《生化工程课程标准》课程教学大纲

1、生化工程课程标准课程编号141130508课程名称生化工程考试/考查考试总学时数80实验学时数24学分数6课程性质专业必修适用专业生物工程承担单位生物工程系第一部分 前言一、课程性质及设置目的1.课程性质和定位生化工程课程属于专业必修课程，主要研究生化物质的分离纯化技术，是生物工程学科的重要组成部分，是生物技术转化为生产力必不可少的重要环节，是一门理论与实际密切结合的课程，要求学生必须掌握。为后续课程的学习和毕业后从事生物工程领域的生产、开发和科研奠定必要知识基础。2.前后续课程的安排课程是在学生学习了高等数学、化学工程原理、生物化学、生物工艺学、生物工程设备等课程的基础上开设的。通过本门课程

2、的学习，使学生针对不同的生化产品的特性，独立运用所学的有关生化技术方面的知识，设计合理的提取或精制的工艺路线和改造现有工艺，并能从理论上解释生产实际中的各种现象。二、课程设计思路1.总体思路生化工程课程标准的设计思路是以生物工程专业应用型人才培养目标的需求、生化工程课程特点及实施对象的特点为依据，既注重培养学生扎实的理论基础，又能培养全面动手能力的基本要求，开发学生的潜能和创新意识，进一步提高学生的科学素质和分析、解决实际问题的能力。本课程标准在设计过程中，以能力为本位的培养目标、过程导向的课程开发和行动导向的教学过程为指导思想，围绕技术应用能力培养这一核心目标，结合课程本身的特点，明确本课程

3、不仅含有化学工程、发酵工程、生物学概念和规律，而且含有工艺设计，工程概念，并据此构筑课程教学体系与教学内容，注重学生实际应用技能。2.教学内容组织方式以我校培养应用型本科院校人才培养目的为基点，生化工程教学内容组织方式要体现“强基础、重应用、抓设计”的教学理念。(1)强基础：通过系统知识讲解使学生了解各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术。(2)重应用：通过实验操作和工程案例的讲解能使学生针对不同产品的特性，较好地运用各种分离技术来组织合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释。(3)抓设计：结合课程设计培养学生对本课程各章独立操作单元协同组织和设计的能力，也是课程的重要特色

4、。3.教学方法设计多种教学方式并用，根据不同的教学内容，采取不同的教学方法，传统教学法、讨论式教学法、发现式教学法等，在强化课堂教学的主渠道建设的同时，结合物理学史、随堂演示实验、多媒体演示演示等方法深化教学内容的内涵，加大教学内容含量，提高了教学效率，拓展学生的学习时间和空间。通过学生合作进行课程论文撰写、课程ppt设计及演讲丰富课程教学内容和方法。4.考核评价的设计本课程分为理论教学与实验教学两部分，其中理论56学时、实验24学时，考试成绩由期末成绩（60%）和平时成绩（40%包括作业、提问及实验）组成。理论考试着重考核学生对基本理论、基础知识的掌握情况、分析问题和解决问题的能力。第二部分

5、 课程目标生物分离技术是生物化工专业的专业基础课程之一。它借助生物、化学、化工等基础科学的理论及其提供的实验手段研究生物产品分离纯化工程中的基本原理与方法。因此，课程目标和内容设计充分体现以核心知识单元为主体，突出基础理论，强化工程理念，适当兼顾前沿发展，构建支持学生后续课程学习和终身学习的理论基础。1.知识目标生化分离工程以微生物发酵产品和天然产物分离纯化为背景，研究生物产品的分离纯化工艺及设备等。其指导思想是强调工程观点，突出工艺特色，在课程建设过程中，结合教师自己的科研领域，教学内容不断更新，实验的手段和方法不断改进和创新。通过理论教学与实践教学有机结合，在生物科学与工程学院发酵产品精制

6、、天然产物分离的研究基础，开发出系列有特色的适于本科生的实验内容和研究开发的小型创新性研究项目，使学生接受实际的工程与科研的训练，培养学生较强的科技素养和实验能力。2.技能目标结合学院在发酵工程与酶工程等领域的学科优势，在微生物发酵液预处理、固液分离、产品精制与纯化等内容的优化与整合上，突出基础理论，强化工程理念，适当兼顾前沿发展。通过理论和实践训练，使学生全面掌握生物技术相关问题的基本原理、基本方法和创新能力，着重培养学生的创新意识，提高学生的工程实践能力。 3.素质目标通过生化工程教学，使学生素质在以下三个方面得到培养：（1）求实精神：通过生化工程课程教学，培养学生严谨求实的科学态度和刻苦

7、钻研的作风。 （2）创新意识：通过教学过程中生产及产业现状的了解激发学生热爱生物工程专业，求真务实，创新创造的科学和产业精神。（3）创业意识：创业是工科学生顺利就业的重要方面，是青年为社会更好服务的最好的途径之一，通过产品、企业、行业等信息在知识讲解过程中的穿插，培养学生创业精神。第三部分 教学内容与要求第1章 绪论本章介绍生化分离工程在生物技术中的地位，传统生化产品和基因工程产品回收方法的比较，生化分离工程的特点，生化分离工程的一般流程和单元操作，生化分离工程的发展趋势。重点：掌握生化分离工程的概念、特点及其操作的常规程序，生化分离工程的地位及其发展趋势。难点：一般流程和单元操作，工艺选择准

8、则，课程的正确学习方法和获取知识途径第2章 蛋白质的稳定性和保存本章讲授蛋白质四级结构、蛋白质失活的原因和对策，基因工程表达蛋白质类产物包涵体结构、特点、复性还原等知识点。重点：基因工程表达蛋白质类产物包涵体结构、特点、复性还原等知识点。第3章 发酵液的预处理和固液分离本章讲授发酵液和细胞培养液预处理的目的、技术发展水平，生物发酵液的特点，悬浮液分离过程；发酵液的预处理一般方法，凝聚与絮凝技术、除去杂蛋白的技术，发酵液的液固分离方法，发酵液预处理及固液分离方法及设备。重点：凝聚与絮凝技术，发酵液预处理及固液分离方法及设备第4章 细胞破碎与分离本章讲授细胞破碎基本概念、技术发展简史；不同类型细胞

9、壁的结构特点，掌握细胞破碎技术，基因工程表达产物后处理的特殊性，细胞破碎评价方法。掌握细胞分离的原理，细胞分离设备的应用。通过本章学习要求学生掌握细胞粉碎和评价的一般方法。重点：工业生产中常用的几种细胞破碎方法的原理，操作过程常用设备，并能就实际生产情况予以合理的选择。难点：常用破碎方法的合理选用，固液分离方法及设备选择。第5章 沉淀法本章讲授沉淀法技术概况、基本概念，盐析沉淀法基本原理、无机盐的选择、影响盐析的各种因素、盐析法的优缺点，等电点沉淀法，有机溶剂沉淀法，选择性变性沉淀法，金属离子沉淀法和高分子聚合物沉淀法。通过本章学习要求学生掌握沉淀法进行生物产品粗分离流程及操作方法。重点：上述

10、几种沉淀方法的概念、原理及其适用范围，盐析法的影响因素对沉淀效果的影响，并能据实际情况予以灵活应用和选择。难点：常用沉淀方法的灵活运用。第6章 膜分离技术本章讲授膜分离过程的分类及定义，膜分离机理，表征膜性能的参数，膜分离传递理论，超滤速度的影响因素，超滤膜污染及再生，超滤的操作方式及设备，膜分离过程的应用实例。通过本章学习要求学生掌握膜分离技术的分类、原理，膜组件及选择基本原则。重点：膜分离过程的分类，概念，实质及其适用范围。超滤速度的四种影响因素的影响情况，超滤膜污染的三种常规处理方法，膜分离机理的两种模型（即毛细管流动模型和溶解扩散模型）,传递理论中过滤模型和浓差极化问题，超滤器的型式及

11、其方式。难点：膜分离机理和传递理论。第7章 萃取技术本章讲授萃取法的分类和应用，溶剂萃取泡沫分离、双水相萃取、超临界萃取的特点和的原理；熟悉技术过程、工艺组成、设备构造和一般操作技术、实例。通过本章学习要求学生掌握萃取技术的基本原理、类型，不同萃取技术两相构成、选择，不同产品萃取技术的选用，以及设备构成。重点：萃取过程的理论基础，分配定律、分配因子，乳化与去乳化问题控制，单击萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取技术的萃取效率、级数计算，实验室操作相关数据的计算、优化；双水相萃取相图构成、体系构成及介质回收；超临界萃取技术特点、设备构成，工艺操作方式。难点：萃取基础理论，萃取方式及过程计算；双水相萃

12、取相图构成。第8章 吸附与离子交换本章讲授吸附类型、常用的吸附剂，影响吸附过程的因素和吸附剂的性质；离交树脂的分类及其定义，离交树脂的合成（学生自学），离交树脂的理化性能和测定方法，离交过程的理论基础，离交过程的选择性，树脂和操作条件的选择及运用举例。通过本章学习要求学生能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。重点：离子交换树脂的分类，概念及其适用范围，离子交换树脂的理化性能和测定方法，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式，离交速度的影响因素的影响情况，离交过程的运用学理论和使离子层分层明显的三种常用方法，能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。难点：离交过程的理论基础和选

13、择性，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式。第9章 色层分离法本章讲授色层色层分离法的分类及其概念，柱层析技术，吸附层析技术，离交层析技，生物亲和层析技术，分配层析技术，凝胶过滤技术，电泳技术，薄板层析技术。重点：上述各技术的原理、操作方式、操作过程、所用装置和材料的选择、适用范围，能够灵活熟练地运用这些技术。难点：常用层析法的分类及其合理选用。第10章 电泳本章讲授电泳动电过程、理论基础，影响电泳迁移率的因素，电泳的类型，包括区带电泳、等速电泳、等点聚焦、免疫及制备电泳，学习电泳的其他用途。重点：区带电泳、等速电泳、等点聚焦、免疫及制备电泳；难点：电泳动电过程、理论基础第11章 结晶

14、本章讲授结晶的基本原理，结晶的类型、过程，结晶和重结晶技术的操作方式，影响结晶的因素，预测和改善结晶的基本方法。重点：结晶的类型、过程，结晶和重结晶技术的操作方式；难点：结晶的类型、过程第12章 成品干燥本章讲授生物产品干燥方法、方式，包括对流干燥、喷雾干燥、升华干燥、真空低温干燥。重点：对流干燥、喷雾干燥、升华干燥。难点：干燥方式选择，生物制品成品的干燥方法。第四部分 课程实施及建议一、教材选用与编写建议1.教材选用建议建议选用普通高等教育“十一五”国家级规划教材。2.教材编写建议计划编写生化工程实验教学指导。3.推荐教材1严希康，生物物质分离工程，化学工业出版社，2012年；2俞俊棠，新编

15、生物工艺学下册，华东化工学院出版社，2003年。二、教学法方法建议生化工程课程教学应推行采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。应发挥好课堂教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。 三、教学评价建议1过程评价 生化工程教学过程中鼓励和促进学生积极参与到教学过程中来，是实现教学目的的前提条件之一。通过对学生学习过程的考核，可以使学生将精力集中到课堂教学中来，积极融入到教学活动之中。过程考核可采取发言计分、参与活动计分等办法进行。2结果评价课程学习结束后，可以采用课