生物工程设备课程分析

课 程 概 况
4. 课程在支撑培养规格要求的知识、能力和素 质结构方面的作用
通过《生物工程设备》的学习，使学生掌握不同类型的生物产品 生产设备的结构及工作原理，培养学生如何应用这些基本理论去分析 和解决生产过程中具体问题的能力，培养学生改造原有生产过程使其 更符合客观规律的创新能力，培养学生的工程化理念及素质。
课 程 概 况
2. 课程含义
生物工程设备是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体， 具有明显的工程化特色，遍及生物产业的各个领域。《生物工程设备》 课程主要包括“生物反应器”、“生物反应物料处理及产物分离纯化 设备”和“辅助系统和清洁生产设备”三个方面的内容，全面的介绍 了生物产品生产各个阶段的设备结构及原理。其中“生物反应器”以 微生物发酵和动植物细胞培养为基础，研究微生物和动植物细胞的培 养反应器结构及原理；“生物反应物料处理及产物分离纯化设备”， 以发酵液预处理到分离纯化到形成产品为主线，研究发酵产物的分离 纯化设备的结构及原理；“辅助系统和清洁生产设备”以发酵灭菌单 元操作为核心，研究辅助系统和清洁生产设备的结构及原理。
化学工业出版社 化学工业出版社 科学出版社 科学出版社 化学工业出版社
教学内容及条件
4. 教材及参考资料的选取
教学内容及条件
4. 教材及参考资料的选取
通过校园网络为学生提供《生物工程设备》精品课程的网络资源，丰 富学生的学习资源，同时提高学生的学习自主性。 1. 生 物 工 程 设 备 精 品 课 程 ， 郑 裕 国 ， 浙 江 工 业 大 学 ： http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2616.html 2. 生 物 工 程 设 备 国 家 精 品 课 程 ， 王 平 诸 ， 河 南 工 业 大 学 ： http://course.jingpinke.com 3. 生 物 工 程 设 备 网 络 课 程 ， 张 国 强 ， 安 阳 工 学 院 ： http://swgcsb.ayit.edu.cn/dmtkj.htm
教学内容及条件
4. 教材及参考资料的选取
在教学参考书的选取上，首先是对教材内容和方法的补充，然后满足 有不同学习要求的学生的需要，主要书籍有：
书名 作者 出版社
生物工程设备
生物工程设备 生物工艺学 生物工程设备 生物工程设备 生物工程设备
郑裕国
陈国豪 邱树毅 段开红 陈必链 高平、刘书志
化学工业出版社
教学实施及效果
1. 教学实施模式、方法及手段
在教学模式上，充分贯彻以学生为主体，以教师为主导的教学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 念，以课堂讲授为主，引导学生主动参与探索，运用多媒体辅助教学， 注重与学生互动，启发学生积极思维。充实大量的实际应用案例，利 用Flash动画展示设备的结构及工作原理，让课程内容更加通俗易懂， 同时更注重教会学生学习的方法，获得较好的教学效果。与此同时， 结合课程内容讲解学科研究前沿，激发学生的学习热情和自主学习的 积极性。 教学方法和手段多采用启发式、探究式和案例式、传统教学和多 媒体教学手段相结合。
教学实施及效果
2. 课程考核方法
注重采用考勤、课堂提问、随堂作业、课外拓展性作业和期末考 试等多种考核方式，让学生将知识理解掌握在平时，提高学生运用知 识的能力，同时能有效避免某些同学平时不学习，仅靠期末临时突击 就能通过考试的弊端。课程学业成绩评定按照： “课程成绩=期末成绩（70%）+过程考核成绩（30%） 过程考核：随堂作业（30%）、课外拓展性作业（30%）、学习表现 （40%）”
课 程 概 况
3. 课程在专业人才培养中的作用
《生物工程设备》课程是生物工程专业的主干必修专业课，在 《机械制图》、《微生物学》、《发酵工程》、《酶工程》和《化工 原理》等课程学习的基础上开设，为《生物制药工艺学》、《生物分 离工程》和《生物工程下游技术》等课程提供相关的理论和方法。 《生物工程设备》培养学生生物技术工程化的理念，在学生工程化素 质培养和未来生物技术产业化发展中具有其他课程不可替代的作用， 为实现现代生物工程技术的专业人才的培养目标提供知识储备。
的标准执行
教学实施及效果
3. 教学效果
教学与科研相结合，不断地将最新的相关科研成果及时反映在课 程教学实践中，同时让学生积极的参与到教师的科研中，让学生以亲 身实践的方式将所学内容运用到科研当中，增强学生对所学内容的自 主认识，强化学生的工科背景知识及技能。大大地提高了教学水平和 质量，取得了较好的教学效果。以此办学模式培养出来的学生具有较 强的适应能力、应用能力和科研开发能力。课程教学坚持以学生为本， 采用多种形式开展教与学的互动，营造出良好的学习氛围，发挥学生 学习的主动性，提高了学生自我思维的能力，得到了学生的一致好评。
教师姓名 李瑞 常允康 本科专业 生物工程 生物工程 本科学位 工学学士 工学学士 研究生专业 化学工程与技术 生物工程 研究生学位 工学博士 工学硕士 职称 讲师 讲师
教学内容及条件
4. 教材及参考资料的选取
教材选用高等学校专业教材《生物 工程设备》（该书由梁世中主编，中国 轻工业出版社， 2015 年 6 月出版），教 材内容和课程教学配合密切，教材内容 以通俗易懂的方式强调了生物工程设备 结构及工作原理的基础知识，列举了大 量理论与实际相结合的应用案例，使学 生不仅学到专业知识而且培养分析问题 和解决问题的能力。
学 情 分 析
2. 学生学习本课程的劣势
由于缺乏综合运用的机会，学生对以前所学的基础知识理解不深刻。
工科专业设置在偏理科背景的学院，工科课程相对较少且课程学时 设置相对较少，使得学生对工科相关课程认识不深刻且学习主动性 不够，此外学生的工科计算能力较差。 本课程开设理论学时仅为36学时（2学分），无实验和实践学时， 这从某种程度上导致学生不能较为全面且深刻的学习本门课程。
蒸馏设备
1
教学内容及条件
1. 课程内容设计
知识教学单元 空气净化除菌与空 气调节 设备和管道的清洗 与杀菌 空气净化除菌的方法与原理；空气介质过 滤除菌设备及计算；生物工业生产的空气 调节 生物工业加工设备和管道的清洁与杀菌的 目的和意义；常用清洗剂、清洗方法及设 备；设备及管路的杀菌；方便清洗消毒的 设备及管路管件的设计 学时数 3 备注
2
生 物 反 应 器
4
教学内容及条件
1. 课程内容设计
知识教学单元 物料处理与培养基 制备 过滤、离心与膜分 离设备 萃取与色谱分离 设备 蒸发与结晶设备 干燥设备 固体物料的处理与粉碎设备；液体培养基 的制备及灭菌设备 过滤速度的强化；过滤设备；离心分离设 备；膜分离设备 萃取分离方法及设备；离子交换分离原理 及设备；吸附分离方法及设备；色谱分离 方法及设备 常压与真空蒸发设备；结晶设备 物料干燥过程及生物制品干燥的特点；非 绝热干燥设备；绝热干燥设备；冷冻干燥 及其他干燥设备 蒸馏分离提纯原理；酒精蒸馏流程；粗馏 塔；精馏塔 学时数 2 2 4 2 2 生 物 反 应 纯物 化料 设处 备理 及 产 物 分 离 备注
这为本课程的教学带来了一定的困难。
教学内容及条件
1. 课程内容设计
本课程由“生物反应器”、“生物反应物料处理及产物分离纯化 设备”和“辅助系统和清洁生产设备”三个模块组成，其中“生物反 应器”按五个单元， “生物反应物料处理及产物分离纯化设备”按六 个单元，“辅助系统和清洁生产设备””按三个单元组织教学。教学 内容的安排如下：
谢谢！
敬请各位专家批评指正！
教 学 特 色
通过整合课程体系、优化教学方法、逐渐重视实践教学等途径， 加深了学生对生物工程设备原理及相关知识的了解，强化学生的相 关科研技能训练，凸显工科应用性的教学特色。为学生提供自主创 新平台，既注重课程的先进性、经典型和科学性，又注重课堂教学 和科学研究的有效结合，促进学生知识、能力和素质的协调发展， 为培养创新型、应用型人才奠定良好的基础。
学 情 分 析
1. 学生学习本课程的优势
本课程所面向的对象为生物工程专业学生，毕业时授予工科学士学 位，因而对工科相关课程有一定的认识。 本课程开设在第六学期，学生已经具备《机械制图》、《化工原 理》、《微生物学》、《发酵工程》和《酶工程》等知识基础，这 为学生学习本课程提供了较好的理论基础。 学生在前面五个学期的学习中，已经掌握了大量的专业相关基础理 论知识，学生们渴望能将所学知识融会贯通的实践机会。而《生物 工程设备》这门课程正是一门能将所学基础知识综合运用的课程， 能将学生所学的知识点连成线，由线连成面，因而能激发学生的学 习热情和积极性。
教学内容及条件
3. 授课教师
本课程由李瑞和常允康两名教师（具体信息详见下表）负责授课， 两名教师均是生物工程专业，且从本科到研究生阶段一直在工科背景 下学习，具有较为深厚的生物相关的工科背景知识。因此，由这两位 教师授课能够激发学生对这门课程的学习兴趣和学习主动性，有利于 学生通过这门课程的学习来增强自身的工科背景知识，加强学生对本 专业定位的较为全面而深刻的认识。
教学改革设想
在教学过程中，优化课程体系，选择优秀教材和参考用书，不断 更新扩充教学内容，将国内外最新的相关科研成果和技术分门别 类地穿插在有关章节中讲授，使学生在系统学习中获得新知识。 改进更新教学方法，采用多媒体教学、构建启发式互动教学模式、 调动学生学习的积极性和主动性，提高学生动脑思考、自主学习 的能力。 增加实习课时，带学生参观生物工程工厂，切实了解生物工程设 备，结合实习经历，提高学生对课程的认识和学习的积极性。
教学内容及条件
1. 课程内容设计
知识教学单元 生物反应器设计 基础 通气发酵设备 嫌气发酵设备 植物细胞（组织） 和动物细胞培养反 应器 生物反应器的检测 及控制 生物反应器的化学计量和生物学基础；生 物反应器的质量和热量传递；生物反应器 的剪切力问题 机械搅拌通气、气升式和自吸式发酵罐； 通气固相发酵设备 酒精和啤酒发酵设备及连续发酵 植物细胞（组织）、动物细胞和微藻培养 反应器 生化工程主要检测的参变量；生化过程常 用检测方法及仪器；生物传感器的研究开 发与应用；生化过程控制概论 学时数 2 2 2 备注
济宁医学院
JINING MEDICAL UNIVERSITY
生物工程设备
课程分析
汇报人：李瑞
School of Biological Science
内 容 概 要
一、课程概况 二、学情分析 三、教学内容及条件 四、教学实施及效果 五、教学特色 六、课程改革设想
课 程 概 况
1. 课程背景
以生物工程技术为核心的现代工业生物技术已成为人类社会可持 续发展的关键技术。生物产业受到各国的高度重视，我国于2010年颁 布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中将生物 产业列入七大战略性新兴产业之一。“十二五”规划期间，我国生物 产业保持15%以上的增速，2015年实现总产值约3.5万亿元，其中生物 医药总产值已达2万亿元以上。“十三五”生物产业发展规划中指出， 到2020年，我国生物产业规模要达到 8-10万亿元，生物产业增加值占 GDP的比重要超过4%，生物产业要成为国民经济的主导产业，生物产业 创造的就业机会需大幅增加。生物工程设备作为现代工业生物工程技 术成果转化为现实生产力的关键环节，其发展需要大量掌握现代生物 工程设备设计和操作的人才。
4
物工程工厂供水系统；生物工程工厂供电 生物工程工厂能源 系统；发酵工厂洁净蒸汽系统设备；发酵 与动力设备 工厂洁净制冷系统设备
4
辅 助 系 统 和 清 洁 生 产 设 备
教学内容及条件
2. 教学内容设计
教学以生物工程设备的结构及工作原理为核心，按从生物产品的 发酵生产到分离纯化的一般流程来编排教学内容。课程内容讲解时注 重学生对基本原理和概念的理解，除了应用到无机化学、有机化学、 物理化学和生物化学的基本知识外，发酵工程和化工原理的手段和方 法也贯穿于课程内容的讲解之中，重点让学生理解生物工程设备的工 作原理及应用。生物工程设备最终解决的是一个工程问题，培养学生 的工程素养是本课程教育的重要内容。