酶工程教學改革探索

【摘要】“酶工程”是生物工程專業的主干課程，其教學內容涵蓋酶學理論基礎知識、酶制劑生產工藝及酶的應用。為了使酶工程教學適合創新型人才培養模式，對教學內容進行結構調整，新舊教學并行，實現教學內容、教學方法和考核方式等的創新。有效地提高了酶工程教學的課堂效率和學生的自學能力，加強了學生對綜合知識運用、分析解決實際問題的能力及自主創新意識，使學生得到全面發展，在教學改革中積累經驗。

【關鍵詞】酶工程 教學改革 教學方法

“酶工程” 是生物工程、食品和生物技術等專業的核心主干課，是20世紀70年代興起的新興學科，是一門廣泛涉及生物學領域和生物工程學科理論應用的技術科學，是酶學、微生物學的基本原理與化學工程有機結合而產生的邊緣技術，作為生物工程的“ 四大工程” 之一，該課程在生物工程專業人才培養過程中的地位和重要性是不言而喻的。課時少而“酶工程”的復雜性決定了對教學內容進行整合，我們對教材做了模塊式設計和結構性調整，使學生很容易掌握教學的主要內容，采用新老教學方法相結合，如在講授內容時啟發同學思考，或與同學一起探討今后的發展趨勢等，真正的達到了師生互動的目的。

1 認真選擇教材，優化教學內容

教材是科學概念或程序的權威性記錄，是學校教學活動最重要的工具，是保證好的教學的基本前提[1]。在設置教學內容時，我們在以往實用性、科學性的基礎上，又增添了研究性、先進性和前瞻性，力求做到“五個特性”；在教學思想方面突出厚基礎、寬適用、強能力的三個“突出”。根據工科院校生物類專業的學科特點，我們為學生建議了一些教學參考書，如梅樂和主編的《現代酶工程》、郭勇主編的《酶工程》、陳寧主編的《酶工程》、肖連冬主編的《酶工程》、郭勇主編的《酶工程原理與技術（第2版）》等。同時，在向學生介紹國內外最新的研究成果、新理論、新技術和新方法時，及時反映酶工程的前沿動態，使教學內容超前于教材，加大課堂的信息量，豐富教學。

我們將教學內容設置成酶學基礎知識、酶的生產及應用三個模塊。在基礎模塊中我們選擇了酶催化作用機制、酶活性的調節和酶的轉換。在模塊后我們還向同學們介紹諾貝爾生理學獲獎的研究成果：與癌癥和衰老有關的端粒酶，從端粒概念的提出，端粒酶活性的發現以及從四膜蟲中純化出端粒酶催化亞基[2，3]，整個過程貫穿著“發現現象（問題）”-“提出概念（模型）”-“實驗驗證”的思路，讓學生充分體驗到追逐科學問題的樂趣，激發學生科學研究的主動性；在生產模塊中設置了酶發酵生產工藝、酶的分離純化工藝、酶的固定化工藝和酶的非水相催化四個系列。我們向同學們介紹了近年來液態發酵和固態發酵設備及工藝的改進，經過對比，學生很容易掌握先進設備的使用；在應用模塊上我們選擇的是酶反應器、酶在生物能源、醫藥、環保及食品工業中的應用。我們根據學院自身有食品專業，與食品專業的老師和同學共同探討酶和食品的關系，發現酶在食品的制作，生產和加工等方面起著舉足輕重的作用。通過及時調整課程內容和更新教學內容，給同學們注入新鮮血液，不僅使同學們牢記了酶學基礎理論知識，也讓同學們掌握了酶工程工藝要領，更讓學生領會了本學科科研動態和發展前沿。

2重視課堂教學，改進教學方法和手段

在啟發式和多媒體教學基礎上，又試著加進去討論式、互動式教學方法，增加學生上課的積極性，愛發現問題，提出問題，而且有的同學會主動查找參考資料，尋求答案；我們還注意最新的實踐信息，設計和安排思考題、綜合題、小論文，讓學生帶著問題想和學。

2.1從緒論開始，激發學生對“ 酶工程” 的學習興趣

緒論對整個課程起著的引導作用，因此一定要重視。在“緒論”中，我們向學生們介紹了本門課程學習的思路、內容與其它學科領域如基因工程、生物工藝學、食品、生物化學等的聯系，使學生意識到在學習酶工程的同時，能夠將以往學習的單科知識有機地結合起來，這既利于考研時做好綜合性、應用型的題目，還利于日后的研究或工作拓寬科研的思路，精彩的開頭大大激發了學生對酶工程的學習興趣。除此之外，介紹了酶及酶工程的發展歷史，如我國古代人民對酶的利用、國外學者關于酶學理論的長期爭論等；酶工程在現代生物技術領域中的重要地位，酶工程技術的應用已滲透到我們生活中的各個角落，如我國的“ 超氧化物歧化酶” 、“葡萄糖氧化酶” 、“溶菌酶”等都成為重要的醫藥和食品用酶制劑。酶制劑的市場越來越大，其中存在著無限商機，其產生的社會效益更是大大超過于酶本身的價值，引起了學生的興趣。

2.2有效利用現代教育技術教學

充分發揮現代化技術如多媒體教學、影像資料、CAI課件，將視頻、動畫、圖片等多媒體信息合理運用到授課過程中，能使知識由靜態變動態，由平面變立體，使課堂教學變得生動形象。如在講到酶的發酵生產時，可通過多媒體課件繪出工藝流程，展示相關設備的實物圖和結構圖；在講到酶的分離純化時，通過多媒體課件向學生展示凝膠電泳、層析等技術的動態全過程；在講到酶的固定化時，用生動的圖例很好地解釋了吸附法、結合法、包埋法和交聯法的區別；在講到酶的固定化和酶的分子修飾等章節時，通過課件演示涉及到的許多復雜的生物物質的結構和化學反應，大大節省了板書時間，提高了課堂的教學效率。

此外，借助于校園網絡教學平臺，將酶工程教學大綱、多媒體課件、習題集、部分參考書籍鏈接網址等，通過網絡平臺提供給學生。學生可通過該平臺與老師進行溝通和交流，這種課堂外的教學資源補充，不受時間地點限制，具有很大的教學優勢[4]。

2.3注重和其他專業課的融合

我們以酶的生產和應用這條主線為綱，不斷滲透相關知識，強調各學科的知識發展與主線之間的聯系，讓學生在學習過程中建立起學習這門課程的體系。

如在產酶微生物的分離和選育部分，可以復習微生物學的有關知識；在酶的分子修飾章節中，涉及到幾種重要的修飾反應，如酰化反應、烷基化反應、氧化還原反應等，可以讓學生借此機會復習有機化學的知識點，而重溫生物化學中學習過的20種氨基酸的名稱、簡寫符號，進而讓學生指出特性氨基酸的結構、酶蛋白側鏈修飾的活性位點等，也是這一章的重要內容[5]。在講授酶的分離與純化章節，又可以復習生化分離工程的相關知識點。通過這樣的講解，使學生能夠做到融會貫通、舉一反三，并能進一步激起學生對“酶工程”這門課程的熱愛。

2.4注重學生綜合能力的培養

酶工程教學不僅注重知識的傳授，更注重學生綜合能力的培養。在教學過程中，采用單詞、短語、短句、段落循序漸進的方式進行滲透，并在教學中有意識的加以重復，積少成多、耳濡目染，增加學生的專業詞匯量[6]。通過引用一些相關的研究論文，拓寬了教學的知識面。如在講解酶分子的化學修飾時，引用2011[7]年《生物技術通報》雜志中的論文“化學修飾法在酶分子改造中的應用”講解“酶分子的化學修飾”；在講解酶的分子進化時，給學生提供了2009年[8]《基因組學與應用生物學》中“酶的分子定向進化及其應用”作為參考文獻；在酶的非水相催化章節中，引用了2009年[9]《生物工程學報》雜志中的“非水酶學和非水相生物催化研究進展”一文。在課程中期或結課時，要求學生完成一篇與課程相關的論文，字數三千字以上，參考文獻20篇以上，近5年內文獻不少于70%，題目自擬，內容自定。實踐證明，這一做法有利于培養學生獨立思考問題， 解決問題的能力，激發學生學習本門的課程的主動性和積極性。

3 完善考核形式，強化所學知識

為了提高教師教學效果，突出學生能力培養，我們既要改進教學內容和教學方法，還要改進考核內容和考核形式，以此來督促學生學習。

在考核中，平時成績占30%，期末考試占70%。平時成績由課堂提問、課后作業與課程論文3 部分組成。課堂提問占10%，上課前5 min 對上一次教學內容中的基礎知識進行隨機提問，督促學生及時復習，并為學習新的課程內容提供保證；課后作業占10%， 布置一些較為靈活的思考題，鍛煉學生獨立思考和綜合分析問題的能力；課程論文占10%， 在課程中期安排學生按照科技論文格式寫一篇論文，要求學生查閱資料，參考文獻不能低于20篇，其中5 年以內的文獻不得低于70%。實踐表明，這樣做大大激發了學生學習的自主性，開拓了知識面，加強了對課程前沿研究的了解，同時也有利于培養學生獨立思考和解決問題的能力，提高了學生的文字綜合能力及表達能力。

期末考試在考核基本知識點的基礎上，注重學生綜合能力的考核。設計題型時，應該在培養學生綜合應用知識能力方面起著導向作用，促使學生平時自己強化鍛煉綜合應用知識分析問題，解決問題的能力。如有一道考題： “有三種酶蛋白，其相對分子量和等電點各不相同，請設計一個方案來分離純化這三種蛋白質”。

不僅傳授給學生知道，還要研究如何學；不僅僅關心課程的學習、更要重視學生的長遠發展。學生不再是被動的接受知識，而是積極參與課程建設和發展，真正做到以學生為主體，對學生進行問卷調查了解診斷學習情況和教學情況。

4 結語

在近幾年的“ 酶工程” 課程實踐教學中，我們通過優化教學內容、改進教學方法和手段、完善考核形式等環節，收到了較好的教學效果。學生對“ 酶工程” 的學習積極性明顯提高，期末考試班級平均分均在80 分以上，學生做畢業設計時愿意選擇與酶工程相關的研究課題。

當然，由于“ 酶工程” 所涉及的學科內容發展迅速，這就要求課程主講教師不僅要在教學實踐中不斷探索，積累經驗，而且還應隨時注意學科發展，將最新的研究進展不斷引入課堂教學中，才能把該課程的教學水平保持在一個較高的、新的水平。

【參考文獻】

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[4]張寧， 馬靜芳. 酶工程課程體系建設與教學模式探索[J]. 科教文匯， 2009（5）： 152 ? 153.

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[7]黎春怡，黃卓烈。化學修飾法在酶分子改造中的應用，生物技術通報，2011（9）：39-43

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[9]楊仲毅， 倪曄， 孫志浩。非水酶學和非水相生物催化研究進展，生物工程學報，2009，25（12）： 1779-1783