《生物分离工程》课程教学大纲

《生物分离工程》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3305课程名称生物分离工程课程性质专业必修学分2.5学时40先修课程生物化学、微生物学、无机及分析化学、化工原理适用专业生物工程课程简介：主要讲述生物活性物质的各种分离纯化技术，是生物工程中不可缺少的组成部分，通过对本课程的学习，能使学生针对不同产品的特性，较好运用各种分离技术来设计合理的提取和纯化工艺路线或改进现有工艺，并能从理论上解释各种实际问题，提高分析问题和解决问题的能力，是一门理论和实践密切结合的课程。二、课程目标通过本课程的学习，学生应具备以下几方面的目标：1.掌握生物活性物质分离工程中主要单元操作的定义、分类、特点、基本定理和公式；2.熟练运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线，并能从理论上解释各种现象；3.能把所学的基本理论应用到指导生产和科学研究实践。培养学生在生产中发现、分析和解决问题的能力等,并考虑社会、经济以及环境等因素。课程目标对毕业要求的支撑关系表课程目标毕业要求指标点1.3：能将工程和专业知识用于推演、分析复杂生物工程问题。2.3：能认识到复杂工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。3.1：掌握生物工程工艺设计及产品开发的技术和方法，并了解影响设计目标和技术方案的各种因素。课程目标1.L课程目标2.H课程目标3.M三、教学内容与预期学习成效知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时1.绪论课程目标11）生物分离工程的历史及应用2）生物分离过程的特点知识目标：掌握生物分离工程在生物工程领域的地位，生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类；准确理解生物分离过程的特点，正确理解生物分离过程与普通化工产品分离的区别。能力目标：能根据生物分离工程的特点去分析生物分离相关问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。2课程思政元素：科技报国的家国情怀和使命担当课程思政教学内容设计：通过生物分离工程概述和生物工程产品以质量求生存的讲解，培养学生科技报国的家国情怀和使命担当。2.细胞分离与破碎课程目标1、2、31)细胞分离2）细胞破碎知识目标：了解细胞壁的结构、各种细胞破碎方法的原理和特点；掌握原核细胞的细胞壁结构，化学破碎法，各种破碎方法的比较，渗透压的计算。能力目标：能选择合适的细胞分离与破碎方法去解决细胞破壁等问题。教学方法：课堂讲授、课堂讨论；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对各种细胞破碎技术的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。3.初级分离课程目标1、2、31)沉淀分级2）泡沫分离知识目标：掌握蛋白质的表面特性,盐析沉淀,等电点沉,淀泡沫分离原理,泡沫分离设备和过程；掌握盐析,等电点概念。能力目标：能选用合适的沉淀分级方法和泡沫分离方法进行生物分子的初级分离，并能使用相关的分离设备。教学方法：讲授、例题分析；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对各种沉淀分离技术的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。4.膜分离课程目标1、2、31）各种膜分离法及原理2）摸材料及其特性3）摸组件4）影响膜分离速度的主要因素知识目标：了解膜分离的有关概念、各种膜分离装置；掌握各种膜分离法及原理，影响膜分离速度的主要因素；掌握超滤和电泳的传质方程和相关计算，超滤膜的选择，超滤过程分析。能力目标：能利用传质方程以及膜分离原理去解决膜分离过程的实际问题。教学方法：讲授、例题分析；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论。4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对各种膜分离技术的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。5.萃取课程目标1、2、31)萃取分离原理2）单级萃取和多级萃取过程3）微分萃取操作4）液-液萃取设备与流程5）固体浸取6）超临界萃取7）双水相萃取8）反微团萃取知识目标：了解萃取分离原理、典型萃取设备；掌握萃取分离的基本方程、各种萃取过程的相关计算、典型萃取方法的分离原理；理解萃取分离的基本方程，单级萃取和多级萃取，超临界萃取，双水相萃取，反微团萃取；掌握萃取分离的基本方程及计算，单级萃取和多级萃取的有关计算。能力目标：能正确求解萃取相关计算，并利用萃取分离原理及设备去解决萃取实际问题。教学方法：讲授；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对萃取率的计算和各种萃取技术的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。6.吸附分离技术和理论基础课程目标1、2、31)吸附分离介质2）吸附平衡3）吸附过程传质动力学4）固定床吸附5）固定床吸附过程理论6）其他吸附操作知识目标：了解吸附剂，空间质量作用模型；掌握吸附分离介质，吸附平衡，固定床吸附；理解附分离介质，吸附平衡，固定床吸附过程理论及吸附过程传质动力学。能力目标：能利用吸附机制及选用合适的吸附剂去解决吸附分离实际问题。教学方法：课堂讲授；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对各种吸附操作的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。7.色谱课程目标1、2、31）色谱分离基本概念2）基本色谱法3）其他常用色谱法知识目标：掌握色谱分离法的分类和基本概念；了解常用色谱分离方法的基本原理及应用；掌握色谱分离的基本概念，吸附色谱法及载体的选择，凝胶色谱法的特点；了解色谱分离产物回收率的计算。能力目标：能进行色谱分离产物回收率的计算并能利用色谱分离原理及方法解决色谱分离实际问题。教学方法：讲授；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对分配系数、分离度的计算和各种色谱分离技术的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。8.亲和色谱课程目标1、2、31）生物亲和作用2）亲和色谱原理3）亲和色谱介质4）亲和吸附平衡5）亲和色谱过程和应用6）亲和膜色谱知识目标：掌握生物亲和作用，亲和配基，亲和吸附等温线；了解亲和色谱的应用；理解亲和膜色谱，间隔臂的作用。能力目标：能选用合适的亲和色谱方法去分析和解决亲和吸附相关问题。教学方法：讲授、例题分析；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对亲和色谱的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。9.蛋白质复性课程目标1、2、31）包含体的形成和性质2）包含体的纯化和溶解3）蛋白质复性知识目标：掌握包含体的纯化和溶解，包含体的形成和性质，蛋白质复性；掌握稀释复性，辅助因子的作用，分子伴侣和人工分子伴侣，复性色谱，荷电粒子促进同电荷蛋白质复性。能力目标：能利用包含体技术进行蛋白质的复性教学方法：讲授、例题分析；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神和科学精神课程思政教学内容设计：通过对复性原理和各种蛋白质复性的方法的讲解，培养学生精益求精的工匠精神和不断探索的科学精神。10.结晶课程目标1、2、31）结晶过程的分析2）过饱和溶液的形成3）晶核形成及晶体的生长4）晶体的纯度及大小分布5）间歇结晶过程分析6）提高晶体质量的方法知识目标：了解晶体形成过程及有关机理；掌握过饱和溶液的制备方法，结晶过程的分析及提高晶体质量的方法。了解结晶过程的影响因素，过饱和溶液的形成，成核速度及影响因素，晶体纯度的有关计算，间歇与连续结晶过程分析及相关计算；理解过饱和溶解度曲线与溶解度曲线的不同；掌握晶体生长速度及相关计算，间歇与连续结晶过程的相关计算；掌握提高晶体质量的方法。能力目标：能利用结晶的原理及方法去分析解决结晶过程问题。教学方法：讲授、例题分析；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论4课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对结晶原理及生长动力学的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。11.干燥课程目标1、2、31）基本概念2）干燥过程分析3）干燥过程基本计算4）干燥设备的分类与选择原则知识目标：掌握干燥过程的基本概念及有关计算；了解各种干燥设备的原理、操作及应用。能力目标：能利用干燥原理去分析干燥过程实际问题。教学方法：讲授；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合。结合课堂作业进行分析讨论2课程思政元素：工匠精神课程思政教学内容设计：通过对各种干燥技术和设备的讲解，培养学生精益求精的工匠精神。四、成绩评定级考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定1.绪论课程目标1出勤及课堂表现、课后作业、期末闭卷考试课程成绩包括３个部分，分别为出勤及课堂表现、课后作业和期末考试。具体要求及成绩评定方法如下：（1）出勤及课堂表现（10%）设此考核项目，目的是控制无故缺课和课堂懒散无纪律情况，具体方案为：总分为100分，无故旷课一次扣5分，无故旷课超过学校规定次数者，按学校有关规定处理；上课睡觉、玩手机、吃零食者被老师发现一次扣5分。（2）课后作业（20%）若干章节布置一次课后作业（全课程不少于3次作业），作业包括课后思考题和计算题，评分以答题思路的规范性、整洁性、整体性、逻辑性、正确性为依据，每次满分为100分，最后取平均分。作业雷同处理办法：相互完全雷同的，作业全不予批解，返回重做新题。（3）期末考试（70%）期末进行综合闭卷考试，总分为100分，期末考试卷面成绩未达总分50%者，该门课程成绩作不及格处理。2.细胞分离与破碎课程目标1课程目标2课程目标33.初级分离4.膜分离5.萃取6.吸附分离技术和理论基础7.色谱8.亲和色谱9.蛋白质复性10.结晶11.干燥平时表现评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）积极程度（50分）积极、踊跃老师鼓励后积极、踊跃老师鼓励后积极度不高消极回答正确程度（50分）回答正确无误、分析合理，结论有效回答问题基本正确，分析比较合理，结论有效回答问题错误较多，经老师提醒后仍然分析有误，结论无效答不对题单次作业评分标准（以满分100计）评价指标（100分）优（85%-100%）良（75%-85%）中（60%-75%）差（0%-60%）作业完成进度（20分）提前完成按时完成延时完成未完成概念清晰程度（30分）85%以上概念清晰75%以上概念清晰60%以上概念清晰不清晰正确性和结论有效性（50分）分析合理，计算无误，结论有效分析较合理，计算错误少，结论较有效分析基本合理，计算有较大的错误，结论基本有效存在严重错误五、课程目标达成度评价依据课程目标n考核环节期望值A平均得分B达成度Cn课程目标1出勤及课堂表现(10%)A11=100B11C1=(B11*0.1+B12*0.2+B13*0.87)/(A11*0.1+A12*0.2+A13*0.7)课后作业(20%)A12=100B12期末考试（70%）A13=100B13课程目标2出勤及课堂表现(10%)A21=100B21C2=(B21*0.1+B22*0.2+B23*0.7)/(A21*0.1+A22*0.2+A23*0.7)课后作业(20%)A22=100B22期末考试（70%）A23=100B23课程目标3出勤及课堂表现(10%)A31=100B31C3=(B31*0.1+B32*0.2+B33*0.7)/(A31*0.1+A32*0.2+A33*0.7)课后作业(20%)A32=100B32期末考试（70%）A33=100B33注：表中字符含义说明：A、B分别是学生在相应考核环节的期望值和实