工程能力培养的生物工程设备教学

一、工程实例鲜活教学内容

讲授各类生物工程设备的结构和性能时，因为涉及设备部件和图片较多，学生对于课堂讲授的内容很难记住，而且普遍感觉内容枯燥乏味。即便有的时候采用多媒体动画进行教学，学生课后依旧有很多记不住的东西。学生学完课程之后，到工厂也表现不出具有较好的工程能力。如果将授课地点搬到专业实验室或工厂一线的话，因为场地和学生人数的限制，也不利于相关设备知识的讲授。基于“卓越计划”的要求和学生迫切希望学有所用的心理，我们在采用多媒体课件对设备的结构组成、工作原理及相关的设计计算内容等进行讲授之后，引入实际工程实例，让学生参与讨论和思考，学生直接感觉到自己是在作为一个“工程师”给企业做项目，学习的积极主动性会因此大大提高，创新思维能力也被激发出来，相关基础知识也明显掌握得理想了。例如，讲授完通用的机械搅拌发酵罐构造和设计之后，我们让学生按要求给一个单位配置一些发酵中试系统，因为发酵罐本身是一个“非标准产品”，各个部件都是组装的，学生在配置发酵罐时会涉及很多问题，不仅仅要熟悉发酵罐的基本构造，还要懂得各个部件具体如何选型。在讲授过程中，我们将多个实际的工程招标文件拿出来供学生进行讨论学习，如以某研究所配置的100L发酵罐为例，同学们对100L发酵罐的通气系统配置了解得更加清楚，也直接体会到书本知识在实际工程运用的乐趣！教学效果和学生的工程能力也得到了明显提高。

二、实践环节进一步强化对课程内容的理解

生物工程设备课程本身是实践性很强的学科，我们在生物技术专业和生物工程专业课程体系设置中都开设了专门的“生物工程综合实验”“认识实习”和“生产实习”等直接工程运用的课程。学生可以在已有知识的基础上，通过实践环节的加强，进一步巩固和掌握所学生物工程设备知识。如我校已经配置了上海国强生化公司的50L自动控制发酵罐、空压机和蒸汽锅炉等系统，在生物工程大实验环节，每个学生都可以亲自动手操作在线灭菌的50L发酵罐。特别地，综合实验针对生物工程的上游技术到下游分离都开设了相关的内容，我们集中8周时间，将经验丰富的师资和先进的设备（大容量高速冷冻离心机、蛋白纯化分离系统、超滤系统、冷冻干燥设备等）融入其中，这也为提高生物工程设备课程的教学质量和学生的工程能力奠定了坚实的基础。此外，我们与苏州地区的多个生物工程相关企业建立了广泛的联系，在认识实习和生产时环节中，学生可以直接到企业一线认识和感受生物工程的魅力，进一步强化对生物工程设备相关内容的理解。如在华东理工大学常熟研究院，学生可以看到蛋白酶产品的发酵、冷冻干燥、板框式过滤等装备；在苏州第四制药厂，学生可以直接掌握抗生素（林可霉素）从发酵到经过板框式过滤、离子交换层析、结晶等获得产品的下游分离全过程工艺。总之，上述多个实践环节在加强学生对生物工程设备课程的进一步理解和提高工程能力方面起到了直观有效的作用。

三、同行学习小组（PLG）促进对生物工程设备知识的掌握

传统的教学方法都是由老师作为教学中的执教者。在同行学习小组（PeerLearningGroup）中，学生之间可以互相学习。也就是说，学生自己既是教师又是学生。苏州科技学院的化学生物与材料工程学院现已组建了跨越年级的“科研人才班”，指导教师由多名教学科研经验丰富的老师组成。不同年级的“科研人才班”学生可以在同一个老师指导下进行科研活动，这也为PLG提供了互相教学的机会。例如，生物工程设备课程里讲过发酵罐的实罐灭菌，课堂上老师的教学仅仅是从操作步骤和操作注意事项等方面给学生进行讲授。该班的学生可以形成一个同行学习小组，比如高年级的学生因为在老师的指导下已经熟悉了发酵罐的实罐灭菌，刚学完本科生物工程设备课程的学生，则可以由熟悉操作的学长指导，很快地掌握实罐灭菌的操作技巧。其他如生物产品分离等技术也是如此。在PLG中，很多有关生物工程设备的构造和操作技巧都可以由学生们自己进行教授而掌握。这样既减轻了老师的教学负担，又很好地提升了学生实际的工程运用能力！

四、富有工程经验的博士教学团队提升教学质量

要培养一流的人才，首先必须要有一流的师资。苏州科技学院在生物工程设备课程的师资配备方面，参与课程主讲的老师都是工学博士，而且几位博士教师都具有企业一线的工作经历，因此，授课过程中能够熟悉地指出工程上应当注意的问题。如在讲授蒸发设备的节能时，书本主要提到多效蒸发问题和二次蒸气的利用，我们在如何提高设备的传热效果、怎样选择合适的操作条件更有利于节能方面都做了系统的介绍。因此，学生在学习过程中直接感受到这次知识是与企业需求“零距离”的，学习的热情也因此高涨。其次，教学团队的老师还积极参与多项科研活动和参加江苏省的“教授博士柔性进企业活动”。通过科研和与企业一线的项目合作，以及参与企业的中试放大研究等，教师不但提高了业务水平，同时也积累了多个实际的工程教学案例，使得教学内容更加丰富和更加贴近工程运用的需求。这也为提高生物工程设备课程的教学质量，以及更好地培养学生工程能力奠定了坚实的基础。

作者：李良智鞠鑫扶教龙陈佳佳邱业先单位：苏州科技学院化学生物与材料工程学院