1、化学工程与工艺专业化学工程与工艺专业CDIOCDIO 教学模式的探索与实践教学模式的探索与实践 哈尔滨理工大学哈尔滨理工大学 汇报人：马慧媛汇报人：马慧媛 化学与环境工程学院化学与环境工程学院 化学工程与工艺系化学工程与工艺系 一、概述 自CDIO工程教育模式试点工作开展以来，在教 育部高教司理工处的正确领导和支持下、在汕头大 学等第一批试点高校的带头引领和带动下，CDIO试 点规模逐步扩大、影响日渐加强。我们哈尔滨理工 大学化学与环境工程学院是在2010年3月获批为全 国第二批CDIO教学模式试点单位的。我们学校高度 重视，全员动员，在化工专业全面推广CDIO教学模 式。制订了CDIO新版培
2、养方案，进行了专业建设， 课程、实训、师资、管理等方面的改革，努力把 CDIO教学逐步融合到基础知识，实验、实训、实习 等环节中。 1、学习借鉴国内已实施CDIO教育体系的部分高校， 的经验和做法，如汕头大学、合肥工业大学、成都信 息技术学院、上海科技学院、中南大学软件工程学院 等。 2、参加教育部举办的CDIO研讨会，提高认识，加强 交流。 3、派相关教师参加研修班，提高教师的理论水平。 4、征求企业专家的意见，派教师到企业挂职锻炼， 提高工程实际能力。 制定的基础 二、CDIO模式人才培养方案的构建 （1）身心素质、社会责任感和工程职业道德； （2）人文社会自然科学知识； （3）专业知识和
3、应用能力； （4）团队合作与交流能力； （5）创新精神、创业勇气和终生学习能力。 扎实的 基础理论 良好的 专业知识 工程化能力 课程设置紧紧围绕 培养学生： 把工程化能力培养与基础理论教学、专业知识的学 习有机地结合起来。 培养目标 能力培养框架 课 程 体 系 理论教学环节 实践教学环节 专业方向课 专业平台课 学科基础课 人文、社科、经管类素 质课 金工实习 认识实习、学年论文、 课程设计、生产实习 计算机实践 公共基础课 毕业设计 化学工程与工艺专业CDIO课程体 系 课程体系 课程体系 能力 型 程名称其他培养 身心素、 社会任感 、工程 道德 入学教育、事理、思想 道德修养与法律基
4、、大学 体育基、体育 、大学 生心理学及咨 早操、 操、外体 育活、拓展 、学 校运会、学生社活 、社会践和社会公 益活、主班会、 座告，等 人 文 社 会 自 然 科 学 知 人文社会 科学素养 克思主基本原理、毛 思想与中国特色社会主 理概、形与政策、中 国近代史要、音、文学 ，等 系列座、名人 家告、文学社 等 自然科学 基 大学物理、大学物理 、 高等数学、性代数、概率 与数理 、子算机 基，等 系列座、科技 明、手工制作等 工程技 基 工程学、工与子技 、工程力学、企管理、工 程技管理，等 大、新人 才划基金目等 根据CDIO模式完善课程体系 根据CDIO模式对课程整合 知 和 用
5、能 力 化学基本理及 其合用能力 有机化学、无机化学、分析化学、物 理化学、基化学、化学合 ，等 基化学技能大、本科 生新大、知名科学家 座、告等 化工基知及 其合用能力 化工原理及、化工机械基 、化工表及自化、化工技 、化工安全与保、精有机 合成、煤化学、等 化工技能、化工原理 、大学生科技新大等 化学工程与工 基知及 其用能力 化工力学、化学反工程、化工 程、化工分离工程、煤化工 工学、精化工工学、化工工 ，等 化工技能、大学生科技 新大等 化学工程与工 技拓展及 其它能力 器分析、英、色化学与 化工、米材料学、化工程分析 与合成、等 系列座、科技前沿告、企 家告、往届 生成功介等 化工基
6、本知 及其用能力 工程学、化工制与CAD、化工原 理、化工工 ，等 化工原理大等 工程践能力 化工原理程、化工工程 、工工程、 、 、 （文）、 合新践，等 根据CDIO模式对课程整合 合 作 与 交 流 能 力 作 精神 工工程 、化工技 能 、化工原理程 、化工工 程 、 、 、 （文） 、合新践，等 各种 言文字 表达能力 英、 英、大学 文、公关礼，等 中、英文 会、英 口比、英等 考、普通等 、全国大学生英 等 根据CDIO模式对课程整合 新精 神、 能力 合新践 等 化工原理 、本科生新 大、新人才划基 金目、大学生科技新大 、 划大、全省和 全国的大学生“挑杯” 等。 能力 型
7、程名称其他培养 毕业设计 综合实验 目的 产物 设计 第一年工科 学校大类课 程：数学、 物理、英语、 公共课 合成 方案 产品工 艺与设 备设计 表征 及分析 产品 放大 试验 产品合成设计 无机化学 物理化学 工业催化 化工原理设计 化工原理 化工热力学 化学反应工程 反应动力学 化工工艺设计 设备设计与选型 化工设备基础 化工制图与CAD 化工仪表与安全 产品特性研究 化学分析波谱分析 分析化学 学年论文 有机化学 绿色化学与化工 精细化工 化工专业培养计划和 课程体系 （鱼骨图） 图例： 一级项目 二级项目 三级项目 有机化学 通过“工程实践项目”将整个课程体系有机地、系统地结合 化学
8、化工基础知识 工程技能训练 化 工 计 算 设备设计 优化 工艺设计 优化 工 厂 设 计 化工综合 评价 生产实习 毕 业 设 计 人文社会自然科学基础 三级项目：以课程为载体三级项目：以课程为载体 n核心课程内根据需要而设 n加强课程知识的理解 n加强能力的培养 n从第一年的基础课开始，就在相应课程中有意识地引 导学生自主探究学习。 n一方面按照传统教学模式学习 n一方面将学生每10人分成一组，民主选举产生负责人 。由教师或启发学生结合课程内容和生活，生产实际 确立研讨项目，然后让学生自行查阅资料、组织研讨 。 三、教学模式的开展-CDIO项目的建立 三级项目三级项目 三、教学模式的开展-
9、CDIO项目的建立 经总结教学效果后，认为： 1.应更进一步挖掘学生的积极性和创造 性，让学生自主确定研讨题目。该模 式正在实施和探索中。 2.小组应在一定的时间里固定，比如一 学期，负责人应定期改选，给每个同 学锻炼的机会。 二级项目：二级项目：以课程群为载体 n二级项目是基于课程群，每个课程群都有一个项目 n学生10人一小组，一名组长，由3-4名任课教师联 合指导，并选出教师组长1名。 n综合课程群的专业知识，制定包括设计、制图、物 料衡算、能量衡算、工艺与设备选择、工艺点控制 、设备结构、尺寸等的综合性课程设计项目。 n把相关联的课程知识有机的结合起来，使学生认识 到有机和关联的知识群而
10、不是孤立的知识点。 n学生分成10个人一组的团队，选出一名组长， 有3-4名老师联合指导，并选出教师组长1名。 n每个团队选择一个具体产化工产品，进行产品 的市场分析、产品的反应路线设计、产品的具 体制备实施及产品的分离、分析和表征。 n培养设计、创新、协调、沟通和领导能力。 n使学生有机会把知识有机的联系起来，应用知 识，学会以探究方式获取知识，培养学生团队 精神，提高学生项目组织、管理，培养能力。 一级项目：一级项目：以综合实验为载体 三级项目 化工原理 三级项目 项目个人构思 确定项目 项目小组构思 项目构思改进 个人方案设计 小组方案设计 方案设计改进 部分项目实现 实现的改进 提交设
11、计 报告及总结 第三学年开始建立一级项目 总之：每门基础课程支撑三级项目、数门课程 （即课程群）支撑二级项目，一级项目则依据本 专业核心基础课程、专业知识、专业应用知识及 培养能力的要求进行设计和组织。 通过CDIO三级项目的实施，能够发挥教师和 学生两个主体的作用，使工程化能力培养与基础 理论教学、专业能力培养相辅相乘，使CDIO工程 化教学切实地成为人才培养的核心任务之一。 一级项目评价要素一级项目评价要素 二级项目评价要素二级项目评价要素 运行运行 知识理解、运用知识理解、运用 语言表达语言表达 组织、沟通组织、沟通 协调、协作协调、协作 创新创新 知识综合运用知识综合运用 操作技能操作
12、技能 创新创新 设计设计 设计设计 实第九章第九章 动物基因组学动物基因组学 （Animal GenomicsAnimal Genomics） 第一节第一节 人类基因组计划人类基因组计划 第二节第二节 基因组学与蛋白质组学基因组学与蛋白质组学 第三节第三节 基因图谱基因图谱 第四节第四节 生物信息学生物信息学 第五节第五节 分子遗传标记分子遗传标记 一、什么是人类基因组计划？ 人类基因组计划（Human Genome Project , HGP)是指通过测定人类基因组DNA的3109对核 苷酸的序列，探寻所有人类基因并确定他们在染 色体上的位置，明确所在基因的结构及功能，解 读人类的全部遗传信
13、息，使得人类第一次在分子 水平上全面认识自我。 第一节第一节 人类基因组计划人类基因组计划 （Human Genome ProjectHuman Genome Project ） 二、为什么启动人类基因组计划？二、为什么启动人类基因组计划？ 随着研究的不断深入，人们对DNA的认识 越来越深，我们有必要对人类所有遗传信息进 行测序，同时由于测定方法的完善，使得进行 人类基因组测序成为可能。 三、人类基因组计划的研究进展三、人类基因组计划的研究进展 l l19851985年，美国的杜尔贝克年，美国的杜尔贝克“癌症研究的转折点癌症研究的转折点- -测测 定人类基因组序列定人类基因组序列”。 l l1
14、9881988年，美国国会批准，政府资助成立人类基因组年，美国国会批准，政府资助成立人类基因组 ，由多个国家筹集基金和科研力量，积极参与这一国，由多个国家筹集基金和科研力量，积极参与这一国 际性研究计划。际性研究计划。 l l 19901990年年1010月，国际月，国际人类基因组计划正式启动，预 计用15年的时间，投资30亿美元，完成30亿对碱基的 测序，并对所有基因进行绘图和排序，全球人类基因 组计划有美国、英国、日本、法国、德国和中国六个 国家负责，分别承担54%，33%，7%，2.2%，2.8%和1% 测序任务。 oo多国合作小组多国合作小组20012001年在年在NatureNatu
15、re上公布结果上公布结果 oo Craig Venter博士采用鸟枪法于Science上发表 结果。 oo 人基因组测序的完成可与人类登月媲美。人基因组测序的完成可与人类登月媲美。 四、人类基因组计划结果公布四、人类基因组计划结果公布 pp耗时耗时 10 10 载，耗费载，耗费 30 30 亿美元；亿美元； pp基因组大小基因组大小 3030亿亿 碱基，其中中国承担碱基，其中中国承担 1% 1% 的测序任的测序任 务。务。 pp 1 %1 %为外显子，为外显子， 99 %99 %为内含子和重复序列；为内含子和重复序列； pp 表达蛋白质的基因组数量约为表达蛋白质的基因组数量约为 3 3 万；万
16、； pp约含约含 100100百万百万 个个SNPSNP标记。标记。 序列测定方法序列测定方法 1 1 全基因组鸟枪法： 在一定作图信息基 础上，绕过大片段连续 克隆系的构建而直接将 基因组分解成小片段随 机测序，利用超级计算 机进行组装（美国 Celera公司）。 序列测定方法序列测定方法 2 2 五、人类基因组计划的意义五、人类基因组计划的意义 第一：获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多 遗传疾病以及癌症等疾病的治病机理，为分子诊断 、基因治疗等新方法提供理论依据。 第二：破译生命密码的人类基因组计划有助于人们对 基因的表达调控有更深入的了解。 第三：人类基因图谱对揭示人类发展，进化的
17、历史具 有重要意义。 基因组大小的比较（基因组大小的比较（1 1） 基因组大小的比较（基因组大小的比较（2 2） 六、其它物种基因组六、其它物种基因组 o2000年3月，“全基因组鸟枪法”获得果蝇 全基因组序列，发表在Science上。 o2000年10月，美英等科学家宣布绘出拟南芥 基因组的完全图谱，这是人类首次破译出一 种基因的序列。 o水稻基因组我国二十世纪的大事 第二节 基因组学及蛋白质组学 一、基因组与基因组学基因组与基因组学 oo基因组（基因组（GenomeGenome）就是指生物体染色体、细就是指生物体染色体、细 胞器中所含的全套遗传物质；一种生物全部胞器中所含的全套遗传物质；一
18、种生物全部 基因的集合称为基因的集合称为“基因组基因组”。 oo基因组学（基因组学（GenomicsGenomics）就是研究基因组结构就是研究基因组结构 和功能的科学。和功能的科学。 （一）（一） 基因组学的分类基因组学的分类 根据研究对象分为：肿瘤基因组学根据研究对象分为：肿瘤基因组学 、植物基因组、植物基因组 学、药物基因组学、环境基因组学等学、药物基因组学、环境基因组学等 根据研究重点基因组学可以分为结构基因组学和根据研究重点基因组学可以分为结构基因组学和 功能基因组学。功能基因组学。 结构基因组学结构基因组学 功能基因组学功能基因组学 结构基因组学结构基因组学 1、概念和目的 以全部
19、基因组测序为目标的基因结构研究，弄 清基因组中全部基因的位置和结构，为基因功能的 研究奠定基础。其目的是建立高分辩的遗传图谱、 物理图谱、转录图谱和序列图谱。 2、结构基因组研究常用方法 1 脉冲场凝胶电泳：改变电场方向和调整脉冲时间 ，将长度不同的DNA分开。 2 毛细管电泳：可用于单核苷酸改变的寻找 ，短串联重复序列的检查，DNA测序，基因 及其表达产物的分析。 3 基因芯片技术：可用于表达谱测定、突变 检测、多态性分析、基因组文库作图和杂 交测序等。 4 全基因组随机测序（全基因组鸟枪战略） ：先打断DNA测序，然后作图。 功能基因组学功能基因组学 1、概念： 利用结构基因组学提供的信息，以高 通量，大规模试验方法及统计与计算机分 析为特征，全面系统的分析全部基因的功 能。 2、基因功能从研究角度包括：生物学功能、 细胞学功能、发育学功能等。 3 3、功能基因组学研究的方法、功能基因组学研究的方法 o差异显示反转录PCR o基因表达序列分析（SAGE） o基因芯片或微点矩阵 oRNA干涉技术 o遗传足迹法 o发求遗传学 o蛋白质组学和生物信息学方法 生物芯片生物芯片 生物芯片生物芯片 （二）比较基因组学 利用生物在进化上的亲缘关系,来比较它们 与人类之间的相似与相异,即比较基因组学。 （三）后基因组时代（三）
