張石柱　戴亦軍

摘要：酶工程是生物技術(shù)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課之一。理科學(xué)生雖然具有較好的生物學(xué)基礎(chǔ)，但缺乏工程學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因而對(duì)學(xué)習(xí)工程性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課不適應(yīng)，因而酶工程成為理科和綜合類高校學(xué)生較難學(xué)習(xí)和掌握的一門(mén)課程。本文針對(duì)理科生專業(yè)知識(shí)背景，探討了酶工程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)和考核形式等方面的改革措施及方案。

關(guān)鍵詞：酶工程；生物工程；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）32-0156-02

2009年5月國(guó)務(wù)院通過(guò)《促進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》，將生物產(chǎn)業(yè)培育成為高技術(shù)領(lǐng)域支柱產(chǎn)業(yè)，把生物技術(shù)作為未來(lái)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)迎頭趕上的重點(diǎn)。加強(qiáng)生物技術(shù)課程建設(shè)，提高課程教學(xué)質(zhì)量，對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量的生物技術(shù)人才尤為重要。作為現(xiàn)代生物技術(shù)專業(yè)的必修課酶工程是酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合、發(fā)展而成為一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)，是理論與實(shí)際應(yīng)用的橋梁，要求學(xué)生既要有生物工程的基礎(chǔ)，又要有化學(xué)工程的相關(guān)知識(shí)。

2015年國(guó)內(nèi)開(kāi)設(shè)生物技術(shù)專業(yè)的高校已達(dá)375所，這些高校中很多是依托于生命科學(xué)設(shè)置了生物技術(shù)專業(yè)。與工科高校相比，學(xué)生雖然具有較好的生物學(xué)基礎(chǔ)，但缺乏工程學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因而對(duì)學(xué)習(xí)工程性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課不適應(yīng)，因此酶工程成為理科和綜合類高校學(xué)生較難學(xué)習(xí)和掌握的一門(mén)課程。如何針對(duì)和結(jié)合理科類學(xué)生的特點(diǎn)，加強(qiáng)和提高酶工程課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的工程學(xué)素養(yǎng)，對(duì)保障和提升生物技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)水平有較為重要的作用和意義。筆者結(jié)合近年酶工程教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)酶工程課程建設(shè)中存的一些問(wèn)題，在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等進(jìn)行了一些探索和改革。

一、合理安排教學(xué)內(nèi)容

（一）優(yōu)化教材內(nèi)容

1971年第一屆國(guó)際酶工程會(huì)議上正式命名酶工程。酶工程作為酶學(xué)的應(yīng)用型學(xué)科，在46年的發(fā)展過(guò)程中，發(fā)行了多個(gè)版本的教材，大部分教材在內(nèi)容上偏重于工科院校。理科類學(xué)生雖然有較好的生物學(xué)理論知識(shí)，但普遍缺乏生物化工和工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因而對(duì)學(xué)習(xí)工程性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課不適應(yīng)。因此，選取符合理科和師范院校學(xué)生使用的教材是酶工程課程教學(xué)改革的關(guān)鍵[1]。相比較而言，施巧琴主編，科學(xué)出版社出版的《酶工程》教材內(nèi)容安排合理，層次分明，重點(diǎn)、難點(diǎn)突出，非常適合理科和師范院校學(xué)生使用。另外，郭勇主編，科學(xué)出版社出版的《酶工程》第4版教材在酶的非水相催化，酶反應(yīng)器等內(nèi)容安排上更適合酶工程課程的基礎(chǔ)教學(xué)。因此，可以將這兩種教材結(jié)合使用，提高教學(xué)效果。

（二）模塊化教學(xué)

為了在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生很好地理解、掌握酶工程的理論和技術(shù)，筆者根據(jù)酶工程的實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將教材內(nèi)容重新編排，形成了5大教學(xué)模塊。它們分別是：酶學(xué)基本知識(shí)（包括酶在水相中的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等和酶非水介質(zhì)中酶的催化作用等），酶的發(fā)酵生產(chǎn)（包括產(chǎn)酶微生物的分離和選育和酶生物合成的調(diào)節(jié)等），酶的分離和純化，酶的修飾（包括酶的固定化、酶分子的化學(xué)修飾和酶的蛋白質(zhì)工程）和酶的應(yīng)用等。具體到每個(gè)模塊，根據(jù)實(shí)際情況，采用合適的教學(xué)形式和教學(xué)方法。

（三）補(bǔ)充最新研究進(jìn)展

由于酶工程發(fā)展迅速，為開(kāi)拓學(xué)生視野，豐富教學(xué)內(nèi)容，任課教師要隨時(shí)注意學(xué)科發(fā)展，將最新的酶工程研究領(lǐng)域信息引入課堂教學(xué)。同時(shí)提供一些相關(guān)科研單位和院校是研究進(jìn)展，為學(xué)生以后深造提供參考[2]。另外，在教學(xué)過(guò)程中介紹一些國(guó)內(nèi)、國(guó)際著名的酶制劑公司的信息，如全球工業(yè)酶制劑和微生物制劑的主導(dǎo)企業(yè)丹麥的諾維信公司。

二、靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法

（一）豐富傳統(tǒng)講授法

講授式教學(xué)是常用的傳統(tǒng)教學(xué)方法，它雖然能系統(tǒng)全面地傳授知識(shí)，但是單純的講授法不能很好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情[3]。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教師可以在傳統(tǒng)講授法的基礎(chǔ)上適量增加了提問(wèn)式、討論式及答疑等新的教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)的效率。例如，在講授酶的發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，對(duì)微生物的分離及培養(yǎng)等微生物學(xué)的相關(guān)內(nèi)容不再做詳細(xì)講述，在講授中多以提問(wèn)的形式與學(xué)生互動(dòng)。又比如酶工程與前期開(kāi)設(shè)的生物化學(xué)、基因工程、發(fā)酵工程等課程的相關(guān)章節(jié)有較大的重復(fù)性，因此可以就課程交叉點(diǎn)展開(kāi)啟發(fā)式和討論式教學(xué)，突出學(xué)科的聯(lián)系性和側(cè)重點(diǎn)。

（二）充分利用多媒體技術(shù)

長(zhǎng)時(shí)間的單一性教學(xué)手段容易引發(fā)學(xué)生疲勞。采用多媒體教學(xué)手段可以從圖形、色彩、視頻等多方面刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。比如酶反應(yīng)器部分，由于現(xiàn)場(chǎng)參觀各種酶反應(yīng)器的條件有限，因此可以通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)等形式生物形象地展示多種酶反應(yīng)器的外觀，原理和操作特點(diǎn)等。又比如酶的分離純化部分，可以通過(guò)原理動(dòng)畫(huà)展示和實(shí)驗(yàn)操作視頻等方式提高教學(xué)效率。但是要注意的是多媒體教學(xué)不能完全替代教師的作用，教師在教學(xué)中還要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)講解，增加互動(dòng)。

（三）增加自主授課

加強(qiáng)學(xué)生作為教學(xué)中的主體，圍繞著酶工程最新進(jìn)展將學(xué)生分成若干課題小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)酶工程發(fā)展前沿領(lǐng)域，如“酶的固定化”、“酶的非水相催化”、“酶分子的改造”和“新型酶反應(yīng)器”。每個(gè)課題小組的學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)、制作課件，課件講解等環(huán)節(jié)介紹相關(guān)知識(shí)。通過(guò)這樣的一系列環(huán)節(jié)不僅能加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)深度與廣度的了解，而且能夠增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

三、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)

（一）增加現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)

酶工程課程的建設(shè)不僅是讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，更要培養(yǎng)社會(huì)需要的應(yīng)用型人才。因此，安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練，不僅加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，而且有利于培養(yǎng)動(dòng)手能力。近幾年來(lái)，我校微生物學(xué)科建立了南京微生物工程技術(shù)研究中心和江蘇省資源微生物產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心，購(gòu)置了雙向電泳，高效液相色譜，板框壓濾機(jī)，大容量高速冷凍離心機(jī)，真空冷凍干燥儀等設(shè)備，可開(kāi)展酶的分離純化中試生產(chǎn)。我們將酶工程課程建設(shè)與工程中心建設(shè)銜接起來(lái)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講授，學(xué)生實(shí)際操作，加深學(xué)生對(duì)酶工程理論知識(shí)的理解。另外，通過(guò)實(shí)踐性教學(xué)建設(shè)，也能進(jìn)一步豐富教師的工程經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)師資力量的不足。

（二）鼓勵(lì)學(xué)生參加創(chuàng)新訓(xùn)練小組

我校學(xué)生在大二期間有機(jī)會(huì)參加“大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”，學(xué)校有專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持。通過(guò)酶工程的學(xué)習(xí)有更多學(xué)生參與到相關(guān)老師的科研項(xiàng)目以及畢業(yè)論文時(shí)愿意選擇與酶工程相關(guān)的研究課題。比如葡聚糖水解酶分離純化，幾丁質(zhì)酶的克隆和表達(dá)，通過(guò)這些課題的訓(xùn)練，學(xué)生在基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，理論聯(lián)系實(shí)際以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題方面的能力有了很大提升。

四、改革考核方式

由于酶工程是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，單純的閉卷考試模式（題型包括填空、選擇、問(wèn)答、判斷、論述等）很難體現(xiàn)出學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。因此除了最后的期末考試評(píng)價(jià)方式外還應(yīng)該注重過(guò)程性、多樣化考核和記分。成績(jī)采用百分制，具體核算及組成如下：出勤率（10%）、課堂參與度（10%）、小論文（2次）（10%）、自主授課（10%）、期中考試（10%—20%）、期終考試（50%—40%）。

總之，酶工程是一門(mén)理論與實(shí)際密切聯(lián)系的應(yīng)用科學(xué)，開(kāi)展適合專業(yè)背景的教學(xué)改革，將有助于學(xué)生深入掌握課程重點(diǎn)，讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)酶工程在生物領(lǐng)域的重要作用，培養(yǎng)既懂理論又懂實(shí)踐的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]高啟禹，張文博，李小英，等.酶工程課程教學(xué)模式改革的探索與實(shí)踐[J].新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29（1）：77-78.

[2]唐乾.提高《酶工程》教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)體會(huì)[J].教育教學(xué)論壇，2013，（14）：108-109.

[3]韓進(jìn)，張宇燕，萬(wàn)海同.酶工程課程教學(xué)模式的改革與探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，（23）：125-125.