時間:2023-08-28 16:55:25
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇生物化學工程基礎范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
鑒于該課程屬于學科交叉,在教材選擇、實驗配套、講解內容難易程度把握等方面,均需要不斷地探討和摸索。目前,該課程教學過程中存在的重點和難點問題主要有:如何在現有教材的基礎上豐富教學內容,利用多媒體等手段,及時地更新課程內容并介紹最新的發展動態;如何把握教學過程中深度與廣度的平衡;如何在現有基礎上提高學生的學習熱情,使他們能夠主動深入地探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰;如何能夠將課程講解內容與生產實際結合起來,讓同學們切實體會到化學工程在生物產品生產過程中的應用;如何鼓勵學生在假期或平時尋找一切機會去生物制品生產企業進行實踐,從中體會化學工程技術在生物產品生產中的具體應用。
1.教材很難在深度和廣度間平衡
目前,本課程所選教材為化工出版社的《生物化學工程基礎》(工科專業適用,李再資主編,2006年版本),該教材在國內高?;瘜W工程專業有較為廣泛的應用,具有簡單明了、講解清楚的特點,適合于生物工程專業以外的其他專業使用。但是該教材也存在諸多不足之處,如教材內容仍然沒有擺脫理科教學的模式和框架,生物工程原理的講解深度不足,同時,教材對于化學工程與生物工程如何結合方面的內容也講解得太少。為了做好生物化工導論的教學工作,必需結合化學工程專業學生的特點和研究應用實例,選擇相關學科的教材作為補充,以便在授課過程中增加相應的內容,進而提高學生的理解和吸收程度。
2.實驗環節缺乏
現在的課堂教學仍然以教師講授為主,學生處于被動接受的狀態。由于生物化工導論是理論與實踐緊密結合的課程,而教學實驗環節缺乏,學生往往很難理解生化反應及其應用過程。所以,需要進一步改變傳統的課堂教學模式,可以采用講授與討論相結合、課堂內外相結合、理論與實際相聯系等多種教學形式,利用先進的多媒體技術和網絡技術,豐富和活躍教學過程,激發學生的學習熱情,提高整體教學質量。同時,也可以通過講解學生身邊的研究實例,調動學生的積極性,并且配備一些實驗講解及生產實習來提升學生的興趣和理解程度。
三、生物化學工程基礎課程教學的幾點體會
筆者從2001年開始一直從事生物化學工程基礎的教學工作,課程面向對象主要為化學工程與工藝專業、過程控制專業及分子工程專業的學生,每年選修人數在200人以上。在授課過程中,注重以產品為例,說明化學工程技術在生物產品開發過程中的重要性,從而加強了學生對于化學工程知識應用于生物工程領域的信心。另外,注重將理論內容與本?;W院及兄弟院系的科研內容進行融會貫通地講授,大大提高了同學們對于該課程的理解和熱愛,也促進了學生對于生物工程與化學工程有機結合的全新認識。在教學實踐中,結合介紹天津市著名生物工程企業大量需要化學工程的實例,力求讓同學們明白,生物工程的下游產業化的實質就是化學工程的應用。教學實踐也使筆者體會到,要完成好該課程的教學任務,需要授課教師熟悉生物化學、生物工程、化工原理等教學內容,更需要授課教師不斷總結教學經驗,以便逐步提高教學質量。
1.建設教學團隊,認真調研學習
授課教師需要組織強有力的課程建設小組,對國內外工科類生物化工導論課程進行調研,包括其他院校的教改情況、已有的化工類的生物化工導論教材、學生本人對課程內容及授課方式的期望、相關專業對該課程的反饋信息等諸多方面。授課教師還需要吸收先進的教學思想、技術與內容,借鑒國內外其他院校教學情況,結合專業設置的特點和實際,總結教學經驗與效果。針對面向21世紀的教學和培養要求,要認真總結化工類本科生生物化學工程基礎課程的教學內容、教學計劃及教學方式及教學中的注意事項,要通過對其他優秀或重點課程的學習觀摩或邀請教學經驗豐富的老教授親臨課堂指導等多種途徑,進行教育素質訓練,以提高教師的授課水平。
2.提供并選好主講教材和高水平的輔助教材
針對現有的試用教材,及時引入前沿科學和技術的最新成果,篩選、引進配套的輔助教材(包括國外教材),編寫與之相配的教學大綱。李再資老師主編的生物化學工程基礎教材知識點全面,重點內容詳盡。除此之外,我們還注重推薦國內知名的生物化學、生物工程、工業微生物學等相關教程以及國外英文原版教材作為課外輔助教材,建議學生每人手里都有一本英文原版教材。另外,在每次授課結束時,都提前告之下次課程內容的基本點和重點,要求學生提前做好預習或難點標注,注重發揮學生自身學習的主動性和積極性,使他們永葆學習的熱情和動力。實踐表明,學生通過使用英文教材獨立預習課程,他們的專業英語水平也會得到快速提高,為今后使用英語完成相關工作任務打下良好的基礎。
3.探索新的授課模式和教學手段
多媒體教學可以讓學生通過圖和動畫直觀地理解生物過程和反應機理,也可以直觀地學習生物工程科學研究和生產的各個環節。為此,要完善多媒體系統,適時增加課堂教學信息量。同時,可以采用啟發式、討論式、研究式等教學方法,將課堂講授與課外輔導相結合,培養學生的創新與自學能力。如果能夠將課程講解內容與生產實際結合,將課堂講授內容與具體的實驗相結合,加強與學生交流,深入探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰,必將會進一步激發學生學習的積極性,提高教學質量。
4.課堂講授內容與前沿性專業知識緊密結合
在大學課堂里,讓學生隨時了解相關學科的前沿進展是一個重要的授課內容。因此,在每節課學習重點知識的過程中,需要用最新發表的相關研究進展信息豐富課堂內容,使學生了解學科前沿和發展方向。比如,在介紹酶的開發過程時,可介紹量子力學、分子動力學和計算機工具在研究酶的反應過程和機理中的應用,并且把研究中的困難展示給大家,激發學生探究和追尋科學發展的欲望,吸引他們投入到生命科學的研究和生物技術的開發中去。同時,也可以介紹酶的生產過程中所面臨的問題和挑戰,鼓勵學生用化工知識嘗試解決生產中的問題。
5.鼓勵課堂教學和生產實踐結合
生物化學工程基礎偏向實際應用,課堂講授內容需要與具體的生產實踐相結合,因此,要讓同學們切實體會到化學工程的知識在生物制品生產過程中的應用。另外,要積極聯系生物工程方面的生產企業,組織同學們進行參觀,結合課堂教學內容,讓同學們充分體會到化學工程技術與生物工程技術學科交叉的意義和重要性,鼓勵感興趣的同學去相關的生物工程企業進行短期實習,了解生物工程產品的生產原理、生產流程和注意事項,體會化學工程技術在生物產品開發和生產過程中的重要地位。
2、我國生物化學工程發展中所存在的問題
經過深入調查分析可知,由于各種因素的限制,使得我國生物化學工程在發展過程中也存在著許多問題與不足,也將面臨著新的挑戰,本文主要從以下幾方面的問題著手分析:
(1)我國生物化學工程的產品結構布置不夠科學,許多企業往往存在品種單一、低檔次等問題,不能滿足當今市場的需求。對于檔次較高的醫藥生化產品例如激素類、干擾素、藥用多肽等,在我國的生產技術還不完善,不能滿足本土市場需求,每年還需花費大量資金從國外進口。
(2)當前我國的生物化工產業主要局限于輕工、醫藥、食品業等。所以,許多企業對生物化工產品尤其是精細化工產品這一領域的了解不足,不利于擴大生產,更不用說通過這些技術引領企業走向世界。此外因生物化學發展速度較快,我國相關部門對該行業的研究及規范還不成體系,導致生產過程中的能源消耗大,環境污染嚴重,技術在低水平徘徊。
(3)在生產技術上存在許多不足,生產設備與工藝配套不完善,上下游技術不配套,產物的收得率低,生產成本高企業效益低。相關數據表明,雖然目前我國的產品如檸檬酸、乳酸等的發酵水平較高,但其他絕大多數產品的技術明顯低于國外。從而,某些企業為了引進新技術提高生產效率,只能每年都要投入大量資金從外國進口細胞破碎機、生物反應器、計算機監控設備以及生物傳感器等,不利于企業的長期生產目標。
(4)我國生物化學工程的發展歷史較短,基礎研究的投入較薄弱,還沒有形成一個完整的科研體系,技術創新能力不強,同時,相關企業的技術開發、技術吸收能力差。調查顯示,當前該行業的生產發展多數依靠傳統的粗放型擴大投資的增長模式,從而生產效益低下、市場競爭力不強,不利于企業的發展。
3、我國生物化學工程發展問題的解決建議
本文經過深入探究分析我國生物化學工程發展過程中所存在的問題,并借鑒國外先進技術,主要從以下幾方面來解決當前的問題:
(1)合理調整產業化結構,擴大并發展高檔次的產品。例如加大對醫藥生化產品、功能性食品及添加劑等高檔產品的研發與生產。此外,使生物化學工程的發展呈現多元化,著重生產如生物色素、微生物多糖、工業酶制劑以及表面活性劑等多種精細化工產品以及采用傳統技術無法生產的產品,從而提高企業的經濟效益與市場競爭力。
一、化學工程技術的產生及發展
化學工程最早產生于19世紀的歐洲,到20世紀石油的開采進一步發展,石油化工業興起。一戰后美國經濟迅速發展成化學工程領域的領跑者。二戰期間化學工程的作用大大的顯示出來,各種化學武器搬上戰場。原子彈的研發也是這期間化學工程領域突破性的進展。
20世紀60年代開始化學工程技術的應用領域進一步的擴展,已經從一些小型化工產品向著研究大型化工設備的方向前進,出現了許多能夠生產大量化工產品的大型裝置。60年代后,計算機開始應用到化學工程領域,極大地促進了化學工程技術的發展和進步。至此70年代以來各種高新的化學工程技術不斷地出現,化工領域的變化也稱得上是日新月異,取得了很大的成就。
二、化學工程技術在新世紀的發展趨勢
化學工程的迅速發展在中國已經成為一級工程學科,在新的世紀呈現與相關的學科交叉結合的趨勢。
1.化學工程與相關學科的交叉
1.1與高分子化學、高分子物理的交叉?;疚挠墒占韺W工程與高分子化學、高分子物理的交叉的學科工程就是所謂的材料化學工程。這一發展趨勢是將工程化學原理應用到材料的制造過程中,把自然資源的粗材料加工成精細的化工材料。這一發展趨勢的應用領域十分的廣泛,如農業中用的薄膜以及各種新型纖維,汽車器材的制造。
1.2與生物化學、微生物學的交叉?;瘜W工程與生物化學、微生物學的結合就是生物化學工程,是將化學技術手段應用于生物技術的研究,生物科學實用化學技術手段轉化為能偶為人類使用的產品。化工原料的生產就是這一技術的主要應用領域,還有各種農藥、酶制劑以及氨基酸的生產,這些產品都是人們生活中必須要用到的。有了生物化學技術,更加方便了人們的生產生活。
1.3與有機化學、無機化學的交叉。化學工程與有機化學和無機化學的交叉學科就是精細化學工程。這一技術的主要應用領域是化肥的生產以及石化企業的石油精細化產品的加工生產。
1.4與環境學的交叉。當今社會經濟發展的同時環境的保護也越來越得到重視,不斷發展的化學工程技術也要注意到環境的發展,這就是環境化學工程。目前主要應用于一些無公害產品的生產,以及凈化環境技術的研究。
1.5與物理、微電子學的交叉。化學工程技術與各種電子產品的生產技術的結合,有利于各種微電子產品如硅、線路板的生產發展。
2.化學工程與數學、物理學、基礎化學進一步結合
2.1與數學的結合。當代化學的發展必須要掌握一定的數學工具,化學工程中非線性代數的應用越來越廣泛,表明化學工程技術與近代數學的進一步結合。
2.2與物理學的結合。化學工程技術與物理學的進一步結合體現在x光衍射、氣相色譜程序以及電鏡等高科技產品的研發和利用方面。
2.3與物理化學、生物化學的進一步結合?;瘜W工程技術與物理化學、生物化學學的結合主要體現在人力學參數的預測和生物環境的治理上,通過與生物化學學技術的深層次結合,是這兩項技術有了很大的進展。
三、促進化學工程技術發展的對策
1.著眼全局提高化學工程技術水平
化學工程科學近年來的發展趨勢已經明顯地呈現與多學科交叉的現象,要進一步促進化學工程技術的進步,就要從全局出發綜合考慮與化學工程交叉的各個領域的情況。要統籌考慮各個領域的運用,做好整體的規劃,協調各項科學的開發利用。并且統籌現有領域的同時積極開拓新的研究領域,使各個學科領域相互促進,最后實現共同發展。
2.提高化學工程機械設備研究水平
機械設備是提高一項技術必須具備的,先進的機械設備能為更高水平的技術研究硬件支持。但是相對而言,目前化學工程技術方面的機械設備還比較落后,應該加強研究力度,向世界化學工程技術研究的機械水平靠近。有了這些高科技水平的機械設備,在化學工程技術領域趕超世界水平指日可待。
3.做好化學工程技術的教育工作
任何一項技術的發展都不能離開高水平的人才,所以要促進化學工程技術進一步發展需要加強化學工程領域的教育培訓工作。不僅需要培養化學工程技術方面的知識,與其相關的學科的教育與培訓也要加強。不僅僅培訓理論知識,更要加強學生的實踐能力,為化學工程技術的發展儲備人才。
4.積極開拓化學工程技術的應用市場
(一)教學內容多,重點不突出,缺少實驗教學
依據“生物化學”課程教學大綱,化工類專業生物化學的教學內容主要包括:(1)生物大分子(蛋白質、核酸、糖、脂質和生物膜)的組成、結構、性質和功能。(2)物質和能量代謝及調控。(3)生物信息分子的合成和調控。在有限的課時內要能夠有一定深度和廣度地完成這些授課內容對教師是極大的挑戰,在實際講授中教師的講授進度往往較快,知識點多,學生反映生物化學知識理解難、記憶難,部分同學甚至對該課程學習產生了排斥情緒,致使教學效果不理想。另外,生物化學是一門實驗性學科,設置實驗課程能幫助學生理解生物化學的基本理論,但受到學時限制,我?;ゎ悓I的生物化學教學未安排實驗課時,主要依靠理論教學完成教學任務,這也是造成學生理解難、學習效果差的原因之一。
(二)缺乏針對化工類專業的生物化學教材
生物化學的優秀教材多,目前各高校主要選用的參考教材有王鏡巖主編的《生物化學》(第三版)、周愛儒主編的《生物化學》(第六版)、吳梧桐主編的《生物化學》(第二版)等。這些教材理論體系全面、概念解釋詳細,涉及生物學科的前沿知識和研究熱點,但教材難度較大,不適宜化工專業學生選用。在目前已出版的生物化學教材中,尚無專門針對化工類專業教學使用的《生物化學》教材。結合我?;ゎ悓I生物化學教學實際,選用張愛萍主編的《生物化學簡明教程》作為教學主要參考書,該教材內容簡明,重點突出,篇幅適中,但該教程應用實例較少,更是缺乏與能源化工、化工生產的應用聯系,與化工專業的適應性較差。
(三)學生不夠重視,機械學習,學習效果差
在教學實踐中,我們發現與本校制藥工程專業學生相比,由于生物化學為化工專業任選課,學生對該課程不夠重視,學習生物化學的興趣不高。另外,該課程記憶理解的內容較多,與傳統的化工專業學習中計算、推導較多截然不同,很多學生對記憶抽象、復雜的生物大分子和代謝網絡出現畏難情緒,多數學生單純通過教師的課堂講授來學習這門課程,缺少自主學習環節,這些都在很大程度上影響了“生物化學”課程的教學效果。
二、化工類生物化學課程教學改革措施
(一)構建適合化工專業特點的內容體系
進一步明確我校化工類專業人才培養目標和“生物化學”課程教學目標,修訂化工專業“生物化學”課程教學大綱,有針對性地調整教學內容,在保留生物化學的基本理論框架下,對部分章節進行整合、刪減和簡化,突出化工專業的教學重點———生物化學基本理論在化工、石油天然氣、新能源相關領域的廣泛應用及研究熱點和研究動態,進一步拓展學生的專業知識面。例如,結合化學工程與工藝專業學生的知識體系,對生物信息分子的合成及調控的相關章節進行簡明扼要的講解。對糖、脂質、蛋白質這部分內容可與《有機化學》中對應章節相融合,在本課程中對其結構、理化性質的講解進行補充即可。對于與化工專業聯系緊密的生物化學的基本原理則應重點講解。例如:酶這一章可突出酶工程在手性化合物的拆分、維生素的酶法生產、燃料乙醇的生產、生物柴油生產中的應用;在糖代謝這一章中可突出糖代謝及其調控理論在乙醇合成代謝途徑、甘油發酵、有機酸發酵、丙二醇發酵等化工產品生產中的應用[2-3];在脂代謝這一章中將微生物的ω氧化代謝和石油的分解聯系起來,介紹利用微生物的脂代謝分解海上泄漏油和微生物探油采油的新動態[4]。根據學科的發展新動向和學生的具體需求來優化教學內容,使生物化學的教學重點更加突出,更符合化學工程與工藝專業的培養目標和專業特色,讓學生感受到學有所用。
(二)采取靈活的教學手段和方法
1.用多媒體和網絡平臺輔助教學多媒體教學具有形象直觀、便于理解、信息量大的特點,非常適合輔助生物化學課程教學[5-6]。例如:蛋白質、核酸及酶等章節可采用三維立體示意圖,動態展示蛋白質、核酸等生物分子的結構,便于學生對各類生物大分子高級結構的理解;動態生物化學板塊,采用動態模擬物質的代謝變化過程以及制作代謝網絡圖,有利于將抽象復雜的微觀過程直觀生動地向學生展示,提高學生的學習興趣,幫助學生記憶。另外,制作優良的信息量大的多媒體課件,能很好地緩解化工類專業生物化學教學學時少的矛盾。除用多媒體課件輔助教學外,還應利用QQ群、電子郵件、微信等網絡平臺,加強課后學生與教師的溝通。教師可將授課計劃、電子教案、ppt、參考教材等教學材料,以及生物化學的習題庫、試題庫上傳至網絡,供學生們下載學習;特別要為學生提供經典的生物化學實驗視頻,彌補化工類專業生物化學實驗教學的缺失,為學生自主學習提供全面的幫助,同時開展網上答疑,解答學生的疑問,反饋上課的情況。2.進行開放教學,培養自學能力“生物化學”作為一門專業任選課,除了教授給學生生物化學知識體系外,也應該重視對學生進行獨立思考、自主學習能力的培養,使能力提升成為“生物化學”課程吸引學生選修的因素之一。在教學過程中,把學生作為教學主體,給予學生更多的學習自。因此,在教學中要特別注意為學生理清生物化學的知識體系,搭建清晰的知識框架,提出學習要求,這有利于學生自主學習。同時,改變教師上課“一言堂”的狀況,在充分準備的基礎上,選擇合適的課題,采用課堂討論的方式[7],教師和學生共同尋找解決問題的方法,更好地訓練學生的創新思維。3.創新考核方式,注重過程考核合理的考核方式能影響學生的學習態度,促進學習[8-10]。生物化學作為化工類專業的專業任選課,擴展專業知識的深度和廣度是教學目的之一。如果一味采取傳統的期末閉卷考試+平時成績的考核方式,且期末考試內容主要以基本理論和基本知識測試為主,將難以起到引導和監督學習的作用,使得學生只關心哪些知識點是考點,為應付考試死記硬背,忽視對知識的靈活運用。創新考核方式是提高生物化學教學效果的重要手段。我們認為要改革原有的生物化學考核方式,可采取適當減少期末考試成績在總評成績中所占的比例,將文獻查閱整理、課堂討論、小論文寫作等記入總評成績中。例如,課堂討論部分可由教師依據教學的進度,為學生選取難度適中,與化工專業相互交叉的文獻,通過課外文獻閱讀和總結,課內開展專題討論的方式,擴大學生知識面,掌握學科和行業的研究熱點和發展前沿,并檢驗學生對知識的應用能力。
化學工程與工藝?;瘜W工程與工藝專業為廣東省名牌專業,培養從事化工生產、科學研究、產品開發、管理、營銷等工作的高級工程技術人員。本專業要求學生掌握化工生產過程的基本原理、方法、工藝和設備的特點和規律,既可在化學反應工程、傳質與分離工程等傳統化工領域從事科研和設計,又可在生物化工、環境化工、精細化工、能源化工、高分子化工等相關領域從事新工藝、新產品、新技術的研究與開發。主要課程:物理化學、流體力學與傳熱、傳質與分離工程、化工熱力學、化學反應工程、化工系統工程、精細化工、化學工藝學、生物化學工程、現代分離技術、環境工程、能源工程、新材料導論、化工商務、現代化工物流技術、化工自動控制、計算機應用等專業基礎課程和專業課程。畢業生可在基礎化工、石油化工、生物化工、輕工、冶金、能源、環境、化工物流、化工貿易等部門從事生產、設計、科研和產品開發、管理、教學、營銷等工作,也可到金融、商檢、外貿、海關、公安、政府部門等從事相關工作,或攻讀更高的學位。畢業生適應面廣,能力強,深受用人單位的歡迎,近年來一次就業率多次達到100%。
應用化學。創辦于上世紀80年代初,為國內最早創辦的應用化學專業之一,2005年被評為廣東省名牌專業。目標是培養具有較系統的化學理論基礎和實驗技能以及良好的綜合素質和創新精神,能夠進行應用化學領域的研究、開發、生產、管理的高級科技人才。要求學生在較扎實地掌握工科公共基礎、外語、計算機技能的基礎上,系統地學習化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識,受到應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練,能從事應用化學專業,尤其是精細化學品化學、工業分析,應用電化學和現代測試技術等專業方向的實際工作和研究工作。主要課程:無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、儀器分析、流體力學與傳熱、傳質與分離工程、化工原理實驗、結構化學、分離化學、無機功能材料、無機合成、精細化學品概論、有機合成、有機分析、環境化學、工業分析、商品理化檢驗、膠體與界面化學、催化及能源化學等專業基礎課程和專業課程。畢業生可在商品檢驗、食品檢驗、環境保護、環境監測、化工安全評估、涂料、醫藥、洗滌用品、化妝品等相當廣闊的領域就業,近年來一次就業率近100%。也可以攻讀更高學位。
能源工程及自動化。本專業培養具備能源基礎理論和工程知識,能從事在石油化工、天然氣輸送及利用、電力生產及自動化、制冷與空調等傳統能源領域及太陽能、生物質能、風能等可再生及新能源領域進行研發、工程建設及運行管理工作的跨學科復合型高級人才。能源工業是國民經濟的支柱產業,廣東省是能源消耗大省,且一次能源匱乏,電力產業發展迅速,夏季時間長,空調和食品冷藏需求旺盛,液化天然氣(LNG)的引入及惠州、湛江等幾個石油化工基地的建設將使廣東能源結構發生很大的變化。本專業將為能源工程領域培養急需的高級專門人才。本專業主要學習:化工原理、工程熱力學,流體力學,傳熱學,換熱器原理與設計,制冷技術、工業催化、天然氣開采與利用、燃氣輸配、燃氣燃燒與應用、石油煉制等基礎及專 24業課程。學生將在專業學習階段分為石油化工及天然氣利用兩個模塊。畢業生可在石油煉制、天然氣輸配、電力生產、制冷空調、能源化工、可再生能源開發、高等院校等從事生產、管理、設計、營銷、教學、科研工作,也可攻讀更高學位。自2004年創辦以來,本專業畢業生供不應求,一次就業率均為100%。
制藥工程。本專業培養德、智、體全面發展,適應21世紀制藥工程發展需要,具有制藥工程專業知識,能在醫藥、農藥、生物化工、精細化工、輕工和環境保護等部門從事醫藥產品生產工藝、新藥研究與開發、醫藥企業管理、醫藥產品營銷等方面工作的高級工程技術人才和管理人才。學生主要學習有機化學、物理化學、藥物化學、藥理學、制劑學、生物化學、化工原理、制藥工藝學、制藥工程學、制藥分離技術、制藥過程控制原理與儀表、計算機應用、藥品營銷、藥事管理與法規等。畢業生可在制藥企業、醫藥公司、醫療衛生、高等院校從事生產、管理、設計、營銷、教學、科研和藥品開發工作,也可到金融、商檢、外貿、海關、公安、政府部門等從事相關工作,或攻讀更高學位。制藥工程專業涉及化學制藥、生物制藥和天然產物(包括中藥)制藥三大方向。本專業將在專業知識,創新能力和業務素質三方面對學生進行綜合素質的培養和訓練。畢業生知識面寬、適應能力強,就業前景廣闊,近年來一次就業率均為98%。
(來源:文章屋網 )
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)28-0201-03
生物化學是研究生命化學本質的科學,是利用化學的理論和方法從分子水平探討生命本質、揭示生命奧秘的科學。該課程是生命科學院開設的重要基礎主干課程,同時也是其他專業開設的一門拓展課程[1-4]。早在1993年全國化學工程專業教學指導委員會福州會議上就決定化學工程專業必須開設生物化學基礎課,教育部“面向21世紀化工類專業人才培養方案及課程內容體系改革研究與實踐”重點研究課題組也將生物化學內容列入化工類專業必修課內容之一[5]。如何使“生物化學”課堂教學既能緊跟學科發展的步伐,又能突出化工類特色,是目前工科院?!吧锘瘜W”教學改革的重點之一,而科學的教學設計是有效教學的基礎,對課堂教學效果有著直接的影響和關鍵作用。教師必須依據現代教育理論,對教學系統中的諸多要素進行設計,才能確保教學設計的科學性和合理性,促進教學目標的更好實現。本文結合化工類學生特點,在對生物化學進行教學分析的基礎上,通過制定教學目標、設計教學過程、優化教學方法以及構建教學平臺進行課堂教學設計。
一、教學分析
教學分析是做好教學設計的基礎,因此必須對教材和學情進行深入分析。
1.深刻理解教材,挖掘教材內容的多重價值。教材是構成教學內容最基本的要素,是教師教學活動和學生學習的主要依據,因此分析教材內容是教學設計的重要環節之一。教科書有兩種功能,一是教學資源的功能,二是教學工具的功能。新一輪課程改革倡導“材料式”的教材觀,教材作為一種重要的教學資源而存在,教材是學生獲得知識的重要渠道,同時教材為學生提供多種實踐和探索的機會,培養學生探究問題的能力和科學研究的素養;與此同時教材還是一種有效的教學工具,作為教學工具,教材體現先進的教育教學觀念,以及符合學生身心發展的學習規律,引導學生在學習中提高綜合能力,樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀,培養高尚的道德情操。因此如何充分利用已有的或可以再造的教學資源,充分挖掘其多重價值,以適應教師的教學需求和學生的學習需求已成為關鍵。所謂充分挖掘教材資源的多重價值,就是指認真的鉆研,深刻理解教材所承載的內容、重點難點及文化內涵和知識體系,認真分析理解其設計意圖和活動策略及其對學生學習策略、情感態度、價值觀以及思維能力等方面的影響。因此在新的學科特點和社會需求下,以培養學生綜合素質和創新能力為宗旨的工科院校課程改革,不僅重視教材作為信息資源的功能,更強調教材促進學生發展的功能,在獲得知識與技能的同時使“知識”向“素質”轉變。比如,在講到“核酸變性、復性、雜交和核酸研究技術”這一章節時,不僅僅局限于概念、原理上的信息價值,還要挖掘它更深層的探究價值、應用價值及情感價值等。比如與之相關的社會研究熱點問題,轉基因大豆油、小球藻的開發應用、DNA指紋技術以及高科技成果帶給人類利益的同時所產生的情感價值等,培養學生分析探究問題的能力和科學研究素養。
2.深入了解學生,找到師生情感交流的切入點。課堂教學是以學生為主體,教師為主導的互動過程。教師只有深入了解學生已有的知識經驗及思想狀況,才能采取適合學生特點的教學模式和教學方法,實現課堂教學目標。本課程授課的對象是化工類本科三年級學生,這階段的學生自主意識和思維發散性較強,已系統學過有機化學,但生物學知識薄弱。與此同時為了更好地上好這門課,我們在課前對學生進行了問卷調研,共發放了300份問卷,其中80%的學生認為需要增加科研內容和科研動態,85%的學生要求增加與職業發展相關聯的內容。這說明他們關注職業發展,注重知識的學以致用。結合這些學情特點,我們在課堂教學設計中,強調用科研帶動教學,用實例來延伸課本知識,并以此為契機,準確抓住師生情感交流的切入點,使課堂教學取得事半功倍的效果。
二、凝練教學目標,設計教學過程,優化教學方法
教學目標的設計是教學設計的核心內容,是教師選擇教學策略、安排和組織學生活動、實施教學評價的重要依據。新課程的三維目標包括:知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀[6]。教學目標的三個維度是相互聯系、相互滲透及相互統一的。比如,DNA復制這一章節的知識與技能目標是讓學生掌握復制的特點、過程以及DNA損傷和修復,它是達成過程與方法、情感態度與價值觀目標的基礎,是三維目標中的主線,貫穿于課堂教學的始終;過程與方法目標是讓學生掌握分析探究問題的能力、歸納總結的能力以及自主學習與創新的能力。通過教師精心設計的教學平臺,既讓學生獲得知識和技能,又讓它成為學生探究科學、聯系社會實際、形成科學價值觀的過程。它是掌握知識與技能,形成情感態度價值觀的中介,是實現三維目標的關鍵;情感態度與價值觀目標是突顯工科特色,教學中關注學生職業發展,重在提高學生科學研究的素養,它是掌握知識與技能,形成科學過程與方法的動力,發揮著調控的作用。
“生物化學”教學內容微觀抽象,概念多而繁雜且學時有限,加上工科學生的生物學基礎薄弱,增加了理解難度。如何化繁為簡,將抽象的概念形象化是突破難點的關鍵。這就需要教師在教學中合理設計教學過程,不斷地創設情境,環環相扣,幫助學生理解。同時,選擇行之有效的教學方法同樣非常重要。在課堂上充分利用多媒體,將啟發式、科研反哺、案例式及互動式等教學方法貫穿于課堂教學始終,充分調動學生的學習積極性和主動性,給學生足夠的時間與空間,讓學生去分析、討論、歸納并總結,提高學生的自主學習能力和創新能力。
1.科研反哺,導入新課。在課堂教學中,如何激發學生興趣,將學生思路巧妙地導入新課,是課堂教學的首要步驟。近幾十年來,生物技術發展突飛猛進,而生物技術最核心的技術就是基因工程,生物化學的教學內容跟基因工程緊密相關,通過介紹克隆羊、轉基因大豆、親子鑒定等這些同學們熟悉的技術以及結合教師團隊研究的課題,比如轉基因富油海藻的培養,這也是目前有關生物質能源比較熱的一個研究課題,通過結合研究熱點,激發學生的想象力,從而引出課堂內容。
2.營造氛圍,授業解惑。生物化學課程涉及的概念都比較抽象,比如DNA變性,教師通過現場展示的DNA雙螺旋模型進行闡述,把原本較抽象復雜的概念形象化,同時拋出思考題,變性后DNA會引起哪些理化性質變化?讓所有學生都參與到思考過程中,再拋出第二個問題變性后OD260為什么會增高?通過巧設懸疑,層層遞進,引發學生去思考和討論。與此同時,教師在一旁點撥,讓學生從有關DNA雙螺旋的結構和組成上考慮,讓學生自己找到問題答案。通過師生互動,授業解惑。復性是變性的逆過程,這跟蛋白質的變性和復性概念相類似,讓學生自己去歸納總結出復性和減色效應的概念,引導學生舉一反三,提高歸納總結的能力。
3.導想,拓展應用。工科院校生物化學教學改革的特點是加強基礎、面向應用。教學中多增加理論聯系實際的內容,不但可以激發學生學習興趣,也是課堂上師生情感交流的紐帶。比如核酸研究技術,通過列舉DNA指紋技術將書本知識得以拓展,DNA指紋技術這個在刑事案件中用得非常多的技術手段,常用于罪犯的指認,而Southern印跡的雜交技術就是其主要的技術手段之一。另外,還可以跟學生所學專業聯系起來,使學生了解生物化學與其他相關學科之間的聯系,讓學生結合身邊的實例,發散思維;通過知識延伸,不僅開闊了學生的視野,也為學生今后的職業發展打下基礎;師生的雙向互動,拉近了師生的情感距離,提高了教學效果。
4.總結反饋,深入探究。生物化學知識點比較多,學生難記憶,因此在課堂教學中,用精練的語句把教學內容總結出來,再給這些語句賦予特別的含義,這樣的教學將有利于加深學生對于一些暫時難以理解或易混淆、易遺忘的知識的印象,方便其記憶。探究式學習是一種強調學生自主積極獲取知識的學習方式,傳統的教育只注重于知識的傳播,輕視能力的培養,學生以接受學習為主,新課程改革的重點之一是轉變學習方式,但是這種轉變,更多強調從被動到主動,從一元到多元[6]。通過“DNA分子雜交能否用來基因診斷”、“食用玉米油氫化制造的黃油還是乳化制造的黃油有益于身體健康”等問題進行深入探究,引導學生積極思考,培養學生科研素養。
5.多元化訓練,提升綜合能力。課堂學習始于課外,結于課外,課后的溫習與拓展,遷移與鞏固,是課堂學習的自然延伸。由于生物化學對于化工類學生來說屬于考察課,平時成績注重學生課外知識的積累。因此以自主研究題為載體,讓學生撰寫小論文,可以拓展課堂知識;針對學生感興趣的熱門話題開展小組課外討論,并進行課堂PPT展示,通過合作學習,促進成果的形成與共享。同時教師加以點評,通過課后的多元化訓練,不僅可以實現課前課后的教學互動,同時使學生的綜合能力得以提升。
三、構建教學平臺
學生的學習是一個知、情、意、行全面發展的完整過程,因此在教學設計時需要把知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀有機地融合為一個整體。這就需要借助教學平臺,讓學生去親歷、去體驗、去感悟,這是教學設計的關鍵。為此在課堂教學設計中我們構建了四個教學平臺。
1.學生活動平臺。在教學活動中教師是主導,學生是主體。因此,在教學中需要教師合理地構建學生活動平臺,最大限度地發揮學生的主體作用。本堂課通過教師巧設懸疑,引發學生去討論;通過理論聯系實際,引導學生去尋找身邊實例,讓學生發散思維;通過課后多元化作業,培養學生積極探索、勇于創新的精神。
2.師生互動平臺。師生互動是教師和學生在課堂教學中發生的各種形式、各種性質、各種程度的相互影響與作用。如何實現有效的師生互動,如何將學生被動式的學習變成主動式的學習是教師能否上好課的關鍵。課堂上通過教師點撥,學生歸納;通過案例呈現,學生分析,通過教師啟發,學生回答,師生互動,授業解惑。同時教師在構建師生互動平臺時,必須關注學生間客觀存在的差異,將學生的需求與教學目標有機結合,引導不同層面的學生積極參與互動,從而有利于調動各個層面學生的學習積極性。
3.教師活動平臺。提高課堂教學效率是課堂教學的首要任務。雖然影響教學質量的因素很多,但教師的主導作用是至關重要的。教師要在有效的時間內,把自己課堂教學設計內容通過教學活動平臺去實施,這需要教師精心地組織教學,教學內容要科學、充實、突出其實用性,教學語言要準確、精練,教學方法要適宜,教學過程設計要合理,能充分體現教師為主導、學生為主體的教育理念。教師以自己的人格魅力、淵博的學識和精湛的教學藝術,去激發學生的學習熱情。本節課難點之一是分子雜交技術,通過Flas演示分子雜交的過程,吸引了學生的注意力,形象直觀的畫面,使教學難點迎刃而解;難點之二是重組DNA技術,通過科研成果分析、展示,激發學生的想象力,培養學生科學思維能力。
4.情感交流平臺。情感的交流在教學中起著舉足輕重的作用。教學活動是一種特定情境中的人際交往活動,因此在教學中需要構建情感交流平臺。結合大三學生關注職業發展的特點,課堂上注重科研帶動教學,通過知識拓展環節,讓學生認識到學有所用;通過課后多元化訓練,師生互動,生生互動,共同提高;同時,教師定期進行教學調研,經常反思教學,及時整改,師生情感得以交流,促進了教學目標的實現。
四、結語
教學設計是教師最基本的教學工作,教師應依據現代教育理論,深入地分析教材和學生,凝練教學目標,通過教學平臺的構建,把知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀有機地整合為一體,真正發揮課堂教學的效率,確保教學目標的落實。
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中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)05(a)-0015-01
生物化學是一門運用化學的理論和方法來研究生物的邊緣學科。其主要的任務是了解生物的化學組成、化學結構及生命過程中所發生的各種化學變化。從早期對生物總體組成的研究,到現今對各種組織和細胞成分的精確分析,生物化學在臨床醫學專業中的優勢越來越明顯[1]。
1 生物化學研究現狀
生物化學主要用于研究細胞內的各個組分,包括有蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能,而對于化學生物學本身來說,則著重于利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題[2]。
目前生物化學正在運用諸如光譜分析、同位素標記、X射線衍射、電子顯微鏡以及其他物理學、化學等技術,來對重要的生物大分子進行分析,說明這些生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構之間的關系[3]。不同組織器官,不同人群,不同的年齡,在運動時都會產生不同的化學物質,當人體在運動時,其體內復雜的化學變化調節以及運動應激與體內適應的過程,都是目前生物化學結構研究的范圍。生物化學在人體各種情況下,各項運動中出現生物化學變化特點及機能的評定等方面取得了一定的成績。探索如何運用化學、物理和生物的方法,從分子水平對機體進行研究,目前已經研究到達針刺活體取樣分析、動靜脈導管引流、同位素示蹤、電泳等領域[4]。通過取樣分析,身體化學組成的相互關系、物質代謝與能量供給的相互關系、健康與體能的生物化學基礎等等。
2 臨床生物化學的優勢
生物化學廣泛應用于臨床專業中,對于研究分析機體的生理變化、基礎代謝、藥物對抗疾病等方面均有發展前景及明顯優勢。
在臨床上,隨著經濟的不斷發展,人們的醫學意識也在不斷地提高,已不僅僅滿足于治療疾病,而側重于養生。生物化學在醫療保健工作中占據著重要的地位,臨床檢驗不斷增多,同時工作量也不斷增加,不少項目應用于肝、膽、胰腺、腎臟等消化系統疾病及腎臟疾病的診療中,在外科手術及創傷后患者的體液電解質與酸堿平衡紊亂的監測中也有重要的意義。三高人群中,多種內分泌疾病與代謝障礙疾病的確診和病情隨訪中,專一的生物化學檢測項目起著決定性的作用。有很多亞健康人員,由于被應用臨床生物化學指標緊密監護病情變化,有效地起到了預防并發癥的作用。在臨床治療中,生化指標的監測使得臨床病死率大大地減少,特別是針對于一些重大疾病的治療過程中,控制治療性藥物使用,合理配比治療量,能夠有效地監測著血藥濃度,根據個體的不同,配好不同的療效藥,藥量,吃藥的時間等,生物化學技術在整個疾病防治過程中發揮著重要的指導意義[5]。
在臨床教學中,臨床生物化學理論與技術同樣有著不可取代的地位,發揮著重要的作用,由于臨床生物化學在醫學理論與實踐方面的重要性,醫學生在學習基礎課和臨床課中都應充分結合有關的臨床生化知識。基礎的生物化學大部分是取材于動物的,在深度上也可以包括病理材料。臨床生物化學的教學在我國近年的醫學教育改革中來看,應當積極地為臨床醫學生、臨床醫學研究提供實驗室來進行日常醫療活動[6]。同時對生化檢測方法的原理及所得的分析結果限度和評價進行理解,開設臨床生化課程,也為臨床醫生提供相應的實驗室活動中心,提供經費和投資設備,促進臨床與實驗室的合作,這對于現代臨床醫學的進步起著十分重要的作用。
由于臨床生物化學室工作內容的不斷增長,要急需培養專業人才,如何能更好的提高化學分析實驗的質量,是非常重要的。雖然檢驗標準等僅僅是一個輔助手段,但是制定提高各級檢驗人員素質的相應的教育培訓計劃和考核法規、實行質量控制等都是很關鍵的措施。及時引進和開發可靠性更高的新方法,探索生物化學更深層次的數據進行分析,將技術由生物整體外觀深入至分子細胞水平,這對于疾病發病及疾病藥物治療均將是創造性的舉措[7]。人們在越來越意識到,對疾病本質和過程的理解,在很大程度上需要有關生物化學分析的確切信息,臨床醫生正面臨著應付實驗室帶來大量分析數據的新課題,因此臨床生物化學工作者有必要在這方面和醫生充分合作,將生物化學分析的結果信息轉化成更高層次的醫學語言,從而為醫學科學和臨床診療提高服務能力。使人們對生命本質的認識進入到一個嶄新的階段。
對一些常見疾病和嚴重危害人類健康的疾病的生化問題進行研究探索,有助于對疾病進行預防、診斷和治療。同時生物化學技術又能夠研究發現對抗疾病的有效藥物,產生醫學化的許多領域。作為一門專業基礎課,生物化學在醫學本科教學中也占有很重要的地位,要圍繞臨床專業人才培養的目標,將生物化學與臨床醫學專業緊密結合起來,將其優勢發揮極致,這樣才能促進臨床專業人才培養目標的真正意義上的實現。
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現代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱?,F代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。其次,利用發酵工程技術處理污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,因此生物技術是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。所以,當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理以及有毒有害物質的無害化處理等各個方面。
三、現代生物技術在環境保護中的應用
(一)污水的生物凈化
污水中的有毒物質其成分十分復雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合,將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器,用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定,可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等,此方面國內外成功的例子很多,如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,去除率達95%以上;近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展,對于含100mg/L廢水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。
(二)污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性,通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態結構,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
所謂的“基于問題學習”模式也就是PBL(Problem-Based Learning)教學法,應用該模式有利于提升學生應用知識的水平。在高職院校生物教學中,生物化學知識是醫藥學生所必需的素質,但是受到生物化學學科的限制,學生對于一些知識點是很難把握的,應用“基于問題學習”教學模式,可以有效提升生物化學的教學質量。
一、“基于問題學習”理念在高職生物化學中的應用
應用PBL教學模式,我們要就生物化學工程的應用特點展開分析。該課程的教學主要集中于探討生命現象本質的模塊和生物體的分子結構及其應用功能模塊,這是醫藥專業學生必須要掌握的基礎知識。隨著生物科學界知識體系的健全,生物化學知識結構也在不斷優化,生物化學知識體系也愈加復雜,這加大了日常教學的難度。為了滿足高職現階段教學的需要,展開“基于問題學習”的教學是非常必要的,這需要我們建立以學生為中心的學習小組,以此提升該專業高職學生的綜合素質,以滿足現階段生物化學教學的需要。
在生物化學教學模式中,運用PBL教學模式,有利于學生將基礎醫藥知識學習與學習臨床醫學課程相結合,并針對相關發病機制問題、疾病防治問題等展開分析。根據高職院校的教學特點,生物化學的教學要把握好不同基礎課程教學及其臨床學科教學的協調,就要積極做好基礎理論課程及其臨床應用技能的教學工作。教師需要結合具體課程的臨床實踐知識,運用以疾病問題探討為核心的教學模式,這需要以學生為教學中心。在該環節中,教師需要明確自身的教學角色,組成以導師引導、學生探索為主的知識探討小組,就教學過程中的某一病例進行診斷、剖析,提出疾病問題,引導學生做好假設,確保論證環節的正常進行。對上述教學環節的協調,可以讓學生掌握良好的醫學病例解決技巧,確保學生自主學習能力的提升,也有利于增強學生的團隊意識。
二、高職生物化學課堂PBL教學模式的完善
高職生物化學課堂上,教師在應用PBL教學模式時,積極做好相關的課程準備工作是非常必要的,這樣有利于開展教學,提升教學效率。筆者認為,在該課程各個章節的學習中,進行基礎課程與臨床技能實踐課程的交叉教學是非常必要的,這樣有利于學生從整體上把握生物化學知識。在每一具體章節結束教學時,教師需要遵循PBL教學法的基本應用原則,實現與學生的積極討論,對整篇內容進行歸納總結。
1.PBL教學模式要講究病例設計與問題設計模塊的規范性、真實性
在高職生物化學課堂教學過程中,抓好病例設計環節是保證教學效率提升的重要環節。這需要做好準備,確保病例設計環節的內容與生物化學具體知識的結合,應該保證在病例設計環節中提供明確的線索。在臨床問題探討過程中,教師也要進行問題情境的創設,進行基礎教學方法的優化,保證生物化學教學的有效性。在設計病例時,教師要進行生物化學專業知識的串聯,這對專業課教師提出了更高的要求,比如要具備豐富的臨床應用知識及病例設計經驗。
應用此教學模式,僅僅進行高質量的病例設計是不夠的,還需要教師做好生物化學相關難題的設計工作,從而有利于學生學習效率的提高。教師要根據生物化學相關章節的知識,展開重點教學,激發學生的學習興趣,積極做好相關的問題反饋工作,從而有利于串聯該課程不同章節的知識,讓學生的專業知識更加牢固。
2.利用好課上時間、空余時間,提升學生應用生物化學知識的能力
應用PBL教學模式,教師要提前將病例資料及其要研究的問題發給學生,讓學生針對進行具體問題,組成討論小組,進而在較短時間內解決問題。各個小組要選出一個組長,配合導師進行問題解決方向的探討。課上,教師要就病例資料展開簡單的介紹,并且要讓學生代表進行病例問題的分析,要針對課前提出的問題展開分析。在認真聽取學生的意見之后,教師要及時糾正學生的錯誤,并且解答學生提出的疑難點。此外,教師需要就一些應用難題進行講解,協調好與學生的關系,融洽課堂氣氛,以提升學生的學習積極性。課后總結時,教師要引導學生進行病例問題的總結,這樣有利于學生積極地進行反思,鞏固專業知識。
三、結語
運用PBL教學模式,教師能有效提升學生的學習積極性,使學生主動地進行生物化學專業知識的學習,有利于提升學生專業素質。
參考文獻:
課程教學改革是一項旨在突破傳統課堂教學模式,鼓勵教師不斷優化教學內容、完善教學設計、活化教學組織形式,充分調動學生學習積極性和參與度的實踐性教學創新活動。該項改革活動我校自2010年開展以來,在推進課程教學改革、引導學生自主學習、提高課程教學的有效性等方面起到了積極作用。生物化學作為第二批立項課程,課題組幾位成員在本項工作中投入大量精力,校督導組和公開課示范課聽課教師都給與較高的評價,在一定程度、一定范圍內起到了示范和引領作用,現將我們的經驗介紹如下。
改革總體思路
在目前“卓越工程師教育培養計劃”培養模式的大環境推動下,越來越要加強學生的實踐能力的培養,無形中要壓縮課堂理論課時,幾乎很多課程面臨這樣難題,即理論內容多而課時少。生物化學課程的特點使得這個問題更加突出。如何解決這樣的問題是擺在每個任課老師面前的課題。許多老師為此提出了一些解決辦法[1]。我們在參考同行的基礎上采取進一步優化教學內容、學習和創新多樣化的教學方式和教學手段等(見圖1),在一定程度上緩解了矛盾,起到了較好的效果。
一、優化課程內容
生物化學課程知識分靜態、動態和功能生化3個主要部分,且前沿知識量在日益增加。如何利用有限的課時,讓學生掌握更多更高層次的知識。為此,要結合學生、專業實際來優化教學內容,要有目的地選擇教學內容并充分培養學生的自主學習能力。同時內容要體現完整性、適時、量力性原則[2]。
首先,我們將所用教材與該專業其他教材進行比較,盡量講授生物化學中重要、特異、專屬性教學內容。其次,將課程知識分成3個層次:一是重點內容,是生物化學的精髓,必須理解和掌握;二是需要理解的內容;三是需要了解的內容。在教授重點內容時,詳細講解重要知識點,強調學習思路、方法和技巧。同時,結合不同專業學生的專業特點,增加該知識在本專業應用,提高學生的學習興趣。在處理需要理解的內容,我們在平臺上讓學生按照前述的學習思路和方法進行自主學習,如此可以提高學生的自學能力。對于各章節其它知識內容,我們讓學生在其他相關課程中學習,同時可利用BB平臺將教學課件、大綱、重要習題(尤其是與研究生入學考試難度相當的習題)、學習要領等展示給學生,由學生自己選擇學習即可,為保證學習效果,通過布置作業、課堂學生講解等途徑進行督促。總之,完整的、特異性的生化知識體系和突出的重點內容,有利于立志考研學生的深造;與實踐結合的內容,滿足了立志基層就業的學生的學習要求。同時我們深知,教學者的重要責任是育人,因此在教學過程中充分利用相關知識(如諾貝爾獎等)加強學生人文素質教育[3,4],培養高素質人才。
二、改革教學方法
在目前,充分結合當前大學生的特質和專業要求,進一步探索課程的教學規律,構建靈活、高效的教學方法對于保證和提高課程教學質量是十分必要的。在生物化學教學伊始,我們全面系統地介紹生物化學的研究內容、目的及應用,讓學生對生物化學有一個完整的基本了解,以便于學生針對生物化學重點和難點內容進行選擇性學習,因此緒論課程的講解至關重要[5]。同時采用多種教學方法,使課堂效果更具有吸引力。
(一)PBL-BB網絡平臺的使用
課題組基于課堂上直接采用PBL教學模式的局限性[6](1、低時效性;2、學習社群狹窄,僅局限于課堂上的同學,思維同質性偏高;3、反饋與評價效果不佳)及BB平臺存在的弊端(如“虛擬環境”缺乏真實性,限制了學生動口、動手能力的培養等),建立一種問題式學習和網絡教學整合形成的新型輔助教學模式。PBL-BB網絡輔助教學是以課堂教學為主、網絡研習為輔的教學模式,展現了多層次“互補”的教學特色和優勢,不僅增強師生之間的交流,建立廣泛的“網絡”學習社群,而且有利于學習資源的充分共享和適時更新。目前,采用這種教學模式主要突破三個方面的難題:一是為考研學生搭建良好的學習平臺;二是解決非生物、生物專業的學生學習該門課程課時限制的問題;同時通過互相學習和觀摩,使每位參加課改團隊老師的知識面、教學能力都能得到提高。在授課過程中,教師不可避免地要對教材內容進行增刪或章節順序的調整,一本教材不能完全滿足教學需要,加強網絡課程建設,便于學生自學。同時,網絡平臺能促進師生交流,使教師及時地了解教學過程中出現的問題。
(二)互動式教學模式
實現師生互動式教學是現代教育理念要求以學生為中心,把激發學生主動性學習、培養創新思維能力作為教學評價的核心。在課堂上,我們鼓勵學生相互點評,各抒己見,特地強調用自己的語言來表述、解釋所學的知識,對一些不明白的問題進行提問。賞識和關愛學生,引導學生敢想、敢說、敢問,逐步培養學生發現問題、提出問題及解決問題的能力,哪怕學生只回答一點,或者回答有關聯等都要給與表揚,在本次的教學中,有一個專升本班級,他們的基礎不是化工專業,學習起來很困難,但一定要鼓勵和重復講解,使學生受到鼓舞,獲得動力,讓學習成為一種良性循環[7]。課后,利用現代通訊手段(電話、電郵、QQ、個人及流),鼓勵學生主動發帖,積極討論。有時這種討論涉及到外校的學生和老師(專家)也進來參與,大大擴展了知識面。這種互動式教學的方式提供了師生交流的機會,拉近了教師與學生間的距離,進而達到教學相長的目的[8]。
(三)強調規律的查找、預習、比喻的重要性
生物化學內容豐富、系統性較強。在講授前可將一些章節的內容,歸納出一條明確的主線,并在主線上標明教學的“重點”環節。比如在講解蛋白質一章時,歸納出這樣一條主線:?(元素)-?(結構單元)-?(如何連接成蛋白質)-蛋白質-?(結構)-?(功能)-?(性質),通過一系列問號的解決,講完了本章的重點知識,其他大分子化學章節的講解采用相同的方法非常成功。
目前有些同學課前不預習,上課時非常盲目,往往稀里糊涂聽課和做實驗,不能與已學的理論知識聯系起來,達不到在實踐中掌握理論知識的目的。我們的做法是在平臺或網站上公布每節課的講授內容,使學生知道下節課要進行的內容,同時在每節課的最后除了總結本次課程的總結外,適時提出下節課的內容,使他們帶著思考去預習。
教學中運用一些恰當的比喻,使深奧的理論淺顯化、抽象的事物形象化、復雜的知識簡單化,往往可以收到非常好的教學效果,比喻一種高級的認知方式。利用學生已知事物與新知識之間相似的特征作比, 解釋說明新知識的疑難之處,實現教學目的。比如構象與構型的比喻(大風和臺風對一棵樹的影響等);蛋白質結構的比喻(一根鐵絲等);呼吸鏈產能的比喻(水力發電等);類似的例子還有很多,這需要我們教師長期鉆研和不斷總結思考。運用趣味引導式教學,既能引起學生學習的興趣, 又能化解生物化學教學中的難點,起到事半功倍的效果。
當然,上述一些方法應該渾然一體,在一節課中根據實際情況隨機使用,要根據課程內容、學生的反應(眼神)而選擇使用,要自然而不是生硬。總之,這些方法要求教師有較高的課堂把握能力和強大的課后備課知識庫。
三、改革教學手段
由于多媒體教學融入了圖、文、影、聲、動、視等多種方式,有利于突出重點和難點,同時還能調動學生的感官功能,激發學生的學習興趣,充分提高學生的學習積極性和教學效率,此外,還使授課方式更為方便、快捷,節省了教師授課的大量板書時間,可有效提高課堂教學內容的知識量。但是這種手段天生的不足使得使用者一定要掌握技巧,不能弄巧成拙。只有將多媒體與板書、教材有機結合,才能提高教學效果。同時我們根據當前學生特點和學習方式,建立了生物化學優秀課程網站,彌補教材圖片呆板、數量不足的缺陷,進一步提高學生學習興趣和自主學習的積極性。
在教學過程中,我們充分體會到肢體語言、情感交流的重要性,我們要做一名優秀的演員(動作、眼神、手勢等);一名有魅力的人(謙虛、精神世界、治學態度(專業語言的準確性、普通話、盡量不要讀錯字等、尤其體現在批改作業,一定要認真,不能隨意畫個對號或錯號)、氣質修養等),通過言傳身教,會有意想不到的效果。
教學中重要的一環是學生的反饋,這種反饋信息的獲得也要求教學者的細心,比如上課前早到10分鐘、課間時間等與學生隨意的交流中就可以獲得,也可以通過學習委員、課代表等獲得,筆者倒不贊成問卷調查,覺得有些正式,但不一定能獲得真正的結果。因此如何建立自己獨特的檢驗反饋體系同樣也要根據教學者對課堂的把握。
考核標準的制定也是一種重要的教學手段,也形同一個指揮棒,在考試形式、考試內容、試卷分析等方面都具有很高的講究[9,10],我們也在積極探索符合我們實際的考核方式。生物化學作為一門基礎課,許多專業的研究生招生都選擇這門課作為考試科目,根據我們的考研輔導經驗,在我們課程考核中移入其考試方式及對綜合能力的需要,實施看來,這幾年取得了較好的效果。
四、總結
我們一直崇敬的認為教學是一門藝術,需要認真專研。教學有法無定法。鑒于生物化學課程的特點,在具體教學實踐中, 要根據不同的教學內容、教學要求及不同的學生特點,靈活采用而不必拘泥于某種方式方法。在保證教學內容的情況下,將易教易學成為生物化學教學改革和教法創新的出發點和落腳點。
嘉興學院課程改革專項(項目編號:85181116);生物與化學工程學院生物工程專業教學團隊建設項目。
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