酶工程教学改革探索

2022-03-04 08:17:34 | 浏览次数：

【摘要】“酶工程”是生物工程专业的主干课程，其教学内容涵盖酶学理论基础知识、酶制剂生产工艺及酶的应用。为了使酶工程教学适合创新型人才培养模式，对教学内容进行结构调整，新旧教学并行，实现教学内容、教学方法和考核方式等的创新。有效地提高了酶工程教学的课堂效率和学生的自学能力，加强了学生对综合知识运用、分析解决实际问题的能力及自主创新意识，使学生得到全面发展，在教学改革中积累经验。

【关键词】酶工程教学改革教学方法

“酶工程” 是生物工程、食品和生物技术等专业的核心主干课，是20世纪70年代兴起的新兴学科，是一门广泛涉及生物学领域和生物工程学科理论应用的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘技术，作为生物工程的“ 四大工程” 之一，该课程在生物工程专业人才培养过程中的地位和重要性是不言而喻的。课时少而“酶工程”的复杂性决定了对教学内容进行整合，我们对教材做了模块式设计和结构性调整，使学生很容易掌握教学的主要内容，采用新老教学方法相结合，如在讲授内容时启发同学思考，或与同学一起探讨今后的发展趋势等，真正的达到了师生互动的目的。

1 认真选择教材，优化教学内容

教材是科学概念或程序的权威性记录，是学校教学活动最重要的工具，是保证好的教学的基本前提[1]。在设置教学内容时，我们在以往实用性、科学性的基础上，又增添了研究性、先进性和前瞻性，力求做到“五个特性”；在教学思想方面突出厚基础、宽适用、强能力的三个“突出”。根据工科院校生物类专业的学科特点，我们为学生建议了一些教学参考书，如梅乐和主编的《现代酶工程》、郭勇主编的《酶工程》、陈宁主编的《酶工程》、肖连冬主编的《酶工程》、郭勇主编的《酶工程原理与技术（第2版）》等。同时，在向学生介绍国内外最新的研究成果、新理论、新技术和新方法时，及时反映酶工程的前沿动态，使教学内容超前于教材，加大课堂的信息量，丰富教学。

我们将教学内容设置成酶学基础知识、酶的生产及应用三个模块。在基础模块中我们选择了酶催化作用机制、酶活性的调节和酶的转换。在模块后我们还向同学们介绍诺贝尔生理学获奖的研究成果：与癌症和衰老有关的端粒酶，从端粒概念的提出，端粒酶活性的发现以及从四膜虫中纯化出端粒酶催化亚基[2，3]，整个过程贯穿着“发现现象（问题）”-“提出概念（模型）”-“实验验证”的思路，让学生充分体验到追逐科学问题的乐趣，激发学生科学研究的主动性；在生产模块中设置了酶发酵生产工艺、酶的分离纯化工艺、酶的固定化工艺和酶的非水相催化四个系列。我们向同学们介绍了近年来液态发酵和固态发酵设备及工艺的改进，经过对比，学生很容易掌握先进设备的使用；在应用模块上我们选择的是酶反应器、酶在生物能源、医药、环保及食品工业中的应用。我们根据学院自身有食品专业，与食品专业的老师和同学共同探讨酶和食品的关系，发现酶在食品的制作，生产和加工等方面起着举足轻重的作用。通过及时调整课程内容和更新教学内容，给同学们注入新鲜血液，不仅使同学们牢记了酶学基础理论知识，也让同学们掌握了酶工程工艺要领，更让学生领会了本学科科研动态和发展前沿。

2重视课堂教学，改进教学方法和手段

在启发式和多媒体教学基础上，又试着加进去讨论式、互动式教学方法，增加学生上课的积极性，爱发现问题，提出问题，而且有的同学会主动查找参考资料，寻求答案；我们还注意最新的实践信息，设计和安排思考题、综合题、小论文，让学生带着问题想和学。

2.1从绪论开始，激发学生对“ 酶工程” 的学习兴趣

绪论对整个课程起着的引导作用，因此一定要重视。在“绪论”中，我们向学生们介绍了本门课程学习的思路、内容与其它学科领域如基因工程、生物工艺学、食品、生物化学等的联系，使学生意识到在学习酶工程的同时，能够将以往学习的单科知识有机地结合起来，这既利于考研时做好综合性、应用型的题目，还利于日后的研究或工作拓宽科研的思路，精彩的开头大大激发了学生对酶工程的学习兴趣。除此之外，介绍了酶及酶工程的发展历史，如我国古代人民对酶的利用、国外学者关于酶学理论的长期争论等；酶工程在现代生物技术领域中的重要地位，酶工程技术的应用已渗透到我们生活中的各个角落，如我国的“ 超氧化物歧化酶” 、“葡萄糖氧化酶” 、“溶菌酶”等都成为重要的医药和食品用酶制剂。酶制剂的市场越来越大，其中存在着无限商机，其产生的社会效益更是大大超过于酶本身的价值，引起了学生的兴趣。

2.2有效利用现代教育技术教学

充分发挥现代化技术如多媒体教学、影像资料、CAI课件，将视频、动画、图片等多媒体信息合理运用到授课过程中，能使知识由静态变动态，由平面变立体，使课堂教学变得生动形象。如在讲到酶的发酵生产时，可通过多媒体课件绘出工艺流程，展示相关设备的实物图和结构图；在讲到酶的分离纯化时，通过多媒体课件向学生展示凝胶电泳、层析等技术的动态全过程；在讲到酶的固定化时，用生动的图例很好地解释了吸附法、结合法、包埋法和交联法的区别；在讲到酶的固定化和酶的分子修饰等章节时，通过课件演示涉及到的许多复杂的生物物质的结构和化学反应，大大节省了板书时间，提高了课堂的教学效率。

此外，借助于校园网络教学平台，将酶工程教学大纲、多媒体课件、习题集、部分参考书籍链接网址等，通过网络平台提供给学生。学生可通过该平台与老师进行沟通和交流，这种课堂外的教学资源补充，不受时间地点限制，具有很大的教学优势[4]。

2.3注重和其他专业课的融合

我们以酶的生产和应用这条主线为纲，不断渗透相关知识，强调各学科的知识发展与主线之间的联系，让学生在学习过程中建立起学习这门课程的体系。

如在产酶微生物的分离和选育部分，可以复习微生物学的有关知识；在酶的分子修饰章节中，涉及到几种重要的修饰反应，如酰化反应、烷基化反应、氧化还原反应等，可以让学生借此机会复习有机化学的知识点，而重温生物化学中学习过的20种氨基酸的名称、简写符号，进而让学生指出特性氨基酸的结构、酶蛋白侧链修饰的活性位点等，也是这一章的重要内容[5]。在讲授酶的分离与纯化章节，又可以复习生化分离工程的相关知识点。通过这样的讲解，使学生能够做到融会贯通、举一反三，并能进一步激起学生对“酶工程”这门课程的热爱。

2.4注重学生综合能力的培养

酶工程教学不仅注重知识的传授，更注重学生综合能力的培养。在教学过程中，采用单词、短语、短句、段落循序渐进的方式进行渗透，并在教学中有意识的加以重复，积少成多、耳濡目染，增加学生的专业词汇量[6]。通过引用一些相关的研究论文，拓宽了教学的知识面。如在讲解酶分子的化学修饰时，引用2011[7]年《生物技术通报》杂志中的论文“化学修饰法在酶分子改造中的应用”讲解“酶分子的化学修饰”；在讲解酶的分子进化时，给学生提供了2009年[8]《基因组学与应用生物学》中“酶的分子定向进化及其应用”作为参考文献；在酶的非水相催化章节中，引用了2009年[9]《生物工程学报》杂志中的“非水酶学和非水相生物催化研究进展”一文。在课程中期或结课时，要求学生完成一篇与课程相关的论文，字数三千字以上，参考文献20篇以上，近5年内文献不少于70%，题目自拟，内容自定。实践证明，这一做法有利于培养学生独立思考问题，解决问题的能力，激发学生学习本门的课程的主动性和积极性。

3 完善考核形式，强化所学知识

为了提高教师教学效果，突出学生能力培养，我们既要改进教学内容和教学方法，还要改进考核内容和考核形式，以此来督促学生学习。

在考核中，平时成绩占30%，期末考试占70%。平时成绩由课堂提问、课后作业与课程论文3 部分组成。课堂提问占10%，上课前5 min 对上一次教学内容中的基础知识进行随机提问，督促学生及时复习，并为学习新的课程内容提供保证；课后作业占10%，布置一些较为灵活的思考题，锻炼学生独立思考和综合分析问题的能力；课程论文占10%，在课程中期安排学生按照科技论文格式写一篇论文，要求学生查阅资料，参考文献不能低于20篇，其中5 年以内的文献不得低于70%。实践表明，这样做大大激发了学生学习的自主性，开拓了知识面，加强了对课程前沿研究的了解，同时也有利于培养学生独立思考和解决问题的能力，提高了学生的文字综合能力及表达能力。

期末考试在考核基本知识点的基础上，注重学生综合能力的考核。设计题型时，应该在培养学生综合应用知识能力方面起着导向作用，促使学生平时自己强化锻炼综合应用知识分析问题，解决问题的能力。如有一道考题： “有三种酶蛋白，其相对分子量和等电点各不相同，请设计一个方案来分离纯化这三种蛋白质”。

不仅传授给学生知道，还要研究如何学；不仅仅关心课程的学习、更要重视学生的长远发展。学生不再是被动的接受知识，而是积极参与课程建设和发展，真正做到以学生为主体，对学生进行问卷调查了解诊断学习情况和教学情况。

4 结语

在近几年的“ 酶工程” 课程实践教学中，我们通过优化教学内容、改进教学方法和手段、完善考核形式等环节，收到了较好的教学效果。学生对“ 酶工程” 的学习积极性明显提高，期末考试班级平均分均在80 分以上，学生做毕业设计时愿意选择与酶工程相关的研究课题。

当然，由于“ 酶工程” 所涉及的学科内容发展迅速，这就要求课程主讲教师不仅要在教学实践中不断探索，积累经验，而且还应随时注意学科发展，将最新的研究进展不断引入课堂教学中，才能把该课程的教学水平保持在一个较高的、新的水平。

【参考文献】

[1]张庭廷，施媚. “ 酶工程” 教学与课程建设的探讨[J]. 生物学杂志， 2009， 26（3）： 91− 92.

[2]孙鹏. 酶工程教学思考[J]. 陕西教育：高教版， 2008（2）： 98.

[3]刘秋，于基成，李晓梅，等. 语码转换在微生物学双语教学中的应用[J]. 微生物学通报， 2008， 35（11）： 1825− 1827.

[4]张宁，马静芳. 酶工程课程体系建设与教学模式探索[J]. 科教文汇， 2009（5）： 152 − 153.

[6]杜崇旭，孙静，郑维. 酶工程教学方法与教育思想改革初探[J]. 教学研究， 2003， 26（3）： 270 − 271， 274.

[6]冯飞，梁佳勇，张雅君. 酶工程课程的教学与思考[J]. 农业与技术， 2008， 28（5）： 154 − 156.