應用型本科《酶工程》課程教學改革的探索與實踐

肖連冬，李慧星，李杰，程爽

(南陽理工學院生物與化學工程學院，河南南陽473004)

酶工程是生物工程專業一門重要的專業課，是酶學、微生物學的基本原理與工程學有機結合而產生的交叉性學科。該課程涉及大量的基礎理論，強調理論聯系實際，需要面對復雜的實際問題和工程問題(如酶反應器的設計)，課程內容十分龐雜，不易掌握［1］。因此，授課老師如何從該課程的特點出發，結合生物工程專業發展方向和應用型本科培養目標，優化課程體系，改進教學方法，提高教學質量，顯得尤為重要。筆者結合多年教學實踐，對如何優化酶工程教學體系，在教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了初步探索。

1 合理選擇、調整教學內容，注重教學過程中的內容取向

1.1 教學內容要結合本校專業發展方向和地方經濟發展

應用型本科是為社會提供具有一定技能性和創新精神的工業、工程等領域應用型技術人才［2］，因此，酶工程講授內容首先要結合本校專業發展方向和當地經濟發展，面向工業，面向應用。在具體教學過程中，合理優化內容結構，突出自身的辦學特點和專業發展方向，才能凸顯自己的專業優勢，提高辦學質量，為地方經濟發展服務［3］。我校生物工程專業是培養應用型生物工程專業技術人才，主要服務于南陽及其周邊地區區域性經濟和社會發展，主要專業方向為工業發酵，包括酶制劑的發酵生產、燃料乙醇的發酵生產、抗生素的發酵生產及黃原膠的發酵生產，是南陽的經濟支柱產業之一，這些產品涉及到酶的生產及酶在其他發酵工業上的應用問題。為此，首先將與“生物工業發酵產業”有關聯的內容，如酶的生產及提取純化、酶的修飾、酶固定化及其應用、酶反應器的設計及操作等作為酶工程教學主要敘述內容，并結合與地方企業如河南天冠集團、河南宛西制藥集團合作項目的具體實踐，充分體現學有所用，讓學生看到所學課程的應用發展前景。

1.2 教學內容的安排應突出工科專業特點，注重應用型教學理念

作為工科專業，其教學內容要突出工科特點，強調素質教育。因此，對酶工程教學內容的酶學基礎知識部分只作粗略的回顧總結，可根據需要適當拓寬其知識面;重點突出酶工程相關技術及其應用部分，包括酶的分子修飾(酶的化學修飾和酶的分子定向進化)、酶的固定化技術、酶的非水相催化、酶反應器等，指導酶工程技術如何應用于實踐。其中酶反應器是酶工程、化學工程和設備的結合體，更體現工程特色，在介紹酶反應器類型及其基本原理的基礎上，詳細講述酶反應器的選擇、設計計算和操作應用，并進行一定程度的工程訓練，培養學生從實際情況出發思考和解決問題的能力;對于組合生物催化、抗體酶、模擬酶、印跡酶等新進展內容必須進行介紹，以擴展、完善酶工程內容，但因尚無完整成熟的技術理論，不需占過多篇幅。這樣既突出了教學重點和教學理念，又保證了教學內容的系統性、完整性。

1.3 把握學科發展動態，及時充實新知識、新內容

專業課的最大特點就是知識更新快，每年的授課內容都有所變動。盡管編寫了新教材，但酶工程發展日新月異，新發現、新理論、新技術的不斷涌現，要求教師在備課時要查閱相關資料，及時獲取國內外酶工程及其相關領域里的科研動態和科研成果，充實課堂教學內容，以確保教學內容的前沿性，使學生了解酶工程的發展方向，同時也充實了教師自身的知識體系，為今后的教學和科研工作打下基礎。

2 改進教學方法，培養學生積極活躍的思維方式和探究能力

教學方法是師生之間傳授與學習教學內容所運用的方法，教授方法在教學中占重要的地位，教得好才能學得輕松、掌握的牢固，學生的學習積極性和興趣也是由好的教學方法帶動下所產生。在酶工程教學中，依據教學內容采用了以下幾種教學方法，并通過不斷改革和實踐，取得了較好的效果。

2.1 通過提出問題，啟發學生積極思維，在探究和解決問題中完成知識的傳授

在課堂教學中，對每節課的內容編排和設計非常重要。怎么開場?如何深入?最后怎么解決?一步步吸引和引導學生，使學生在期待、探知中獲取知識。上課開始，先把與本節內容關系緊密的知識作一簡單回顧，在此基礎上引出問題，此問題一定是本節要解決的或與其直接相關的，開啟學生對要講知識的應對思維，抓住學生的好奇心和探究問題的興趣，再通過引導學生對問題的分析，逐步深入找出解決辦法(方法)。例如在講授《酶的分子修飾》時，先對酶的催化特性如高效性、專一性、反應條件溫和等進行回顧，然后提出，既然酶有如此優良的催化特性，那么“為什么要對酶進行分子修飾”呢?再引導學生去分析:目前使用的酶主要是蛋白質類，而蛋白質所具有的缺點(或弱點)酶都存在，如穩定性差、作用最適條件的限制、酶的主要動力學性質的不適應以及它所具有的抗原性有可能引起的人體過敏反應等。所以人們希望通過人工方法來改造酶，克服缺點，使其更適合不同行業的需要。怎么改造即如何修飾?指出其修飾途徑有二:一是從分子生物學水平進行，即用基因工程方法對DNA分子進行改造，以獲得化學結構更合理的酶蛋白;二是對天然酶分子直接進行改造。最后引出具體修飾方法。

2.2 引入實例，結合實際，把抽象內容具體化

在教學中適時引入相關實例，不僅能將抽象、枯燥的知識變得具體、生動，使學生容易理解接受，而且也使學生知道學以所用。例如講到酶的發酵生產時，就結合學生在天冠集團實習時了解的糖化酶生產實例給學生講解，從產酶菌株的獲得、發酵方法及工藝條件的控制、提高酶產量措施到酶發酵動力學等問題，使介紹變得直觀、易懂;講到固定化酶時，結合發酵工業使用的酶傳感器制造及應用、臨床上糖尿病患者測定血液或尿液中葡萄糖含量時所使用的酶試紙生產及原理進行介紹，進一步講解各種不同的固定化方法，加強了學生對知識理解和應用分析能力。

2.3 利用課堂討論，活躍課堂氣氛，拓寬知識信息

教學中可選擇一些合適的內容，由老師正面講解轉變成若干問題提出，讓學生參與進來共同討論。此方法要求首先由教師設計、提出問題，以反問、設問形式把要求掌握的內容在課前布置給學生，使學生有一定時間在課下閱讀教材、查閱資料、引發思考。然后，在課堂上學生利用已經獲得的知識信息，在老師引導下進行課堂討論。最后，老師對內容進行梳理總結。例如在介紹核酶、模擬酶、抗體酶等一些相關內容時，就采用此教學方法，獲得了較好的教學效果，使學生在獲取知識的同時培養了查閱資料和分析問題的能力。

2.4 培養學生的自主學習能力，充分調動學生的學習能動性

在教學中，一些簡單敘述性的內容讓學生自學，老師僅作簡單的提示或布置課后作業來加強學習效果。該授課方法使學生逐步改變完全依賴教師獲取知識的學習習慣，逐漸養成從課堂外自主獲得知識的能力，這也是大學生在校期間必須培養起來的一種非常重要的學習技能。在自學過程中若學生有問題，可隨時與老師交流、探討，開拓視野，強化學習效果。

3 科學選擇教學手段，協助突破教學重點難點，提高教學效果

3.1 采用多媒體教學，激發學生學習積極性

多媒體集文字、圖像、聲音于一體，直觀生動的表述和豐富寬厚的信息量，能有效激發學生學習興趣，提高教學效率，加深對所學知識的理解。例如，在講到酶反應器一章時，用AutoCAD軟件繪制各種酶反應器，其畫面直觀清晰，結構一目了然，減輕了教師的講解和復雜畫圖之勞，提高了教學效果。在課件制作中，一定要精心策劃和組織演示內容，應做到以下幾點:①內容主線清晰，層次分明，重點突出。對于每一章、節所講內容首先以目錄形式展示給學生，指出要解決的重點和(或)難點，然后層層展開;②圖片、動畫等資料的配置合理得當。圖片和動畫的形象、直觀性，能使教學內容變得簡單易懂，但配圖不能雜亂無章，要緊扣教學內容，適當插入動畫或圖片，使課件動靜結合、圖文并茂、互為補充;③精練純文本內容，避免大篇幅綴文出現，這樣可強化主線，學生容易抓到學習重點。

3.2 適當的板書講授，提升教學效果

現代化多媒體教學雖有很多優勢，但并不能完全取代傳統的教學方式。我們在多媒體教學中均結合適當的板書，讓學生更明確講述的內容骨架，加深對所講內容的記憶。板書還利于教師身體語言的表達，吸引學生注意力，增強師生互動。在課堂上，需要與學生有眼神的“碰撞”，以了解學生的聽課情緒和對知識的理解狀況，并對學生反饋回來的聽課信息及時作出回應，包括授課節奏調整、內容闡述精略、授課方式轉換等，以提高學習效果。另外，適當的板書還能給同學思考、記筆記的時間，及時消化課堂知識，利于課后復習與記憶。

總之，通過對酶工程教學改革的探索與實踐，充分體現培養人材的目標，調動了學生的學習積極性，使學生的綜合素質也得到鍛煉和提高，為生物工程專業學生就業奠定了良好基礎。

［1］ 肖連冬，張彩瑩.酶工程［M］.北京:化學工業出版社，2008:11.

［2］ 劉曉保.“應用型本科教育”辨析［J］.江西教育科研，2007，(1):38-40.

［3］ 羅世民.本科院校開展應用型本科教育的必要性［J］.中國成人教育，2006，(2):77-78.