導語：生物分離工程課程教學案例庫建設探索一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引入生物分離領域的新技術和新工藝來構建生物分離工程的教學案例庫

生物分離工程是一門多學科交叉（如化工、物理化學、計算機科學等）產生的新興學科，主要涉及將生物活性物質從反應體系中提取和純化的各種單元操作，例如萃取、吸附與離子交換、膜分離等，因此相關學科的發展總能為生物分離技術的發展提供新技術［9］。例如，隨著膜化工研究領域的發展，涌現出一系列新材料、新介質和新型膜，這就為發展新型生物分離技術和工藝帶了極大地便利。所以在構建本課程教學案例庫的時候要時刻關注化工、物理化學等相關領域的最新研究進展和研究成果，在教育實踐中注重激發學生追蹤學科前沿、開拓創新研究思路的興趣。例如，我們在教學過程中讓學生利用在線學術資源查閱相關文獻，追蹤生物分離技術領域的最新研究進展，并以小論文的形式對新技術與新工藝的基本原理、具體流程和適用范圍進行系統總結，并與課程中的相應知識進行優缺點對比分析，并以此作為考核成績的標準，最后將評分最高的案例編入教學案例庫。這樣極大地調動了學生參與的積極性，學生參與性很強，也取得了很好的教學效果。此外，還應該注重借助于一些新技術為提高生物分離工程教學效果服務。例如本課程中涉及諸多單元操作，這些單元操作過程復雜，涉及到的知識點多，學生缺乏直觀的認知體驗，且對這些復雜的單元操作難以理解，因而造成學習興趣不高和教學效果低下等問題。針對上述問題，可以借助虛擬現實（VirtualReality，VR）技術的可視化、直觀性等特點，利用“互聯網＋”技術將虛擬仿真單元操作融入到真實的生物分離實驗過程中，最大程度地還原真實的生物分離過程［10］。例如我們教學團隊結合課程知識，開發了L-蘋果酸、L-丙氨酸等生物發酵產品的分離仿真軟件，通過計算機模擬讓學生直觀地體驗整個分離流程，同時對過程中所涉及的單元操作進行詳細剖析和說明，整套軟件被編入生物分離工程的教學案例庫（圖1）［11-12］。這一措施不僅消除了他們對于實驗中的大型實驗設備操作的陌生感、恐懼感；也使其對分離過程中的單元操作有了更為直觀的認識，加深了學生對課程知識的理解。

2通過引入校企合作課題或技術服務項目來充實生物分離工程的教學案例庫

生物分離工程實驗是一門應用性很強的課程，通過對這門課的學習，使得學生能夠系統掌握生物活性物質的提取、分離、純化和加工的整個流程，從而針對特定的分離目標物質結合所學的多種生物分離技術來設計合理的提取和純化工藝，進而培養學生“學以致用”的創新能力和創新素養，以適應新工科教育背景下經濟與社會發展對復合型創新人才的需求［13］。為了實現這一培養目標，我們嘗試利用學校的校企合作課題來開展生物分離工程實驗中的綜合型實驗課程，以充實生物分離工程的教學案例庫（如表1）。例如，我們嘗試將企業委托的技術項目“利那洛肽的純化制備技術”作為實驗課程的案例，首先引導學生查閱相關文獻，找一些與目標物結構與性質類似的分離文獻，采用分組討論并擬定不同分離工藝的初步實驗方案，在此基礎上進行實驗驗證，并結合課程中所講授的離子交換與色譜分離方法等知識對純化工藝進行進一步的優化。最終，研究生通過反復實驗驗證獲得了一種利那洛肽的高效分離方法，即采用離子交換與高效液相色譜相結合的方法，以陰離子交換柱為固定相，以Tris-HCl緩沖液為流動相A，以含有一定濃度NaCl的Tris-HCl為流動相B，采用梯度洗脫方法對利那洛肽粗品進行處理，然后進一步使用高效液相色譜對上述洗脫液進行脫鹽處理，以C18柱為分離介質，以乙酸水溶液為流動相A，以乙腈為流動相B進行梯度洗脫，最終獲得了純度為99.8%的利那洛肽純品，獲成功申請發明專利一項（專利名稱：一種利那洛肽的純化方法，CN107266535A）［14］。在此案例中，我們需要圍繞生物分離工程的核心分離方法離子交換與色譜分離，對分離過程進行優化組合和設計，其中的關鍵環節是離子交換介質，引導學生以課程講授知識與文獻資料相結合的方式設計可行的實驗方案，選擇合適的分離介質，提高學生參與生產實踐的積極性，可取得良好的教學效果。

3以研究生科研與實踐創新計劃相結合來豐富生物分離工程的教學案例庫

研究生是科研創新的主力軍，研究生科研與實踐創新計劃是新工科教育背景下實踐教學的重要組成部分，也是提高研究生教學質量和培養學生創新思維和創新能力的重要舉措。生工學科積極響應江蘇省教育廳《關于實施江蘇省研究生科研與實踐創新計劃》等文件的號召，結合自身專業特點，開展并實施江蘇省研究生科研與實踐創新計劃以及南京工業大學研究生科技論壇等項目，旨在提高研究生的科技創新能力［15-16］。同時，在課程教學中將自主探索型課題與此類項目進行有機結合，讓研究生結合所選課題進入相關教授實驗室并參與相關的科研項目中，以此來豐富生物分離工程的教學案例庫（表2）。例如，我們讓學生根據導師研究方向及研究生論文課題等因素，綜合考慮實驗室設備情況，自主選擇創新研究課題，并自主查閱文獻和擬定詳細的實驗方案，由指導教師進行審核評分，選取可行性好、研究基礎扎實和方案詳細的項目去申報江蘇省研究生科研與實踐創新計劃，如表2所示，近三年有“冬凌草多組分提取新工藝”、“孔徑小于10nm均孔膜的研究”、“高效穩定分離納濾膜的精密構筑”和“纖維素/殼聚糖/GO氣凝膠復合材料制備及吸附性能研究”等4項自主創新課題入選了江蘇省研究生科研與實踐創新計劃，由學生擔任課題負責人，實行包干制度，鍛煉了學生分析和解決問題的能力及獨立開展科研工作的能力，項目結題后的相關資料由學生負責人進行整理，編入生物分離工程的教學案例庫中，具有鮮明的自主創新特色，也提高了學生的參與探索的積極性，取得了良好的效果。同時，我們鼓動學生利用研究生科研與實踐創新計劃所取得研究成果積極開展研究生科技論壇等學術沙龍活動，讓學生分享自己的科研經歷與心得體會，通過學生的現身說法提高低年級學生對本門課程的認識，而且也邀請生物分離相關領域的專家來校做學術報告，與學生面對面交流自己的科研體會和心得，在交流中學生反響熱烈，積極與專家進行互動，取得了良好的課外教學效果，培養了學生的創新思維和創新能力等科研素質，全方位鍛煉學生的綜合科研與應用創新能力。

4結語

案例式教學最早起源于20世紀的美國哈佛商學院，是指在教學中通過引入案例和引導學生進行問題分析，鍛煉學生運用所學知識解決實際問題的綜合能力。目前，生物分離工程教改工作中案例式或類似的教學方法已有實驗教學方面的報道，但在課堂教學中的應用較少。主要原因是案例教學易通過實際操作實施，在課堂教學中則較難模擬實際操作。筆者及教學團隊在從事生物分離工程的研究生教學中通過引入多個本學科已成功實現的案例，引導學生將課程知識應用到生產實踐中去。綜上所述，生物分離工程實驗是一門理論與實踐密切結合的課程，對創新型專業人才的培養發揮著重要的作用，尤其在新工科教育背景下，通過教學模式改革等手段來培養和提升學生的創新能力及科研素養以滿足經濟與社會發展的需要成為了工科專業教學要求的重要目標［17-18］。

筆者所在教學團隊總結了近幾年的教學實踐經驗，對本門課程的教學模式進行了一些有益的探索與嘗試，取得了一定的教學效果，希望在以后的教學實踐中不斷總結經驗與教訓，遵循學生的認知規律，加強對學生動手能力和創新能力的定向培養，突出應用型創新型人才需求，強化技能培養和提倡工匠精神，為新工科教育背景下的實踐教學改革和探索提供一些思路和啟示。

作者:朱本偉 倪芳 熊強 姚忠 孫蕓 單位:南京工業大學食品與輕工學院