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生物科学与工程范文1
关键词：生物工程专业；生化工程与设备；教学改革
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
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生物科学与工程范文2
[关键词] 数学教学；预设；生成；辩证
“预设”与“生成”的理解
预设是教师在课前对教学任务进行的有目的、有计划、清晰理性的设计与安排，除了对教学目的、内容、方法、环节、活动进行设计外，还应该是对课堂各方面可能出现的问题的预见与对策的准备. 生成是师生在教学情景的交互作用中，以及师生互动中产生的超出教师预设方案之外的新问题和新情况. 生成是相对预设而言的.
预设的必要性
预设是教师对教材的理解，我们绝不能误解新课标的内涵过分强调生成，从而忽视预设在教学中的重要作用. 因为教学是一个有目标、有计划的活动，教师必须在课前对自己的教学任务和环节有一个清晰、理性的思考与安排：教学目标，教学方式，陈述性知识，辅助手段， 学情以及学生的问题和层次. 课堂教学承担着如此之多的重任，当然需要教师课前的精心预设！没有精心预设的课堂将是一盘散沙，没有主题和方向.
生成的必然性
真实的课堂不是预设教案的精确翻版，再精心的预设也无法预知上课时的每一个细节. 随着教改的不断深入，教学的行为主体已不再是教师而是学生；课堂也不再以教为主，而是以学为主. 学生是一个个鲜活的、充满感情的、富有创造力的个体. 他们的学习是随机而成的. 所以课堂自然是一个动态生成的过程，在师生对话、生生对话过程当中必有思维的碰撞，就会产生新的问题、新的状况.
预设与生成应和谐共舞、比翼双飞
叶澜教授曾经指出：“课堂应是向未知方向挺进的旅程. 随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景，而不是一切都必须遵循固定线路而没有激情的行程.”这个论述告诉我们，课堂教学既需要预设，也需要生成，预设与生成是课堂教学的双翼，缺一不可.首先，课堂教学是一个不断变化的动态过程，教学中，如果完全按照“预设”进行，就是无视或忽视学生学习的自主性，结果按部就班缺乏活力，课堂会机械和呆板. 其次，课堂教学又不能一味追求课堂上即时的生成，表面上热热闹闹，好像充分尊重了孩子的意愿，实际上中看不中用，此类课堂属于只有“温度”，没有“深度”；另外由于缺乏有效的控制和引导，还会出现“放而失度”的现象. 因此，我们要理性地看待“预设”和“生成”，预设要有弹性的空间，以便在目标实施中能宽容地、开放地纳入始料未及的生成. 另外面对意外的生成我们要练就一双“慧眼”，让生成成为课堂的精彩之举！
因此，我们在致力倡导有效的动态生成的同时，不能忽视课前预设. 预设与生成是数学课堂的双翼，缺一不可.
1. 精心的预设是为了有效地生成
新课程教学要求，预设能为师生在教学过程中发挥创造性提供条件，能使课堂上产生多问型、多类型的信息交流，能引导课程教学的有效生成，能引领学生的发展.
案例一：在《探索三角形全等的条件》这节课的教学中，有位老师是这样设计情景的：一个条件可证三角形全等吗？两个条件呢？不能，所以需要三个条件：边角边. 这时突然一个学生站起来问：“一个边加上一个角可以吗？”这位老师就被困在那里，这样证，那样证，用了二十多分钟也没得出结论，当然最终没能完成这节课的教学任务. 其实他在处理这个问题时，只需举出一个反例就够了，这说明他在备课时，没能真正做好预设，那么“生成”也就只能是空中楼阁.
2. 要随时关注并接纳生成资源
著名教育家苏霍姆林斯基说过：“教育的技巧并不在于能预见课堂的所有细节，而是在于根据当时的情况，巧妙地在学生不知不觉中做出相应的变动. ”数学课堂的生成是复杂的、动态多变的，这就需要教师具有较高的教学机智，重视并善待这些始料未及的生成. 富有教学智慧的教师面对偶然性的问题和意外的情况，总能敏感地捕捉到这些动态生成性资源，总能机智、迅速、灵活、高效地判断和处理教学过程中的各种信息引领学生的思维.
（1）区别对待错误生成. 在教学中学生提出独特见解是正常的，其中包含一些消极的、负面的、价值低的想法. 对这类不利于完成教学目标的“生成”，我们要加以区分，不能一概视而不见，更不能粗暴地严厉制止. 也许这种忽视会失去一个新思路、新发现，甚至会使一个学生的创新意识从此泯灭. 因此，我们应采取更为机智的方法，巧妙引导使之转变为可利用的资源，从而让数学课堂变尴尬为生动，变被动为主动，让其思维“归队”.
（2）敏锐发现亮点生成. 有些生成是稍纵即逝的，所以我们必须敏感地捕捉到这些有效的亮点资源，让智慧在动态生成中涌动.
案例二：在九年级圆的复习课上笔者问了这样一个问题：在没有圆心的圆上，你能画出直径吗？
生1：折叠，只要两边完全重合，折痕就是直径.
师：依据？
生（齐答）：圆是轴对称图形.
生2：如果该圆在黑板上就不好办了.
生3：可以连圆上的任两点，得一条弦，然后作此弦的垂直平分线即可.
师：不错，依据？
生（齐答）：垂径定理.
生5：（拿着直角三角板）可以把直角顶点先定在圆上，那么两直角边与圆就有两交点，连接这两点即可.
师：依据？
生5：直角所对的弦是直径.
生6：（指着图）我想到一个定理：直角三角形斜边上的中线等于斜边的一半.
生物科学与工程范文3
关键词 高级生物化学 教学 理论 创新 实践
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.04.049
在工科院校中，“高级生物化学”是微生物学、发酵工程和生化与分子生物学专业研究生的重要基础课程，是连接“生物化学”和“分子生物学”的桥梁。它既是本科“生物化学”课程的提高和深华，又是研究生阶段 “分子遗传学”、“分子生物学”等课程的基础。课程的目的是强化和拓宽研究生生物化学的基本理论知识，多角度地认识生物化学的基本原理和现象，并在此基础上强化生物化学的实验理论、技能和分析能力，为研究生研究实验设计的合理性奠定基础。在工科院校中，“高级生物化学”课程主要涉及蛋白质结构功能、蛋白质稳定性、蛋白质合成与运输、基因与基因组学、蛋白质组学、代谢组学等章节的内容。近年来，生物化学领域的新进展、新发现层出不穷，高级生物化学成为生命科学领域极其活跃的带头学科。对于一些应用型的工科院校，高级生物化学课程将蛋白质化学和组学相关的基础理论及前沿进展传授给学生，培养善于理论学习，长于工程实践，勇于集成创新的应用型生物技术人才。
1教材中英文结合
目前高级生物化学学科发展迅速，新知识新技术不断更新换代。目前唯一的高级生物化学教材是李关荣主编的高等学校规划教材《高级生物化学》，①内容涉及蛋白质结构、功能、寻靶、基因与染色体、基因技术、生物膜与跨膜转运、生物信息转导、基因表达调控、代谢调节策略等，偏重理论知识的讲授。相对高级生物化学，生物化学课程的教材则很多，包括王镜岩主编的《生物化学》②（高等教育出版社，2002年出版），于晓虹主编的《生物化学》③（浙江大学出版社，2012年出版，面向21世纪精品课程教材，全国高等医药教育规划教材），刘国琴主编的《生物化学》④（中国农业大学出版社，2011年出版）等。王镜岩主编的《生物化学》内容全面，讲解细致，一直作为本科教学的典范，在本科院校的生物化学课程中广泛采用，但作为工科院校的研究生教材，该教材一来与本科教学重复，二来内容过于基础，缺乏前沿性。于晓虹主编的《生物化学》，内容着重阐述人体基础生物化学知识，为远程专升本教材，内容与本科教材有所区别，编写着重符合这专升本学生的需要，不适合作为研究生的教材。刘国琴主编的《生物化学》是面向生物学专业本科生编写的理科教材，内容包括三部分：首先，重点讨论了蛋白质、核酸、酶、糖类和脂质等生物大分子的结构、功能以及结构与功能之间的关系，同时介绍了这些生物大分子的重要生物化学性质及相关分离、分析技术的基本原理和应用特点；其次，对糖类、脂质、氨基酸、核苷酸的分解代谢和合成代谢及其代谢调节进行了系统、概要介绍；最后，主要以原核生物为例讨论了从DNA到RNA再到蛋白质的遗传信息流的分子机制。该教材内容上和王镜岩主编的《生物化学》有相似之处，适合选作生物学专业和生物技术专业教材，也适合生命科学相关学科，如医药、食品、农林等领域本科生使用。
除了以上教材，David Hames编著，王学敏等翻译的《生物化学》⑤（第3版·中译版）全书共13章，分别是：细胞结构与成像、氨基酸与蛋白质、酶、抗体、生物膜与细胞信号、DNA的结构与复制、RNA合成与加工、蛋白质合成、重组DNA技术、糖代谢、脂质代谢、呼吸和能量、氮代谢。该书属于精要速览系列丛书，是国外畅销教材，该书结构新颖，视角独特，重点明确，脉络分明，图表简明清晰，适合作为工科院校研究生教材。同时，由于研究生教学对于英语的阅读能力也具有较高要求，因此还可配合英文版作为课外阅读教材，也便于双语教学和国外客座教授的讲学。
2教学模式以启发式引导为主线
高级生物化学是一门抽象的学科，因此在教学中加入形象生动的flash动画，使学生对生物化学相关蛋白质、核酸等结构与功能的关系、分子作用机理等概念的理解更为深入；同时通过大量生物化学相关小电影的优美画面引起学生对该课程的浓厚兴趣。在课堂教学导入部分采用老师提问学生回答，通过案例进行启发教学的模式，在此环节，提问可引发学生自主思考，通过学生的各种答案教师引出需要讲授的内容，该方法可大大调动学生的学习积极性。在整个课堂教学中，摒弃传统的以教为主的模式，把学放在首位，对特定原理的学习采用探究式教学的方法。
在老师讲解基础知识的基础上，引入课堂讨论环节，议题与生物化学基本理论和概念充分结合，与本学科的发展与应用紧密联系，通过对前沿问题的讨论可激发学生的兴趣并发挥主观能动性，为进一步的深入学习奠定良好的基础。在课堂讨论环节，老师可安排讨论的题目供学生选择，也可由学生根据兴趣自由选题，然后公开宣讲，老师和同学既是听众，也是讨论的参与者，通过提问、讨论和解决问题，拓宽学生的眼界和思路。老师应及时对讨论过程进行点评，一方面充分肯定学生显示的创造性思维能力，一方面对思维中的不足进行纠正。课堂讨论环节可培养学生创新创造、分析解决问题的能力，同时也促使老师自我知识不断丰富和补充。
与此同时，将学术报告引进课堂，每个班级的生物化学课程均邀请1～2位国内外生物化学领域的知名专家为研究生做学术报告。这些多样的学术报告，既让研究生了解了生物化学学科的前沿进展，又让学生有了学术交流的机会，还可培养学生的科研思维和科学精神。
3充分利用网络资源
高级生物化学的发展日新月异，互联网累积了海量的生物信息资源，将对我们的教学工作起到非常重要的作用。在高级生物化学课程的教学中强调互联网资源运用的重要性，通过学生网络应用的亲身体验唤起学生的求知欲，在课堂教学过程中，对常用数据库进行介绍，提高学生信息收集和辨别的技巧和能力。例如，目前大多数的蛋白质序列结构和功能方面的信息都可以直接从网络公共数据库中得到，其中最常用的核苷酸序列数据库包括GenBank、EMBL、DDBJ 等，这些数据库中还同时包括了大量与序列直接相关的注释信息，方便学生从中获得需要的知识。另外，蛋白分析专家系统ExpertProtein Analysis System（简称ExPASy，http：//expasy.ch，隶属于瑞士生物信息学研究所，国际上蛋白质组和蛋白质分子模型研究中心）可为用户提供大量蛋白质信息资源。因此，在高级生物化学的教学中首先详细介绍一些数据库的使用方法，再通过具体举例使同学掌握基本的查询方法和结果分析方法，并通过布置课后作业，使学生通过自己的实践更好地掌握数据库的运用方法。
4开放式实践教学贯穿始终
高级生物化学的理论知识相对比较抽象，对于初涉该专业的研究生而言较难理解，在理论教学中穿插大量实例是达到良好教学效果的必由之路。首先在教学过程中加入教师亲身经历的实验事例，例如根据工科院校背景重点讲解酶制剂的分子改造实例，使学生通过实例学习更好地掌握该课程的精髓，提高分析解决实际问题的能力。
在实践教学方面，由于在本科阶段生物化学课程的讲授中已按排了生物化学基本单元操作实验，如蛋白质的两性反应和等电点的测定、凝胶过滤层析测定蛋白质的相对分子质量、总含氮量的测定—微量凯氏定氮法、紫外分光光度法测定核酸含量、糖化型淀粉酶活力的测定及、酶作用的专一性、酶的激活和抑制、碘乙酸抑制糖酵解、底物浓度对酶活性的影响—蔗糖酶米氏常数的测定、蛋白酶活力的测定、酵母蔗糖酶的纯化及其酶性质的研究等。因此在高级生物化学的实践教学中，不再安排单独的实验单元操作，而采取开放式实践教学模式，即选定相关学院生物化学方面相关老师所在的实验室作为开放实验室，对有兴趣的学生进行时间、空间、内容和方法均开放的培训，通过一些小实验的自我设计和验证激发学生的学习热情，以达到更好的教学效果。同时通过开放性实验，使研究生对于整个实验的设计和操作更为理解，可为研究生进一步的课题选择奠定基础。
5 结语
生物科学与工程范文4
关键词：生物技术 生物工程 实践教学 实训基地
目前本科专业中，生物技术是理科性质，生物工程是工科性质。在生命科学基础研究十分强势的生命科学学院，如何建设好上述两个实践性强的专业，有许多教师做了深入的调研和筹划，根据实践教学条件建设思路进行梳理，针对国内高校同类专业实践教学中已经出现的利弊，在指导思想方面提出建议，以利于高校实践教学地位的进一步提升。
纵观国内高校，有的地方性本科院校由于自身实验硬件条件有限，有的由于外出参观实习对口单位难以联系，有的由于学生感觉在企业实习学到实用知识不多，有的因为校外实践教学与校内理论教学的时间冲突等，诸多原因削弱了实践教学。
一些综合性、生产性强，与职业岗位所需能力吻合度较高的实践技能训练项目，如谷氨酸、柠檬酸、啤酒、葡萄酒等生产型项目，由于涉及发酵工程基础、发酵食品生产技术、发酵设备与维护、生物分离纯化技术等多门课程，操作难度较大，因此一些院校对实践教学安排往往不够重视。涉及基因工程、细胞工程、酶工程的一些实践项目，由于技术难度大、耗材成本高、设备价格偏贵等原因，也往往被取消。基于上述种种原因，导致实践教学效果不理想，最终表现为学生毕业后实践能力差。
1 实践教学主要存在的问题
1.1 实习企业难寻
（1）近几年各高校生物专业的学生数量增加，而可接受本科生实习的企业有限。从1998年设立生物工程专业以来至2006年，专业办学点从57个发展到234个，在校本科生人数从6 896人增至88 854人。由于超常规发展，实践教学有欠缺，生物技术（工程）专业毕业生已经面临巨大的就业压力[1]。
（2）现在市场竞争异常激烈，出于商业保密原则，企业为保护其核心技术，不接待参观。
（3）担心影响企业生产。
1.2 学生动手机会少
现在大多数生物技术（工程）企业都是大型连续化生产，要求生产连续稳定；同时，大型生产装置越来越系统化、自动化，学生只能看到表面现象，无法对生产进行深入、具体了解，使生产实习流于形式，生产实习的效果欠佳。
1.3 实习经费不足
企业实习费用剧增，而学校对实习经费的投入滞后于企业收费、物价等因素的增长速度， 造成实习经费相对不足。
2 如何推动实践教学
2.1 以学院科研机构的科研内容带动实践教学
以北方民族大学为例，该校设置的7个实验板块中，设计性和综合性本科实验项目的来源，均围绕教师的科研项目或科研成果而设置。例如：在微生物学板块中，部分实验教学项目是根据基金项目“虾青素高产酵母菌的选育及其产物功能研究”等课题而设置。
再以福建师范大学为例，生命科学学院工业微生物教育部工程研究中心，投入建设经费2 000余万元， 建成省属高校领先水平的发酵工程中试车间[2]。目前该车间配备有多台10～1 000 L 全自动发酵罐及其配套的辅助设备和下游工程设备，如空压机、空气净化系统、电锅炉、制冷装置、管式离心机、三足离心机、微滤系统、超滤系统、纳滤系统、喷雾干燥器等先进的仪器分析系统，完全可以满足该院师生进行相关实践性教学的需要。
江南大学生物工程学院，在学生毕业实习之前，由学院下属的5个研究中心根据自身特色，各负责1个本中心课题组特色教学训练项目。将学生分为5个大组， 轮流进行互动实验，每个项目安排4～5天，整个教学训练项目在短期内完成[3]。
天津科技大学认为上述做法实质上相当于工业产品开发中的中试环节，具有连续或半连续的生产方式，并可以全面监测产品过程，从中发现问题和解决问题。因此，它是学生将知识从理论上升到实践的一个重要环节。
2.2 以校企产学研合作关系推动学校的实践教学
例如湖南人文科技学院，与娄底百雄堂高科技农业有限责任公司建立校企产学研合作关系，合作内容是：（1）开展科研合作。（2）每年接收生命科学系学生实习。（3）共享资源。例如公司提供腊八豆菌种和腐乳菌种等现有产品和技术，作为科研合作的起点和生命科学系实验课的内容；生命科学系提供气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收光谱仪等设备供公司产品质量分析使用。此举可供其他高校借鉴。
2.3 以校内实训基地强化实践教学
2009年以前，生物工程与生物技术实验装备中多数涉及上游技术的设备已经基本配置到位（如基因工程操作设备，萃取、离子交换、吸附、层析、蒸馏、结晶干燥等实验室级别的代谢产物分离设备），缺乏的是下游生产级别的设备，所以要重点考虑配置实训车间设备。
在高等教育装备博览会上，同样可以看到国家对高等教育实验室装备的一些新理念，以及设备制造业满足市场新需求的动向。浙江天煌公司的实验室设备，以典型工业产品范例和个案研究开发，作为高校实验实训的装备依据。涉及生物技术的实训系统，就有啤酒自动化生产线过程控制（工程型）系统（含5器和4发酵罐）等。
高校还需建设固体制剂生产线实训车间（含30万级洁净水平操作间）和分离制备生产线（包括发酵罐、多功能动态提取罐、旋转薄膜蒸发器、结晶罐、迭片式离心机、板框压滤机等），适合各类食品或药品的生产操作训练。
校内小型实训车间，其生产过程完全与工业化生产过程相同，使学生能够从生产原料预处理、培养基制备、菌种扩培、发酵罐灭菌、接种及发酵过程中工艺参数的控制、产品分离提取等各个环节进行实际操作和系统分析。
不过，各校对实训车间的投入还是普遍偏少。天津科技大学生物工程校内实践基地，设备总价值近500万元，包括好氧发酵、果酒酿造、啤酒生产、分离提取、精制纯化等中试系统，涵盖了生物工程产业上中下游生产环节[4]。
华中农业大学从2000年起分3期，建成生物工程专业教学实验室1 000 m2，包括有通风发酵、固态发酵、生物工程下游技术、啤酒加工等实验室及仪器分析室和准备室等。在引进现酵控制系统、发酵后处理设备的同时，成立了生物工程设计室，通过工程软件AutoCAD 电脑绘制，进行发酵工艺和设备流程设计等操作。
3 实践教学中新手段、新体系的运用与推广
3.1 仿真实验手段的运用
对于和实际生产联系最紧密的课程，如化工原理、发酵工程、生物工程设备、生物发酵工艺等，吉林农业科技学院考虑到设备的限制问题，增加了模拟教学，从专业教学仿真软件开发公司购置了仿真教学模拟软件，保证一人一机的实践演习。这些软件的仿真性强，尤其是配备的实践操作演练，能让学生真正达到工厂模拟化的操作练习。
烟台大学生物工程系将计算机模拟仿真引入实践教学[6]。这种仿真系统能逼真地模拟工厂运行和各种事故状态的现象，大大缩短培训时间。
在计算机仿真环节，该校选用了北京东方仿真公司开发的青霉素发酵工艺仿真软件，以单元操作的形式进行仿真模拟。青霉素发酵工艺仿真包括青霉素发酵生产、青霉素的精制和提纯等内容。同时，教师可以通过计算机监测系统，全程跟踪每组学生的操作，真正达到实践训练教学的目的。
3.2 建立和推广微量化实验体系
传统实验项目普遍存在反应体系大、样品处理量多和处理时间长等特点，也使微量移液器、微量与狭缝分光光度计等现代科教仪器不能充分发挥其先进性。微型化实验于1988年末开始引入我国，关于微型实验已有文献报道[7]。
微型化实验的研究，是着眼于环境保护和实验安全的需要，体现了现代科学技术发展水平的要求。微型化实验具有现象明显、操作简便快速、节省经费、减少污染、安全和便于携带等优点。
参考文献
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生物科学与工程范文5
关键词：工学结合一体化课程；五年制高职；学习方式；策略
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）48-0130-03
当前，我国正处于经济社会发展的关键阶段，工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化的进程不断加快，对高素质劳动者和技能型人才提出了新的要求。五年制高职作为培养新型技能人才的重要渠道，必须坚持“以服务为宗旨、以就业为导向”的目标，创新人才培养模式，注重内涵发展，以为社会培养生产、管理、服务第一线的用得上、留得住的应用型人才为出发点和落脚点，不断适应用人单位对技能人才的要求。探索“工学结合一体化”的技能人才培养模式，建立以职业活动为导向、以校企合作为基础、以综合职业能力培养为核心，理论教学与技能操作融会贯通的工学结合一体化课程体系，是提高技能人才培养质量，加快技能人才规模化培养，探索中国特色职业教育改革与发展的必由之路。
一、工学结合一体化课程及其内涵
工学结合一体化课程，是指按照经济社会发展需要和技能人才培养规律，根据国家职业标准，以综合职业能力为培养目标，通过典型工作任务分析、构建课程体系，并以具体工作任务为学习载体，按照工作过程和学习者自主学习要求设计和安排教学活动的课程。它明确了技能人才的培养目标，即培养其综合职业能力，即在真实工作情境中整体化地解决综合性专业问题的能力和相应的技术思维方式，包括专业能力、方法能力和社会能力。其课程体系源于从企业真实工作过程的代表性工作任务中提炼出的典型工作任务，教学的内容则是典型工作任务转化过来的学习任务，实施教学以学生为中心。工学结合一体化课程体现理论教学和实践教学的融通合一，专业学习和工作实践学做合一，能力培养和工作岗位对接合一的特征。其直接来源是企业的典型工作任务，这就决定了它必须以校企合作为基础，按照企业实际工作过程实施教学。也就是说，学习就是工作，通过工作实现学习。
二、五年制高职学生学习方式现状分析
学习方式，也称学习风格，是学习者持续一贯的带有个性特征的方式，是学习策略和学习倾向的总和。它指的是学生在完成学习任务过程中的基本的行为和认知的取向，反映了学生倾向于以什么样的行为和认知方式去完成学习任务，它直接影响着学生的学习结果。
1.传统的“三中心”教学模式使学生形成了单一、被动的学习方式。受我国“重学历、轻能力”、“重知识、轻技能”的社会文化价值取向的影响，长期以来，五年制高职教育的人才培养模式往往体现“类基础教育”、“类高等教育”的特征。在体现以“课堂、教师、课本”三中心为主的传统教学模式下，教学是教师对学生的“单向”培养，教师负责教，学生负责学。很少有学生自主学习的空间和时间，学生很少有根据自己的理解发表看法与意见的机会，即便是有师生互动，那也都是由教师精心策划和安排的，学生也只能按部就班，学生的想象力和创造力无形中受到了教师的控制。教学关系成为：我讲你听、我问你答、我写你抄、我给你收。教支配、控制学，学无条件地服从教，这形成了教师对学生的权威性和学生对教师的依赖性，学生的独立性和个性得不到尊重和发展，致使学生形成了单一、被动的学习方式。
2.传统的学科本位观念遏制了学生自主学习能力的培养。受传统学科教育的影响，五年制高职教育过分注重知识体系的完整性，课程体系和教学内容过分强调理论的系统性，缺少与社会实际、生产实际、学生生活相联系的生动活泼的内容。教师习惯于“粉笔+黑板”的授课方式，学生习惯于听理论、背理论、考理论的学习方式。这种学科本位观念导致教学过程重灌输轻引导、重接受轻探索、重理论轻实践，使学生的创造思维和实践能力不能得到有效的锻炼。长此以往，这必然养成学生依赖老师讲解的心理，学生惰性加大，不善于思考，不爱动脑筋。在这种只注重“教”，不考虑“学”的情况下，学生难于自主学习，也无力自主学习。
3.传统的“师道尊严”使学生失去了合作、探究学习的机会。一句“一日为师终身为父”的古训，巧妙地将师生关系血缘化、政治化、等级化。在“师道尊严”的幌子下，教师可以随意对学生（甚至包括家长）发号施令、指手画脚，学生却不能有一点与老师要求不相符的言行，他们的聪明才智得不到展现，个性得不到张扬。课堂教学以教师为中心，学生以老师讲授的内容为示范，不断在课中、课后重复演练、模仿，他们对知识、技能的理解完全按照课本和教师的思路进行，不会也不敢对相关知识产生不同看法，提出不同意见，完全变成了接受知识的容器、唯命是从的学习“仆人”，没有自主、合作、探究学习的机会和权利。工学结合一体化课程开发的核心，是从工作世界中寻找一系列具有职业的典型意义的综合性工作任务，打破传统的学科体系和教学模式，根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源，体现能力本位的特点，强调学生的自主学习、合作学习、探究学习。使学生的主体意识、能动性和创造性不断得到发展，是当前深入推进教学改革的核心任务。
三、五年制高职学生学习方式转变的策略
转变学习方式，就是要改变不利于学生发展的学习行为，以培养创新精神和实践能力为主要目的，协调教学活动的整体结构，把学习变成人的主体性、能动性、独立性不断生成、张扬、发展、提升的过程，使学生的学习活动能够更有效促进其发展。
1.加强专业入学教育，提高学生学习主动性。五年制高职生源中，很多都是在初中阶段成绩相对较差、考不上高中的学生，多数人入学动机不明确，专业选择比较盲目。有的是服从家长意愿上学的，有的是因为同学在同一所学校上学而报考的，也有一些是因为听说某个专业毕业后能找到好工作而就读的，更有一部分学生是因为年龄太小只好上学混时间。他们对自己专业的学习情况不了解，对专业课程的目标与作用不清楚，因此学习积极性不高，主动性不强。专业入学教育是使学生明确专业与课程学习目标，提高学习积极性和主动性的有效途径。首先，我们要充分发挥专业教师的作用，以专业人才培养方案为蓝本，加强对新生的专业教育。我们要巩固学生的专业思想，帮助他们了解自己的专业背景、专业特色、课程设置、就业方向等，让他们充分认识所学专业的特点和前景，稳定其专业思想，使其树立学习目标，激发学习兴趣。其次，我们要着重介绍高职阶段工学结合一体化课程的学习方式和方法，教育新生明确学习主体的角色转变，学会利用图书馆和网络等各种资源自我解惑，把握学习的主动权，提醒学生合理有效地安排学习时间，养成良好的学习习惯。
2.更新教学理念，促进学生学习方式转变。工学结合一体化课程改革的核心是培养学生的综合职业能力，强调以训练和提高学生的技能为基点，以实现主要能力目标为主线，以市场对人才的需求为导向。这一新的教学理念促使教师必须更新教学观念，转变自身角色，由知识的传授者变为学生学习的组织者、引导者和促进者，树立起新的课程观、教学观和教学目标观。课程不再只是特定知识的载体，而是教师与学生共同完成项目任务的过程；教学也不再是教学生学，而是师生交往、积极互动、共同发展的过程，是教师教与学生学的统一，其中教师只起教学的主导作用，学生才是学习的主体。新的教学目标观也不再是单一的知识与技能，更要使学生在通过咨询、计划、决策、实施、控制、评估等步骤完成学习领域的同时，获得相应的专业能力、方法能力和社会能力，促进其综合职业能力的提升。在这样的教学理念下，学生的学习方式势必发生转变，使学生懂得学习的过程不是被动地接受课本上的现成结论，而是一个学生亲自参与、师生互动、生生互动的实践与创新的过程。
3.创设学习情境，培养学生自主学习能力。工学结合一体化课程，以培养学生综合职业能力为目标，需要学生通过小组学习或自我学习的形式，运用各种设备和材料，在教师帮助下完成实际的具有完整工作过程的学习任务，从而通过显性学习任务的实施实现隐性关键能力的培养。因此，我们为学生创建类似于企业工作环境的学习情境，以典型工作任务为载体，让学生在做中学，掌握工作岗位需要的各项技能和相关专业知识，对转变学生学习方式、培养其自主学习能力至关重要。学生在尽量真实的职业情境中学习“如何工作”，在以项目为载体的综合化情境中完成完整的工作过程，势必能提高其应用知识的意识，激发学习的兴趣和创新思维，更有利于其自主学习能力的培养。
4.转变教学方式，强化学生合作、探究学习意识。工学结合一体化课程的实施强调以学生为主体，教师为主导的学习与工作过程，强调学生不断输出学业以验证学习效果。传统的灌输式教学方式显然不能适应新课程实施的要求，也不利于学生学习方式的转变。因此，教师应转变教学方式，推行行动导向教学，应用现代信息技术，多渠道系统优化教学过程，增强教学的实践性、针对性和实效性。教师通过向学生传授行动领域的知识，指导、引领学生按照工作过程系统化原则完成学习任务。教师要把学生置于开放的、动态的、多元化的环境中，从重教师“教”向重学生“学”转变，调动学生学习积极性和主动性。在教学流程设计上，教师由重结果向重过程转变，将关注的重点放在提供给学生更多地获取知识的方法和渠道上，让学生明白怎样学，引导学生进行自我评估，激发学生积极参与讨论，充分发挥学生的主体作用，强调学生之间的合作和交流，使他们在合作学习、自主探究中获得一种新的学习体验，从而进一步强化学生的合作、探究意识。
当今，转变学生的学习方式已成为职业院校教育教学改革的必然要求，也是一种学习理念的根本性转变。工学结合一体化课程，以学生为主体的行动导向教学过程，正是师生解放思想、更新观念、转变学习方式的过程。这种教学模式不仅大大提高了学生的学习兴趣和学习过程的参与度，更使其从以往的被动学习转变为主动学习；不仅强化了师生间的交流，活跃了课堂气氛，更使学生的创新、创造思维模式得到了提高；不仅重视知识本身的获取，更注重获取知识的方法和学生自身综合职业能力的提升。这一以校企合作为基础、以综合职业能力培养为核心，理论教学与技能操作融会贯通的课程体系必将对学生学习方式的转变产生积极影响。
参考文献：
[1]姜大源.职业教育学基本问题的思考[J].职业技术教育，2006，（1）.
[2]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007.
[3]陈永芳.职业技术教育专业教学论[M].北京：清华大学出版社，2007.
[4]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版社，2009.
[5]吴韶华，周桔.开放教育学生自主学习现状与策略研究[J].继续教育研究，2012，（2）
生物科学与工程范文6
关键词：人工神经网络；教学实践；教学方法；生物信息学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）17-0208-03
人工神经网络是在神经生理学、生物学、数学、计算机学等学科发展的基础上提出的，模拟人类大脑的结构和思维方式处理、记忆信息的一门学科。具体来说，早在20世纪40年代，随着医学、生物学家们对人脑神经的结构、组成以及信息处理的工作原理的认识越来越充分，有学者提出以数学和物理方法对人脑神经网络进行抽象，并建立简化的模型，用以进行信息处理，这种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型，称之为人工神经网络ANN（Artificial Neural Network）[1]。
在人工神经网络中，各种待处理的对象（数据、特征、字符、抽象的模式等等）都可用神经元处理单元表示。这些神经元主要可以分为输入神经元、隐含神经元和输出神经元三大类。其作用各不相同，作为输入神经元的处理单元用来与外界产生连接，接收外界的信号输入；隐含神经元处于中间层，为信息处理的不可见层；输出神经元主要实现结果的输出。神经元之间相互连接，连接的权重反映了各神经元之间的连接强度，神经元之间的连接关系中蕴含着信息的表示和处理。人工神经网络主要是在不同程度、不同层次上模拟大脑处理信息的风格，具有非程序化、较强的适应性、自组织性、并行分布式等特点，其实现主要是通过网络的变换和动力学行为，涉及数学、生物学、人工智能、计算机科学、非线性动力学等多个学科[1]。作为一门活跃的边缘叉学科，在处理信息方面，相比于传统人工智能方法具有非线性适应性，成功地应用于神经专家系统、模式识别、组合优化、预测等多个领域，尤其在生物信息学领域得到了广泛的应用。生物信息学是20世纪末发展起来的一极具发展潜力的新型学科。人类的基因中蕴含着大量有用信息，利用神经网络可以对这些海量的信息进行识别与分类，进而进行相关的生物信息学分析。如利用神经网络分析疾病与基因序列的关系，基于神经网络对蛋白质结构的预测，基因表达谱数据的分析，蛋白质互作位点的预测等等，都取得了很好的效果[2]。
因此，在生物信息相关专业的本科生中开设人工神经网络课程尤为重要。经过多年的研究发展，已经提出上百种的人工神经网络模型，这就需要教师针对不同的专业背景，不同层次的学生，讲授不同模型的核心思想、推导过程、实际应用等等。本文主要根据人工神经网络在生物信息学相关专业的教学实践，从以下几个方面进行探讨。
一、引导式教学，激发学生的学习积极性
神经网络作为一门偏于理论分析的学科，传统的教学模式，即首先讲解模型的起源，接下来介绍模型的核心思想，然后就是一连串的数学公式推导，面对满黑板的公式，学生很难提起兴趣去认真学习相应的模型。所以，如何激发起学生的学习积极性，让学生重视这门课程，更好地掌握课程内容，掌握相关的模型理论基础、核心思想，更好地服务于本专业，是人工神经网络教学者亟待解决的问题。
首先，在导课的时候要生动，以引起学生对将要学习的内容的好奇心，让学生有兴趣投入到课堂学习内容中去。布卢姆说过：“最大的学习动机莫过于学生对所学知识有求知的兴趣。”只有在这种动机下的学习，才会提高自身的主动性与自觉性，达到提高教学质量的目的[3]。例如，在讲解hopfield神经网络的时候，通过举例对苹果、橘子的质地、形状、重量等特征的描述，运用“0，1”进行量化描述，然后应用神经网络就可以进行有效地分类；对于旅行商TSP问题，也可以通过hopfield神经网络寻找到最优路径。那么，这些问题是如何解决的呢？就需要大家来一起揭开hopfield神经网络的神秘面纱。其次，由于神经网络涉及大量的数学公式与数学方法，学生往往会有畏惧的心理，这就需要教师帮学生澄清思想误区，现在很多用于数据分析与计算的软件，如matlab工具箱、R软件里面都有很成熟的人工神经网络软件包，所以，学生只需要理解其工作原理、核心思想，学会使用现成的人工神经网络软件包处理数据，在熟练应用程序包的基础上，对相应的神经网络模型进行优化，改进，并且与其他的人工智能算法相结合，更好地为本专业服务。第三，在讲授人工神经网络理论内容的时候，要摒弃传统的呆板式的推导过程，以往的神经网络教学方法注重理论分析，通常是一连串的公式推导，公式中又涉及大量的符号，计算起来复杂又烦琐，学生会觉得索然无趣，厌学情绪严重。在教学过程中，教师要精心设计，创设出特定的问题环境，将所学内容与本专业相结合起来，多讲应用，启发和诱导学生选取合适的神经网络模型来解决本专业的实验数据分析与处理等问题。
二、理论教学与实验教学相结合
除了在理论课堂上将基本的理论知识传输给学生，教师还应该安排若干实验教学内容，让学生以实验为主，将理论课上所学的知识运用到解决实际问题中来，理论联系实际，主动操作思考，观察，分析，讨论，以培养学生解决问题的能力。一旦学生自己动手处理一些问题后，很自然地就会对人工神经网络产生一种亲切感，并能强烈激发起学生继续探究下去的兴趣。对于同一问题，可以让学生选取不同的网络模型，设置不同的参数，甚至可以让学生自己动手编写相应的网络模型程序，并且给予改进，根据得出的结果来评价模型在解决实际问题时的好坏，以及模型改进的效果。作为授课教师，需要不断优化实验教学内容，在生物信息学专业开设人工神经网络课程，实验教学主要是针对生物信息专业的海量生物数据处理与分析的实际需要，培养学生综合运用人工神经网络方法和生物信息学知识，进行信息的分析与处理。除了在实验课堂上给学生最大的自由发挥空间外，课后作业也尽量以开放式问题的形式给出，比如，可以让学生选取相应的网络模型处理本专业的一些实际问题，例如，数据的分类、聚类等等，其中，数据来源可以不同，类型也可自由选取，最后给出相应的模型参数设置、方法的改进、实验结果，也可以安排学生自己查询文献进行学习，并安排学生作报告。这样，学生可以在世界范围内了解神经网络的在本专业的应用情况，又能提高英语的读写能力，还能锻炼学生做科研报告的能力。
三、加强师资队伍建设以及其他基本条件的建设
由于生物信息学是一门新兴的交叉学科[4]，这就要求人工神经网络的授课教师要熟练掌握生物信息相关专业的知识，教师的业务水平必须得到充分保证，才能给学生以全面透彻的指导。学院应该本着自主培养与重点引进的原则，优化教师队伍的专业结构和学历结构，提高教师的自身修养。授课教师要将课堂的理论知识联系实际生物问题进行讲授，让学生感受到人工神经网络在本专业的应用，提高学生的学习效率，同时也需要阅读大量的专业文献，提高编程技巧和数据库应用能力，让自己成为一名合格的复合型教师。同时，人工神经网络课程的实验，高度依赖于计算机网络等设备，因此，相关的软硬件设施的建设也必不可少，由于，基因组测序技术的发展，目前生物信息学研究所用的数据都是海量的，神经网络训练起来所需时间太长，不能用普通的电脑完成，需要专门的服务器来处理，学校有关部门应在条件允许的情况下，配备机房，购买服务器，以及相关的软件，为学生创造良好的环境，让学生完成课程内容。
最后，人工神经网络涉及数学、计算机、人工智能和神经学等专业知识，因此，需要授课教师加强与其他相关专业教师的交流与合作，并渗透到授课过程中去，让学生在学习人工神经网络网络时能将各专业联系起来，更好地解决生物信息学中的问题，要想成为一名合格的人工神经网络课程教师，首先要成为一名复合型的教师，不仅要具备教学和科研能力，同时也要具备计算机、生物学、信息学等多学科的知识。
参考文献：
[1]朱大奇，史慧.人工神经网络及其应用[M].北京：科学出版社，2006.
[2]朱伟，史定华，王翼飞.人工神经网络在蛋白质二级结构预测中的应用[J].自然杂志，2003，（3）：167-171.
[3]赵俊，李晓红.趣味教学法在预防医学教学中的运用[J].现代医药卫生，2005，21（15）：2089-2090.
