基于“雙平臺+模塊化”模式的大學酶工程課程教學實踐研究

[摘 要]依據生物“酶工程”的研發具有較強探索性的學科特點，創新了“雙平臺+模塊化”教學模式的實踐，彌補了單純的“模塊化”教學中對學生發散思維能力培養和團隊協作能力培養不足的劣勢。在教學理念“因材施教，強化科研訓練，按‘理、工復合型’培養模式”指導下，通過重點實驗室的平臺鍛煉，培養學生具有良好的實驗技術綜合運用能力和正確的科學思維能力，強化學生的科學素養培養，為優化和探索21世紀生物學專業復合應用型人才的培養模式提供了新的教學經驗參考。

[關鍵詞]酶工程 教學模式 雙平臺 模塊化 科學素養

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）14-0095-03

《酶工程》是高等院校生物類專業基礎專業課程之一，在生物學教學中占有極其重要的地位。該學科隨著酶學研究的深入而迅速發展，通過和工程學相互滲透結合而成為一門新的邊緣科學技術。這門學科是生物技術領域產業化前景較為明朗、具有很強應用背景的學科。但是較長時間以來，酶工程專業人才教學培養模式比較單一。整個模式以老師的“講授”為主，學生以“背書”為主，學生沒有形成獨立思考的習慣。其教學模式在一定程度上影響了專業酶工程研發人才培養的質量。因此，如何規劃設計《酶工程》課程新的教學模式，提高學生在實踐中分析問題、解決問題的能力，培養從事酶學研發的高質量專業技術人才就顯得非常迫切和重要。

隨著科學技術的發展，大學高等教育的觀念、模式、和管理均發生了日新月異的變化，這種變化也使現代生物學教學由傳統的講授式向各種新的教學培養模式發展。目前大學教學中存在的新型教學方法主要有以下幾種：問題導向教學法（PBL）、集中討論式教學法和基層實踐式教學法以及多媒體教學法等。這些新的培養方法均在傳統的教學法上有所突破，具有顯著的模式特點，但也存在一定的缺陷，尤其在大學生物學專業《酶工程》教學培養上更顯得捉襟見肘。因此在總結前期培養模式以及經驗的基礎上，又創新發展了一種新的教學法，即模塊式教學法。傳統的教學思想認為專業課（例如生物科學）不宜采用模塊式教學方法，原因是各授課章節聯系緊密，難以明確地劃分出合理的授課模塊。但是，隨著當今信息軟件模塊式的開發產品的推出，依據學生心理變化尋求適當的教學方法尤為重要，有必要將傳統“填鴨式”教學轉向“自主式”教學。模塊式教學法，主要站在學生“學”的角度，以學生為主體，遵循大學本科學生心理認知發展規律，將適宜的老師授課和學生主動學習的形式有機結合。它含有上述前期教學模式的大部分優點，是在多種大學生物學教學的基礎上總結發展出來的更加全面和完善的一種教學模式?！澳K化”教學模式在生物學課堂教學摸索中慢慢成熟。

此外，酶工程是一門理論兼應用性很強的學科，我們在注重學科理論的基礎上，突出與課程實驗實踐的銜接。為了培養學生的動手能力，在創新酶工程新的教學體系過程中， 我們生物工程系的老師主動實施“因材施教，個性化培養，注重生物專業學生素質教育”的課程教學改革，依托于廣西大學亞熱帶農業生物資源國家重點實驗室良好的硬件和軟件設施平臺，基于模塊化教學模式的不斷成熟，創新設計了“雙平臺+模塊化”的教學模式。即整合學院教學團隊的教學資源平臺，有機地結合重點實驗室良好的科學研究平臺，引導生物專業的本科同學積極參與各類國家級和省部級科研項目，從而達到“寓學于研”的教學效果。該教學模式的提出，為培養學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力，為培養學生在酶學領域從事科研的能力，為培養學生的創新思維、團結協作解決問題的能力以及獨立開展科研的能力等提供了新的途徑。

“雙平臺+模塊化”的教學模式的規劃設計和實踐，主要依據生物酶工程研發人才具有較強的實踐探索性的學科特點，彌補單純的“模塊化”教學中學生發散思維能力培養不足和團隊協作能力培養的劣勢；增加本科學生參與科研的機會，有利于深入了解科學研究的實質，開啟學術之門。在大學“普及教育”和研究生“精英教育”之間架起了一座橋梁，在整個現代生物工程教學中起到承上啟下的作用，因此具有重要的實踐意義。

生物學專業《酶工程》的教學模式的改革與實踐，在教學理念“因材施教，強化科研訓練，按‘理、工復合型’培養模式”指導下，主要通過 “雙平臺+模塊化”教學模式的創新性規劃和實踐，改善教學質量，培養學生具有基本的生物實驗技能、良好的實驗技術綜合運用能力和正確的科學思維能力；正確引導學生了解現代生物酶工程研發的實質，有意識培養學生的學術思維能力，樹立正確的專業思想，達到培養理論基礎扎實、適應社會發展需求的酶工程專業研發的“復合應用型”人才目標。

“雙平臺+模塊化”教學模式的創新與實踐，首先完成了教學內容的模塊化。根據酶工程學科內容的特點，分成酶工程研究歷史模塊、酶學基礎理論研究模塊、酶學研究應用知識模塊和酶學研究發展方向模塊等。將講課內容按照主要讓學生掌握的內容和教學的最終目的進行分塊，通過計算機的最新應用軟件PowerPoint幻燈片的制作，將大學《酶工程》課程的主要應用研究和基礎研究的內容和模塊層次顯示出來，充分利用現代多媒體教學方法，激發學生對《酶工程》相關課程學習的積極性和能動性。接著對學生課堂學習內容進行模塊化操作：課堂時間調整為復習和預習模塊，老師引導學習模塊，學生討論模塊等，給予學生獨立思考的機會和時間，誘導學生提出自己的問題，在問題中學習。并根據學習效果，將學習效果反饋的形式和內容模塊化。

“雙平臺+模塊化”教學模式的創新與實踐，最重要的是完成了學生創造性研究“寓學于研”方式的模塊化。利用重點實驗室的技術平臺，通過相關項目的誘導式操作，實現學有余力的學生有目的的進入課題組，通過自己的動手，增強對現代酶學研究的認識和了解，初步開啟學術研究之門。注重各個專業模塊在教學過程中的真實體現：在具體的教學過程當中，應該圍繞老師最終的教學目的，以生物酶工程模塊的相對獨立性和相互間的聯系為基礎，盡可能讓課程變得松緊適度和通俗易懂，并且要充分激發學生的主動性，然后讓學生樂在其中，快速接受專業觀點。并且要注重學生的各種創新模式并及時總結等。這樣就將相對枯燥的生物學《酶工程》授課教學變成了豐富多彩的專業學術交流討論會，既可以充分調動學生的積極性，又能夠充分發揮學生的創造性，讓學生形成酶工程學科完整的認知結構，有機地綜合利用各個模塊，實現學生對酶研發和應用的認識與掌握。

“雙平臺+模塊化”教學模式的改革實施具體方案以及計劃主要體現在以下幾個方面（圖1）。首先是由注入式的教學方法轉移到討論互動教學、啟發式教學方法。課程組教師通過分析課程各部分內容的特點，將教學內容劃分為學生可自學部分、適宜課堂討論部分、需要教師主講部分等多種模塊。布置學生查閱資料，自制PPT文稿，講述并接受提問或質疑。有機結合啟發式、討論式、互動式等靈活多樣的教學方法，營造輕松、活躍的教學氛圍。最重要的是教學和培養模式注重理論聯系實際，激發學生學習興趣。在教學過程中，授課注重在《酶工程》的理論與生活實際中搭建橋梁。如注重新酶的結構和功能之間關系的引導，提高學生學習酶學專業知識的興趣。另外，充分利用現代化教學手段，提高教學質量。酶學研究的一個重要內容就是酶分子的結構與功能之間的關系，這些內容復雜抽象，很難用語言描述。應用現代化教學手段，輔以教學模型和自制的教具，使復雜的結構直觀化，抽象的描述具體化，同時增加教學的信息量，大大提高教學效率。最后，積極體現信息技術手段在教學中的應用。廣西大學生命科學與技術學院實驗教學場所屬于廣西區級生命科學實驗教學中心，每個實驗室配有現代化的多媒體網絡教學設施，教師全部采用多媒體教學手段；學生也可以免費使用免費進入并使用生命科學實驗教學中心的實驗教學專用網站，共享各種信息和技術資源；借助廣西大學強大的網絡專用服務器和100多臺含固定IP的實驗用高性能計算機，同時也可以使用教師隊伍成員所在的亞熱帶農業生物資源保護利用國家重點實驗室的網絡資源。

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圖1：《酶工程》課程“雙平臺——模塊化”教學模式技術路線圖

專業課程教學模式“雙平臺+模塊化”的實施，完成了與重點實驗室技術平臺的對接。指導教師提供生物學研究相關項目的內容和具體材料，學生根據材料自己創新設計實驗方案并付諸實施。在實驗動手過程中接受專業老師的精心指導，學生根據最終的實驗結果分析討論實驗結果的成敗和得失，并提出相關的修正方案。通過實驗，進一步地培養學生獨立創新發現和分析以及解決問題的能力，注重學生撰寫專業科學研究報告的能力，為完成相關大學畢業學位論文以及以后從事相關生物學科學研究打下良好基礎。學生完成具體的學習和科學研究任務之后，專業指導老師要進行集中討論和總結以及評比，使酶工程教學內容得到進一步的強化，完善實驗結果分析。各獨立的課題小組依次對完成的研究任務發表見解，其他小組提問或發表自己的看法或質疑實驗結果，相關課題小組負責人進行深入總結，最后由專業指導老師評價。評價方面包括各小組成員對專業知識的掌握程度、運用專業理論知識解決新問題的能力以及學生在研究中的綜合表現等，充分發揮學生對專業的興趣和主動求知的欲望。

專業課程改革實施以來，我們生物工程專業的老師根據教學改革的要求，通過與大學本科同學的充分交流，積極了解同學學習情況，了解本科同學日常學習的各項安排、明確專業學習的自我要求以及希望專業授課教師的教學重點等，增加了互動環節，努力體現酶工程教學理論與實踐的充分結合，積極有效地激發同學們的學習興趣，及時掃除部分同學的專業學習盲區。在平常的教學環節中，根據學期教學日歷的安排，結合酶學國際研究的最新發展，結合亞熱帶生物資源保護利用重點實驗室各個研究方向，向本科同學積極闡述本校相關生物學學科的優勢和以后的發展趨勢，培養同學的專業學習興趣。同時以各種相關教材為基礎，結合酶工程專業授課的實際特點，做到經典理論知識和當代生物學研究熱點的結合，開闊本科同學的學習和研究視野。探索了各種酶工程研究的最新手段。做到了講授與探究討論相結合、課內與課外相結合、傳統教學與網絡多媒體教學相結合、課堂與社會相結合。課程改革通過“啟發式教學”，結合“討論式教學”，逐漸向“研究性教學”過渡。通過這樣的形式，培養本科同學以后的學術涵養，開始了酶學的研究啟蒙。這種形式不僅開拓了生物學專業同學的學習視野，而且激發了專業研究興趣，提高了專業素養。近幾年來，學院一大批優秀本科畢業生被清華大學、北京大學、浙江大學、武漢大學、中山大學、中國科學院等名校和單位錄取，升碩率保持在30%以上。實踐證明，有關酶工程的課程改革取得了良好的效果，較好地完成了相關教學改革的具體要求。

總而言之，依據大學生物專業《酶工程》理論課程設置的特點， 創新性地探索了新的教學模式：加強專業指導老師和學生之間的雙向交流，注重強化教學內容，培養大學本科學生的自主學習能力；提倡本科同學注重學習形式，同時增加創新實踐，努力提高學生的綜合專業素質；還要緊密結合其他生物專業和課程的發展趨勢，加強本科同學的現代科學素養意識培養。通過理論和實踐的結合，本研究室倡導的“雙平臺+模塊化”教學模式改革獲得良好的課程教學效果。依據新的教學改革模式，努力培養二十一世紀高素質創新型和應用型專業技術人才，為社會相關行業輸送合格的從事酶工程研究及生產的專業技術人才。

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[責任編輯：陶 然]