化学工程与生物工程专业范文
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篇1
中图分类号 G420 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)21-83-02
《生化工程与设备》是安徽工程大学生物工程专业的一门主干专业课,对于未来将从事生物工程产业生产和研究的学生来说,相关的生物工程设备是他们将会实际面对的工作对象,对于设备的理解与掌握体现了使用者的素质,也决定了企业的生产水平。因此对该课程的学习效果的好坏直接影响到学生未来的工作能力。在前期化工原理、微生物、生物化学、生物工艺学等专业知识学习的基础上,学习与研究生物反应工程及生物工程设备的相关问题,使学生获得独立解决工业生产、试验研究及技术开发方面的知识是本课程的首要任务[1]。为了教好这门课程,我们结合生物工程产业以及课程的实际情况,对教学方法和教学手段进行了改革,并且取得了良好的效果。
1 优化教学内容,突出实际需要
相比较生物工程专业的其它课程,本课程的教材更新较慢,许多设备还停留在传统的工业发酵设备的基础上,例如酒精以及啤酒酿造等设备占据了教材较大的篇幅,而在实际的学生就业中,很少有学生从事这方面的工作。随着生物技术的发展,新的设备也越来越多。通过调查研究,我们精选了教材内容,删减一些工艺陈旧、不适应当前科技发展的内容,将最新的设备介绍给学生。另外,通过广泛查阅资料,收集了大量新技术、新设备的相关知识作为本课程的补充内容。授课时,对于一些比较传统的设备只是一带而过,或者让学生自学。而对于一些现代生物工程中的常用设备,则加大教授的力度。例如,基因工程药物蛋白分离纯化等在生物工程产业中占有越来越重要的地位,为了使学生适应未来工作的需要,我们加大了这方面相关设备的讲授,结合学校已有的设备,将美国GE公司的AKTA分离纯化全套装置介绍给学生,使其不仅了解设备的原理,而且初步具有操作使用的能力,极大地提高了学生的学习兴趣。相比较其它的设备,进口设备具有全套的英文说明书,对于其中的关键点,我们也以英文讲授,适应了未来发展的需要。
2 运用多种教学方法与手段,激发和培养学生的学习兴趣,提高教学质量
本课程相比较其它课程,计算公式以及结构原理图较多,传统的“填鸭式”教学方法使学生感到枯燥乏味,授课效果较差。同时随着教学改革的深入,专业课学时又不断被压缩,本课程关联的专业课程较多,所涉及的生产工艺流程和主要设备达230多个,若采用传统的教学方法,在有限的学时内要完成相对较重的教学任务,则势必要大大降低教学质量。为了解决这一问题,我们对教学方法和手段进行了必要的改革。
2.1 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[2-4]。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[5]。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。
2.2 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[6]。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。
3 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。
4 结束语
《生化工程与设备》是理论联系实践极为紧密的课程,其主要内容包含了现代生物科学和工程技术设备基本原理及应用,搞好本课程的理论和实践教学,对于培养工程应用创新型人才具有重要的意义。通过对《生化工程与设备》课程教学手段和教学方法等改革探索,摸索出一种新的专业课教学模式,基本上解决了现用教科书与生物技术及生物工程发展不相适应的矛盾,扩大了课堂信息量,锻炼了学生独立分析问题和解决问题的能力。
在教学工作中,教师与学生的关系是“师生互补,教学相长”,要求教师在理论上和实践上都具有丰富的积累,不仅懂理论,还要熟悉科研实例乃至生产过程,这就要求教师在平常的工作中,多到企业进行调研,一定要把科研放在重要的地位,以科研促进教学,以教学带动科研,这样讲课才不至于空洞而无味,为国家培养更多高素质的生物工程应用型创新人才。
参考文献
[1]马歌丽,彭新榜,高建奇,等.生物工程设备课程教学模式的改革[J].微生物学通报,2005,32(5):160-164.
[2] 史美兰. 体会哈佛案例教学[J].国家教育行政学院学报,2005,2:84-86.
[3] 胡彦武,王红梅. 案例教学法在高校药理学教学中的运用[J].通化师范学院学报,2009,30(10):90-91.
[4] 袁子民,程岚,吕佳,等.案例教学法在中药药剂学理论教学中的应用[J].卫生职业教育,2010,28(2):45-46.
[5] 魏胜华,汤斌,陶玉贵,等.案例教学法在《酶工程》教学中的应用[J]. 生物学杂志,2011,28(5):103-104.
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【关键词】生物工程毕业设计(论文)多元化
本科生毕业设计(论文)是工科高等院校教学计划中最后也是最重要的教学环节,占用一个学期,达大学教育阶段的八分之一。这一教学环节能培养学生查阅文献资料、使用各种工具书、应用计算机、外文翻译、工程设计与科技论文写作等方面的能力,提高学生的调研能力、实践能力、动手能力、社交能力,同时通过毕业答辩培养和强化学生的材料组织能力、讲演与口头表达能力、反应敏捷能力。东北电力大学生物工程专业的教师经过多年的教研总结出:这些培养目标仅靠在校园里苦读书本、纸上谈兵是根本不可能实现的,要提高毕业设计(论文)的质量,提高学生的综合素质,增加学生就业的机会,只有到社会实践中去,走学科交叉、产学研合作办学之路。
一、改革的措施
1.采用多元化毕业设计(论文)模式进行个性化培养
将参与毕业设计(论文)的学生分为考取研究生进一步深造型、签约就业型和自主创业型三类。根据不同类型学生特点,进行个性化培养,指导教师有针对性开题,学生根据自己的特长并结合自己的毕业去向选择合适的毕业设计(论文)题目;也可以让学生根据自己的兴趣提出新颖创新的毕业设计(论文)题目,由专业教师把关审题;也可支持学生到就业单位或实习实训基地做毕业设计(论文),可使学生受到正规的科技开发训练,熟悉未来工作单位的环境和要求,提前完成由学生向工程技术人员的角色转换;支持学生参与大学生"综合性、设计性、研究性、自主开放型"实验项目的研究,参加大学生节能减排等社会实践与科技竞赛,为日后的就业、创业和研究生学习打下良好的基础;支持考研学生参与教师的科研课题,提前进入研究生课题的研究。这些措施能极大地激发学习的积极性,对增强我校学生的社会竞争力具有非常重要的意义。
2.建立和完善独具特色的多元化毕业设计(论文)联合指导企业基地
积极探索与企业联合开展科学研究、产品开发、共建研究等产、学、研合作模式,企业借学校人力资源进行研发工作,学校利用企业条件培养人才,互利互惠,建设一批工程实践基地,形成长期稳定的合作关系;学生作为生力军,直接参与工艺设计、产品研制、科技开发工作,锻炼了学生的工程能力,形成了特色。我校地处各大类企业门类齐全的东北老工业基地的吉林省,有优越的校企联合优势和校企合作传统,同时,各企业中的工程技术人员和管理人员很多是我专业的毕业生,因此可依托本地建立多元化毕业设计(论文)联合指导企业基地,在培养一批校外兼职指导教师同时,也解决了教学设施和工程训练场地不足及到企业实习只能以参观形式进行的困难,为学生工程能力的培养提供了有力的硬件支撑和保障。
3.建立和完善实效显著的校内工程训练基地
利用校内资源条件,发挥学科优势,依托我院学生科技园、应用化学特色专业、省水处理实验中心组建了培养学生工程能力的校内工程训练基地,为毕业设计(论文)的顺利进行提供了有力保障。
4.对校内指导教师进行工程实际能力再培训,增强题目的工程实用性
近几年,我专业引进了一批青年教师,他们的学历高、综合素质高,但没有工厂企业工作的经历,缺乏深入的工程背景。因此,每年安排青年教师在学生到单位进行毕业设计(论文)过程中也下到企业锻炼,亲身体验工程实际和生产管理运行过程,积累工程经验,既可提高他们的理论教学水平和科学研究水平,同时,也能提高毕业设计(论文)的指导水平。
5.建立可操作性强的质量保证和评价体系
针对不同方式的毕业设计(论文)情况,制定相应的工作计划要求及联合指导协议书等教学文件,以保证毕业设计(论文)的有序进行。为考核学生的培养效果,制定了学生毕业设计(论文)质量评价内容和指标体系,提出了评价的操作及过程控制方法。在毕业设计(论文)中实行10~15%的末位复审制,保证了毕业设计(论文)的质量。
二、改革的可行性
"学科交叉、产学研结合"毕业设计(论文)新模式的研究与实践是一种有益的尝试,它是教师的一种自觉需求,教师既可以寻找科研立项课题,也可为企事业单位解决一些实际问题;同时在为社会服务的过程中,学习生产新技术,反过来又促进教育质量的提高,最终为教师提供了一个施展才华的更加广阔的空间,有利于高校双师型师资队伍的形成。
这种模式也是学生渴望的,学以致用,用才是学习的终极目标。一方面考研学生参与教师的科研课题,提前进入研究生课题的研究,激发学习的积极性,也提高了我专业研究生的综合素质;同时有计划地指导学生在毕业设计(论文)过程中申请校级、市级、省级乃至全国的自主创新科研项目,参加大学生节能减排等社会实践与科技竞赛。另一方面企事业单位委托的课题具有很强的实用性,学生真题真做感兴趣,更易激发他们的创新潜能,培养合作和团队精神,提高综合素质;同时,企业在这个过程中也能了解到学生的真实情况,及时与优秀学生签订就业协议,在一定程度上防范人才流失,增加了引进人才的可靠性,节省了培训费用。
通过这种模式的实践有效地缓解了我们专业实验资源不足的问题,充分利用企业或科研院所的实验设备作为学生毕业设计(论文)实验的有益补充,能有效地缓解学校因扩招而造成的资源紧缺的状况,提高了企业与科研院所实验设备的使用价值。
三、结束语
这种新模式的研究与实践有利于造就优秀的应用型本科人才,可全面提高我专业的教学质量,是我专业教学改革的方向,符合高等教育综合化的发展趋势。
参考文献
[1]冀满祥.本科毕业设计(论文)质量控制的实践与思考[J].山西农业大学学报(社会科学版),2005,2(4):142-143.
[2]李卫祥.高校本科毕业论文教学改革探索[J].太原大学学报,2005,1(6):59-61.
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关键词:生物化学;计量;教学改革
中图分类号:Q5 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-09-0230-1
项目资助:计量特色生物类专业就业竞争力提升研究(HE20041)
21世纪是生命科学的世纪,生物化学是生命科学相关专业的一门重要专业基础课程。生物化学知识已经渗透到了生命科学的各个学科[1]。中国计量学院生命学院的《生物化学》为校平台课程,课程组自建院以来,承担本校生物技术、生物工程、食品科学与检验、药学及生物医学工程等专业的《生物化学》课程的教学工作。随着中国计量学院生命学科的发展及形势的变化,为体现相关专业的“计量”特色,我们积极采取了一系列方法和措施,收到了显著的成效并积累了相当的经验。
1 “计量”特色的《生物化学》教学实践中存在的问题
1.1 生物化学课程的内容难度大而且复杂
众所周知,《生物化学》属于生命科学相关专业基础课程中较难的课程,本课程各种分解与合成等生化反应途径十分复杂,如许多酶(包括发挥酶的催化活性所需要的辅酶和辅基)的结构非常复杂。生物分子的合成与分解途径十分复杂,有些生化反应途径甚至多达数十步,如核苷酸的合成与分解[1]。
1.2 学科发展快、课程内容多,与学时相对较少的矛盾日益突出
随着学科的交叉和不断深入,在生物物质代谢及代谢组学等方面的研究更是取得了前所未有的进展[2][3]。然而,现实情况是,课程组成立近7年来,《生物化学》课程的学时数却未有增长,事实上还有轻微的下降(从2009年起,中国计量学院由每个学分的17个学时改为16个学时,总学时由原来的120减少到112个)。因此,上述问题尤其显得突出。
1.3 课程内容与生产实践脱节严重
掌握《生物化学》的基本知识对发展有“计量”特色的生物技术、生物工程、食品检验和药学等专业,对理解生命的基本规律具有极为重要且不可替代的作用[4],同时,掌握《生物化学》的基本知识对生命科学相关专业的其他相关课程的学习也十分必要[5]。因此中国计量学院的《生物化学》课程既具有基础性,也具有互通性。酶的结构、DNA的复制、转录、蛋白质的生物合成、氧化磷酸化的机理等在《生物化学》课程中十分重要的内容。但是,在目前的生物相关产业的生产实践上鲜有应用。
综上所述,作为一门重要的基础课,中国计量学院的《生物化学》在把握学科发展前沿的同时,适应培养、体现“计量”特色以及新的专业教育形势的需要,将创新意识融入教学的全过程,对我们《生物化学》课程组来说也是一个全新的挑战。
2 生物化学教学改革实践
为解决上述问题,我们《生物化学》课程组通过组内讨论,并汲取同行的宝贵经验,采取了以下几项措施:
2.1 针对现存的问题,修订新的《生物化学》教学大纲
修订新的教学大纲,调整教学内容,编写了新的《生物化学》实验教材(目前正在编写理论课程的教材),自制了《生物化学》教学多媒体课件。我们删减了和其他课程如遗传学、分子生物学和基因工程、蛋白质工程等课程重复的内容,增加了生物分子信息传递、物质代谢调控等近年来发展迅猛的学科前沿内容。
2.2 鼓励学生提高自学能力
由于我校《生物化学》开在二年级的第一个学期,许多学生对大学的学习方法还没有完全适应,有的学生仍然像在中学时那样,遇到有不懂的地方缺乏正确的方法。因此我们强调区分内容,提倡预习与复习,鼓励学生提高自学能力。
2.3 注重生物化学理论与生产实践的联系
在教学中我们尽可能地理论联系实际,如蛋白质的分离与纯化技术与现代生物工程中蛋白质药物的分离纯化的联系、酶抑制剂与食品、外来检疫性害虫的防治及科学研究中的广泛应用、基因调节系统研究与基因工程技术的密切关系以及新技术如基因芯片,RNA干扰等在研究基因的结构与功能中的应用等等。既提高了学生对《生物化学》的兴趣,又可以教育学生克服应试习惯,争取能够比较全面系统地掌握《生物化学》的基本知识。
2.4 加强《生物化学》教学过程中学生创新意识的培养
我们通过在讲授生物化学发展中的重大发现时将所涉及到科学家及他们的研究思路和方法作为一项重要内容来介绍,从而使学生不仅获得知识,同时受到解决问题方法论上的启迪,这样十分有利于对学生的创新思维的培养;我们还在总学时不变的情况下增加实验课时,提高学生的动手能力和对《生物化学》的兴趣。
参考文献
[1] David L.Nelson,Michael M. Cox.Lehninger's Principles of Biochemistry,5th Edition [M].New York:W. H. Freeman,2008.1-21.
[2] 朱龙华.生物化学工程研究进展[J].中国计量学院学报,
2002(3):225-228.
[3] 成凡.生物化学实验教学体会及存在的问题[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2003,5(4):398-399.
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(一)生物工程专业规范方面在招生规模不断扩大的环境下,增设生物工程专业成为许多高校的办学热点之一。由于各高校办学基础参差不齐,在制订人才培养方案教学计划时,差别较大,甚至差异迥然。一些缺乏工科办学条件的师范院校开办生物工程专业的过程中,在制订教学计划时过于突出基础理论知识和实验技能结构模块,对工程知识传授与工程实践培训则鲜有涉足;而一些地方工科院校的教学计划中不仅生物基础理论模块十分薄弱,且受办学成本限制,对工程技能培养也相当弱化,课程能减则减,学时能缩则缩。通过问卷调查和实地调研,发现部分高校生物工程专业办学思路不清晰,生物工程专业与生物技术专业人才培养目标混淆、人才培养方案雷同,教学计划制订程序不严谨欠规范,校内校外均缺乏严格的专家认证过程,导致教学计划安排随意性明显,没有意识到生物工程专业工程应用性强的特点并加以落实和强化。因此,制订统一规范的生物专业教学质量标准已经成为生物工程专业办学工程中亟待解决的关键问题。
(二)工程技术实践教学环节方面在我国,一些高校生物工程教育往往重书本、轻实践,重知识、轻能力,重科研、轻教学,导致学生的理论知识与实践脱节。目前国内部分高校的生物工程专业学生大多数对运用综合知识解决问题的重要性以及工程设计缺少理解,觉得科学比技术更重要,这也正是这些生物工程专业工科教育不重视实验教学和工程设计的误区,导致学生缺少综合实验设计和工程设计的经历。此外,实验教学内容基本以验证性实验为主,教师把实验的内容、操作方法与步骤、报告格式甚至每一步得到什么结果等都写得清清楚楚,学生依葫芦画瓢,机械地完成操作,缺少主动积极的思考。综合性实验也由于学生人数偏多、设备台套数不足,动手操作的少,旁观的多,教学质量大受折扣。而设计性实验更是凤毛麟角。生物工程专业工程实习教学则包含认识实习、生产实习、毕业实习等环节,一般以校外为主,校外实习基地是工程训练最好的场所,是工程教育必不可少的前提条件。一些学校由于经费紧张,实习经费偏少,实习基地的建设经费往往由企业单方面提供。由于国家经济体制改革等外部环境的变化,尽管不少高校与多家企业签订了校外实习基地的合作协议,但仍然存在很多问题。绝大多数企业接收学生实习没有制度约束和政策支持,对学生实习热情不高,而生物工程专业相关企业又相对偏少,导致一些新增生物工程专业实习单位不对口,实习内容能减则减,实习过程流于形式,质量难以保证,常常是走马观花,草草结束,难以发挥实习应有的作用。
(三)实践教学过程控制及考核方式方面高等学校生物工程专业一般都建立严格系统的理论课程教学过程监控措施和考核评价办法,而一些高校对实践教学却往往缺乏有效的全过程监督和健全的考核评价制度,或没有认真落实和执行。构建行之有效的实践教学过程控制体系是生物工程专业实践教学质量得以保证的前体也是实践教学环节的难点,由于实践教学流动性强、机动性明显,不易对学生实践过程进行实时监控并给出准确评价,因此,少数地方高校生物工程专业实习指导教师往往采取点名制方式进行过程控制,对于实践效果则依赖于最后的实践理论考试,考试内容通常属于死记硬背的知识点,极少有学生不及格。通过考试的方式考核学生的实践效果仍旧属于应试教育,导致学生对实践教学没有产生足够的重视,抹杀了学生兴趣,阻碍了个性发展,确实难以真实反映学生的工程技术实践能力和水平。因此,有必要强化生物工程专业实践教学过程控制,建立完善的监控方案,并不断改进实践教学考核办法,高质量的实践教学才能得到保证。
(四)师资队伍建设方面近年来,虽然新增生物工程专业教师队伍中引进了大量的具有生物专业背景的博士人才,有效解决了多年来教师队伍整体学历学位偏低的问题。通过问卷调查和统计发现,这些新增专业新进教师相当数量属于学术型的,擅长科研学问研究,很少在企业工作过,从学校到学校,大多数缺乏工程技术学习和研究经历。由于缺乏工程实践环节的专门训练,自身尚不能成为行家能手,因此难以胜任相关的实践指导工作,况且一些高校为这些教师创造培训、进修、企业锻炼的机会也有一定的限制。在教学过程中,导致这些高校部分生物专业教师宁愿多上些理论课,也不肯指导学生进行生产实践。即使在举足轻重的毕业(论文)设计教学环节中,选择毕业论文的多,采用毕业设计教学方式的则寥寥无几,极少数高校新增生物工程专业甚至清一色的采取毕业论文形式。这些现象严重制约了生物工程专业学生工程技术创新能力的培养,有悖于专业培养目标。目前,特别是新增生物工程专业教师队伍仍然存在结构不合理、缺乏具有“双师型”教师、师资专业背景比例失衡、专业教师缺乏工程实践经历等问题。(五)工程师培养体系方面近年来,教育部联合有关部门和行业协(学)会,共同实施“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”),该计划就是要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。“卓越计划”具有三个特点:一是行业企业深度参与培养过程,二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才,三是强化培养学生的工程能力和创新能力。经审核,教育部最终批准61所高校成为首批批准的“卓越计划”实施高校,一批涉及工程与工艺的工科专业成为试点专业。相比而言,属于朝阳产业的生物行业尚在培育、壮大过程中,虽然许多从事生物工程教育的人士已经意识到“卓越计划”对生物产业发展的重要性,但是部分相关企业并未深度参与到一些高校生物专业工程技术人才培养过程中,产学研合作教育的空间依然广阔,职业资格制度有待进一步完善,工程师培养体系尚不够健全。为了适应国家工程教育发展新趋势,必须进一步加强生物工程专业工程教育与其相关产业的合作,使得人才培养和技术创新这两条驱动生物行业经济可持续高速发展的主要链条灵活运转。
二、生物工程专业教学体系改革措施及途径
(一)规范专业教学质量标准,明确工科办学思路我国生物工程专业正式设立时,对本科专业培养目标作了明确规定:通过各种教育教学活动培养学生德、智、体、美全面发展,具有健全的人格、正确的世界观、人生观和价值观,适应市场经济体制和改革开放需要,具备良好的人文社科基础知识和人文修养,具备生物技术基本知识、掌握现代生物工程技术及其产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物技术与工程领域从事设计、生产、产品技术研究开发、质量检测和企业管理的适应社会主义现代化建设和地方经济社会发展需要应用型高级技术人才。在构筑生物工程人才培养体系时,要重视生物基础、化学、生物化学工程等基本知识单元的设计,以此组成专业核心知识体系,体现专业的本质、交叉与融合。高校专业教学计划的制订要兼顾个性差异,留有足够的个性化发展的空间。具体专业基础课程和专业课程按各校的特色和条件设定,特别是选修课程更要体现不同学校的基础和专业定位,如生物制药、环境生物工程、发酵工艺、能源生物工程、生物材料等,以适应不同学校的学生来源、教育资源的差异以及培养目标的行业方向和特色。
(二)强化实践性环节教学,确保工程技术教学质量在实验教学方面,逐步减少认识性、验证性实验内容,增加综合性、设计性实验的比例以及研究性实验。根据实验内容的内在联系,科学地综合实验技术和实验方法,积极引用生物技术与工程领域的科研新成果和社会应用新项目,引入国内外方法成熟、适合本科实验教学的先进的实验项目,激发学生实验的兴趣,培养学生的科学思维和创新能力。生物工程专业实验课程应当有体现工程技术训练的内容,不应仅限于生物工艺技能,而应有所拓展。为了保证实验教学质量,应逐步加强实验仪器设备投入和加快实验室建设,扩大实验室开放力度,提高实验室综合利用率;利用省级科技创新平台和省级实验教学示范中心平台,搭建具有生物工程技术环境的实践教学平台;引进企业的资源和设备,与企业合作共建实验室,模拟现场工程环境。在工程实践教学方面,分层次构建完整的“生物工程专业工程实践与工程应用教学体系”。通过课程设计、毕业设计等环节培养学生综合应用工程能力与初步设计能力,利用生物工程仿真技术、校内外工程实践等环节培养学生的工程实践与工程应用能力。为保证工程实践教学质量,应着重加强校内外实训基地建设,为顺利完成工程实践教学提供必备的条件和环境。通过与企业联合投资生物产品中试生产设备、购置生物工程仿真装置等方式构建校内工程训练中心。工程训练中心是拥有或模拟一个真实的生产系统,完成一个具体的生产过程,可以实现或模拟真实的产品生产,给学生提供一个系统而真实的工程实践环境,学生可以按教学要求逐个环节进行安装、调试、运行和生产,这个训练过程在企业的实习过程是根本无法做到的。生物产业属于朝阳行业,新产品、新技术不断涌现,通过引导、扶持、政策倾斜等方式鼓励教师和学生创办生物工程企业。同时积极寻求一种校企共赢的产学合作模式,提高企业与高校合作的积极性,这是校企合作实践基地能够顺利建设和良好运行的关键。积极推进工程实践教学内容改革,整合实践教学环节,使校内实践和企业综合实践相辅相成,从而确保并不断提高生物工程专业学生的工程技术能力。
(三)改进实践教学方法和方式,健全教学考核评价体系改革传统的生物工程专业实践教学方法,着力推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于产品的学习等多种实践学习方法,采取产品带动,设备配套,工艺优化,动手操作与学习思考相结合,基本原理和现场实际相结合,现场教学、双向交流式教学和研讨式教学为主,紧密结合工程技术实际情况,不断培养学生的动手能力并开发学生的思维,调动学生的工程技术学习兴趣和学习热情。生物工程专业实践教学过程往往是连续的多过程,基于工段分批轮换方式进行实践教学安排是一种高效可控的途径,化整为零,既可减少相关企业的人员增加压力,又能提高学生的实践效果,学生可以接触并了解全部生产工艺,并能掌握整套设备的调试和操作方法,同时有利于对教学过程进行实时监控,分阶段对学生进行考核,并作为能否顺利进入下一生产环节的依据。在考核环节上,改变传统单一笔试考核和标准答案的评价方式,采取现场答辩、实践总结、不同产品工程工艺设计等灵活多变的方法,并结合实习单位提供的完整的考勤考核记录、企业指导工程师开出的实习个人评价等辅助考核方式,重在考核学生的工程技术知识掌握水平和应用能力以及创造性思维,为实习顺利开展构筑坚实的平台与保障。
(四)拓展师资队伍建设渠道,构建高素质的“双师型”师资队伍培养生物工程技术专业人才的关键是打造一支具备较强的工程实践能力和设计创造能力的教育师资队伍。作为工学专业,生物工程专业在教师构成上必须保证有一定数量的工程背景的教师参与到教学实践过程中,同时生物学方面背景的教师也应占有一定的比例。各种背景教师所占具体比例不能一概而论,可依据各校的特点应进行适当的建设。专业教师引进或录用考核时,除考察理论研究水平和外,对具有工程实践经验的“双师型”教师,优先引进和录用,在引进待遇上给予适当倾斜。同时要为缺少工程实践经历的在职教师创造条件,派遣其到企业单位顶岗工作,鼓励教师借助生产实习机会,接受企业生产训练。支持教师和企业进行产学研合作,形成校企互动模式,在为企业开发新产品、引进新工艺、改造旧设备等生产实践过程中培养和提高一批专业教师的工程经验,构建一支高素质的“双师型”师资队伍。同时聘请企业中工程技术水平高、实践工作经验丰富的高级技术人员作为兼职教师,签订兼职教师协议,到校或在企业进行生产实践理论教学,指导学生进行课程设计、生产实习、毕业设计等相关实践教学工作。
篇5
1双语教学对象、课程和师资
双语教学的教学对象必须根据学生的英语水平来确定,这样教与学的效果才会比较好。若将双语教学全面铺开,英语差的一部分学生可能会有厌学情绪,上课不认真听甚至逃课。考虑到学生整体英语水平的不均衡,双语课开设初期不可能面对化学工程与工艺专业所有班级的学生。结合专业实际,拟定以化学工程与工艺“卓越工程师教育培养计划”实验班(以下简称“卓越班”)的学生为教学对象。因为桂林理工大学采取自愿报名、课程考试、面试三者结合的办法来遴选“卓越班”学生。新生入学后,学校组织对自愿报名参加“卓越班”的学生进行英语和数学考试,入选“卓越班”的学生其英语成绩必须达到A班标准。达到A班标准的学生可以在大一参加大学英语四六级考试。大学二年级,“卓越班”学生的四级通过率可达到70%以上。“卓越班”的学生经过了选拔,具有比较扎实的英语基础,是开展双语教学的理想对象。这样在授课过程中学生基本上可以适应双语教学,课堂上亦可以配合教师教学,预期教学效果较好。以“卓越班”为双语教学的试点,总结教学经验,由点及面逐步扩大。双语教学的课程的选择上,必须考虑师资力量和教学资源的配置以及该课程进行双语教学的适宜性。因此,双语课开设初期不可能涉及多门化学工程与工艺的专业基础课程及专业课程。《化工原理》是化学工程与工艺专业学生的一门必修专业基础课,在培养化学工程师中起着举足轻重的作用。化工原理课程实施双语教学有其自身的优势[6]。化工原理课程属于自然科学学科具有较强的国际共通性,其专业术语、基本词汇、句型结构、表述方法等相当比较固定。在实施上,应考虑采用先易后难,逐步扩展范围的原则。双语教学需要精通英语的学科教师,对师资队伍的要求比较高。目前桂林理工大学化工原理课程的任课教师多为青年教师,部分教师具有海外留学经历,能够熟练应用英语和汉语进行教学工作,双语教学具有一定的师资基础。此外,建议学校通过多种途径培养能胜任双语教学的教师。例如:聘请在国外讲授化工原理的资深教师或国内化工原理双语教学的资深教师来校进行教学示范或教学培训,提高双语教学主讲教师的英语授课水平。鼓励和支持双语教学主讲教师到国外进行定期或不定期的教学培训和学术交流,让其有机会深入国外课堂进行听课和教学观摹,以提高双语教学主讲教师英语水平,建立一支有国际化视野的教师队伍。
2化工原理双语教学的目标、教材和教学模式
众所周知,双语教学具有双重目标,一是让学生获取学科知识,二是培养和提高学生运用英语的能力。因此,在化工原理双语教学初期就必须明确两者的关系。化工原理课程实施双语教学目的是教学生以英语为工具掌握化工专业基础知识,其重点还是掌握相关的专业知识[5]。在教学过程中,应把汉语和英语科学合理地穿插在整个教学活动中。按照英语与汉语(即外语/母语)的使用比例,双语教学过程通常分为三种类型:第一,渗透型,即汉语为主,英语为次;第二,混合型,即汉语与英语互为主体;第三,全英型,即英语为主,汉语为次,或全部采用英语授课。在双语教学过程中,英语与汉语比例的高低并不完全取决于双语教师的英语水平,而更多地取决于学生的实际英语水平和理解能力。因此,开展双语教学不能操之过急,应逐步提高英语的比例。授课时注意采用简单的英语句式,语速稍慢、吐词清楚、讲解到位,对较难理解的重要概念和定义,辅以中文解释,使大部分学生能够跟上教师的讲课思路,保证学习效果。教材的好坏直接影响到双语教学的成败。华南理工大学钟理等人,通过不断的教学实践,发现虽然原版英文版教材有其突出的优点和特色,但其在内容编排、知识点衔接、教学要求、讲述方式及总体架构上与我国化工原理教学大纲有明显的区别。采用原版英文教材进行化工原理双语教学具有许多局限性。有幸的是2008年由化学工业出版社出版出版了由华南理工大学、天津大学和华东理工大学合作改编的美国WarrenL.McCabe等编著的著名化工原理教材《UnitOperationsofChemicalEngineering》第7版。该改编教材以我国教学大纲为基本框架,按中文教材的编排顺序,并从原版教材的动量传递、热量传递、质量传递等章节中选择出120学时的内容题材进行重新编译和补充,具有较强的适合高校教学及学生使用书的特点。目前该教材被天津大学、华东理工大学、南京工业大学、北京化工大学、广西大学、福州大学、青岛化工大学等30多所高校采用。因此可以考虑采用该教材作为化工原理双语教学的主要教材。化工原理双语教学应坚持先易后难原则。在实施双语教学的初期阶段,可采用“英文教材、英文板书、中文授课”模式,即渗透型教学模式,保证教学内容和深度不低于中文授课,然后再向混合型和全英型教学模式过渡。或者选择部分内容相对简单的章节进行双语授课,其他章节仍采用汉语授课。从简单到复杂,循序渐进,化解学生的畏难情绪。同时注意发挥学生的主观能动性,为他们创设尽可能多的语言实践机会,不断提高学生综合应用语言的能力和勇气。使学生在学到专业基础知识的同时提高了专业英语水平,从而实现化工原理实施双语教学的双重目标。
3结语
篇6
生物化学工程(又叫生化工程或生物化工)是化学工程与生物技术相结合的产物。生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比,生物化工有某些突出特点:①主要以可再生资源作原料;②反应条件温和,多为常温、常压、能耗低、选择性好、效率高的生产过程;③环境污染较少;④投资较小;⑤能生产目前不能生产的或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这些特点,生物化工已成为化工领域重点发展的行业。
1.世界生物化工行业的现状
生物化工发展至今已经历了半个多世纪,最早主要是生产抗生素;随后,是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生产等工业化服务。自20世纪80年代起,随着现代生物技术的兴起,生物化工又利用重组微生物、动植物细胞大规模培养等手段生产药用多肽、蛋白、疫苗、干扰素等。而且,生物化工的应用已涉及到人民生活的方方面面,包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。随着生物化工上游技术——生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术(IT)和生物信息学(bioinformatics)等学科技术的发展,生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。
生物化工行业经过50多年的发展,已形成了一个完整的工业体系,整个行业也出现了一些新的发展态势。下面简要描述生物化工行业的现状。
1.1工业结构
由于生物化工涉及面广,涉及的行业多,所以从事生物化工的企业较多。据报道,90年代中期,美国生物化工企业有:000多家,西欧有580多家,日本有300多家。近年来,虽然由于行业竞争日趋激烈,生物化工企业有较大幅度减少,但与生命科学(主要指医药和农业生化技术)诸侯割据的局面相比,生物化工行业依然是百花齐放,百家争鸣。既有象诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司,也有象DSM、诺和诺德等大型的精细化工公司,当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且,由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移,生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有什么改变。
1.2产品结构
传统的生物化工行业主要是指抗生素(如青霉素等)、食品(如酒精、味精等)等行业,而在目前,它已几乎渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。同时,生物化工产品也得到了极大的拓展:医药方面有各种新型抗生素、干扰素、胰岛素、生长激素、各种生长因子、疫苗等;氨基酸和多肽方面有赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸等以及各种多肽;酶制剂有160多种,主要有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、青霉素酶、过氧化氢酶等;生物农药有Bt、春日霉素、多氧霉素、井岗霉素等;有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亚麻酸、透明质酸等。还有微生物法1,3.丙二醇、丙烯酞胺等。
目前,全球生物化工年销售额在400亿美元左右,每年约以7%~8%的速率增长。从产品结构来看,生物化工领域生产规模范围极广,市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品(价格可达数万美元/g)与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品(部分价格不到:美元/g)几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50%~60%,低价位的产品市场份额在40%~50%。而且,根据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看,高价位产品的发展速率高于低价位产品。
1.3技术水平
生物化工经过80年代以后的蓬勃发展,不仅整个行业技术水平有大幅度提高,而且许多新技术也得到广泛应用。
1.3.1发酵工程技术已见成效
据估计,全球发酵产品的市场有120~130亿美元,其中抗生素占46%,氨基酸占16.3%,有机酸占13.2%,酶占10%,其它占14.5%。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展,发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置已达75m\许多公司对发酵工艺进行了调整,从而降低了生产成本。如ADM(ArcherDanie1sMid1and)和Cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造,将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料,从而降低了生产成本,ADM公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。
1.3.2酶工程技术有了长足的进步
酶工程技术包括酶源开发、酶制剂生产、酶分离提纯和固定化技术、酶反应器与酶的应用。目前世界酶制剂从酶源开发到酶的应用都已进入了良性发展阶段,各阶段生产企业和用户关系密切,合作广泛。据报道,1998年全球工业酶制剂的销售额为13亿美元,预计到2010年将增长到30亿美元,每年以6.5%的速率增长。其中食用酶占40%,洗涤用酶占33%,其它(主要是纺织、造纸和饲料等用酶)占27%。
1.3.3分离与纯化技术也有很大进步
影响生化产品价格的因素,首当其冲的是分离与纯化过程,其费用通常占生产成本的50%~70%,有的甚至高达90%。分离步骤多、耗时长,往往成为制约生产的“瓶颈”。寻求经济适用的分离纯化技术,已成为生物化工领域的热点。已大规模应用的分离纯化技术有:双水相革取、新型电泳分离、大规模制备色谱、膜分离等。
1.3.4上游技术广泛应用于下游生产
利用基因工程技术,不但成倍地提高了酶的活力,而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中,构建基因菌产生酶。利用基因工程,使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆,使酶的催化活性、稳定性得到提高,氨基酸合成的代谢流得以拓宽,产量提高。随着基因重组技术的发展,被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速,显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程,将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质,可以定向改造酶的性能,从而生产出新型生化产品。
1.3.5新技术在生物化工中也得到了极大的应用
比如,在超临界液体状态下进行酶反应,从而大大降低酶反应过程的传质阻力,提高酶反应速率。超临界C02无毒、不可燃、化学情性、易与反应底物分离。利用超临界CO2取代有机溶剂进行酶反应,具有极大的发展潜力。又比如,微胶羹技术已被广泛用于动物细胞的大规模培养、细胞和酶的固定化以及蛋白质等物质的分离方面。
2.世界生物化工行业的发展趋势
2.1工业结构
行业与行业间的划分将日趋模糊,企业间的合作将加大。目前,许多从事医药、农业、环境、能源等方面生产的企业,正在从事生物化工生产。特别是某些从事传统化工行业的生产厂家,也纷纷涉足生物化工领域。如杜邦公司,长期以来主要从事有机化工和聚合材料的生产,现在正加大生物化工的开发力度,已开发成功了生物法生产1,3-丙二醇工艺,并正在开发用改性大肠杆菌生产己二酸工艺。DSM公司以前主要从事抗菌素方面的生产,现也加大了生物化工的投资力度。
由于生物化工涉及面广,许多生化公司都有自己的专长,它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外,随着从事传统行业的生产厂家的加入,由于技术与生产方面的原因,它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切,都使生物化工行业的合作越来越广泛。如杜邦公司与杰宁科乐公司合作开发用生物法生产1,)丙二醇,进一步生产PTT树脂。荷兰的Purac公司与美国Cagill公司合资建设年产3.4万tL。乳酸装置,并计划进一步发展到6.8万V入DSM公司与美国Maxygen公司签定了三年的研究合同,以利用Maxygen的DNA重排和分子培养技术,开发在7一ADCA和其它青霉素生产中使用的酶和菌种。2.2产品结构
生物化工产品正向专业化、高科技含量、高附加值方向发展。传统的低价位产品受到冷落,而高价位产品如生化药物、保健品、生化催化剂等则备受青睐。许多公司为了追求较高利润,都将低附加值的产品剥离。如日本武田药品工业公司不再生产味精,转而生产其它高附加值的调味品如肌甘酸二钠(IMP)和鸟甘酸二钠(GwtP)。另外,生物化工将涉足它以前很少涉足的领域如高分子材料和表面活性剂等。
生化药物由于附加值高而成为今后生物化工领域发展的重点。1997年生化药物市场销售额达130亿美元,其中细胞分裂素80亿美元,激素30亿美元,其它20亿美元;就具体药物而论,促红细胞生长素35亿美元,人胰岛素18亿美元,粒性白细胞克隆刺激因子16亿美元,人生长激素15亿美元,小干扰素11亿美元。预计今后其市场销售额还将以8%的速率增长。
在氨基酸方面,虽然用于药物合成氨基酸的量相对较小,但其发展潜力很大。据报道,500种主要药物中,有18%含有氨基酸或其衍生物的合成。在药物合成中,使用最广泛的是L。脯氨酸、r苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸。L。脯氨酸用于血管紧张素转化酶(ACE)的合成,匹苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外,多肽也是今后的发展重点之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽键组成的化合物,在临床上使用非常广泛,主要用于治疗癌症、HIV病毒和兔疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。全球合成多肽原药的产量在100kg左右,但销售额达2.5亿~3亿美元,而做成制剂的销售额则达25亿~30亿美元。多肽原药需求量的年增长率在10%以上。
碳水化合物方面,用于临床的碳水化合物受到人们越来越多的关注。但是,用于临床的碳水化合物结构复杂,如一对单糖,其不同的化学键就多达22种。因此,用化学法合成复杂的碳水化合物比较困难,难以实现工业化,而用酶法合成则是一条切实可行的途径。
作为生化催化剂的酶,也将是今后发展的重点。1997年,生化用催化剂销售额约1.3亿美元,在过去的3~5年间,每年增长速率在8%~9%,预计在未来的3~5年间,将以同样速度增长。生化催化剂主要用于手性药物的合成。当前,手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一。
1997年手性药物制剂世界市场的销售额为879亿美元,占药品市场的28.3%,到2000年将达到900亿美元。在未来的25年内,约有一半的手性药物要通过生化催化合成,因此,生化催化剂无论从需求量和需求种类来看,都具有很大的发展潜力。
生化表面活性剂由于具有无毒、生物降解性好等优点,今后可能成为表面活性剂的升级换代产品,但目前还处于探索阶段。
生物化工在高分子材料、特殊化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的发展潜力。
2.3技术水平
不断提高菌株活力、发酵水平、生化反应过程、分离纯化水平,依然是生物化工面临的课题。
在菌种开发方面,由于从20世纪70年代以来从自然界中筛选菌种以获得新的代谢产物的机会明显减少,人们便考虑利用已知菌种经适当改变其代谢特性后生产新的产品。如日本协和发酵公司已成功地把生产谷氨酸的菌种改为生产色氨酸。
在生化反应器方面,反应器放大一直是一个老大难的问题。因此,利用计算机技术对整个生化反应过程进行数字化处理,从而优化反应过程,是今后的发展方向之一。
在分离纯化方面,亲和层析受到广泛重视,并有人研制了一种综合专家系统软件包,可在几分钟内告知对方被分离物系的分离方法和顺序,以便根据产品所需进行取舍。
另外,在生化过程的在线检测和控制方面,利用生物传感器和计算机监控,依然是今后的发展方向。
在酶催化反应中将发展有机溶剂中的催化反应。
生物上游技术的发展,将对生物化工产生深远影响。人们对从病毒、细菌、植物、动物到人类基因组顺序测定工作十分重视,并在此基础上形成了基因许多产品一哄而上,盲目上马,遍地开花,最终形成恶性竞争,许多企业破产倒闭。在竞争中生存下来的企业,也是元气大伤,难以进一步组织技术改造。如仅江苏省停产的发酵生产线就多达上百条。另外,行业内企业间的生产水平相差悬殊,企业技术装备水平达到20世纪80年代以后国际先进水平的仅占20%~30%,多数处于20世纪60~70年代水平。
二是产品结构不合理,品种单一,低档次产品重复生产,不能适应需求。在我国高档的医药生化产品如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等,有的产量很小,有的没有生产,因此每年都需进口。
三是在生产技术上,工艺、设备不配套,上下游技术不配套,产物的收得率低。我国虽然某些产品如柠檬酸、乳酸等发酵水平较高,但大多数产品的收率都低于国外,酶制剂的活力也明显低于国外,生化反应器和分离纯化技术更是落后国外15~20年。每年都要花费大量资金从国外进口生物反应器、细胞破碎机、分离纯化设备及分离介质、生物传感器和计算机监控设备。
四是有些产品投入产出比达15/=以上,造成严重的资源浪费和环境污染。
五是基础研究薄弱,技术创新能力不强,企业的技术开发、技术吸收能力差,生产发展多数依靠传统的夕蜒型、粗放型扩大投资的增长模式,效益低、市场竞争力低。
3.2建议针对我国生物化工行业存在的问题,笔者有以下建议:
3.2.1扩大经济规模,提高竞争力要鼓励建设大型的生物化工企业集团公司,使之集科研、开发、生产、销售干一体。尤其要培育一批科技创新型企业。同时,也要鼓励在某些方面有一定特色的小型技术创新型生化公司的发展,并淘汰一批生产规模小、生产技术落后、没有市场竞争力的企业,从整体上优化我国生物化工的产业结构。
3.2.2调整产品结构要发展高档产品,如高档医药生化产品、功能性食品及添加剂(主要有低热值、低胆固醇、低脂肪、提高免疫功能、抗炎、抗癌等产品)、生化催化剂等。另外,也应发展众多精细化工产品及用化学法无法生产或很难生产的产品,如微生物多糖、生物色素、工业酶制剂、甜味剂、表面活性剂、高分子材料等。
3.2.3节约有限资源,强化环境保护在生化生产组学(genomics)。近年来又在信息学(informatics)的基础上建立了生物信息学(bioinformatics)。信息学的内容包括信息科学十生物技术十生物工程十生物动力学等的综合信息系统。可以预见,基因组学和生物信息学在生物化工中应用的商业前景极为可观。
另外,其它行业的新技术如分子蒸馏技术、组合化学(combinatoricalchemistry)等,也将在生物化工中得到应用。
3.我国生物化工的发层现状及建议
3.1发展现状
我国生物化工行业经过长期发展,已有一定基础。特别是改革开放以后,生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。
在医药方面,抗生素得到迅猛发展61998年我国抗生素的产量达到33486h青霉素的产量居世界首位。其它生化药物中,初步形成产业化规模的有干扰素、白细胞介素。2、乙型肝炎工程疫苗。
在农药方面,生物农药品种达12种,主要有苏云金杆菌、井岗霉素、赤霉素等。其中,井岗霉素的产量居世界第一位。
在食品与饲料方面,作为三大发酵制品的味精、柠檬酸、酶制剂的产量也有很大的增加/1998年味精产量从1990年的22.3万、增加到56.4万一柠檬酸产量从1990年的6.13万、增加到56.4万一酶制剂从1990年的8.5万t增加到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有明显增加。我国的味精生产和消费居世界第一,柠檬酸的生产和出口也居世界第一。另外,1998年乳酸的产量在1.5万t左右,赖氨酸的产量在2万t左右,卜苹果酸的产量在6000t。
在有机酸方面,衣康酸的产量达5000乙我国开发的生物法长链二元酸工艺居世界领先地位,目前生产能力达500Va以上,并有数家企业有建设长链二元酸生产装置的意向。
在保健品方面,我国已能用生物法生产多种氨基酸、维生素和核酸等。另外,我国生物法丙烯酞胺的生产能力达到2万V山与日本同处于世界领先地位。
但是与发达国家相比,我国生物化工行业存在着许多问题:
一是我国的生物化工产业主要以医药、轻工、食品业为主。部分企业对生物化工产品大都是精细化工产品这一点了解不够,加之行业规范也不够,导致过程中,应选择合适的原料,以降低成本与消耗,并加强废物处理,减少环境污染。
3.2.4提高生产技术水平,特别是下游技术水平因为我国生物技术上游技术水平与国外相差仅3~5年,而下游技术水平则比国外相差15年以上,改造传统发酵产品生产技术,不断提高发酵法产品的生产技术水平,开发生物反应器,提高我国生物化工产品分离和提纯技术,大规模开发生物化工装备等应首先提上议事日程。另外,还应积极采用微生物法代替化学法,开发基础化工新产品的工业化生产技术。
3.2.5加强产学研结合,注重上下游结合国内生物化工技术力量分散,为了做到优势互补,应加强产学研结合。另外在生物化工生产过程中遇到的很多问题,都是由于上、下游结合不够紧密而影响技术经济指标。因此,在人力和财力的投入上,应考虑上下游结合,以加快生物化工产业的发展。
篇7
1选取合适的教材
发酵工程优秀教材很多,像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等,我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》,结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向,目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》,此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章,脉络清晰,系统性好,该书在难易程度上很适合我们的学生,但是该书侧重于发酵机制的讲授,发酵工艺和设备没有涉及。因此,在前期教学积累的基础上,我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材,增添发酵工艺及设备,以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度,为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。
2开展发酵工程实验,提高学生综合素质
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能,通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系,是建立在发酵工业基础上,与化学工程紧密结合的一门学科,它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中,要想把定向改造的物种转化成产品,也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐,这是发酵工业独有的特点,同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品,发酵周期长,步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习,培养学生实际动手操作能力,让学生亲自动手操作发酵罐,开展发酵罐空消和实消操作,以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵,使学生真正的达到学以致用,同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生,普遍缺乏工艺概念,但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容,组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习,使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程,切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来,学生反映收获很大。总之,发酵工程实验集成度较高,牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容,有别于普通实验课程的是工厂生产实习,真正做到理论实践相结合,最终达到学以致用的培养目的。
3改进教学方法,切实提高学生创新能力
教学方法的改革,首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高,教学方法改革服从人才素质培养,以大面积提高教学质量为目标,和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材,有价值的有说服力的理论,以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学,无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”,“授人以鱼,不如授人以渔”。
3.1案例教学
发酵工程是一门实验实践极强的学科,知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中,典型的案例不仅使课堂生动形象,而且使学生容易理解和记忆,触类旁通,达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时,通过详细讲解青霉素的发现,引出伟大的科学家弗莱明,进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容,学生被激起兴趣,学起来也容易接受。学习之后,可以引导学生进行讨论,如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题,使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”,从而在以后的生活中学以致用,进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素,为社会进步做出贡献。
3.2启发、讨论式教学
讲课的过程中首先讲授难点、重点,善于提出问题,让学生跟着老师的思路走,随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时,引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍,同学们也不陌生,有的同学家做过酸奶,因此对酸奶的发酵还有一点常识,接受起来更容易一些。首先提出问题,酸奶发酵的原料和菌种从哪里来?酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵?发酵多长时间合适,夏天和冬天发酵时间一样吗?通过这些问题,启发学生思考讨论,最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项,随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶,巩固和吸收理论学习。
3.3比较归纳教学法
比较式教学法通过对不同知识点的对比分析,找到其相同和不同处,在比较的过程中对知识点归纳概括,有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中,让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点,说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时,在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后,让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结,学生就容易理清楚,弄懂复杂的内容。
4优化考试模式,重在平时学习的思考与探讨
在发酵工程实验及理论教学考核方法中,一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性,课程的讲授和考核方式,通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化,加强课堂考核、作业考核,平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4,综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训,以赛促练”,强化技能培养,规定技能考试不过关,不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。
5小结
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北京工业大学2015年硕士研究生拟招生学科目录
院(所)、学科代码、名称 学科方向 招生人数 考试科目 备注 001 机械工程与应用电子技术学院 223 0801 力学 _ 01动力学与控制 _ 02固体力学 _ 03流体力学 _ 04工程力学 27 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I 080200 机械工程 _ 01数字化设计与制造技术 _ 02精密数控加工与自动化装备 _ 03现代焊接技术与自动化装备 _ 04机电系统控制及自动化 _ 05机构及机器人系统分析与控制 _ 06机械及微机电系统结构设计 78 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④811理论力学或812材料力学I或813电工学 0804 仪器科学与技术 _ 01精密测试技术与仪器 _ 02现代测控技术及方法 _ 03计算机测试与控制技术 _ 04智能仪器与虚拟仪器技术 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术I或812材料力学I或813电工学 085201 机械工程(专业学位) _01数字化设计与制造及装备 _02现代机械系统设计 _03机电液一体化设计与制造 _04现代测控技术与仪器 _05高端装备强度与动态分析 95 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④809工程力学或813电工学 002 电子信息与控制工程学院 232 0809 电子科学与技术 _ 01信号处理与电路 _ 02数字多媒体信息技术 _ 03信息光电子学与光通信 _ 04超大规模集成电路设计与系统集成 _ 05电子器件、射频和功率集成电路及可靠性 58 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统或823半导体物理 1、01-02方向选822; 2、03-05方向选823。 0810 信息与通信工程 _ 01语音与音频信号处理 _ 02多媒体通信技术 _ 03信号处理理论与通信技术 _ 04图像与视频信号处理 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④822信号与系统 0811 控制科学与工程 _ 01自动控制理论及其应用 _ 02测控技术与自动化系统 _ 03智能系统与智能信息处理 _ 04信息融合与自主导航 _ 05计算机控制技术及其应用 63 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085208 电子与通信工程(专业学位) _ 01信号与信息处理及其应用技术 _ 02图像处理与模式识别技术 _ 03多媒体通信技术 _ 04无线通信技术 _ 05嵌入式系统技术 35 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④822信号与系统 085210 控制工程(专业学位) _ 01工业过程的建模、控制与优化 _ 02系统工程(系统优化与决策) _ 03信息管理系统 _04生产过程综合自动化 _ 05智能控制与智能系统 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理 085209 集成电路工程(专业学位) _ 01集成电路设计 _02集成电路制备工艺及相关技术研究 _03微电子器件检测与可靠性评价技术 16 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④823半导体物理 004 建筑工程学院 246 0814 土木工程 _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06水环境恢复工程及水质处理保障技术 _07建筑环境控制及能源利用技术 119 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学 或833土力学与地基基础 或843钢筋混凝土结构 或 845水分析化学与水力学;或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~05,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选06,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选07,考试科目应选846或867。 0823 交通运输工程 _ 01道路与铁道工程 _ 02交通运输规划与管理 _ 03交通信息工程及控制 4 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 0815 水利工程 _ 01水文学及水资源 _ 02水力学及河流动力学 _ 03水工结构工程 _ 04水利水电工程 _ 05港口、海岸及近海工程 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③301数学一 ④841结构力学或844水力学Ⅱ 085213 建筑与土木工程(专业学位) _01工程抗震减震与城市综合防灾减灾理论、方法和技术 _02结构新体系与高性能材料 _03结构全寿命设计、健康监测与可持续发展 _04岩土与地下工程安全风险分析、评价方法和技术 _05工程施工技术与风险管理 _06工程项目管理及信息化 _07水环境恢复工程及水质处理保障技术 _08建筑环境与能源利用技术 100 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④841结构力学或833土力学与地基基础或845水分析化学与水力学 或846传热学Ⅰ或867流体力学Ⅱ 1、土木工程(含工民建、道桥等)或相近专业考生报考方向可选01~06,考试科目可选841或833或843; 2、给排水或相近专业考生报考方向可选07,考试科目可选845; 3、暖通或相近专业考生报考方向可选08,考试科目应选846或867。 085222 交通运输工程(专业学位) _01道路交通安全理论与道路工程技术 _02交通规划与交通控制理论及方法 _03智能交通、仿真与可持续发展整合体系 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01方向选848; 2、02-03方向选849或832。 1256 工程管理(专业学位) _ 00不区分研究方向 8 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 005 环境与能源工程学院 152 070304 物理化学 _01能源材料物理化学 _02催化化学 _03纳米材料物理化学 _04界面物理化学与分离技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③684物理化学I ④887无机化学II · 0807 动力工程及工程热物理 _ 01可再生能源利用及先进环境能源理论与技术 _ 02强化传热传质理论与工程应用 _ 03制冷低温系统及其环保节能理论与技术 _ 04车辆及动力系统节能、净化与控制 23 · ①101思想政治理论 · ②201英语一 · ③301数学一 · ④851传热学Ⅱ或852工程热力学 0817 化学工程与技术 _ 01绿色化学与精细有机化工 _ 02工业催化与纳米科学 _ 03膜科学与化工分离技术 _ 04材料化学理论与应用 _ 05先进材料合成及催化应用 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④814物理化学Ⅲ或820有机化学I或878化工原理 0830 环境科学与工程 _ 01环境规划与污染防治 _ 02污染控制化学 _ 03环境分析与监测 _ 04环境规划与管理 _ 05水污染控制工程 _ 06大气污染控制工程 28 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、只有05方向招日语考生; 2、01-04方向,选856; 3、05方向选857; 4、06方向选858。 085206 动力工程(专业学位) _01可再生能源利用与先进环境能源技术 _02能源动力系统优化及工程应用 _03制冷低温系统及其节能环保技术 _04动力机械及车辆动力系统节能、净化与控制 32 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④851传热学Ⅱ或852工程热力学
085229 环境工程(专业学位) _01水污染控制工程 _02大气污染控制工程 _03环境规划与管理 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④856环境影响评价或857微生物基础I或858环境工程学 1、01方向选857; 2、02方向选858; 3、03方向选856。 006 应用数理学院 98 0701 数学 _ 01基础数学 _ 02应用数学 _ 03运筹学与控制论 _ 04科学计算 35 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663数学分析 ④865高等代数 0714 统计学 _ 01非参数统计与数据分析 _ 02应用统计 _ 03生物统计 _ 04金融工程与应用概率 _ 05经济统计 14 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③663 数学分析 ④865 高等代数 0702 物理学 _ 01理论物理 _ 02凝聚态物理 _ 03光学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④861量子力学或863光学 1、01方向选861; 2、02方向选861或863; 3、03方向选863。 0803 光学工程 _ 01脉冲激光技术与应用 _ 02信息光学与应用 _ 03微纳光学 _ 04光电传感与检测技术 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理 0252 应用统计(专业学位) _01生物医学统计 _02精算统计 _03数量金融 _04质量管理统计 17 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③303数学三 ④432统计学 007 计算机学院 151 0812 计算机科学与技术 _ 01 计算机系统结构 _ 02 计算机软件与理论 _ 03计算机应用技术 _ 04 信息安全 68 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01计算机网络技术 _ 02计算机软件技术 _ 03计算机应用技术 _ 04信息安全技术 83 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 009材料科学与工程学院 140 0805 材料科学与工程 _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 80 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 085204 材料工程(专业学位) _ 01生态环境材料与资源循环技术 _ 02稀土、难熔金属等功能材料 _ 03高性能结构材料技术 _ 04先进材料加工技术 _ 05光电信息与高效能源材料 60 ①101思想政治理论 ②204英语二或203日语 ③302数学二 ④875材料科学基础 011 经济与管理学院 182 1201 管理科学与工程 _ 01技术与项目管理 _ 02战略管理与社会网络 _ 03信息管理与信息系统 _ 04城市管理 _ 05运作管理与质量管理 _ 06金融工程 25 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理或805数据库技术与应用 0202 应用经济学 _01金融学 _02国际贸易学 _03产业经济学 _04区域经济学 _05数量经济学 _06统计学 _07劳动经济学 25 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④804经济学原理 1202 工商管理 _ 01会计学 _ 02企业管理 _ 03旅游管理 _ 04技术经济及管理 13 ①101思想政治理论 ②201英语一或203日语 ③303数学三 ④801管理学或804经济学原理 1251 工商管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 99 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 1252 公共管理硕士(专业学位) _ 00不区分研究方向 20 ①199管理类联考综合能力 ②204英语二 012 建筑与城市规划学院 60 0833 城乡规划学 _ 01城乡规划理论与方法 _ 02居住区规划与设计 _ 03城市设计与景观规划 _ 04历史城市与街区保护规划 _ 05城市防灾减灾规划 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③633城市规划原理 ④503城市规划与设计 接收建筑学、城市规划学(含园林景观)专业的考生报考。 0851 建筑学(专业学位) _01都市建筑设计及理论 _02历史建筑的保护与更新 _03建筑与城市绿色环境技术 _04城市设计方法及理论 40 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③355建筑学基础 ④504建筑快速设计 接收建筑学、城市规划学专业的考生报考。 085237 工业设计工程(专业学位) _ 00不区分研究方向 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 接收工业设计、产品设计、艺术设计专业等相关专业考生报考。
013 激光工程研究院 66 0803 光学工程 _ 01 激光先进制造技术 _ 02 非金属材料的激光加工技术 _ 03 先进光纤激光技术 _ 04 超短脉冲激光技术 _ 05 高功率固体激光技术 _ 06 高功率半导体激光技术 _ 07 微纳光学与微纳制造 _ 08 生物光子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④828激光原理或812材料力学I或875材料科学基础或886生物化学 0702 物理学 _ 01 激光与材料相互作用 _ 02 激光光电子学 _ 03 强场与超快光子学 6 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④828激光原理或864光电子学或861量子力学 085202 光学工程(专业学位) _ 01激光先进制造技术与工程 _ 02高功率激光技术与系统 _ 03激光3D打印技术 30 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④828激光原理或875材料科学基础或812材料力学I 014 人文社会科学学院 30 0303 社会学 _ 01社会学 _ 02人口学 _ 03社会工作 _ 04社会建设与社会管理 10 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③652社会学理论 ④877社会学方法 0352 社会工作(专业学位) _ 01社区工作与服务 _ 02社会服务管理 _ 03企业社会工作 20 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语 ③331社会工作原理 ④437社会工作实务 015 生命科学与生物工程学院 74 0710 生物学 _ 01细胞生物学与基因工程 _ 02化学生物学与分子医学 _ 03天然产物与生物有机化学 _ 04生物信息学与系统生物学 _ 05分子检测与生物芯片 _ 06生物力学与生物电子学 30 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③621细胞生物学或683分析化学或662普通物理I ④854有机化学或886生物化学或806电子技术 1、01、05方向选621和886; 2、02-03方向选683和854或886; 3、04方向选662和854或886; 4、06方向选662和806。 0831 生物医学工程 _ 01生物医学电子与信息处理 _ 02生物力学及医学应用 _ 03化学生物学与分子检测 _ 04分子设计与生物信息学 _ 05药物合成工艺与新技术 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④806电子技术或812材料力学1或886生物化学 1、01方向选806; 2、02方向选806或812; 3、03-05方向选886。 085230 生物医学工程(专业学位) _ 01生物医学电子与医疗仪器 _ 02生物力学及医学应用 _ 03生物制药工程 _ 04分子医学工程 _ 05蛋白质组学与基因组学 33 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④806电子技术或854有机化学或886生物化学 1、01-02方向选806; 2、03-05方向选854或886。 018 外国语学院 8 0502 外国语言文学 _ 01应用语言学 _ 02英美文学 _ 03商务外语 8 ①101思想政治理论 ②261二外日语或262二外法语 ③610基础英语 ④816高级英语 025 软件学院 107 0835 软件工程 _ 01软件工程理论、技术与应用 _ 02嵌入式计算与物联网 _ 03数字媒体技术 15 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④893软件工程学科专业基础 085212 软件工程(专业学位) _ 01 物联网软件与系统 _ 02 软件工程技术与应用 _ 03 数字媒体技术与应用 _ 04 嵌入式软件与系统 _ 05 软件工程服务与应用 92 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④892软件专业基础综合 026 固体微结构与性能研究所 22 0702 物理学 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③662普通物理I ④862固体物理 0805 材料科学与工程 _ 01研究及发展先进“显微学”表征技术、装置及设备 _ 02跨尺度先进材料显微结构与性能关系研究 _ 03研究发展新材料、新器件及新应用 11 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④875材料科学基础 028 高等教育研究所 16 0401 教育学 _ 01高等教育与大学管理 _ 02高等工程教育 _ 03学生事务管理 _ 04大学教学论 _ 05现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③630教育学专业基础综合 0451 教育硕士(专业学位) _ 01教育管理 _ 02心理健康教育 _ 03现代教育技术 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③333教育综合 ④教育管理与教学论 或 教育技术综合 1、01-02方向选教育管理与教学论; 2、03方向选教育技术综合。 029 循环经济研究院 12 020106 人口、资源与环境经济学 _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03环境经济管理与评价 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④810资源经济学 0202J1 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01循环经济理论与模式 _ 02资源经济理论与应用 _ 03“城市矿产”理论与应用 2 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③303数学三 ④815生态经济学 0805J2/0830J3 资源环境与循环经济(交叉学科) _ 01资源循环科学与技术 _ 02“城市矿产”开发与应用 _ 03环境污染防治与管理 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③302数学二 ④817环境材料基础 欢迎资源循环、材料、环境、生态类等相关理工科考生报考
036 学院 10 010108 科学技术哲学 _ 01科学技术与社会研究 _ 02工程伦理学 _ 03生态哲学与可持续发展问题研究 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③620科学技术史 ④825哲学 0305 理论 _ 01基本原理 _ 02中国化研究 _ 03思想政治教育 5 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③651基本原理 ④883思想政治教育基本原理 035 艺术设计学院 22 1305 设计学 _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 7 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③622设计史论 ④505快题设计 505考试为6小时。 1351 艺术(专业学位) _ 01 产品设计 _ 02 环境设计 _ 03 服装与服饰设计 _ 04 工艺美术 _ 05 数字媒体艺术 _ 06 视觉传达设计 _ 07 动画 _ 08 绘画 _ 09 雕塑 8 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③622设计史论 或 619美术史论 ④505快题设计 或 506专业创作 1、01-04方向选622和505。 2、05-09方向选619和506。 3、506和505考试时间为6小时。 085237 工业设计工程 _01 工业设计 _02 设计管理 _03 交互设计 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③337工业设计基础 ④502产品设计 报考02设计管理的考生须有两年以上工作经验,专业不限。 039 城市交通学院 87 0823 交通运输工程 _ 01交通规划理论与方法 _ 02道路与交通工程设计方法 _ 03交通安全理论与技术 _ 04智能交通控制与信息处理 _ 05路基路面结构与材料 _ 06道路养护与运营管理 23 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④848道路工程 或 849交通工程或832交通信息与控制 1、01-04方向选849或832; 2、05-06方向选848。 085222 交通运输工程(专业学位) _01交通规划技术 _02交通管理与工程设计 _03交通信息与控制技术 _04道路设施设计与施工技术 _05道路养护与管理 23 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④848道路工程或849交通工程或832交通信息与控制 1、01-03方向选849或832; 2、04-05方向选848。 0812 计算机科学与技术 _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 21 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④895 计算机学科专业基础 085211 计算机技术(专业学位) _ 01智能交通信息处理 _ 02虚拟现实与交通仿真 _ 03物联网信息感知与智能处理 _ 04智能人机交互与多媒体技术 _ 05交通大数据智能处理技术 5 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④896数据结构 0811 控制科学与工程 _ 01智能交通系统控制 _ 02自主车辆与车路协同 _ 03交通图像与视频信号处理与分析 _ 04交通信息智能化处理 8 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④821自动控制原理 085210 控制工程(专业学位) _ 01智能交通系统管理与控制技术 _ 02智能车辆与车路协同控制技术 _ 03交通信息处理方法与应用 _ 04交通图像与视频信号处理技术 7 ①101思想政治理论 ②204英语二 ③302数学二 ④821自动控制原理
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计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术,建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系,着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能,如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系,除数学、物理等基础科学知识外,课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力,或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力,具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力,包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。
1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置
UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分,这些课程分为如下7大类:1)科学基础与数学课程(31学分),包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分),这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术,共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分),包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分),1门写作原理课程,主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分),其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程,其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分),这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分),这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程,也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。
1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置
普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分,这些课程分为如下6大类:1)通识教育课程(24~25学分),包括6~7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21~22学分),数学课程有两种套餐,各6门课,学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18~1分),包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分),包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(4分),包括32~33学分的13门计算机工程专业核心课程;两门共计1学分的研讨课程;2门3~4学分的高级设计课程;2门8学分的研究生课程;1~2门计算机专业选修课程,使计算机工程专业课程总学分达到4分。6)任选课程(4~6学分),根据辅修要求或个人兴趣,任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择,目的是使总学分达到125学分。
1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置
IIT计算机工程专业学生需要修满130~134个学分,这些课程分为如下3大类:1)限选课程(10分),学分分配如下:计算机工程专业限选课程47学分,包括计算机工程和计算机科学两类课程;数学限选课程24学分;物理限选课程11学分;化学限选课程3学分;工程科学限选课程3学分;社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15~1分),包括专业选修课程9~12学分,其中含1门硬件设计选修课;科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分),包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。
1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置
西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程,这些课程分为如下7类:1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门),必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程;必修微积分(I)MATH220,微积分(II)MATH224,微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程;从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程;另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门),必修4门,包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号,并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门),选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门,另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门),必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门),西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向,每个方向开设若干门技术课程,每个学生必须在这4个方向中选修5门课;从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门;剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修,如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程,也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门),共修5门,学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言,建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门),至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。
24所大学计算机工程课程设置特色
4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证,有如下特点:
1)注重基础知识的学习,在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8],而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是,这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识,让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解,使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养,使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。
2)注重相关学科的交叉和融合,培养学生跨学科处理问题的本领。现代工程是一个复杂系统,不是狭隘的技术知识背景所能胜任的。解决现代工程问题要求工程师能够打破学科壁垒,把被学科割裂开来的工程再还原为一个整体。这要求学校在课程设置上必须充分考虑学科的交叉和融合,为学生提供综合的知识背景,以利于复杂工程问题的解决[6,8]。UIUC、普度大学、西北大学和IIT在课程设上均体现了学科交叉、学科融合的思想。UIUC规定学生在技术选修课中必须选1门计算机工程和计算机科学系以外的课程,例如宇航工程、农业与生物工程、土木工程、化学工程、生理学、生物工程、生物物理学、生物化学、大气科学、天文学、材料科学与工程、机械工程等。普度大学的计算机工程专业学生也必须选修1门电气工程和计算机工程领域以外的课程,以满足工程拓宽要求,可以是航空力学、化学工程计算、噪音控制、核工程导论、材料结构与特性、环境工程中的物理化学原理、环境可持续工程以及运筹学-优化、运筹学-随机模型中的任何1门。西北大学的计算机工程本身就是该校电气工程和计算机科学交叉和融合的结果,学生除必须选修科学基础选修课中的普通物理-电磁学、普通物理-波现象和现代物理外,还必须在遗传和进化生物学、工程分子和细胞生物学中任选1门。IIT规定科学选修课必须选1门生物学、材料科学、化学原理,工程选修课必须选1门机械学导论或热动力学。
3)强调工程实践能力培养,培养学生“以解决问题为中心”的工程设计能力。工程本身就意味着实践,意味着更加重视工程实际和工程的系统性和完整性。这4所大学都十分强调学生工程实践能力的培养,在课程设置上不仅有丰富的实验课程,而且通过更为灵活多样的基于项目学习(Project-basedLearning)课程培养学生的实践能力。如IIT有IPRO跨专业实践项目,西北大学要求学生在微处理器系统项目(EECS347)、计算机体系结构项目(EECS362)、VLSI设计项目(EECS392)等项目课程中必须至少选修1门。普度大学要求学生选修电气工程设计导论(ECE402)、计算机设计与样机(ECE437)、操作系统工程(ECE469)、编译器与翻译器工程(ECE495S)和数字系统高级项目(ECE495C)等项目课程。UIUC则有计算机组成与设计(ECE411)、高级数字系统项目(ECE395)、微处理器项目(ECE412)、数字信号处理项目(ECE410)等项目课程供学生选择。
4)发挥和保护学生的个性及兴趣,激发学生的自主性和创造性。工程教育应该在最大程度上发挥学生的个性并促进其创新能力的发展。在专业学习中,学生可以根据自己的水平、学习兴趣、个性特长选择不同的课程,从而促进个性和创造性的发展。为学生提供不同的培养计划是这4所大学的共同特点。西北大学为计算机工程学生提供了高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计及软件系统4个不同的学习路径。UIUC、IIT及普度大学则采用庞大的选修课程及明确的课程分类,使学生可以依据兴趣爱好自行组织课程和学习内容,以发展个性,提高创新能力。
5)坚持课程设置机构的开放性,改变只按学科知识、由教师单方面设置的做法。在课程设置机构方面,这4所大学均根据产业界对计算机工程师的能力、素质、技能和知识等要求,学生求职的需求,毕业校友学习和工作的经验反馈及ABET2000指标体系,成立由有工程背景的教师、产业界、教育认证机构、学生及毕业生等利益相关者组成的专门委员会,讨论、确认、不断改进计算机工程专业的课程体系及教学大纲。这与我国由高等院校计算机科学与技术专业教学指导委员会主导、以学科为导向,追求知识完备性为基础,由缺乏产业经验和工程背景的教师确定的课程设置和教学计划相比,在满足学生求职和产业界需要等方面有明显优势[8]。
3改进我国计算机科学与技术本科专业实践教学的思考
截至2006年,我国高校工科专业在校生为600万人,其中计算机相关专业在校生近45万人,在规模上基本适应我国经济社会发展的需求。问题是我国计算机工程教育与计算机工业界脱节较严重,不同类型、层次学校的培养目标趋同[8]。通过深入研究、分析和比较美国高等学校计算机工程专业的培养目标及课程设置特色,我们深刻认识到我国工科院校计算机专业本科教育存在的诸多弊端。比如工程实践环节薄弱;工科教师队伍的非工化趋向严重;评价体系错位;课程体系落后,学科交叉欠缺,导致创新与实践双向不足,计算机毕业生得不到产业界的认同,普通工科院校计算机专业毕业生就业率低下。以下是我们对工科院校计算机科学与技术本科专业实践教学改革的一些思考:
1)计算机科学与技术本科专业实践教学的改革应从培养目标、课程体系、师资建设和评价体系、产学合作等方面综合考虑。
2)从培养目标上,工科计算机人才培养应从学科导向转为求职导向,也就是以产业需求为导向。这使学生能形成胜任今后工作的能力,成为合格的公民和称职的产业人员,而不仅仅是只掌握系统、完备的学科知识。
3)课程体系要符合大工程观的要求,注重学科的交叉和融合,强调基础知识的同时强化对学生实践能力的培养。实践教学应加强实验课程、项目课程和企业实习项目的建设,强调做中学、用中学,提倡学生的主动学习和实践是实践教学改革的重点内容。
4)评价体系涉及如何评价学生的学习效果,是关系到教学是否能达到培养目标的重要因素。如果要培养符合计算机产业界需要的具有各种能力和素质的工程师,以理论考试为主评价学生能力的评价体系就尤显片面。如何制定科学有效的评价指标,对学生的各种能力进行综合评价,特别是在基于项目的实践学习中对学生的团队合作能力、交流沟通能力、解决工程实际问题的能力进行科学评价,是一个有待探索的问题。
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关键词: 化工原理 教学方法 提高教学效率
化工原理是化学工程与工艺、电化学、应用化学、工业催化、高分子化工和环境与生物工程等专业的主干基础课程,它是综合运用数学、物理、化学等基础知识分析和解决化工过程中各种单元操作问题的工程学科。化工原理课程是继无机化学、有机化学、分析化学和物理化学这四大基础化学之后,化工专业课之前的专业基础课[1]。该课程在教学内容上与四大化学的不同在于开始让学生接触单元操作工程实际,体现了所学的基础知识在实际中的应用,具有工程性强、实践性强的特点。与基础理论课采用严谨的逻辑推理的思维方法来进行问题分析的做法不同的是,作为工程科学,化工原理所面临的是大量的工程实际问题的处理和解决,其内容涉及数学、机械、物理化学、物理,甚至计算化学的诸多基本概念和理论,单元操作分门别类,概念和知识点分散,理论和经验半经验计算公式众多。如何根据专业特点结合化工原理的内容体系,调动学生学习兴趣,使得学生在有限学时内掌握该门课程的基本原理和方法并具备良好的工程意识,是在目前高校教学改革压缩课时的背景下值得教学工作者思考和讨论的[2]。笔者结合在安全工程专业化工原理(学时较短,54学时)教学工作中的一些体会,针对其专业性较强的特点,总结了一些教学方法,对如何提高教学效率作了初步探讨。
1.强调化工原理课程在安全工程专业中的重要性
对于安全工程专业的学生来说,刚开始接触化工原理课程的时候总会有这样的疑问:“安全工程专业的学生学化工原理有什么用?”这就需要在开始学习化工原理课程的时候给学生强调化工原理在安全工程专业中的重要性。化工原理课程主要研究的是各单元操作的基本原理、所用典型设备的结构和设备工艺尺寸的计算或设备选型。化工厂的整个生产流程正是由不同的单元操作所组合而成的,进行化工安全生产管理,就必须了解单元操作所遵循的基本规律及相关设备的结构等知识。强调化工的安全生产管理,就必须具备化工原理课程的相关知识,可以向学生介绍化工厂中高空作业、动火作业,以及设备检修过程中所需要的安全措施,并用化工原理课程的相关知识来解释为什么要采取这些安全措施,从而强调化工原理课程在安全工程专业中的重要性。
2.师生互动,激发学习兴趣
在短学时化工原理的教学过程中,结合教材内容,提出富有启发性和有思考价值的问题,可促进学生对所学内容的理解,从而大大提高教学效率[3]。如讲化工原理第四章传热时,可以在开始授课前设问:“一个口渴的人可以采用哪些方法尽快将一杯热开水冷却下来?”通过学生的回答,从而引入传热这一章中传热的方式,各种传热方式的特点及其影响因素等内容。这样很快地就能把学生的注意力集中到学习内容中去,唤起学生学习新课的热情,从而形成良好的学习氛围。在授课中,通过设置一定数量和一定难度思考题,促使学生主动思考,调动学生的思维积极性,保持教与学思维之间的各种形式的交流,使学生与教师的思维同步甚至有所超前,将有利于培养学生独立解决问题的能力,并激发学生的学习兴趣和主观能动性。
3.合理运用多媒体辅助教学
化工原理课程涉及大量复杂的化工设备,具有复杂的设备结构、操作原理及流程,如何在有限的学时内,让学生获取更多的知识,对于短学时化工原理的教学是个较为困难的课题。多媒体技术具有生动和直观的特点,可弥补学生在实践经验上不足所产生的学习困难。利用多媒体声像结合、图文并茂、动静结合的功能可形象逼真地展现各种单元设备的内部结构,过程原理,以及设备的工作情况,使得复杂结构直观化、抽象概念简单化,为学生在大脑中建立设备结构、流动混合状态和操作参数之间的联系打下基础。通过多媒体辅助教学,较好地解决了长期存在于传统教学中化工设备教学的难题,提高了教学质量。此外,在化工原理课程的学习中,涉及许多工程处理方法,如因次分析法、数学模型法、过程分解法、极限处理法等。若采用板书的教学方式,就会占去过多的时间和精力,分散学生对重点内容的关注。为了突出课堂教学的重点,可将原本枯燥、难清晰表述的单元操作基本理论、计算公式、各单元操作设备等通过一定的幻灯片,Flas等多媒体方式来展示,这样可节省大量时间,并且能够自然、有效地调动学生获取新知识的兴趣。此外,还可以借助多媒体技术灵活、方便地展现自己的授课特色,引导学生紧跟课堂进度理解、吸收、思考教学内容,从而有利于提高短学时化工原理课程的教学效率。
4.充分利用习题教学和类比式教学
化工原理内容抽象、概念众多、公式繁杂等特点给学生的学习带来很大的困难。在讲授课程的过程中,应讲解一定数量具有代表性的例题。在有限的学时内,教师在例题类型和数量的选择上,以及习题课进行的形式上需要精心安排。习题的选择对于习题课的质量有着至关重要的影响,通常我们根据对知识点的不同要求选择不同的习题形式。在例题的选择上,要以点代面,通过典型问题的分析解决难点问题,并且要注意学生发散思维能力的培养。此外,要注意培养学生对知识的交叉应用能力,了解各种单元操作的异同点,使其成为一个相互联系、相互渗透的整体。理解是记忆的基础,利用习题教学,通过一些代表性的例题帮助学生记忆并理解众多的概念和公式。每一章的习题课,穿插安排在相应理论教学课上,给学生留一定的练习时间,以引导学生思考问题、发现问题、分析问题,进而解决问题。
此外,为了帮助学生掌握化工原理大量的概念和公式,从而在进行习题解答时做到游刃有余,可以加强类比式教学。化工原理课程的各个单元操作存在着内在的联系和一定的规律性。从化工原理各单元操作的基本结构看,物料衡算、热量衡算、过程速率、相平衡关系及过程特征方程等基本概念均贯穿于各个单元操作的全过程。为了加强对某一单元操作的理解,可以用学过的具有相似传递规律的理论来进行类比式教学。在教学过程中,紧紧围绕着“三传”和“研究方法”这两条联系各个单元操作的主线,把所授知识联系成一个整体,使学生对所学知识体系有较深的理解和记忆。
综上所述,对于较短的学时的化工原理课程,必须结合专业特色与化工原理的相关知识,重点突出地进行授课。针对短学时的特点,必须充分调动学生的学习兴趣,合理利用多媒体辅助教学,充分利用习题教学和类比式教学,从而提高教学效率,培养学生的思维能力、自学能力、理解能力和创新能力。
参考文献:
[1]姚玉英,黄风廉,陈常贵,柴诚敬.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2000.