化学生物工程专业汇总十篇

时间:2023-11-13 11:26:10

化学生物工程专业

篇(1)

[中图分类号] R313 [文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2010)05(c)-120-02

生物医学工程是典型的理工类学科和生物医学学科交叉、结合、融合的边缘学科,并无自己独立的基础理论与知识体系,对相应学科有较大依赖性[1]。同时,生物医学工程产业的研发性质较强,要求培养的学生必须具有扎实、广泛的基础和专业课程知识,以及一定的创新能力与科研思维。目前我国生物医学工程的本科专业设置主要集中在信息技术类,而在生物材料、生物技术等方向上缺乏相应的人才培养,这样的专业特点导致学生重视电子、计算机与机械制造课程,而轻视医学相关学科,如生物化学,学生不能将该学科内容与职业生涯相联系,难以理解学习生物化学的重要性。加上生物化学本身具有抽象、繁杂等特点,学生在学习中容易出现畏难厌学情绪,学习效果不佳。针对在该专业生物化学教学中遇到的问题,笔者谈几点自己的体会和看法。

1 生物医学工程的生物化学教学现状

生物化学相对于其他基础学科具有抽象难懂、内容繁杂等特点,是医学院学生感觉最难的课程之一。尤其是对于生物医学工程专业,缺乏一部为该专业量身打造的教材,内容多与课时少的矛盾极为突出。就本校而言,该专业的生物化学理论学时数仅为40学时,而使用的教材为刘新光主编、科学出版社出版的《生物化学(案例版)》,该书系统全面完整,但课时数远远不够,如果按照一般医学本科教学大纲进行讲授,学生感觉难以消化,对生物化学课程的畏难情绪和抵触情绪增加。其次,教学模式单一,以教师为课堂的绝对主体,进行传统填鸭式教学,学生缺乏主动学习的兴趣,容易疲劳。第三,考查形式单一,仅对书本知识进行闭卷考试的单一评价考核体系,既不能反映学生的综合素质,也难以激发学生的创造力,容易使学生投机取巧,仅关注考点,而忽视对学科知识的整体把握。

2 改革教学内容和考试形式,双管齐下提升教学效果

2.1 精选教学内容,因材施教

根据专业需要适当删减生物化学教材内容,调整重、难点,将教学内容精简为基本原理,并更新补充学科发展的前沿理论和技术。世界医学教育会议发表的《爱丁堡宣言》在谈到医学院校需要改进教学法时指出:“把现在广为采用的被动学习方法改变为更加主动的学习,包括自我指导的独立学习以及导师辅导等方法,以保证终身连续的学习[2]。”在讲授过程中除了讲授知识点,更应强化学习内容的结构层次和逻辑联系,培养学生学会梳理教材,增强其自学能力。例如在开篇即告诉学生全书总的来讲可分为三大部分[3],第一部分即生物大分子的结构与功能,生物化学也称为生命的化学,那么这些化学反应的物质基础必然包括各种生物大分子,因此这部分将重点讲授生物大分子的结构特点、生理功能及基本理化性质与应用;第二部分为物质代谢及其调节,使学生重点掌握各类物质代谢的基本反应途径,主要调节环节,重要生理意义,各种物质代谢的相互联系以及代谢异常与疾病之间的关系等;对第一、二部分,强调生物化学的基础知识,不求过深、过难,抓住主线、框架和基础知识,按层次展开,既可以在有限的课时数中从容的执行教学进度,又培养了学生抓结构体系的学习方法。第三部分即基因信息的传递,以及基于基因信息传递的基本原理而发展起来的基因工程技术,针对生物医学工程专业特点,第三部分将比其他专业讲授更为详细。而细胞信息传递、肝脏生物化学与血液生物化学等专题部分则删除不讲。

2.2补充课外阅读,培养学生兴趣

“兴趣是最好的老师”,对于生物化学这门枯燥繁杂的课程,尤其需要培养学生的学习兴趣。为了兼顾有限的课时数,由教师选择合适的课外阅读材料,打印并发放给学生,要求课外阅读,并在下一次课上进行讨论。如疯牛病,从热带丛林食人部落的“库鲁病”,羊瘙痒症,克雅氏病,到对于疯牛病疾病本质的认识,长达100多年的研究历程,又或者如诺贝尔获奖者故事,重大理论的研究思路和创立历程,这既能引起同学们的兴趣,初窥神秘的科研世界,也在无形中培养了他们严密求证的科学精神。另一方面,生物化学作为生命科学的基础学科之一,自20世纪50年代以来,得到快速迅猛的发展,而生物医学工程本身就是生命科学高度发展、多学科交叉融合而催生的一门新兴学科,因此在对该专业的学生授课时可适当介绍生命科学的前沿,培养学生主动追踪最新进展的学习意愿。

2.3考核形式多样化,利用分数的杠杆调动学生学习兴趣

将课程的考核评价体系拆分,将传统的闭卷考试方式与试验成绩、论文报告相结合,考核形式更为丰富合理。课程的考核评价体系分为平时成绩和期末考试两个部分,书本知识采用传统的闭卷考试方式,占70%;而平时成绩又分为试验成绩与论文报告,共占30%。为了检验学生课外阅读的效果,增加了论文报告这一考核内容,论文报告要求学生利用图书馆和互联网对某一种现代生物化学与分子生物学技术或者热点方向的研究进展作一综述,以论文形式提交,对写作优秀者加分,还可帮助修改和鼓励发表。通过考核评价体系的改革,可以激发学生的学习热情,促使学生学会通过各种途径查阅资料,敏锐把握学科动态,获取和分析信息,培养初步的科研思维和论文写作能力,并且这种考试方式能更真实的反映学生的综合素质。

在尝试进行以上教学改革时,还应注意3方面问题:第一,在教材的把握上,如何既保留生物化学的学科特色与要求,授予足够的基础知识,又因材施教、合理的删减教材内容,处理好重、难点。第二,在引入课外阅读和论文写作上,如何循序渐进的选择材料和内容,逐步培养学生对科技论文的阅读理解和写作能力,不至于使学生被畏难情绪打击,产生厌学情绪。第三,应当建立反馈机制,通过发放学生调查问卷,适时把握学生诉求,及时了解学生感兴趣的问题、内容或者学习中的难题,便于客观评价和改进教学方式。

总之,随着学科的发展和社会需求的变化,针对不同学生特点,生物化学的教学工作必须做出相应的调整,更新教学内容,优化教学方法,改革培养模式,调动学生的学习积极性,拓展眼界,开阔思路,激发其科研兴趣,培养其科学思维和创新能力,为今后的工作或进一步深造打下一定的基础。

[参考文献]

[1]冯圣平, 秦斌,袁力.生物医学工程专业高等教育的内涵探讨与实践[J].医学教育探索,2004,24(3): 21-23.

篇(2)

制药工程是一个化学、药学(中药学)和工程学交叉的工科类专业,其培养目标是使学生学习并掌握药物的结构和分析方法,药物的作用机理和制备工艺等.药物的作用对象是生物体,药物分子必须进入机体内参与新陈代谢才能发挥作用[1].因此,理解生物体的物质组成及其物质代谢转化规律是进行药物研制和开发的基础,而生物化学就是用化学的理论和方法从分子水平来探讨生物体的组成、结构及其在体内的代谢转变规律,进而揭示生命本质的一门科学[2].生物化学是制药工程专业学生必修的一门重要的基础课程,但由于其理论逻辑性强、内容抽象、基本概念多、学科进展快且专业所设学时相对少,因此教师普遍觉得这门课程难教而学生也普遍认为难学[3-5].教师如何开展教学、怎样激发学生的学习兴趣、怎样引导学生较好地掌握该课程的核心内容和了解最新的研究技术和成果,是生物化学教学目前亟需解决的问题[6-10].对此,教师只有深入了解学生,清楚学生对课程的授课要求,才能集思广益,更好地因材施教.为此,笔者在学生中进行了不记名问卷调查,通过数据分析来探讨该课程的教与学.

1研究对象与方法

1.1研究对象

凯里学院化学与材料工程学院在读2012级和2013级制药工程专业98名本科生.1.2调查方法参照相关文献[5,10-12]自行设计调查问卷表,问卷内容主要包括学生对课程学习的兴趣、学生对课程教学内容的评价、学生对现有授课方式和教学效果的评价和学生对课程教学的总体评价4个方面,采用不记名的方式进行调研,共发出98份问卷,收回有效问卷98份.

2结果与分析

2.1学生对课程学习兴趣的调查

57.0%的学生认为在制药工程专业中开设生物化学课程很有必要,32.2%的学生觉得较有必要;学习兴趣方面36.5%的学生兴趣很大,4.7%的学生无兴趣;学习意义方面48.8%的学生认为很有意义,20.7%的学生表示一般.值得说明的是2013级学生的学习兴趣比2012级学生明显要高,这也从侧面说明了我校教师对该课程的教学水平在不断提升.

2.2学生对课程教学内容的评价

生物化学研究的内容大体上可分为3部分:生物体的物质组成及生物分子的结构与功能、代谢及其调节和基因表达及其调控[2-3].从问卷调查结果看,关于授课内容与制药工程专业联系紧密程度,43.2%的学生认为生物体的物质组成及生物分子的结构与功能这部分的内容和所学专业最为紧密,30.3%的学生认为代谢及其调节与本专业联系最紧密,15.5%的学生选择遗传信息与基因表达,只有11.0%的学生则表示生物化学的授课内容与自己专业毫无关系.由此可见,大多数学生还是认可生物化学课程的教学内容和知识的,但也有学生提出建议,希望教师今后在教学内容的安排上更严谨,应充分考虑专业的相关性,加强教学内容与专业的衔接,还应注重补充书本外的新知识.目前,生物化学还未开设实验课程,教学中教师如何将抽象的理论知识与专业实践联系起来是加深同学们理解该课程内容的关键之一.因此,教师在教学中可针对性地加入些实验内容的讲解,如讲解维生素C的还原性可通过学生最熟悉的实验滴加溴水或碘液等颜色反应来验证.

2.3学生对现有授课方式和教学效果的评价

从中可以看出91.9%的学生认为学习生物化学能拓展他们的知识面,这也印证了在制药工程专业中开设生物化学课程的必要性.在问卷调查中,关于教学内容能否引起学习兴趣的问题,6.8%的学生认为不能,54.0%的学生表示一般,这说明教师在讲授课程内容时缺乏特色和技巧,不能很好的激发学生的学习兴趣.为了充分激发学生的学习兴趣,这就要求教师在授课过程中,应结合日常生活实例来讲解(如讲解蛋白质变性时引入豆腐的制作原理及昆虫标本的防腐原理),而且授课方式也要更加丰富.在调查中我们了解到,28.0%的学生选择多媒体授课,14.6%选择板书,57.4%的学生认为两种授课方式应灵活运用,在板书的基础上结合多媒体设备,必要时PPT中插入动画图片、视频、短片等能更好地吸引学生的注意力,并帮助他们更好的理解知识点;另外,在教学内容的理解上,调查结果显示42.0%的学生表示能理解,37.3%的学生表示能基本理解,20.7%的学生认为存在困表2学生对课程教学效果的评价%调查内容能一般不能学习本课程能否有收获56.635.38.1教学内容能否引起学习兴趣39.254.06.8教学内容能否听懂42.037.320.7难,这说明教师对课程内容的难易程度把握还是不错的.

2.4学生对课程教学的总体评价

学生对生物化学教学的总体评价包括课堂设计、教学课件、教学方法、教学综合质量和教师综合素质等方面,调查结果见表3.从中我们可以看出,75.2%的学生认为本课程的课堂设计较为合理,68.0%的学生表示对上课所用的教学课件及讲义满意,78.7%的学生对教师使用的教学方法满意.当然也有一些学生认为教师教学缺少幽默感、课堂气氛不够活跃、教学课件缺少新意等,希望教师在今后的课堂上能加入点幽默或趣味性的知识来活跃课堂气氛,课件中能适当插入些视频、短片及动画图片以使抽象的知识形象化.在教学方法上,25.3%的学生认为比喻法教学和启发式教学的效果更好,15.4%学生易接受案例式教学法,11.0%的学生选择理论联系实际教学法,4.6%的学生喜欢课堂提问式教学法,其他同学则希望教师能多种教学方法灵活应用.针对教学质量和教师的综合素质而言,57.6%的学生对目前的教学综合质量满意,80.0%的学生对教师自身的教学素质感到满意.由此可以看出,任课教师在该课程的教学上取得了较好的成效,但还有待进一步改进和完善.

3结论与讨论

通过对问卷调查的结果分析后我们可以看出,大多数学生支持制药工程专业开设生物化学课程,并且对教师的授课内容、授课方式、教学效果、教学方法等也给予了肯定.但调研中我们也发现,有少数学生对该门课程的学习热情不高,且多数学生希望教师的教学方法能有所改革和创新.针对这方面我们应该对这门课程的教学方法有所改进,主要包括:结合生活实例加强教学内容与制药工程专业的衔接性;更新教学知识,丰富课本内容;教学方法多样化,提倡幽默式教学法;教学课件(PPT)生动形象,可插入视频、短片和动画图片等.

作者:胡秀虹 龙立宽 单位:凯里学院

参考文献:

[1]陈淑阳.喹诺酮药物与生物大分子的相互作用[D].杭州:浙江大学,2006.

[2]刘越,周宜君,孙洪波,等.提高制药工程专业生物化学教学水平的研究[J].化学教育,2014(2):37-39.

[3]唐炳华.生物化学[M].3版.北京:中国中医药出版社,2012.

[4]查锡良.生物化学[M].7版.北京:人民卫生出版社,2008.

[5]马利峰,刘丽军,贺拥军,等.从问卷调查结果看医学专业生物化学的教改方向[J].教改纵横,2009,1(1):26-29.

[6]张俊河,董卫华,王芳,等.案例教学法在医学生物化学教学中的应用[J].山西医科大学学报(基础医学教育版),2010,12(2):139-142.

[7]王义军,刘立鹏,黄春霞,等.启发式教学在医学生物化学教学中的应用[J].新课程研究,2011(10):58-60.

[8]樊继光,刘丹宁,杨朝辉,等.生物化学课堂教学的几点体会[J].山西医科大学学报,2009,11(2):167-169.

[9]井大炜.《生物化学》教学方法的探讨[J].生物灾害科学,2013,36(3):339-341.

篇(3)

摘要:生物化学是制药工程专业的一门主干课程,是学生进行后续课程学习及深造必不可少的重要基础。在新形势下,为了培养合格的制药工程专业人才,要结合专业特点,依据社会需求,进行生物化学教学。文章结合多年的生物化学教学经验,对制药工程专业生化课程的教学内容整合和教学方法进行了探讨。

关键词:制药工程专业; 生物化学; 教学内容; 整合; 教学方法

Essay on the Biochemistry Teaching in Pharmaceutical Engineering

Abstract:Biochemistry is a trunk course in pharmaceutical engineering, which is an essential base for students to learn the following courses well and improve themselves further. Under the new conditions, in order to cultivate qualified pharmaceutical talents, teaching biochemistry should be based on the specialty properties and society demand. Combined with teaching experience in pharmaceutical engineering, some notions on the rearrangement of teaching content and the conducting methods were discussed in the paper.

Key words:Pharmaceutical engineering; Biochemistry; Teaching content; Rearrangement; Teaching methods

随着改革开放和科学技术的不断发展,我国医药产业整体呈现高速发展势头,对具备丰富的理论知识,同时又具备现代化药品生产技能,熟悉行业管理和运行过程,并能解决一定现场问题的技能型、复合型高层次制药人才的需求也越来越迫切。制药工程本科专业的设立及时地迎合了这种需求,它是国务院学位委员会和教育部在1997年调整学科结构与大幅度整合高等学校专业的时候推出的新专业,在1998年公布确定制药工程本科教育在化工与制药类下设立,重在药物生产过程的技术集成和产业化[1],而生物化学是制药工程专业的主干课程,是研究生命物质的化学组成、结构、性质,以及这些物质在体内发生新陈代谢的过程和代谢变化与复杂生命现象之间关系的一门学科,它是制药各专业课程的基础,是学生进行后续课程学习及深造必不可少的重要基础。在新形势下,如何结合专业特点进行生物化学教学,为培养合格的制药专业人才,满足社会需求奠定良好基础,是我们生物化学教师的一个共同目标。为此,笔者结合多年的生化教学经验,从教学内容的整合、教学方法两方面分析如下。

1 整合教学内容

1.1 协调各相关课程关系,重新整合教学内容

生物化学是一门年轻的学科,虽然1903年才从有机化学、生理学等学科中独立出来,发展却非常迅速。生物化学课程的特点是知识点多、涉及多门学科内容、概念抽象、代谢途径多且杂又相互联系、相互影响,因此,一直被师生看作是最难啃的骨头。生物化学虽然自成体系,但是在内容上与有机化学、物理化学、药理学等课程相互关联甚至重复,尤其是一些基本的理论知识重复较多。为了避免不必要的重复及时间的浪费,避免浪费师生双方的精力,提高教学效率,一定要注意与相关学科的关系,最好根据各门课程的开设时间,使相关任课教师事先协商,划分各自的教学范围,作好教学内容的取舍,及后续课程衔接。根据教学经验,笔者对该课程教学内容的整合有这样的建议:首先,在课程安排时间上,有机化学、物理化学、分析化学、无机化学应该先于生物化学(而药理学、药代学等课程要安排在生化课之后),因为学习生物化学需要应用到这些课程中的一些基本原理、概念和方法,这种安排有利于学生对生化知识的理解和掌握;其次,在教学内容上,可以把与上述课程重复的琐碎知识点直接从生化中删除,不必重复讲授,这样即节省了教学时间,简化了教学内容,又达到了教学目的,如,传统静态生化中主要讲述糖类、脂类、蛋白质、核酸以及对代谢起催化和调节作用的酶、维生素和激素,即生物化学中的四大基本物质和三大活性物质的组成、结构、性质和功能,而有机化学含概了糖类、氨基酸、脂类、核酸的组成、结构和理化性质以及构型、构象、手性分子、反应机理等内容,所以,要把这一部分重复内容在有机化学中详细讲授,而有关这类物质的功能、高级结构及结构与功能的关系等内容则要在生化中细致讲解;另外,在生化课中的生物氧化及氧化磷酸化这章中涉及到的热力学三定律、氧化还原电位及电极电势等知识点是物理化学中的重点内容,因此,这部分内容应该从生化教学内容中删除,由物化老师在物理化学课程中讲授;而生化本身的内容也要重新进行梳理和整合,如,维生素在生物体内主要作用是作为酶的辅酶和辅基参与新陈代谢过程,故可将维生素(重点是维生素与辅酶、辅基的关系、维生素缺乏症)这章内容穿插在酶化学中讲解;而生物氧化和氧化磷酸化是物质分解代谢、水、二氧化碳和ATP生成的基本理论,是物质代谢及能量产生必须的理论基础,所以最好的安排就是把这部分内容放在糖、脂、蛋白质及核酸的代谢的前面讲解;最后,再结合图示讲解各代谢之间的联系,突出三羧酸循环的核心作用,从而有利于学生理解并轻松地掌握本课程难点、重点中最复杂的代谢内容。经过梳理整合之后,不仅可以有效地简化多而杂的生化知识点,使其条理清晰、简洁明了,而且还使得整个课程体系的联系更加密切,衔接更加通畅,每门课程各有侧重,既有利于学生的理解、掌握,又提高了教学效率。

1.2 用英语注释部分专业术语,为双语教学作准备自从我国教育部在2001年秋发出通知,要求各高校大力推广双语教学以来,陆续在全国各高校掀起了双语教学实践高潮,我院制药工程专业为双语教学的开展也进行了积极的准备。根据已经开设双语课程教学的一些高校反映,教学效果并不是十分理想,有喜有忧。分析其原因很多,但笔者认为,影响双语教学效果的一个主要因素是学生、双语教师的专业词汇量、英语表达和听力水平。一般来说,专业课涉及到大量的专业术语,其内容本身就很难懂,用母语讲学生理解都有难度,何况再加之上述因素,双语教学效果可想而知。因此,在借鉴其他兄弟院校的双语教学实践经验基础上,设立了我院制药工程专业的双语教学课程体系。由于生物化学课程与有机化学、物理化学、药理学、药代学等基础、专业课程密切相关,而且,其所包含的专业性较强的词语是后续专业课程中必须掌握的术语,所以,为了双语教学的顺利开展,我们选定在生物化学教学过程中,适时采用英语对一些词汇进行注释、讲解,让学生提前接触英语专业词汇,提前适应在专业基础课中出现、使用英语的教学模式,从而使他们掌握一定的基本专业词汇,奠定双语教学的基础。例如,当新陈代谢失调时会引发疾病,而新陈代谢停止时则意味着生命终止,所以动态生化所研究的代谢对制药专业而言是非常重要的。因此,在讲解这部分内容时,把体内研究(in vivo)、体外研究(in vitro)、生物氧化(biological oxidation)、氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)、新陈代谢(metabolism)、三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate)、葡萄糖(glucose)、蔗糖(saccharose)、多糖(polysaccharide)、淀粉(starch)、糖原(glycogen)、糖酵解(glycolysis)、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)等等这些术语的英文解释一定要随着课程内容的进行而不断的讲解,从而达到耳熟、嘴熟的目的,使得师生双方在任何课程中遇到这些专业词汇也不会陌生,为双语教学的进行作好充足的准备。

2 更新教学方法,因材施教

2.1 根据学生特点,采用启发式教学一直以来,我国教育(从小学到大学)模式几乎都是“填鸭式”教学,只强调教师的“教”,忽视了学生“学”的个体差异及主体作用。随着知识经济的到来,人们对教育越来越重视,教学方法也逐渐更新,以便更适应现代学生的教育。其中最值得一提的,我认为就是启发式教学--以“学为主体、教为主导、发展智能”为原则,在教师指导下,充分调动学生学习的主动性,激发学生的兴趣,训练学生独立思考、解决问题的能力。在这几年生化教学实践中,我深深的体会到启发式教学的好处。学生都比较讨厌学习枯燥、抽象的知识,喜欢时尚、挑战自我,对能引起他们好奇心、兴趣的内容格外青睐,所以在教学时,分别采用下列启发手段,可以取得良好的教学效果:① 适时提问。为了使学生在课堂上能够集中注意力,有效提高授课效率,在讲课过程中要在适当的时候提出一些问题,使学生既能集中精力听课,又能积极思考,得到启发,尝试运用所学知识,温故而知新。如,在讲解糖有氧分解代谢时,首先说明该途径释放的能量是无氧分解代谢途径的18(或19)倍,然后提出问题:计算该途径所净产生的ATP。这样,学生就会认真听课,开动脑筋,结合前面学过的无氧代谢能量计算方法,主动寻求问题答案。② 带着问题预习。由于生化课本身内容杂而多,所以一次课要讲授的知识点也比较多,学生想要当堂消化理解课堂内容是很难的,除非积极作好课前预习,因此,最好的办法就是下课前,将下节课要讲的重点、难点内容中提出几个典型的问题,让学生带着问题去看教材、参考书或查阅资料,进行预习,然后,在上课时让学生回答这些问题,这样,即可以调动学生学习的积极性,使其主动参与到教学活动中,又可以锻炼学生查阅、利用文献资料解决问题的能力。一般通过这种方式讲解的内容,学生都掌握的比较牢固、持久,而且学生也学会了独立获取信息的能力,这是最佳的教学目的。③ 理论联系实际。生化知识跟我们的日常生活密切相关,在教学过程中,若能结合病历、实际问题讲授理论知识,可以起到事半功倍的效果。如"体检时为什么通过验血可以判断患者是否有肝炎?口服超氧化物歧化酶药片可以防止衰老吗?沙漠中骆驼为什么耐饥渴?"等等这些实际生活中遇到的问题使得深奥、抽象的生化知识变得浅显、具体、形象起来,不仅可以极大地激发学生的学习兴趣,唤起他们的求知欲,而且可以启发学生的思维,促进学生学习的主动性,有助于学生对生化知识的理解和消化吸收。

2.2

多媒体与传统板书教学的合理结合 目前,多媒体教学已成为我国高校普遍采用的一种现代化教学手段,虽然多媒体教学具有信息量大、直观、图声俱全等优点,但它不能代替传统的板书教学模式,它只是传统教学模式的重要补充。“寸有所长,尺有所短”,多媒体总是处在被支配的地位,它是教师教学活动的辅助设施,不能反客为主,我们为了教学而使用它,并不是为了使用它而教学。多媒体教学应立足于传统教学资源,充分发挥教师的人格力量和榜样力量,教学活动只是一个过程,重要的是教学效果,多媒体教学必须服从于提高教学效果的要求[2,3]。因此,是否使用多媒体,应取决于课堂教学的内容,要根据上课内容进行传统板书与多媒体教学的合理结合,从而达到预期的教学目的,取得良好的教学效果。如,在静态生化中涉及到的知识点比较抽象,象蛋白质、核酸的分子结构、生物膜流动镶嵌模型、DNA复制等这些内容十分抽象,单凭传统板书加上老师的讲授是很枯燥,很难讲解清晰的,学生也很难理解。如果能够配上多维彩色图片,或制成动画,那么教师一边播放多媒体,一边讲解,则能取得神奇的效果。再如,在动态生化中主要讲解的就是糖、脂、蛋白质和核酸的代谢,用多媒体可以有效的节约在黑板上书写反应步骤、分子式等过程所耗的时间,提高了教学效率,但是,由于代谢过程往往比较复杂,不能把某一代谢途径完整的呈现在一个多媒体屏幕上,不利于学生从整体上把握和理解这部分内容,因此,必须要结合板书,把整个代谢历程简要的以流程图的形式写在黑板上,尤其要注明与能量产生和消耗有关的步骤,以及限速的步骤,然后,再根据这个流程图计算出代谢所净产生或消耗的能量,从而给学生以清晰的思路,有效地理解和掌握这部分内容。总之,教学没有固定的模式,生化教师要善于根据社会需求、专业特点、学生情况,合理地设计、调整、更新生物化学的教学内容,采用灵活多样的教学方式,在实践中不断积累经验、摸索和改良教学方法,提高生化教学质量,跟上现代药学前进的步伐,为培养出21世纪的新型制药工程专业人才奠定良好的基础。

参考文献

篇(4)

中图分类号:G424 文献标识码:A

Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering

WU Yuangen, WANG Xiao, TAO Han, ZHOU Hongxiang, QIU Shuyi

(School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)

Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy, the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection, in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry, and made use of multimedia teaching, online teaching and innovative teaching practice, supplemented by teaching model, in order to improve students' knowledge of the course to master skills.

Key words biochemistry; curriculum; teaching mode

生物化学(Biochemistry)是用化学的原理和方法,从分子水平来研究生物体的化学组成及其在体内的代谢转变规律,从而阐明生命现象本质的一门科学。①生物化学课程是我院生物工程、酿酒工程、食品科学与工程等专业必修的一门专业基础课程,其内容基本覆盖了我院各个专业所需的基础理论知识,是我院学生掌握专业知识的最重要纽带,因而其教学地位十分重要。然而生物化学知识体系庞大,理论性和逻辑性强,内容抽象复杂且相互关联,这对刚开始接触专业课的学生比较难以掌握。特别是近年来高等院校课程改革的实施,实践教学环节的加强使得生物化学教学课时进一步减少,给生物化学课程教学工作带来挑战。笔者从事多年的生物化学教学经历发现,大多数学生都采用死记硬背的方式来应付期末考试,他们并没有对知识点进行很好的联系和掌握,缺少学习的动力和深入研究精神,在后续专业课学习和毕业论文(设计)中表现出知识点掌握不够等问题。随着生物技术的不断发展和应用,生物化学在生物工程专业中的地位和作用则更加突出,这就要求将生物化学教学内容与后续课程紧密联系,尤其是要结合专业定位和服务于地方经济社会发展要求来开展教学。笔者从贵州大学生物工程特色专业建设出发,探讨生物化学的课程设置及教学模式,以期提高学生对该门课程知识的掌握能力。

1 生物化学课程设置

笔者所在学院开设生物工程专业已有二十余年,办学依据立足本省、面向行业人才需求,服务于地方经济社会发展和国家现代化建设的专业培养要求,根据贵州产业发展和生物工程专业的沿革,在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程,内容上突出传统酿造业的理论实践学习。生物化学课程作为生物工程专业最核心的基础课,在课程教学内容设置上应该符合本专业的办学定位。经过多次课程改革后,生物化学课程教学课时被进一步压缩到64学时(理论教学48学时,实验教学16学时),这给教学工作带来极大挑战。为了提高学生对该门课程知识的掌握能力,满足本专业服务地方产业发展需求,笔者认为有必要对目前使用的教材和已有的课程内容进行调整。

1.1 教材的选用

我院生物化学课程使用的教材主要是张洪渊先生主编的《生物化学》(第二版),由化学工业出版社出版发行。该书内容精简,比较适合生物工程、食品工程等工科专业学生使用。但使用该教材存在的主要问题是,由于知识点比较抽象和精简,学生课后缺少扩展学习的空间,所以很难深入掌握各个知识点及它们相互间的联系。特别是近年来不少考研的同学反映,该书不是考研专业指定的教材,建议在教材使用上重新考虑。笔者后来在教材选用上进行了尝试,选用了王镜岩先生主编的《生物化学》(第三版),由高等教育出版社出版发行。该书内容详实、知识点丰富,对各个知识点的扩展解释很充分,是国内很多985和211高校首选指定教材。然而使用该教材也面临诸多困难,主要问题是在有限的教学课时内很难把握各个知识点的讲解,同时学生面对该教材有较大的学习压力。最近笔者尝试了郑集先生主编的《普通生物化学》(第四版),由高等教育出版社出版发行。该教材章节编排合理、知识点及其展开解释说明均比较合适,是国内很多综合性大学和其他院校生物相关专业的本科生教材。该教材在我院生物工程和酿酒工程专业使用,学生普遍反映比较好,同时任课教师感觉比较容易把握教学,因而是我院今后生物化学课程的首选教材。

1.2 教学课程设置

我院生物工程专业的办学要满足服务于地方经济社会发展要求,在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程,内容上突出传统酿造业的理论实践学习。因此,生物化学课程在教学内容上也要根据办学需求进行调整。笔者依据生物化学课程理论教学48学时,再结合生物工程专业特点和传统酿造业的知识体系,认为该课程教学内容应从以下几个方面开展。

糖类化学部分是传统酿造业重要的理论基础知识。在该部分教学过程中,应当要求学生重点掌握典型单糖(葡萄糖和果糖)的结构和性质,再从单糖的基础上去理解二糖和多糖的结构和性质,最好再结合某些酿造相关的实例来理解多糖等性质。脂质化学部分要求学生理解单脂和复脂的组成、结构和性质,了解固醇类物质的结构和基本特点。蛋白质化学部分不仅仅是酿造行业,同时也是整个生物相关专业最为基础的知识体系。该部分教学应该要求学生重点掌握氨基酸的分类及其结构和性质,在此基础上掌握肽和蛋白质的结构、性质和相互间的依存关系。重点讲解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸碱性质和重要的化学通性,并结合氨基酸的性质讲解氨基酸分析方法。注重讲解蛋白质的一级结构及测定方法,要求学生掌握蛋白质二级结构种类及特点,在此基础上理解蛋白质的三级结构和四级结构及功能,并结合实验讲解蛋白质的分离纯化方法。核酸化学部分是现代生物技术,特别是生物上游技术的基础,虽然与传统酿造业知识体系关联不大,但对生物相关专业本科生至关重要。该部分教学应该重点讲解碱基及种类、核苷和核苷酸的结构、性质以及核酸的结构、性质和生物功能,要求学生掌握碱基、核苷、核苷酸和核酸之间的相互关系,彻底弄清核酸的化学结构和化学性质,并掌握核酸一级、二级和三级结构及碱基配对规律,深入理解核酸的酸碱性质、吸收光谱、变性、复性与杂交,以及核酸的分离纯化、合成和鉴定原理。酶化学和维生素化学内容与传统酿造业知识体系关联比较大,应当重点讲解酶的化学本质和结构以及分类,特别是要注重讲解维生素与酶辅基间的关联。要求学生理解酶的作用特点、作用机制和酶的分离纯化,重点掌握酶活单位定义及测定,理解调节酶、同工酶、诱导酶和多酶复合物的特点。激素化学、生物膜与细胞器内容与细胞工程、生物医学等专业关联度大,考虑到本专业学时的限制,该内容可由学习课后自学,重点了解激素的化学本质和生理功能,以及细胞的组成和各细胞器结构的功能。

物质代谢与调控内容与传统酿造业密切相关,也是整个生物中下游最为重要的知识体系,应当重点讲解糖代谢、脂质代谢、蛋白质和氨基酸代谢,以及这些代谢之间的相互联系和调控。糖代谢方面重点讲解糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖等代谢途径和生理意义,要求学生掌握糖酵解和三羧酸循环的各个代谢途径、参与的酶系和ATP产生过程,重点理解戊糖磷酸途径和参与的酶系,了解各种单糖、二糖和多糖进入糖代谢途径,掌握糖代谢的调控及关键调控酶。脂质代谢方面以三酰甘油为例,侧重讲解甘油的分解代谢途径和脂酸的-氧化过程,分析脂酸在何种情况下产生大量酮体及其后果,并注意比较脂酸 -氧化过程同线粒体酶系合成饱和脂肪酸过程的关系。蛋白质和氨基酸代谢方面要求学生掌握蛋白质在细胞内的降解,然后根据氨基酸的主要代谢途径,掌握氨基酸分解代谢和合成代谢的共同反应,重点讲解鸟氨酸循环及其生理功能,注重理解氨基酸代谢与糖代谢和脂质代谢的关联。核酸代谢方面简明扼要讲解核酸的降解以及生物体内嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途径和生物合成。生物氧化方面涉及物质代谢的共同基本原理,重点讲解NADH和FADH2两条呼吸链中的电子传递及所需的辅基或辅酶,要求学生理解氧化磷酸化作用机制及其抑制和解偶联。最后再讲解物质代谢的相互联系,要求学生掌握糖代谢、脂质代谢和蛋白代谢之间的相互关系,了解整个代谢的调节调控方式。关于遗传信息的传递和表达内容,由于受学时的限制只能简单介绍,该部分可以纳入分子生物学课程进行讲授。

2 生物化学教学模式

生物化学课程知识体系庞大,内容抽象复杂且相互关联,采用传统教学方式很难取得良好的教学效果。笔者根据多年的教学经验,认为应当结合多媒体教学、网络教学和创新实践教学相结合的教学模式。

2.1 多媒体教学

传统的教学模式要花费较多的时间用于板书,教学时间不能充分利用,教学内容信息量较少。而采用多媒体教学后,课件都是在课前准备好的,课堂上很少写字,这样就节省了板书时间,为增加教学信息量提供了条件,特别适用于生物化学这种知识体系庞大的课程。另一方面,多媒体教学将文字、图片、动画等整合,可为学生提供大量的感性材料,教学形象、直观、形式多样、趣味性强,可有效激发学生的学习兴趣。②在生物化学课程中,生物大分子的立体结构及其代谢过程都是教与学的难点。在传统的教学中,借助板书、挂图或模型可有效讲授这些难点,但对于学生而言,内容还是比较抽象,不容易理解。利用多媒体教学可轻易的解决这一问题。如在讲生物大分子多糖、蛋白质、核酸等的结构时,学生通过观看三维结构的图片或动画,就可以轻易地理解有关的复杂问题,自然地掌握了这些生物大分子的三维结构等有关的概念。

虽然采用多媒体教学存在诸多优点,但也要清醒意识到过分依赖多媒体教学的弊端。过分依赖多媒体教学,会极大地限制师生的主动性发挥。③在课堂教学上,教师切忌把自己当成课件机械式解说员。目前多媒体教学的一个常见现象是教师灌输知识、学生被动学习的填鸭式教育,这种教学模式缺乏师生互动,不利于提高学生的学习积极性。采用多媒体教学的另一个弊端是课堂节奏快,学生很难及时消化所学知识,长时间后学生在学习上会出现消极的一面。笔者认为采用多媒体进行生物化学教学,在讲授重点和难点知识时,课堂上应该及时与学生加强沟通,让学生能充分理解和掌握相关知识;同时插入一些紧扣教学内容的时事图片或研究进展,有效结合专业领域内的社会热点问题,这对吸引学生的注意力和激发学生的兴趣均有很大帮助。

2.2 网络教学

目前本科教学工作存在的一个最主要问题是缺少师生互动,这与课堂教学课时被严重压缩有很大关系。为了加强与学生间的交流和互动,笔者借助生物工艺学精品课程网站,开辟了生物化学学习和交流平台。在该平台上,学生可以提出课堂教学未懂的知识,也可以给课堂教学提出建议和意见,我们针对这些问题都进行了一一答复,这些交流手段也得到不少学生的积极参与。另外,笔者还在该平台上提供了生物化学的学习材料,包括习题集和考研资料等,受到学生的欢迎。通过网络教学上生物化学教学讨论平台,进一步巩固了课堂教学,同时也加强了师生间的交流互动。

2.3 创新实践教学

本科质量教学提升计划的改革方向是加强实践教学,提高学生的实际动手操作能力。目前一般院校都开办了专业相关的实验课程,但受到课时限制或经费短缺等因素,实验课程学时一般比较少。我院生物化学实验课时为16学时,这相对课程庞大的知识体系是明显不够的。针对这些问题,笔者近几年一直鼓励本科生参与科研工作,加强自身的理论知识和实践动手能力。笔者近几年带领本科生参与了国家大学生创新性实验计划以及自己科研项目的研究,这些学生一般从大二上生物化学课程后就参与进来,利用空闲时间做实验,直到最后完成毕业论文,他们中基本上每人都著有研究论文,毕业后这些同学大部分都继续进行深造。通过创新实践教学,学生可以结合生物化学所学知识,进一步在研究中得到应用和更深入的理解。一般学校很多老师的科研项目与生物化学专业知识体系密切相关,所以学生有很大的参与创新实践教学空间。

3 结语

生物化学是生物工程专业最为基础的课程,其教学地位十分重要。根据我院生物工程专业的办学理念以及有限的教学课时,本课程在教学内容上应该做出适当调整,突出传统酿造业知识体系,同时也要兼顾现代生物技术和本专业的历史沿革。本课程教学手段上应该采用多媒体教学为主,网络教学为辅的策略,加强师生间的互动和交流,在此基础上改善教学质量,同时让更多的学生参与到创新实践教学,进一步提高该课程的教学效果。

基金项目:贵州省高等院校特色专业项目(SJG 2011 004);贵州大学品牌特色专业培育项目(PTPY201303)

*通讯作者:邱树毅

注释

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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)26-0216-02

生物工程专业是我院的一个特色专业,该专业主要通过学习生物技术及其产业化的基本原理、工艺技术和工程设计等基础理论、基本技能,培养能在生物工程领域从事生产管理和新技术研究、新产品开发的工程应用型人才。基础化学实验包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验,是生物工程专业学生进入大学后首先接触的重要专业基础实验课,是培养高素质工程应用型生物工程人才的必修课程。深厚的化学基础知识、过硬的基础化学实验技能,符合我院“重基础、宽口径、擅应用”的人才培养模式,也将有利于生物工程专业学生在学科领域的就业和发展[1]。

实验教学是培养学生实验能力和综合素质的重要教学手段,也是培养学生实践能力和创新能力的重要手段[2]。通过实验教学,能系统地训练学生的基本操作技能,规范其基本操作,培养基本实验素养,使其养成良好的实验态度和科研态度,提升学生的综合素养和工程实践能力[3]。化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的发展离不开实验。因此,如何提高生物工程专业基础化学实验教学水平,更好地适应工程应用型本科院校人才培养需要,是基础化学实验教学研究与改革必须探索的重要课题。

一、直面现状,科学构建基础化学实验教学新体系

生物工程属于非化学类专业,基础化学实验是生物工程专业本科生的基础课程,是训练学生实验操作和技能的基础实验课程,是学生学习专业课的基础。但长期以来,受本科教学体系和教学模式的影响,非化学专业基础化学实验基本沿用了化学化工专业的课程模式,导致生物工程专业学生在基础化学实验教学中积极性不高,教学效果不理想。

1.注重基础操作培训与学生创新能力培养。工程应用型人才要求动手能力强,在工程实践中操作规范是最基本的要求。规范的实验操作是保障实验安全与成功的基础。只有熟练掌握基本操作,才能做到操作流畅、规范、标准,才能保证实验的成功。基础化学实验授课对象为大一、大二学生,课程教学对学生实验能力培养和个人实验习惯的养成影响深远。故在基础化学实验教学中,以基础操作为单元,以技术要素为纽带,从指导学生如何预习实验内容、撰写预习报告开始,认真抓好基本操作练习。通过实验内容预习,要求学生知道在这个实验中,我们要做什么、怎么做;通过实验现场指导,让学生明白怎么做才是正确的、规范的、可行的;通过撰写实验报告及批改,让学生知道为什么会得到这样的结果(结论),实验中有哪些需要完善的地方,如何总结提高,逐步帮助学生养成良好的实验习惯,培养他们的创新思维,达到工程应用型人才的培养目标。

2.整合教学资源,创新基础化学实验教学体系。传统的基础化学实验共有四门课程,分属不同实验室,由不同的教师承担教学任务。以生物工程专业基础化学实验教学改革为契机,在课程建设中,对这四门课程的教学资源进行整合,打破旧有基础化学实验教学体系附属于理论课程设置所形成的细而全的小系统,优化教学体系,共享实验教学资源,做到既突出基础化学实验课程特点,又体现生物工程专业特色,以达到增强学生的实验操作能力和工程实践能力之目的。

3.结合专业特点,优化基础化学实验教学内容。传统的生物工程专业基础化学实验教学,从内容安排上,忽视了学生学科内容的选择和科学素养的培育,实验教程不能与专业学习有机结合,压抑了学生学习的主动性和积极性,埋没了学生的创造力。为此,我们在设计适合生物工程专业基础化学实验内容时,首先选择与其专业相关联的实验内容,这样既能够提高学生的实验热情,又能有效地将所学知识运用到本专业上,达到学以致用的目的;其次,选择一些与生产生活相关联的实验课题,可以激发学生的学习兴趣,教学效果良好。如我们安排了钙片中钙含量测定;胶囊壳中铬含量测定;大米中铬、镉含量测定;牛奶中三聚氰胺含量测定;红枣中多糖提取与分离;黄连中黄连素的提取等实验项目;这些实验供学生在实验室开放时根据自己的兴趣和爱好选择。这些措施显著地提高了学生的实验热情,有利于学生综合素质的培养。

二、勇于创新,改革传统基础化学实验教学模式

基础化学实验教学是学生学习专业知识的基础,是提高学生综合素质的有效途径。在实验教学中,坚持以学生为主体,学生主动学习是学习过程中的主要活动。为此,我们在教学模式上进行了改革。

1.将多媒体辅助教学和网络教学平台引入到实验教学。传统的实验教学模式通常是教师在黑板上讲解并进行部分操作演示,受实验场地的限制,离教师较远的同学可能没有注意到一些具体操作细节,也不明白实验成败的关键,实验过程中对教师依赖度高,只知道按部就班,照方抓药,不能掌握实验成功的操作要领,操作技能也不能得到提高。为了改变这种状况,基础化学课程组充分利用现代教学手段,将多媒体辅助教学和网络教学平台引入到实验教学中。

多媒体教学是一种现代的教学手段,它利用文字、实物、图像、声音等多种媒体向学生传递信息,具有图文并茂、生动直观等优点,能使教师讲课更生动,学生更爱听。基础化学实验教学可以采用多媒体教学,它不仅教学信息量大,而且可以非常直观地演示实验操作过程,很多实验可以采用多媒体技术进行辅助教学,如基本操作单元、仪器的使用等。

随着现代科学技术的发展,利用流媒体技术,在实验室环境下将所开的基础实验过程进行拍摄并制成视频教材,放在网络教学平台上,学生可以不受时间、空间的限制,反复观看,自主地开展预习、学习和复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性,而且增加了教师演示的可再现性,延长了学生的学习时间,从而提高了学生操作的规范性,使实验教学得到延伸。

2.减少验证型实验,增加与专业相关的综合型、设计型与研究型实验。根据生物工程专业的人才培养目标,把基础化学实验课的要求定位在对基本操作的熟练和常规仪器的使用上,并将这些基本操作和技能用于生物工程专业后续学习和实践中。因此,在安排实验内容时,我们按照化学实验教学规律,打破原有的课程界限,将基础化学实验教学遵循由单元操作到技能组合,由综合型实验到设计型、研究型实验四个层次,循序渐进,由简单到复杂,选择实验课题,布置实验任务。

在综合型、设计型与研究型实验中,让学生学会自己查找文献资料,自行设计实验方案,独立开展实验,教师及时跟踪指导,以培养学生利用所学知识和实验技能开展实验及科研的能力。

3.实施开放型实验教学。开放型实验教学是对传统的封闭式教学的改革,是一种先进的现代化的教学方式,它有利于提高学生的学习热情,有利于调动学生的学习积极性,有利于培养学生的综合实践能力和创新能力,是一种体现能力培养、素质教育的实验教学新方式。在这种教学模式中,在现有实验条件下,学生以小组为单位,根据自己的理解、爱好,综合运用所学知识,自主选题,并鼓励学生提出可行的实验课题,设计实验方案进行实验。这种实验,具有新颖性、创新性和趣味性,学生主动性高,在整个实验过程中,学生处于主动地位,教师对学生只需进行科学引导与指导。

4.改革课程考核评价方法,注重学生实验素养。良好的实验技能和实验习惯,优良的实验素养,是高素质人才必备的条件。在基础化学实验教学考核的过程中,仅凭实验报告成绩和期末考试成绩,难以准确地衡量学生的实验能力和实验素养。为了科学地评估学生的实验技能,需要优化传统的实验课程考核体系,建立全面的基础化学实验综合考核办法。将学生的课程考核成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩,单项考核不合格,则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节,有效地提高了学生的综合素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中,根据学生实际操作情况、实验习惯和个人素养给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的实验预习报告和实验报告书写、数据处理及分析能力等情况来评判;在实验理论考试中,除了常见考题外,还结合基础化学实验和专业特点,增加了实验方案设计等考核内容,突出了综合实验能力和创新能力的考核,以促进学生实验能力的全面发展。

三、结语

为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求,基础化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院生物工程专业人才培养目标,对目前基础化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革,以全面培养学生的工程应用能力,适应经济社会发展对人才的要求。在全面提倡素质教育和培养创新型人才的今天,对传统的基础化学实验教学方法提出了新的挑战,对从事基础化学实验教学的教师提出了更高的要求。与时俱进,适应时代的要求和社会发展的步伐,因地制宜,因材施教,是每一位教师努力的方向。

参考文献:

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中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)10-0018-02

生物化学是从分子水平揭示生命现象与化学本质的一门学科,是我校制药工程专业的一门重要专业基础课,它不仅为后继专业课程奠定基础,而且对于学生今后的职业生涯和攻读研究生将起着重要作用。生物化学的特点是分子构象繁多,代谢途径错综复杂,需要记忆、理解的内容多,学生普遍感到抽象难懂,学习兴趣不高。为提高教学效果,激发学生的学习积极性,在近十年的教学实践中,对课程的教学内容、教学模式以及实践环节进行了研究与探索,取得了良好的效果。

一、构建知识框架,优化教学内容

我校生物化学的课程设置存在着学时少(40学时)、内容多的问题,要在有限的时间内完成大纲规定的教学任务,就需要精选教学内容,根据学生的知识背景和专业特点科学构建课程知识模块。制药工程专业学生已经学习过有机、无机、分析、物化四大基础化学课程,拥有较强的化学理论基础,对于生物分子式和相关的生化反应较易掌握,但涉及生物大分子的空间结构、错综复杂的代谢途径以及需要记忆的抽象概念,就会感到眼花缭乱,无从下手。为引导学生由浅入深、变被动为主动地学习,以教材为蓝本[1],将整个生物化学的教学分为四大知识模块来进行。模块1:生物化学研究进展;模块2:生物大分子的结构与功能;模块3:代谢及其调控;模块4:分子生物学及其在制药工程领域中的应用。

1.激发学习热情。现代生物化学是一门飞速发展的学科,大学生对最新的科研成果有着浓厚的兴趣。在教学过程中,寻找本学科与生物化学之间的交叉点,列举科学家在生命科学领域中做出的巨大贡献,如美国化学家博耶(Paul D.Boyer)等人运用化学方法阐明了ATP合成酶的功能机制,于1997年获得诺贝尔奖;美国科学家莱马克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan)、施泰茨(Thomas Steitz)和以色列科学家阿尤纳斯(Ada Yonath)对“核糖体的结构和功能”的研究,有助研制针对细菌的新型抗生素,获得2009年诺贝尔化学奖等。介绍本学科在分子水平上探讨病因、发病机理以及开发基因治疗药物的最新成就及发展前景。另外,通过阶段性理论教学与专题讨论的形式组织课堂教学,调动学生课下查阅资料、课堂发表观点、畅所欲言。这样,拓展了学习的视野,使学生认识到在学科交叉渗透的今天,学习生物化学的重要性,大大提高了学生的学习兴趣和求知欲望。

2.突出重难点。在生物化学课程的教学中,重点在于使学生理解每种生物大分子的结构、功能、代谢特点及其相互联系;难点在于,如何记忆众多的抽象概念、复杂的代谢历程和能量变化,理解微观的分子生物学内容。对于相应的知识点,采用的方法是:(1)复杂过程简单化:如对各代谢的生化途径分段讲解,及时总结其特点,引导学生按要点记忆,就较容易将整个反应历程贯穿在一起。(2)理论联系实际:通过案例教学法,拉近书本知识与实际生活和生产的距离;联系本系教师的科研工作,使学生加深对生物化学知识的理解。(3)抽象内容形象化:采用现代化多媒体教学手段,通过大量图表、动画素材的运用,使微观世界宏观化、文字叙述图片化、平面内容立体化、静态模式动态化、难点内容简单化。

3.理论联系实际。理论教学中,强调生物化学原理在制药工程领域中的应用,注重培养学生分析问题和解决问题的能力。例如:RNA的复制与AIDS药物的设计,疯牛病的发病机理与蛋白质空间构象的关系,夜盲症、脚气病、坏血病与各种维生素的关系等。用理论解释实际问题,使学生感觉到生物化学并不枯燥,课堂效率大大提高。

二、改革教学方法和手段,提高教学效果

在总结传统教学经验的基础上,采用先进的教育教学方式,对生物化学的教学方法和教学手段进行了改革。

1.多媒体与传统教学有机结合。生物化学涉及到微观世界的内容,理论抽象,反应过程复杂,难以理解,这是教师在传统教学中的难点。采用多媒体现代化教学手段,给予教师和学生一种全新的感受。例如,通过观看二维、三维的彩色图片,有助于理解蛋白质空间构象,掌握蛋白质高级结构的概念;借助动画演示酶的活性中心与必需基团、呼吸链的组成和氧化磷酸化过程、蛋白质的生物合成等,达到微观内容宏观化、抽象内容形象化的效果。此外,视频播放一些生物化学的经典实验,如证明DNA是遗传物质的噬菌体实验和肺炎双球菌实验、遗传密码破译的体外翻译实验等,增加了课堂的活跃气氛。CAI课件的使用,使整个教学过程有更强的直观性、现实性、趣味性,加深了学生的理解和记忆,提高了教学质量。

虽然多媒体课件具有许多传统方式无法比拟的优势,但在教学实践中也存在一些比较突出的问题。例如,信息量大,教学节奏较快,容易导致部分学生跟不上教师的思路;页面的切换还容易造成学生对某一个知识点缺乏整体的认识和思考过程。因此,对于生物化学这一基础课程,不宜用多媒体教学完全替代传统的板书教学。在基础内容的讲解上,如酶促反应动力学米氏公式的推导,采用板书更能强化学生的理解和记忆。

2.联系实际进行案例教学。借鉴华东理工大学的教学经验[2],采用案例教学法提出问题,引导讨论。典型案例包括:(1)酶的竞争性抑制机理与药物分子设计:以磺胺类药物和有机磷农药为例展开讨论。(2)脂代谢与健康减肥产品的开发:通过对目前热点减肥产品“左旋肉碱”瘦身的机理讨论,而引出“脂肪酸的β-氧化”内容。(3)酶的修饰与抗癌药物的开发等。实践证明,案例教学可提高学生的学习效率,并能做到活学活用。

三、多样化实践环节,培养综合素质

由于课时所限,课程中没有包含实验内容。为弥补实践环节的不足,将生物化学基本技能实验设置在《大学化学基础实验》选修课模块中,由学生根据自己的兴趣自愿选做。开设的实验内容有:牛奶中酪蛋白质的提取与制备、氨基酸的纸色谱分离鉴定、维生素C的定量测定、卵磷脂的提取等。学生通过具体实验,能够熟练掌握生化基本实验技能、提高动手能力和分析解决问题的能力,加深对相关生化原理的理解。

系统性综合实验以开放性实验形式面向学生开设,将所学的分散知识点有机地综合起来,使以往所做零散单一的实验内容及操作相互衔接,培养了学生完整的科学实验思维方法。结合本系教师在酶学研究上的优势,开设了酶学方面的综合性实验,包括:淀粉酶水解淀粉制备饴糖,蛋清溶菌酶的提取及其活性测定,纤维素酶动力学性质分析等,涵盖了主要的酶学性质研究及其分析方法。

借助我校开展的大学生各类课外科技活动,结合理论教学组织学生积极参加创新性实验,参与教师的科学研究。近年来,开设出20余项创新性实验,如生物农药Bt毒蛋白的合成及其杀虫活性鉴定、纤维素酶降解秸秆的条件优化、火棘果中精氨酸的提取与鉴定、豌豆中谷胱甘肽还原酶的提取及其活性分析、葛根中葛根素的提取及纯化等。创新性科学研究为学生们提供了一次系统的锻炼机会,使他们提前进入科研角色,为毕业论文的开题、撰写奠定了基础,不少学生在省挑战杯、校大学生科技活动中获奖。经过实践,极大地激发了学生对生物化学课程的学习积极性,不仅对基本理论和概念理解掌握较好,综合分析问题及解决问题的能力也大大提高,考研率逐年上升。

总之,在多年的生物化学教学实践中,更新观念、开拓思路,突破传统的教学模式,在教学内容和手段上进行改革与探索,注重基础与前沿相结合、理论与实践相结合,激发了学生的学习积极性,培养了综合素质,收到了良好的效果。

参考文献:

[1]郭蔼光.基础生物化学[M].北京:高等教育出版社,2001.

篇(7)

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02

一、《高分子化学与物理》课程特点

经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。

非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。

(一)基础课程,衔接不够

对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。

(二)内容多、学时少,课时紧张

《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。

(三)注重理论,缺乏实践

《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。

二、教学改革举措

针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。

(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置

目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。

(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合

多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。

(三)增设实验课程,提高学生实践能力

《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。

(四)理论联系实际,注重启发式教学

《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。

三、创新能力的培养

(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课

为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。

(二)实施学生双导师制

全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。

(三)强化实验课程学习和创新能力培养

实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。

(四)强化学生的毕业论文(设计)指导

毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。

四、结语

根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。

参考文献:

[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.

[2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.

[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.

篇(8)

生物化学工程是生物化学反应的工程应用,主要包括代谢工程、发酵工程和生物化学传感器等。

生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念,基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。 全书共分十章,主要介绍了培养基灭菌,空气除菌,通气与搅拌,发酵罐的比拟放大,固定化酶、固定化细胞,典型发酵过程动力学及模型,发酵过程参数的在线测量及仪表,微生物生化反应过程的质量和能量衡算,发酵过程的计算机在线控制以及发酵工程下游技术。

生化工程的定义:将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发,成为可供工业生产的工艺过程,常称为生化工程 。 生物工程的重要组成部分,包括底物或营养液的准备、预处理、转化以及产品的分离、精制等工程和工艺问题。一般把发酵工程、动植物细胞的大规模培养、酶工程、生化反应工程、生物分离工程、生物功能元件以及生物过程中的控制和优化都包括在生化工程之内。

(来源:文章屋网 )

篇(9)

近三十年来,随着国民收入的提高,人民生活改善,对健康的追求越来越重视,对医药保健品需求也越来越大,加之我国已成为世界原料药的生产大国,促使我国制药业迅速发展,特别是加入世贸组织后更是飞速发展,大多数制药企业进行了改造或扩建,引进国外先进技术和设备,并通过消化吸收,我国制药行业的技术和装备的整体水平大幅提升。我国已经称为世界第一原料药生产大国,包括专利原料药代替加工生产几乎覆盖了所有主要的原料药,极大地促进了我国制药行业的发展规模和水平。但是从目前的整体水平看,制药行业的现况仍然与我国的人口大国地位不相称,存在的问题仍相当严峻。存在的主要问题是1.同发达国家相比,人均年医药品消费不足发达国家人均消费水平的30%,同中等发达国家相比不足50%;2.企业规模小,产品落后,自主产品少,产品质量不高,企业研发能力不足;3.资金技术投入有限等。这些问题是制约我国制药行业发展的主要因素,但不是最根本问题。制药工程专业人才匮乏才是最根本问题。原因是制药行业的发展首先从制药工程生产效率角度考虑,应以现代工程技术为基础,注重品种开发的连续性,实现高效、低耗、优质的集约化大生产,其次要注重新产品的研制开发与生产。而我国医药工业虽然已经进入世界经济体系,直接参与国际医药市场竞争,但是医药企业并没有通过联合形成规模经济,没能走向增强实力的集团化、现代化生产经营之路。企业要发展壮大,形成规模化生产,企业就应当掌握各种新工艺、新技术、新剂型及生产过程管理和控制工程等方面的知识,并在此基础上合理进行老产品技术改造和新产品的开发生产,以取得更好的经济效益和社会效益。因此只懂得药物制剂、生产工艺知识的药学类专业人才已不能适应现代医药生产企业发展的要求,医药生产企业急需的是既懂得药物制剂、生产工艺、质量控制知识,又懂得现代制药工程技术的复合型人才。高等学校担负着为社会培养合格人才的重任,应顺应时展的需要,紧密联系制药企业的实际情况,满足企业的现实和未来的需求来确定培养目标,为企业输送具有深厚基础,知识面宽,掌握各种技能的复合型人才。

二 制药工程专业培养目标

当前我国制药企业规模小、生产效率低、原料能源消耗大、成本高、竞争力弱的最主要原因是专业人才的缺乏,尤其是制药工程人才的少。既懂得药物制剂、生产工艺、质量控制,又懂得工程的技术应用复合型人才十分匮乏。为培养出适应现代化建设需要的德智体全面发展的掌握生物制药、化学制药、中药制药、药物制剂技术与工程的基本理论、基本知识,掌握药物生产装置、工艺与设备设计方法,具有对药品新资源、新产品、新工艺进行研究、开发和设计的初步能力,熟悉国家关于化工与制药生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的方针政策和法规,了解制药工程与制剂方面的理论前沿,了解新工艺、新技术与新设备的发展动态,具有创新意识和独立获取新知识的能力,能在医药、农药、精细化工和生物化工等部门从事医药产品的生产、科技开发、应用研究和经营管理等方面的复合型人才是我国制药工程专业的培养目标。

篇(10)

基金项目:西华大学教育教学改革研究项目(20130036),西华大学研究生教育改革创新项目(YJG2016004)

Q81-4

当前,我国生物工程专业本科毕业生就业困难的现象越来越严重,造成这种现象的主要原因包括以下两个方面:1)从产业结构分析,由于我国的很多新兴产业尚处于起步发展阶段,因此需要大量职业化程度较高的应用型人才;2)从高校的人才培养现状来看,各地区高校生物工程专业具有明显的同质化现象,忽视了地方特色,不利于学生的就业竞争以及地方的发展。本文重点探讨了基于地方特色的生物工程专业人才培养模式,希望可以提高该专业的人才培养质量和就业竞争力。

一、结合地方发展特色,明确生物工程专业的发展方向

我国开办生物工程专业的高校有两百多所,涉及综合性大学、农业院校、师范院校和医学院校等,其学科发展方向各有偏向比如化工、发酵、制药和食品等,但更多的是追求全面。由于各高校办学条件的差异性,一些地方普通高校往往存在培养特色不够鲜明,导致学生对未来职业上的困惑。而我校的情况是培养方向不够清晰,没有明确的专业方向和特色。这对生物工程专业的人才培养和课程体系建设显然是不利的。

近年来,我国重点调整产业结构,逐步淘汰高污染、高耗能、低效率的传统落后产能,大力发展高新技术产业[1]。结合我校生物工程学院的现状,有发酵工程及酿酒工程两个本科专业,在师资力量和教学资源上具有一定的基础。因此,我校生物工程专业必须在此基础上,结合高校所在地区的发酵工业包括酿酒产业的实际需求接轨。

二、明确生物工程专业人才的培养目标

要增强生物工程专业的就业竞争力,在众多的高校中脱颖而出,就必须进行有针对性的人才特色培养,必须明确人才培养目标和特色定位。根据资料显示,很多高校,其生物工程专业的人才培养目标大多定位较为宽泛和模糊,技术、工艺、产品、设备等面面俱到,涉及的就业领域看似很广,面也宽,但实际的效果却是大量的生物工程专业的毕业生找工作面临较多的困难。为改变此现状,提高就业竞争力,应采用单点突破的方式办学。我校生物工程专业起源于食品科学与工程中的发酵食品方向,传统食品发酵工程和酿酒工程领域有一定的基础,因此应将目标定位于:以发酵工程为培养方向,掌握发酵工程技术及其产业化的科学原理、掌握生物发酵技术特别是酿酒工程技术的研发、生产等相关流程和厂房设计要求等基础理论、基本技能,能在发酵工程领域和酿酒工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的高素质工程技术人才。该定位异于省内高校的学科方向,定位集中,易于突破。

三、构建具有地方特色的生物工程专业特色培养模式

生物工程专业是一类理工结合的复合型专业,其人才培养的特征也应是复合型人才的培养。目前我校生物工程专业核心课程占比存在不足,更谈不上生物工程上下游技术教育的有机结合。[2]生物工程专业培养体系中,由于该专业交叉学科较多,各种教材因对体系完整的要求导致在实践中教学内容重复比例偏大,浪费大量的教育资源;教学模式上,以传统的课堂讲授为主,实践教学比例还不能满足对理工复合型人才的培养,鉴于我校生物工程专业发展的现状,笔者结合教学实践从三方面提出生物工程专业特色培养方案的重构方案。

第一,构建专业基础课程体系。该方面的课程体系,主要以培养本专业学生基础理论为目的,为以后专业核心课程的学习提供理论支撑。课程主要涵盖微生物学、生物化学、分子生物学、工程制图、化工原理、发酵工程、生物反应与分离工程、生物工程设备与设计。

第二,构建专业核心课程体系。这是生物工程专业的主干课程,以培养本专业学生专业基本知识和技能为根本目的。该模块以生物制药为核心设计相应课程体系,核心课程包括:化工原理、生物化学、微生物学、有机化学、发酵工程原理与技术、代谢控制发酵、发酵工业分析、生化工程、生物分离工程、发酵设备、清洁生产与三废治理。

第三,拓展实验性教学环节。提高实践环节学分比例,占总学分的30%以上,课程包括化工原理课程设计、发酵工厂概论课程设计、蒸馏酒工艺学课程设计、发酵工艺综合实验、生物工程生产实习、生物工程毕业实习、生物工程毕业论文(设计)。

通过生物工程专业课程的设置和学习,使学生掌握生物技术特别是发酵技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能、专门知识和关键技术,熟悉生物工程产品的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规,具备一定经营理念。使毕业学生获得以下几方面能力:科学知识的工程化能力,工程问题分析与解决能力,信息、技术和知识获取能力,技术创新的初步能力,组织、表达和交往能力,终身和自主学习能力以及国际竞争与合作能力。

结语:

现代生物工程是一门比较活跃的科学领域,当前已经广泛的应用在了医药、农业、能源、轻工、食品和环境保护等各个领域,在社会发展中具有非常重要的作用。高校生物工程专业只有不断完善课程体系,改革教学目标和方法,建立起具有地方特色的生物工程课程教育体系,不断强化学生的理论知识和实践技能训练,才能为将来的就业打下坚实的基础。

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