强,可有效激发学生的学习兴趣。②在生物化学课程中,生物大分子的立体结构及其代谢过程都是教与学的难点。在传统的教学中,借助板书、挂图或模型可有效讲授这些难点,但对于学生而言,内容还是比较抽象,不容易理解。利用多媒体教学可轻易的解决这一问题。如在讲生物大分子多糖、蛋白质、核酸等的结构时,学生通过观看三维结构的图片或动画,就可以轻易地理解有关的复杂问题,自然地掌握了这些生物大分子的三维结构等有关的概念。
虽然采用多媒体教学存在诸多优点,但也要清醒意识到过分依赖多媒体教学的弊端。过分依赖多媒体教学,会极大地限制师生的主动性发挥。③在课堂教学上,教师切忌把自己当成课件机械式解说员。目前多媒体教学的一个常见现象是教师灌输知识、学生被动学习的填鸭式教育,这种教学模式缺乏师生互动,不利于提高学生的学习积极性。采用多媒体教学的另一个弊端是课堂节奏快,学生很难及时消化所学知识,长时间后学生在学习上会出现消极的一面。笔者认为采用多媒体进行生物化学教学,在讲授重点和难点知识时,课堂上应该及时与学生加强沟通,让学生能充分理解和掌握相关知识;同时插入一些紧扣教学内容的时事图片或研究进展,有效结合专业领域内的社会热点问题,这对吸引学生的注意力和激发学生的兴趣均有很大帮助。
2.2 网络教学
目前本科教学工作存在的一个最主要问题是缺少师生互动,这与课堂教学课时被严重压缩有很大关系。为了加强与学生间的交流和互动,笔者借助生物工艺学精品课程网站,开辟了生物化学学习和交流平台。在该平台上,学生可以提出课堂教学未懂的知识,也可以给课堂教学提出建议和意见,我们针对这些问题都进行了一一答复,这些交流手段也得到不少学生的积极参与。另外,笔者还在该平台上提供了生物化学的学习材料,包括习题集和考研资料等,受到学生的欢迎。通过网络教学上生物化学教学讨论平台,进一步巩固了课堂教学,同时也加强了师生间的交流互动。
2.3 创新实践教学
本科质量教学提升计划的改革方向是加强实践教学,提高学生的实际动手操作能力。目前一般院校都开办了专业相关的实验课程,但受到课时限制或经费短缺等因素,实验课程学时一般比较少。我院生物化学实验课时为16学时,这相对课程庞大的知识体系是明显不够的。针对这些问题,笔者近几年一直鼓励本科生参与科研工作,加强自身的理论知识和实践动手能力。笔者近几年带领本科生参与了国家大学生创新性实验计划以及自己科研项目的研究,这些学生一般从大二上生物化学课程后就参与进来,利用空闲时间做实验,直到最后完成毕业论文,他们中基本上每人都著有研究论文,毕业后这些同学大部分都继续进行深造。通过创新实践教学,学生可以结合生物化学所学知识,进一步在研究中得到应用和更深入的理解。一般学校很多老师的科研项目与生物化学专业知识体系密切相关,所以学生有很大的参与创新实践教学空间。
3 结语
生物化学是生物工程专业最为基础的课程,其教学地位十分重要。根据我院生物工程专业的办学理念以及有限的教学课时,本课程在教学内容上应该做出适当调整,突出传统酿造业知识体系,同时也要兼顾现代生物技术和本专业的历史沿革。本课程教学手段上应该采用多媒体教学为主,网络教学为辅的策略,加强师生间的互动和交流,在此基础上改善教学质量,同时让更多的学生参与到创新实践教学,进一步提高该课程的教学效果。
基金项目:贵州省高等院校特色专业项目(SJG 2011 004);贵州大学品牌特色专业培育项目(PTPY201303)
*通讯作者:邱树毅
注释
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
(一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
(二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
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[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术方法、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的报告,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术方法、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。人才培养必须与产业发展相结合,生物质能源转化利用途径如图1所示,生物质资源(以植物为例)转化生成化学品的利用路线如图2所示。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的报告,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
婚姻状况:未婚 民 族:汉
户 籍:苏州 年 龄:24
现所在地:成都 身 高:164
联系电话:xxx
电子邮箱:xxx
求职意向
希望岗位:医药技术研发人员、药品生产/质量管理
工作年限:2年 职称:无职称
求职类型:全职 可到职日期:随时
月薪要求:面议
工作经历
xx年3月—至今 xx有限公司,担任销售美导。主要工作是:
1、主要是出差,负责联系店家和商还有厂家之间的沟通;
2、到店家负责产品的售后和培训,协助销售;
3、到店家策划一些小型的宣传活动。
教育背景
毕业院校:遵义医学院珠海校区
最高学历:本科
毕业日期:20xx-07
专 业:生物工程
专业描述:
主修课程:有机化学、生物化学、细胞工程、遗传学、生理学、分子生物学、基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、药物化学、药物分析、药理学、药剂学、医学免疫学、生物制品学、药用植物学、生物技术概论、生物技术制药、医学统计学、高等数学等。
通过以上学科的学习,让我了解到基本的生物知识,如:
1、掌握微生物学、生物化学、化学工程、发酵工程等学科的基本理论和基本知识;
2、掌握生物细胞培养与选育、生物技术与工程等方面的基本技术;
3、具备在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的基本能力;
4、熟悉与生物工业有关的方针、政策和法规;
5、了解当代生物工业发展动态和应用前景;
6、掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有一定的科学研究和实际工作能力。
语言能力
英语水平:优秀
国语水平:优秀
粤语水平:较差
自我评价
我是一个乐观开朗,积极向上的女孩,平时喜欢旅游,运动,阅读,脚踏实地,细心努力。通过大学四年的学习,我不仅提高了自身的学习能力,还具备如下技能:
1、具备扎实的生物专业知识基础,熟知生物实验、制备培养有关知识和技术。
2、熟悉生物实验设备使用及其保养。
生物工程专业是一门由化学、微生物学、生物化学、化学工程和计算机科学等相互交叉结合而成长起来的新兴复合学科。它被视为人类21世纪三大前沿学科之一,是生命科学通向应用领域的桥梁学科。为了适应生物技术产业迅速崛起对人才的需求,教育部在1998年高等院校学科调整时增设了生物工程本科专业,它包括了原来的生物化工(部分)、微生物制药、生物化学工程(部分)、发酵工程等四个专业。经过短短几年的发展,到2008年国内设立生物工程专业的高校就已达200多所,生物工程取得的成绩也是有目共睹的,它已是当今世界发展最快的专业之一。
由于多数生物工程专业是由原来分属于化工、轻工、医药等学科的生物化工、发酵工程、微生物制药等专业调整而来,部分是在师范、农林及其他综合性院校的生物学、生物技术专业的基础上成立的。因此各高校本专业的教学资源背景和专业方向有较大的差异,各校在学科定位、人才培养规格、课程体系等方面还处于探索阶段。尽管生物工程与生物技术专业教学指导委员会在2002年首届全国高等学校生物工程专业课程体系与人才培养研讨会上就生物工程专业的学科定位、培养目标、质量标准、课程体系、教材建设等方面达成了高度共识,但由于历史及学科特色的不同,及专业调整后专业口径的拓宽,各校很难在短时间内在课程设置上做出相应的调整或改革。本文从中国计量学院生物工程专业的特色出发对实行科研实践导师制培养模式的必要性和可行性进行了分析和探讨。
一、实行科研实践导师制培养模式的必要性
“三鹿奶粉”事件之后,我国废止了食品类生产企业的国家质量免检制度。这无疑增加了企业的负担,需要有更多的质量检验人员对产品质量进行检查把关。联合国生物多样性公约组织发表的报告表明,全球因生物入侵造成的经济损失高达数千亿美元。目前入侵我国的外来生物有400多种,其中危害较大的有100余种,在世界自然保护联盟公布的全球100种最具威胁的外来物种中,我国就有50余种,每年造成的经济损失至少有1000亿元人民币。外来生物入侵预防策略之一就是检验检疫、海关、农林、畜牧、水产等主管部门加强防范措施,投入更多的人力、财力和物力。
中国计量学院是我国质量监督检验检疫行业唯一的本科院校,是一所以工为主,计量、质量、检测、标准、检验检疫特色鲜明的浙江省重点建设大学。我校的生物工程专业的课程体系设置体现了生物检验检疫特色,培养的学生可以输入到出入境检验检疫局、质检部门以及企业的产品质量检测部门等等工作。本校生物工程专业实行科研实践导师制培养模式,培养出动手操作能力强、立足于社会的专业人才。
二、科研实践导师制培养模式的优点
国内的本科学生培养年限一般都是4年,有些医学类专业的学生培养年限为5年,但各学校不尽相同,大部分学校采取“3.5+0.5”的模式,指的是大学本科阶段3.5年时间用于课程知识的学习,0.5年时间进入实验室完成毕业论文或毕业设计。我校生物工程专业试行科研实践导师制培养模式采取“3+1”管理模式,也就是在师生双向选择的基础上学生在大二的暑假就进入实验室跟随导师进行科研工作。学生的所有课程在3年时间内完成,大四这一学年全身心投入到毕业环节中。笔者认为实行科研实践导师制培养模式具有以下优点。
1.有利于加强学生对“科研”的认识。学生在进入大学后往往对自己所学的专业处于“陌生和迷茫”的状态,这种状况具有普遍性,也属正常。由于学生在此之前从未接触过科研工作,因而对科研工作没有任何的认识,用他们自己的话讲就是“不清楚科研是怎么回事”。实行科研实践导师制培养模式可以让学生尽早明白什么是“科研”,科研工作怎样去做,让学生对科研工作具有一个基本的认识和了解,使他们能从“书本知识的单纯学习”阶段转到“研究型的学习阶段”,并且通过参与导师的科研项目对生物工程这一专业有切身的理解。
2.有利于提高学生的思维和动手能力。需要指出的一点是,学习生物工程不是一件简单的事情,因为这门专业要求知识范围广;生物学基础强,工科知识扎实,二者有机结合;理性思维强,善于分析问题解决问题;注重动手操作能力,可以进行独立课题实验。选择本专业的学生通常需要付出比别人更多的精力和时间。实行科研实践导师制培养模式,比普通的“3.5+0.5”的培养模式更有利于学生动手能力和创新能力的培养。因为学生有更多的时间投入到实验中,通过自己参与科研培养实际动手能力、分析问题和解决问题的能力以及创新思维能力等,以后一旦走上工作岗位马上就能适应与专业相关的工作环境和工作性质。
3.为学生再深造奠定坚实的基础。生物工程属于综合交叉发展学科,且与应用有紧密的结合,国外很多著名大学都很注意其发展,所以出国深造机会很大,也会有更大的发展空间。同时生物工程专业读研比例很大,若想要在本学科有所建树或想从事高级技术工作必须读研进一步深造,一般有一半以上的学生会选择读研。在本科期间通过科研实践导师制的培养,能够充分结合理论知识和实践知识,加强思维能力和动手能力的培养,为学生进一步深造奠定坚实的基础。
三、生物工程专业实行科研实践导师制培养模式的可行性分析
1.生物工程专业教学和实验条件优越。我校生命科学学院生物工程专业建立于2002年,为校级重点专业。学院拥有1个校级研究所:生物安全与食品科学研究所;1个省级重点实验室(培育):生物计量及检验检疫技术重点实验室。学院建有1个省级基础课实验教学示范中心:生物测试实验教学示范中心;1个省级人才培养模式创新实验区:生物检验检疫类专业人才实践能力培养创新实验区;6个中央与地方共建实验室:基因工程检测实验室、出入境动植物检验检疫实验室、生物产制品安全检测实验室、食品安全快速检测实验室、药品与药妆品安全评价实验室、入侵生物安全与控制实验室;4个省级专项实验室:植物化学综合实验室、农产品精深加工与品质控制实验室、药品质量综合检测实验室、生化分离及检测技术实验室。仪器设备投入总值近3000万元。建有近3000平方米的温室、网室,使整个实验教学从单纯的实验室工作走向生产。学校学院图书资料丰富,教学和实验条件能够充分满足教师和学生的需要。
在量子力学的建立发展下,现代化学理论得到了快速发展,但实验在化学研究和化学教学中仍占据非常重要的地位,高等化学教学中的实验教学作用也日益突出。化学教学中的实验教学在培养学生化学学习认知、研究能力和应用化学能力等方面发挥了重要的作用。在新课改的深入发展下,高等化学教学在讲授了化学基本原理和化学实验技能基础上,开始着重培养学生独立化学实验设计的能力,注重对学生展开实验技术和化学知识综合应用能力的训练[1-5]。高等化学实验课程体系改革成为高等化学教育发展的重要内容,得到了越来越多人的关注。完整化的高等化学实验教学改革内容包括化学实验课程体系和课程内容的优化、化学实验基地的建设、化学实验具体实践操作方法、化学实验组织管理等,其中最为重要的是化学实验课程体系。
1高等学校化学工程实验技术课程发展现状
在高校的扩招发展下,化学工程实验技术课程实验基地建设质量参差不齐,同时在学生毕业就业竞争的日益激烈下,在化学实验教学中很多学生过度重视理论,轻视了实验教学。现阶段高等学校化学实验教学存在的问题具体体现在以下几个方面:(1)在化学工程技术实验课程内容上存在“三多三少”的现象,从总体上看,依赖课堂理论教学的验证性实验课程较多,设计性的实验课程少;独立性的单元操作课程多,综合性的实验课程少;经典类型的实验课程多,能反映最新科学研究成果的内容少。(2)化学工程技术实验课程是根据化学理论课程体系设置的,在实验课程的安排上过于强调对化学课堂教学的补充,忽视了化学实验课程开设的本身特点,无法发挥出化学实验课程的本身作用。(3)化学工程技术实验课程教学模式单一,注重按照教师事先安排好的内容开展教学,无法发挥出学生学习的主观能动性。
2化学工程技术实验课程内容的设置
2.1精选基础性、理论性强的化学实验
化学工程技术实验课程内容改革的指导思想是要加强学生动手操作能力的训练,注重提升学生综合素质的培养,通过化学实验教学进一步巩固学生在课堂上掌握的化学理论知识。为此,教师可以在有限的教学学时中,精选化学基础理论实验教学内容,如可以为城市土木工程建设专业的学生开设胶体溶液性质类实验课程,在实际教学中要注重引导学生进行实验教学方案的设计,具体包括实验流程设计、胶体溶液的配制、实验仪器的安装和实验操作等[6]。
2.2注重精简重组验证性化学实验
化学工程技术实验课程要减少验证性实验在总体实验中的比重,验证性实验中繁多的验证内容不利于激发学生的学习兴趣,也不利于培养学生化学学习的综合素质,浪费了有效的课堂教学时间。在原有的化学实验教学中,“氧化还原反应与电化学”及“电解质溶液”是常见的验证性实验,实验验证过程简单,方便学生的观察,但在实验操作过于简单的情况下不利于调动学生学习积极性。为了解决这个问题,教师可以将这两个实验进行精简处理,在两个实验的重组中以“氧化还原反应与电化学”实验为主体内容,将“电解质溶液”的实验内容融入到原来电池的组成和电动势的测定中,让学生在原有电池的电解质溶液中加入适当的物质,如氨水、硫化钠等,之后应用精密的微安表对电池电动的情况进行观察,从而了解物质浓度变化对电极电势产生的影响[7-9]。这种精简重组之后实验的开展能够提升学生学习的积极主动性,实现学生自主化学习。
2.3增设应用型和综合应用型化学实验
在化学工程技术实验课程改革思想的指导下,教师要根据学生专业学习的特点增设应用型和综合应用型化学实验。例如,可以增设水硬度测定、金属材料腐蚀和防护测定实验、金属材料老化等综合型化学实验。在水硬度测定实验中,教师应用离子交换法和蒸馏法演示净化水的过程,通过实验向学生展示应用导电率来衡量和评价水纯度的重要意义。学生对实验兴趣很高,为了获得更精确的实验数据,一次次反复验证自己的实验,改进自己实验操作方式,对促进学生的化学学习具有重要意义。
3化学工程技术实验课程教学过程
3.1教学方式的选择
教师可以采用交互式的教学模式向学生具体介绍化学实验技术原理和重难点问题,通过交互式实验教学研究设计让学生能够有效解决化学实验学习中遇到的难点问题。化学教师要根据化学工程技术实验课程教学指导思想制定科学合理的教学方案。定期安排教师互相听课,从而促进教师之间的教学交流,提升彼此教学水平[10]。应用多媒体技术开展化学工程技术实验课程教学,通过多媒体的引入弥补传统化学实验教学视野狭窄的问题,缓解实验教学经费和学生人数之间的矛盾问题。
3.2培养学生良好的化学实验习惯
(1)教师要引导学生形成严谨、科学的实验研究作风。这种作风在化学实验操作中的表现是,学生能够仔细观察化学实验操作出现的各种现象,在发现实验现象和预期实验构想存在出入时,学生要能够从各方面查找误差的原因,和其他学生进行讨论,从而及时解决实验操作中出现的问题。
(2)原始性实验记录对于学生实验思路的形成、实验规律的把握等具有重要意义。为此,在实验开始阶段,需要学生仔细、规范的记录化学实验现象和实验操作获得的结果。
(3)学生要养成良好的卫生习惯,在化学工程技术实验课程过程中教师要监督学生注意做好实验器具回收工作,不能随意丢放实验器材以及实验产生的各种杂物。
3.3完善教学评价体系
在化学工程技术实验课程教和学习的过程中建立相应的激励评价机制,对提升学生的化学实验能力,促进化学实验教学发展具有重要的意义。为此,高等院校可以从化学工程技术实验课程教学内容、教学方式、教学管理和教学评价等方面建立相应的实验教学管理和评价考核机制[11]。在学生化学学习方面,学校要建立学生成绩和学分结合的学习评价方法,具体包括学生能否按时到达实验室、能否在实验之间做好了充足的准备以及学生是否如实记录了实验操作过程和做好实验总结。
4化学工程技术实验课程师资队伍建设
化学工程技术实验课程教师队伍的素质和能力对整个化学实验体系运行发展具有重要的作用。为此,高校需要加快打造一支结构合理、人员素质高、掌握多种化学实验教学技巧的教师队伍[12]。为了充分发挥高素质化学实验教师队伍在化学工程技术实验课程教学中的优势,学校可以制定一系列能够提升化学实验教学质量、促进实验化学有效运行的政策,充分发挥出教师在化学工程技术实验课程教学中的优势力量,培养学生化学学习综合能力。
5完善化学工程技术实验课程保障体系建设
高校需要从制度上进一步保障化学工程技术实验课程教学的开展,通过化学工程技术实验课程制度的建设,加强化学实验指导教师对化学课程教学各个环节的重视,具体包括化学实验教学方案、化学教学实验过程和化学实验结果的验收管理等,充分发挥出化学实验教学的重要地位和作用。
6结语
化学工程技术实验课程的开展不仅仅是为了加强学生对所学化学理论的理解、提升学生化学基技能训练和应用能力,更重要的是培养学生在生活实际中应用化学知识的能力。结合不同专业学生所学专业特点,进一步拓展学生化学知识面,提升学生化学学习兴趣,实现学生对所学化学知识的灵活运用。学生化学工程技术能力和他们综合能力的提升密切相关,科学合理的化学实验内容和规范化的化学实验技能训练,对培养学生的自我创新艺术,提升学生的科学研究能力,增强学生在社会主义经济市场中的竞争力具有重要作用。为此,需要有关教育人员根据不同专业学生化学学习的需要进一步完善化学实验教学体系。
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【关键词】 工科高校;生物工程;发展现状;学习途径
生物工程是以生物学理论和技术为基础而崛起的高技术综合应用性新兴学科,涉及的技术范畴属于化工、机械、电子计算机等化学工程技术和现代工程技术。生物工程不仅在生命科学领域建立了新理论,产生了基因重组、无菌操作、细胞融合、细胞培养等新技术,而且随着微生物学、免疫学、分子生物学及其他学科的发展,研究生物工程也改变了传统概念。
一、工科高校生物工程专业的发展现状
在21世纪优先发展的生物工程、能源技术、航天技术、激光技术、自动化技术、信息技术及新材料等七个科技领域中,特别以生物工程技术为先导。它在医药、生态建设、轻工、纺织、食品、能源开采、新能源研发等众多领域都具有广泛的应用,其社会与经济效益举世瞩目,为人类生活生存所面临的重大难题开辟了新路径。鉴于此,我国每年大约有五千名新生力量被输送到生物工程研究、设计和生产等单位。激烈的市场竞争使得在校学生必须大力加强专业学习,尤其要注重实验技术的培训,以解决人才供需的尖锐矛盾。
在众多的生物产业中,需要的是具有专业理论及能适应现代高新技术产业的工程技术应用型人才。培养这样的人才除了要掌握生物工程的基础理论知识和基本实验操作技能外,还要注重提高综合素质及培养可持续发展能力。此外,在教育教学中要把人文科学教育、工程技术教育、实践操作融为一体,重点培养学生学习的主动性以及获取知识的能力。同时要改变过去传统的专业对口的技术学习。
二、当前工科高校生物工程专业的学习瓶颈分析
工科高校作为我国生物工程发展研究的一支骨干力量,在对生物工程的各个领域进行大量工作后已经取得了较大的进展。但由于我国对生物工程的紧迫需要,工科高校生物工程的发展主要存在着以下现状:
1、实验技术人员缺乏
据不完全统计,目前我国所有的工科高校里,从事生物工程研究与开发的人员约2300多人,而实验技术人员只有30多人,其中高级实验技术师更少。虽然生物工程专业每年培养的研究生有400多人,但经过专门培养的实验技术人员几乎没有。
2、实验条件差
近年来,开设生物工程专业的工科高校通过自筹资金和国家投资,装备了生物实验室。但多数实验室的仪器设备陈旧落后、严重短缺,生化试剂、同位素、实验动物等无论在数量上还是质量上都难以满足实验的要求。
3、学生缺乏对专业投入
生物工程是继信息产业之后而成为当今世界竞争激烈的第二热点领域,很多学生是因为类似因素而选择了生物工程专业,但学生真正学习之后却发现自己对这个专业缺乏兴趣,出现专业目的模糊,知识学习与能力锻炼出现脱轨;学生求知欲望差,积极性低迷,普遍存在着被动学习、应付考试的现象;面对复杂的问题时,严重缺乏刻苦钻研精神。
4、缺乏实践教学平台
实践教学不同于实验教学,实验教学主要培养学生的创新精神和创新能力,而实践教学是以就业为导向,将理论知识与生产应用紧密地结合在一起。目前生物工程类的实践教学平台主要集中在酒的酿造和食用菌的生产,对于新开生物工程专业,还缺乏长期合作的教学平台。
三、工科高校生物工程专业学习有效途径探索
1、强化基础理论学习的深度
生物工程专业所涉及到的课程及学科比较多,范围也很广,有高等数学、大学物理、无机化学、有机化学、分析化学等公共课,有微生物学、细胞生物学、生物化学、细胞学等专业基础课,更有化工原理、发酵工程设备、机械制图、工程设计等工程学基础课,还有发酵工程、酶工程、细胞工程、蛋白质工程、生物工艺学、生物工程下游技术等生物工程学基础课,以及基因工程、微生物工程、生物制药、环境工程、仪器分析等前沿课程。
因此,生物工程的课程学习中,应该注意课程间的衔接联系和横向拓展。学生应该把公共课的基础知识打扎实,对于个别课程比如高等数学、线性代数、概率论与数理统计等课程需要突出学习。对于生物学专业基础课学生应该牢固生物学知识功底,循序渐进地学习专业课程,同样也需要突出专业相关的重点课程,而不是所有生物学基础课简单理解、背诵套用而已。
2、注重专业与实践的结合运用
在生物工程学基础课的学习中要注重与生产实际相联系,多了解社会与民生的最新热点话题,并多与专业老师沟通,开设如“食品安全与检测”、“生物能源研究”的探讨,在学习上做到与时俱进。除了这些还要根据社会生产需要,多学习生态文化、经营管理、计算机等课程,尤其是外语的学习,使学生能有一技之长,能掌握并熟练地操作计算机及用外语交流以获得信息。
同时,优秀的传统文化不仅对完善学生心智,激发其创新精神有极强的促进作用,而且能让工科高校学生的人生观、世界观和价值观更趋于客观理性,还有利于所学课程内容的交叉融合,训练学生的哲学思维及开拓其视野,激发学生的主体意识和创新思维。
3、实践操作技能培训的增强
生物工程专业是一个偏重实验操作技能培训的学科。实践操作主要由基础操作技能、专业操作能力和综合操作能力三个培训系列组成,并且与理论知识有机的结合在一起。实践操作技能具有一定的针对性、综合性、自主性和设计性,因此学生在进行实践操作技能培训时要不断的更新实验内容,要有强烈的实验能动积极性,多参加反映学科技术前沿新技术、新方法的实验项目或综合性较强的开放性大实验,这样就不仅仅掌握到只与本专业相关的基础知识、基本理论和基本技术,而且还能提高学生的综合分析问题、解决问题的能力。
在学校实验室里的基本实验操作技能培训外,可以进企业、进工厂生产车间参观实习,一般选择五到六个不同类型的生产企业,如白酒葡萄酒生产企业、味精生产企业、食品厂等实习基地。使学生在初步了解该行业、产业的发展历史、现状和存在问题的基础上展开分析探讨,领会产品的生产工艺流程,提高学生的实践动手能力。并且在参观每个企业后都要写详细的实习报告,这对学生把理论课程知识与实践结合的能力有很大的提高。这种“1+1”的实验室加企业模块式实践,学生既可学到专业的基本理论,又能掌握其专业应用技能,还能激发学生的创新意识,拓宽学生的视野。
四、结语
工科高校生物工程类本科生要学好生物工程专业,就必须要合理安排课程,丰富实验内容,激发学习兴趣,拓宽实践领域,同时还要注重人文素质、创新精神的学习和实践能力的培养,这样才能为社会培养出高质量、高素质的专业技术型人才。
【参考文献】
[1] 赵辉,凌宏志,王葳,韩晓云,吴国锋.高校生物工程专业人才培养规格和课程体系改革的探索[J].黑河学刊,2013(1)149-150.
1.1案例教学法引入课堂教学本课程传统的教学方法是老师介绍基本理论和操作原理、主要计算公式、重点设备流程、设备原理图和结构图、设备主要技术参数及经验值等。由于多数情况下,学生难以看到实物,在学习的过程中感受不深,不能深刻理解设备在生产中的地位与作用。案例教学法作为一种互动式的教学,将传授知识从单向的灌输转为双向的交流,使学生变由被动听讲转为主动参与,理论与实践相结合,易懂易记、印象深刻,有利于提高教学效果,促进学生综合能力的培养提高。目前,在国内多门学科的教学中已成功地应用。安徽工程大学生物工程专业在《酶工程》的教学中采用案例教学法,取得了良好的教学效果。在《生化工程与设备》教学中,我们以设备为主体,结合工艺过程进行教学,让学生学习了解设备在生物工程产业化中作用。例如,在发酵过程中染菌是最容易发生的事情,以柠檬酸生产为例,让学生从设备的角度出发,探讨哪些设备和部件可能引发染菌。通过分组讨论,罗列出所有可能出现问题的设备以及部位,然后通过老师综合总结,将相关的、原先孤立的设备通过染菌这一线索串联了起来。采用案例教学法,使原先枯燥的设备流程以及设备结构图变得形象具体起来,激发了学生学习的兴趣,学习热情较高,普遍反映查阅资料能力得到提高,增强了学习的主动性,锻炼了表达能力,也为以后的毕业环节奠定了基础。
1.2充分发挥多媒体教学的优势,保留传统教学的特色《生化工程与设备》课程教学中既包括设备基本原理的讲授,又涉及到设备的结构图以及在实际中的应用,内容覆盖面广,难度较大,还包括很多公式的推导。采用传统的教学手段势必使学生感到枯燥乏味,难以理解。多媒体课件是利用多媒体形式来展现教学内容,它具有很好的可视性,一改传统教学中形象不够直观等缺点,提高了教学效率,增强了教学效果,为学生提供了大量的感性资料,使学生更容易理解与接受。为此,我们制作了《生化工程与设备》多媒体课件,把设备具体化,以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,大大提高了学生学习该课程的兴趣。合理运用多媒体教学手段,不仅减少了教师的板书时间,而且增大了课堂教学的容量。同时教师可以利用多媒体技术进行大信息量的传输,高密度知识的传授。特别是设备的原理图,由于采用不同的颜色显示物料流向,立体感很强,在教师的讲解下,学生很容易就理解了设备的工作过程,学习兴趣和积极性都高,课堂收效很大。同时,在关键的公式推导过程中,依然利用板书,循序渐进,诱导学生,使学生在老师的帮助下,相对自主的完成公式的推导,提高了学生的推理与计算的能力,加深了学生的印象。
2发挥工科特色,虚实结合,提高实践能力
生物工程专业是世界优先发展的高科技领域之一,生物工程技术人员的任务是实现生物技术的产业化。而我国的生物工程发展和国际先进水平相比仍有较大的差距,这和我们专业课程的实践教学有很大关系。为此对于一所工科院校生物工程专业来说,搞好《生化工程与设备》专业必修课的实践教学改革,对于培养生命科学的复合型人才、创新人才是非常重要的。针对本课程的特点,从两个方面,加强学生在设备的设计和选型方面的实践能力。一方面加强学生对设备的模拟设计。例如,在发酵罐的设计方面,以醋酸杆菌氧化乙醇产乙酸为例,让学生根据不同的情况设计机械搅拌式、自吸式等形式的发酵罐,对每一种发酵罐,通过改变径高比,从而又可以设计出不同型号的发酵罐。另一方面,加强生产实习,加强现场教学。本专业拥有小型啤酒生产线,学生通过啤酒生产实训,自己动手制作啤酒,掌握设备的使用技术以及相关的计算。同时,利用本地制药企业较多的优势,组织学生到企业现场学习。例如,在讲授GMP车间的流程及设备时,我们带领学生到张恒春制药厂参观,请厂里有关技术人员进行现场教学,讲授GMP车间在现代生物工程产业中的地位和作用。学生在现代化的设备前,感受与体验到生物工程专业的巨大的发展前景,极大地提高了学生学习的积极性和主动性。
生物工程专业是集多门学科和技术于一体的、实验性和应用性都很强的综合性工程性学科。“生物工程专业综合实验”课程是生物工程专业教学核心内容的重要组成部分,培养学生在生物领域综合运用工程技术、操作相关仪器设备,进行生产的活动的能力。在地方普通本科高校在向应用型转变的过程中,工科专业能否实现产教融合、协同育人的培养模式,能否培养出活用技术技能的创新应用型人才,是决定高校转型成功与否的关键。“生物工程专业综合实验”课程教学模式的改革是积极推进高校生物工程专业“向应用型转变”的重要环节[1]。围绕生物工程专业人才培养的目标,结合高校转型时期提出的要求,我们对专业综合实验课程教学模式进行一系列的改革探索,旨在捕捉和发现学生对专业问题的探求欲,使学生获得更有效的专业技能训练,进一步提升进入企业从事生产实践的能力和产品研发的能力。
1专业综合实验教学模式现状
生物工程专业综合实验涉及的知识点较多,实际技能性操作性强,是锻炼学生综合性运用专业相关知识,锻炼专业操作技能和生产控制能力的重要途径。一直以来,生物工程专业综合实验课程是在大三下学期至大四上学期开设,主要内容包括菌种活化培养、种子扩大培养、发酵条件优化、发酵过程监测与控制、发酵产品分离纯化及生物活性物质的分离纯化、鉴定检验。该环节通过实验教师指导学生查阅文献资料、论证实验方案、实施实验操作、进行数据与结果分析,最后由学生独立完成实验报告。但是在传统的教学模式下,所开实验局限在固定实验室,内容多为理论知识相关的验证性实验简单整合,不能与生物工程行业的实际生产过程有机结合,而且选题较为单一。一些旧的实验项目所涉及的技术方法或工艺流程或许早就被生产企业淘汰,但在课堂实验室里,却被当做是经典实验项目被实施很多年。因循守旧的教学模式在一定程度上束缚了学生的个性和创新能力的发挥。学生对实验的选题缺乏主动性,依赖教师给出选题和具体方案,按部就班的执行实验步骤,不去探索应用新技术来拓展知识面和能力,这种情况不能充分体现现有的实验教学资源的价值。其次,生物工程专业综合实验课程强调从实际应用角度出发,并且兼具“理论”和“工艺技术”两方面的特点。在实验过程不仅需要学生对基本理论较深入的理解,并且活学活用,还需要学生了解并掌握典型仪器的构造、操作特性以及分析处理的过程。在课堂教学时间有限的情况下,师生缺乏充分的交流探讨过程,学生抓不住理论在真正工艺上的实现方式,造成遇到问题时有为难情绪,回避问题,其参与积极性大大降低。再者,实践教学考核评分体系不完善,考核评分项目较为单一,缺乏科学性,难以真实反映出学生对实践技能的掌握程度,影响了实践教学的效果。专业综合实验的层次不易推进,学生实用性的专业技能得不到锻炼。为了达到生物工程专业应用型、复合型人才培养目标,地方应用型本科院校必须针对目前专业综合型实验课程教学模式中不合理的现状,适当做出改革,提高教学水平,才能激发学生的学习积极性,开动脑筋,不再是机械地做实验,各方面能力才能得到真正的锻炼。
2优化实验项目,使之紧跟当前应用技术
生物工程行业是处于蓬勃发展中的新兴行业,不断有新技术的突破并快速渗透到生产企业中广泛利用,企业更加倾向于引进新技术来提高生产效益。为了保证学生专业能力的培养与实际生产应用性不脱节,生物专业综合实验课程的设置和实施也要紧跟当前热点应用技术,及时对实验项目进行更新和优化。选择实验项目时,不仅要强调“精”,而且要突出“新”。“精”在于认真选择一些理论含量高,并且能够深刻锻炼学生动手能力,引起学生浓厚探究兴趣的实验项目,减少重复性、验证性实验。“新”在于时刻跟踪企业技术前沿状态,把新理念、新技术、新的生产工艺引入实验教学中,加以提炼,设置能体现生物行业当前主流技术的实验项目。当实验遇到难点时,鼓励学生有针对性的扩充学习资源,查阅前沿资料,用新视点、新思路研究问题,找到解决问题的办法。对实验项目进行优化,能充分利用教学资源,给学生提供开拓性的平台,有助于提升学生专业技能和创新意识,适应应用型本科高校转型发展的需要。
3重视实验情景设定,与生产实践挂钩
真正的生物工程企业生产是一系列技术合理组合、紧密衔接而成的工艺流程。高校对学生专业素质的培养,是为生物行业的实际生产服务。为了锻炼学生的专业实际应用技能,在专业实验安排上,尽量将真实的生产情景融入到教学中。例如,我院建有省级工业微生物资源与发酵重点实验室,在特色工业微生物菌种的筛选,发酵条件优化、发酵工艺过程控制以及发酵产品分离纯化方面有一定的技术优势。将教师科研向地方企业转化的成果,更多的带入实验教学中。把与生产实践密切相关,实验室条件具备的项目,引入专业综合实验中。设定生产情景,分派具体实验项目,用真实样品为对象,以企业生产流程为参照,把实验环节模拟成工厂车间,营造真实的生产和市场情景,让学生站在企业的角度来思考讨论实验方案,解决问题。与生产实践挂钩的实验情景设定,能够引导学生对相关生物类产品的生产工艺流程和生产工艺技术进行实践,熟悉重点生产菌种的培养特性和生产性能,学会发酵条件优化的实验方案设计,以及从企业角度来论证方案,完成指标[2]。重视实验情景设定,加强学生对企业生产的认知,有利于学生专业实用技能以及企业适应能力的锻炼。
4利用创新实验工场,拓宽专业能力培养平台
课堂实验室与实际生产还存在较大距离,高校在转型时期,以对学生进行专业技能训练为目标的实践环节,需要拓宽实验实践锻炼的平台。专业综合实验承担的任务较大,是集专业培养、技能实训、创新锻炼等于一体的综合化实践教学体系。因此仅仅依赖课堂实验室是远远不够的,还需要利用综合性的创新实验工场资源,模拟企业运行机制,在创新实验工场中锻炼提高学生的综合素质。创新实验工场作为高校的学术交流、实践实训和产品研发的重要场所,与多家企业、工厂建立合作关系,更好的搭建学生与企业的接触途径[3]。教学中的一些成果能更快的与企业接轨,使教学更具实践性。把专业综合实验的项目放在创新实验工场中实施,帮助学生转变角色,从被动学习变主动探索,多接触生产实际,熟练生产设备的操作,将专业知识转化为实际应用能力和创新能力。
5采用多元化成绩评定方式,考学考察实训效果
在生物工程专业综合实验环节主要评估的是学生面对实际生产问题的科学态度、科学思维能力、操作技能等,鼓励学生发挥自主能动性和特长[4]。单一的凭实验报告完成情况和出勤率的打分有可能忽视对最重要的操作技能和创新能力的考核。在以往的综合实验考评中,发现一些学生虽然能保证出勤率,但在实验过程中并未真正动手参与;还有一些实验报告存在抄袭现象,这些情况会影响到成绩评定的公平性,难以反映学生的动手能力。因此需要对专业综合实验的考核体系进行调整,采用多元化的成绩评定方式,不仅对出勤率,实验报告打分,并且设立文献查阅、实验设计、操作技术、实验结果分析、创新拓展能力等多环节的评分考察模块,突出考察学生的学习态度、思维能力、操作技能和实验报告表述能力。对于在实验中主动参与、态度认真负责、勇于创新的学生,给以肯定和鼓励,成绩从优。用新的实验成绩考评方法来激励学生认真参与到实训锻炼中,积极进取,并且勇于创新。
6结语
生物工程专业综合实验课程的教学模式进行积极改革,优化实验项目设置,改进教学手段和方法,加强与生产应用的联系,拓展学生实际专业能力的锻炼平台,使之更具有系统性、实用性及更能反映生物行业发展的要求,提高学生的实验技能、专业素养和创新能力,从而培养出在社会上具有竞争力的应用型人才。这在方普通本科院校在向应用型高校转型时期,对生物工程专业的建设起到重要的推动作用。
参考文献
[1]杜建国,王常高,杜馨,等.省属高校生物工程国家特色专业的建设与问题探讨[J].高教学刊,2015,4:51-52.
[2]王陶,李文,陈宏伟.应用型本科院校生物工程专业产学研人才培养模式探索[J].微生物学通报,2015,42(3):591-597.