石油石化特色的《生物化学》本科教学初探

来源 :知识力量·教育理论与教学研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xb08888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  [摘要]生物科学技术的迅猛发展已渗透到石油石化领域,作为领头地位的中国石油大学,理应走到改革的前沿,培养石油石化与生物化学交叉学科的工科人才势在必行,文中介绍了本研究室在教材选择整合,教学内容突出特色,教学方法改革创新方面进行了初步的探索与尝试,为进一步建设好石油石化特色的本科教学做出贡献。
  [关键词]生物化学 本科课程 教学改革 石油石化特色
  
  自上世纪40年代末50年代初以来,随着对蛋白质、酶、核酸、糖类、脂类等生物大子结构、性质、功能和代谢的初步探明,生物化学跨入了突飞猛进的发展时代,随之;生物学出现了惊人的知识爆炸。今天,生物学正处在科学研究的重要地位,它不仅吸引了学术研究的关注,而且与国民经济各个领域的发展以及人们的日常生活密切相关,即使在石油化工领域生物学与各学科分支的交叉也越来越多。例如: 微生物采油,微生物探矿、环境工程领域的石油污染土壤及水域的生物修复,化工合成,生物材料、新能源等领域都与生物高科技密切相关。生物高科技的理论基础是生物化学,生物化学既是各个生物学科的基础又是前沿。正像张洪渊[1]在《生物化学》一书的绪论中所说,说它是基础,是由于生物科学发展到分子水平,必须借助于生物化学的理论和方法来探讨各种生命现象,因此,是各生物学科的共同语言;说它是前沿,是因为各生物学科取得较大进展或突破,在很大程度上有赖于生物化学研究所取得的成就。
  社会对人才需求的改变已引发了我国工科人才培养模式的巨大革新。作为与经济和环境同步发展的基础学科———生物化学,已成为自然科学乃至社会科学发展的基础,并不断向各个学科和国民经济发展的各个领域渗透。在我国生物化学课程已成为许多工科院校本科生的必修课[2]。
  中国石油大学(北京),自2003年环境工程、化学工艺、应用化学本科开设《生物化学》选修课以来,由于受到资金和场所的限制,生物技术的实验平台还未建立起来,理论教学学时又非常有限,搞好理论课的改革就显得十分重要。国内外现有的生物化学教学体系大多偏重理学和医学,内容庞杂深奥,分子生物学、细胞生物学等课程相互交叉重复,所以在工科专业生物化学教学中不尽适用[3]。因此,我们不断从学校的具体情况出发,借鉴国内外先进有益经验和教学资料,结合新的研究进展,调整、融合教学内容,对生物化学教材进行了逐章逐节的梳理研究,让学生在学时较少的情况下,掌握生物化学的基本概念、基本理论及基本研究方法。鼓励学生发挥化工专业的基础优势,启发学生所学的数理化知识在生物化学学习中的运用与衔接。引导学生尝试运用生物化学的原理和方法,解决石油化工、环境、材料等领域的问题。为构建具有石油石化工科特色的生物化学课程进行了初步的探索。
  一、教材选择——简繁结合
  我们针对具有化工专业知识体系背景的学生的特点,进行教材的特色选择。化工专业学生数学和化学基础较好,但生物方面的基础知识较薄弱,基本上只有高中生物学的基础,与综合大学及农学医学院校的学生区别较大。因此这就需要我们在选择教材上必须既注重生物基础知识,又要有工业应用的典型案例。我们选择了化工出版社出版的张洪渊等《生物化学》作为主要教材,该书中联系实际的案例基本是生物化学原理在工业领域的应用。该教材与高教出版社出版罗纪盛等人[4]的《简明生物化学》的教学思路和及章节的编排顺序基本一致,但内容更细致,而《简明生物化学》对深刻抽象理论的描述更简单明确,有利于学生抓住重点,容易理解和掌握。因此,我们将其作为主要参考书,让学生能够用更少的时间掌握生物化学的基本原理。古练权[5]主编的《生物化学》中生化反应的分子结构式清晰易懂,比较适合化学基础好的学生理解和掌握生物化学反应的本质。我们也将其列为主要参考书之一。
  为培养并满足学生的课外自学及阅读兴趣,我们还推荐了国内的经典生物化学教材——王镜岩主编,北京大学出版社出版的《生物化学》第三版上下册[6]。为了让学生更多的掌握生物化学方面的英语词汇,除在多媒体教学课件中尽量使用双语外,我们还推荐了一些简单明了的原文教学参考书,例如:Instant Notes in Biochemistry.Hames BD, et al;Instant Notes in Molecular Biology. Turnur PE.et al;Shaum’s outlines of Theory and Problems of Biochemistry.Philip W.et al..对于致力于考研选择生物化工领域的学生我们还推荐了国际上经典的生物化学教材“Lehninger Principles of Biochemistry. Nelson D.L,et al.”。
  对以上教材的深入研究及统筹运用,是教师真正做到知识的储备与运用成为一桶水对一杯水的关系的必备条件。
  二、教材利用——巧妙灵活
  首先,让石油石化相关的工科院校学生充分理解学习生物化学课程的必要性。在绪论中讲到生物化学与现代工业一节时,强调生物化学与石油石化的关系。石油作为优质能源和宝贵的化工原料,其本身就是一种特殊的生物产品。随着生物技术的突飞猛进和地球上石油资源的逐渐短缺,环境压力越来越大,在讲课中我们从以下几个方面让学生了解生物技术和石油的密切关系。
  (一)生物化学与上游石油石化工业勘探与开采的关系;(1)微生物探矿,应用生物技术勘探石油。在油气田地表底层土中存在着能利用气态烃为碳源的微生物,这些菌在土壤中的含量与土壤中的烃浓度存在着对应关系,因而可作为勘探地下油气藏的指示菌;(2)微生物采油:主要是利用微生物及其代谢产物提高原有的采收率,由于其经济性和环保性,目前国内外发展迅速,也是21世纪的一项高新生物技术;
  (二)生物化学与石油石化工业中石油炼制的关系;(1)石油中含有的硫、氮等元素在石油加工利用过程中会污染环境、产生酸雨,必须脱除。运用生物技术对油品进行脱硫脱氮的研究也越来越受到广泛的关注;(2)生物催化剂酶在石油化工领域的应用:随着生物技术(基因重组、细胞融合、固定化酶)的发展,一种新型的化学—生物化学—生化工程的联合生产过程正在石油化学工业中形成。生物技术为石油化工传统工艺的改造、革新、开发精细化学品提供了重要手段,注入了新活力。因此,充分利用化学合成和生物合成的各自优点,并将它们有机地结合起来,生物石油化工的发展必将给人们带来巨大的经济效益和社会效益。
  (三) 生物化学与石油污染环境的治理的关系;(1)石油在开采、运输、炼制等过程中存在着泄漏等大量的污染过程,石油废弃物对土壤的污染也特别严重,大量的油泥不仅造成严重的环境问题,同时也给石油行业造成重大的经济损失,生物修复技术被认为是最具生命力的修复技术;(2)从地下采出的石油,常伴随许多采出水。通常采用重力分离和气浮工艺处理这些含油污水,但很难达到无害排放标准。目前多采用这些经过简单净化的污水作为注水驱油的水源,减小了对环境的污染。但在无法回用的条件下,一般采用生物氧化法进一步深度处理,既可节省费用,又能保护环境。生物氧化法,是通过生物氧化作用将水中可溶性有机物以及氨化合物等分别转化为水和二氧化碳、硝酸盐和亚硝酸盐,再经过澄清,去除悬浮物。这些都需要微生物的参与,因此,在讲授生物化学基本原理同时,都要贯穿微生物学与生物化学的关系,突出微生物生物化学的特点是极为重要的。
  三、教学内容——突出特色
  (一)注重处理好重点难点;例如:糖类、脂类、蛋白质、酶、核酸及能量代谢既是重点又包含较多难点部分,将复杂深刻的问题用简单易懂的道理,由浅入深,由表及里讲解清楚。并将每一章节的概述中,介绍历史上的新发现甚至诺贝尔获奖者取得的成就、最新的研究进展及推动学科发展的现实意义。使学生在学到知识的同时,启迪思维、触发灵感,激发学生的主动学习热情和创造力。这就需要教师下大力气备课,对古今中外的生物化学学科及相关内容与发展广泛涉猎。
  (二)结合实际突出石油石化特点;在石油大学,生物学方面的科学研究多为应用基础研究,主要是应用微生物解决提高原油采收率及微生物消除环境污染物的问题。其主要机理是微生物利用烃类作为主要营养源,降解饱和烃及多环芳烃。讲解过程中,要结合自己的研究课题联系实际。对脂类的化学与代谢进行重点讲解至关重要。在泛讲脂类的分解与合成的同时,重点突出微生物脂类代谢不同于其它生物代谢的特点,提高学生的学习兴趣。
  1.关于糖类的化学章节,在讲课中除了基本按教材的重点讲解糖的结构、性质外,还引进了生物质能源的概念,较为详细地讲解了木质纤维素、纤维素、半纤维素的概念及其相互关系。结合研究室的研究课题,简单介绍生物技术在秸秆等固体废弃利用中的重要作用。
  2.在讲授糖类、脂类、蛋白质、核酸等大分子的结构与功能时,要引入新陈代谢及其酶的概念,将大分子在体内的转化途径与酶的作用紧密结合起来。糖类、脂类、蛋白质与核酸代谢之间有着千丝万缕的联系。其中,生物化学的每一步反应几乎都离不开酶的催化,而酶的表达又离不开基因的调控。所以,理解生物的整体性与局部性之间的关系是至关重要的。清晰掌握它们之间的关系,不仅有利于学生理解微生物作用的机理,还可以为学生进一步理解生物高科技的作用及其机理打下基础。
  3.在讲授生物工程时,以微生物为例,结合自己的研究实际,透彻讲授基因工程、酶工程、蛋白质工程、发酵工程的概念,引导学生对抽象概念进行具体理解,从而引出生物高科技概念(如:基因测序、基因克隆、载体、PCR,DGGE、基因表达、基因调控等)。
  如何最大限度的让学生理解生物化学的基本概念、基本原理,掌握生物化学的研究方法是对教师的严峻考验。这需要教师对教学内容深刻理解与把握,具有扎实的总结归纳功底以及较强语言表达能力。所以,没有科学研究的实践,没有坚实基础知识的基础,尤其是在学时很少时,教师难以取得较好的教学效果。
  三、教学方法——丰富多样
  (一)注重课堂教学;由于条件限制,教学方法上不得不以课堂教学为主要授课方式,但课堂教学不应只是知识量的浓缩或扩展,而应是质的结晶。因此,主要以多媒体及板书的方式进行讲解。这就需要将多媒体课件制作的丰富多彩,对学生具有吸引力,把复杂深奥的道理直观地表达出来。我们的教科书内容与国际生物化学的发展之间存在很大差距,所以直接引用国际的经典图表就显得非常重要,因此,教师在备课中要付出更多的时间和精力。
  但只有这些仍然不足,因为生物化学对工科学生来讲,是一门理论深奥、抽象的实验性学科。传统的灌输式教学模式,在一定程度上禁锢了学生的创造性思维。要激发学生的学习兴趣和热情,就必须从运用知识的能力,培养具有良好创新能力和整体素质的工程人才。
  (二)必须注重启发式、参与式教学;在条件允许情况下,组织学生观摩研究生实验,而且我校还启动了本科生创新基金,鼓励学生积极申报我校大学生科技创新活动。由导师指导学生查阅文献,拟定课题,撰写申请报告。通过导师具体指导,学生利用课余时间在实验室从事力所能及的科研工作,了解生物化学的新理论和新技术。通过上述方法和途径,培养学生对学科的兴趣,拓宽视野,启迪思维和增长技能,收效甚好。2009届环境工程专业的本科生80%参与了本研究室的创新研究课题。合理的教学组织和教学形式能启发学生的学习兴趣及创造力,起到事半功倍的作用。
  总之;我们通过对教学对象、学科特点、学时分配、教材选择与灵活运用,教学难点与重点的正确处理,并结合教学方法的改进,教学效果不断提高,为培养具有石油石化与生物科学交叉背景的特色人才奠定了基础。
  尽管如此,我还要呼吁石油院校各级领导,应进一步注重生物化学教学平台的建设,下大力气投入资金,因为,毕竟生物化学是实验学科,需要学生亲自动手体验,才能真正培养出具有交叉学科基础的生物化工人才。
  基金: 中国石油大学(北京)本科教改基金号:07jg108
  [参考文献]
  [1]张洪渊.生物化学[M].化学工业出版社,2006
  [2]靳利娥,谢鲜梅,常 瑜.工科生物化学的教学探讨[J].太原理工大学学报(社会科学版),2002,20(4):74-76.
  [3]张元兴,欧阳立明,欧伶.案例教学法在工科生物化学中的应用[J].化工高等教育,2006,91(5):92-93.
  [4]古练权.生物化学[M].高等教育出版社,2000,9.
  [5]罗纪盛.生物化学简明教程[M].北京:高等教育出版社,2000,9.
  [6]王镜岩.生物化学(上、下)[M].北京:高等教育出版社,1999,4.
  (作者单位:中国石油大学(北京)化工学院 北京)
其他文献
[摘要]通过近5年中国石油大学(北京)工科物理第Ⅱ课堂的建设的各种尝试,探索了以创新性实践探究活动为主的培养模式对工程类创新人才的积极作用, 激发了工科学生学习物理的兴趣和创新意识,培养了学生的动手能力和创新能力,训练了学生的创造性思维。为工科学校创新人才的培养提供了可以借鉴的模式。  [关键词]工科物理 第Ⅱ课堂 创新人才    21世纪是知识经济的时代,是一个充满全球性竞争和挑战的时代,创新型
期刊
[摘要]群众观是马克思主义理论体系中一个基本的理论观点。邓小平作为我国改革开放的总设计师,立足于我国改革发展的社会实践,在社会主义本质、“三步走”发展战略规划等重要理论中创造性地提出了等一系列的群众观点。邓小平人民群众观是邓小平理论中的重要组成部分,是对马克思主义和我们党关于人民群众观的继承和发展。  [关键词]邓小平理论 人民群众观 社会主义本质    邓小平是一位彻底的历史唯物主义者,是党和人
期刊
记得在课程改革开始的一次调查中,有位家长这样对我说:“课程改革虽是一个实验的过程,但它却关系着千千万万个孩子一生的命运!”这句话久久地在我心中回荡,使我深感责任的重大。我更忘不了美国教育家杜威先生的一句话:“给孩子一个什么样的教育,就意味着给孩子一个什么样的生活!”是啊,孩子的童年生活大部分都是在学校中度过的啊!于是,作为小学语文课改实验教师的我,常常思索着这样一个问题:应该给孩子一个什么样的语文
期刊
[摘要]随着国际合作与交流的不断推进,留学生教育已成为我国高等教育的一个重要组成部分,来华留学生的数量和教育水平是衡量一个高校国际化水平的重要标志。在高校发展留学生教育初期,如何做好留学生的管理工作,已成为越来越多高校亟需关注和研究的问题。留学生工作管理者,要根据初期留学生的数量规模、管理体制、校情环境等不同因素,坚持以人为本,因材施管,奠定高校来华留学生工作的基础,开创留学生管理的新局面。  [
期刊
[摘要]在实际的教学过程中,看上去创意想法多多的学生却常常为找不到灵感来源而苦苦挣扎,甚至于不知道怎样很好的表达自己的想法,有的学生常常将这种苦恼归咎于缺乏想象力。其不知创作本身就是苦乐参半的,就连想象力和创造力也是需要不断的积累,发现,收集,体会的。本论文重点探讨首饰艺术教学中的创新思维拓展技巧,帮助在教学中指导学生获得创意灵感来源。  [关键词]创新思维 首饰设计    引言:  在精品艺术首
期刊
[摘要]运管核心价值观是运管队伍在长期的道路运输管理实践中所形成的具有运管职业特色的价值关系的基本观点和理念,是运管行业生存的基点和灵魂,也是运管文化的核心。构建和培育运管队伍的核心价值观,必须着眼于全面履行新时期道路运输管理的社会责任,以“依法、创新、和谐、高效”为核心理念,充分发挥核心价值观的主导和引领作用,才能保证运管队伍在多元化的价值观中塑造主流精神,真正服务好社会发展的大局,维护好道路运
期刊
[摘要]波伏娃基于萨特的“他者”思想,提出了自己关于女性“他者”思想的思考,并丰富和发展了关于他者的思想,对女性的历史地位的探索做出了巨大的贡献。我们通过对“他者”理论的分析、并对女性历史境遇下“他者”理论的特征的分析,这些关于女性“他者”的思想,对我们研究女性历史地位的意义具有重大的指导意义,对当今女性获得独立、自由有现实意义。  [关键词]波伏娃 他者 女性    20世纪60年代西方乃至全世
期刊
[摘要]通过文献综述、逻辑分析等方法探讨新课程标准下体育地理学在中学体育教学中的应用,有机结合当地的地理环境,以达到人与自然、人与人的协调发展。研究认为,中学生的体育活动项目与本地的自然环境相结合是符合人的身心发展规律的。  [关键词]新课程标准 体育地理学 中学体育教学 应用     一、前言  新课程标准下的体育与健康的基本理念是坚持“健康第一”的指导思想,促进学生健康成长[1]。新课程标准的
期刊
改革语文教学必须实事求是,从实际出发,明确培养目标,端正教学思想,改进教学方法,提高教学质量,培养学生素质。教师在平时的教学过程中灵活运用各种教学方法,在此,就自己在平时的语文教学改革中的做法谈四点体会。  一、谈话法在语文教学中的运用  教师在运用谈话法的教学过程中,可以通过创设情景提供问题线索,激发学生积极思考,引导他们积极主动地参与课堂教学过程,教师在叙述一些有关事实后,面向学生提出问题,然
期刊
[摘要]对于大学创办运动队已经是普遍现象,但在国内赛场上大多数没有区分级别,所以学校队和专业队同场竞技很难占到任何便宜,本文就学校办队提出自己浅薄看法。  [关键词]学校 高水平队伍 成绩    一、选题依据  学校创办高水平运动队是今后专业队发展的的后期模式,目前,专业队与学校队还是两个截然不同的单位,但是作为学校的学生和专业运动员同场竞技,对学校队伍并不是很有利,因为我们不是专业的运动员,在训
期刊