省屬院校酶工程實驗教學模式改革與思考

程志德 楊艷燕 李順意

摘 要：酶工程實驗課具有很強的專業性和實踐性。依據“酶工程”實驗課的特點，本文從實驗要求、教學方式等方面介紹了酶工程實驗課現狀，并針對高校酶工程實驗中存在的一些問題，提出了合理的建議和解決方法。

關鍵詞：酶工程 實驗教學模式 改革與思考

Abstract： Enzyme engineering experiment course is a professional and practical class. Based on the characteristics of the “enzyme engineering” experiment course， this article described the current situation today in terms of enzyme engineering test requirements， teaching methods， and also put forward reasonable proposals and solutions to solve the the problems that existd in university enzyme engineering experiments，

Keywords： enzyme engineering； experimental teaching mode； reform and consideration

酶工程建立于生物學和化學學等多種學科基礎之上，在農業、工業、醫藥、環保等領域有重要應用，與科研、生產都有緊密聯系。酶工程實驗課作為一種重要的教學手段，可以激發學生的學習興趣、幫助學生更好地理解書本理論，同時鍛煉學生的動手能力。加強酶工程實驗課的教學探索，有利于提高該專業學生的綜合素質，為社會輸送合格的酶工程生產及科研人員。

一、酶工程技術的發展概況

酶工程科學主要研究關于蛋白質化合物生物催化的相關功能。酶具有的特殊生態型、不同于化學催化劑的蛋白質結構，使酶類催化劑具有高效、安全、生態環保等特點。自酶的特性被發現后，酶工程技術得到人們重視，相關技術被廣泛運用于食品、醫藥、石油、環保等20多個領域。在烘焙食品方面，向面粉中添加0.1%的淀粉酶可以使面粉內部結構變得完善，提高食品的質量；在制作面包時，當面團很硬的時候可以加入適當的蛋白酶，使面團變軟，改善面包的質量，以較快的速度完成烘焙。在醫藥方面，酶類藥物是當前研究熱點，該類藥物具有安全、高效的特點，如尿激酶、降纖酶、膠原酶等多種酶類藥物可應用于心腦血管疾病治療、減肥、抗衰老等各個方面。目前，酶的應用研究發展十分迅速，除開食品和醫藥行業，其在化工、環保等行業也得到應用[1]。酶工程是一門交叉學科，其發展不僅能夠帶動生物、化學等科學領域研究水平的提高，而且也為極端環境技術、環保技術等新技術的應用拓展空間。

二、省屬院校酶工程實驗教學的不足

1.選擇實驗避重就輕

按照國家標準的省屬院校酶工程試驗教學安排，酶工程實驗課教學內容較為豐富。然而因為得不到重視以及缺乏實驗器件和材料，學校在選擇實驗教學內容上只能多選擇實驗操作相對容易而且耗時較短的實驗，以完成教學指標。但這些較為簡單和陳舊的實驗課程，很難激發起學生的學習欲望和探索思想，嚴重影響了學生對酶工程實驗環節的整體把控和認識，降低了實驗課堂的教學

質量。

2.教學效果欠佳

酶工程的某些試驗需要純度高、活性好的蛋白質，以及一些能夠在試驗過程中保證蛋白質結構不出現變化的儀器設備。這種要求比通常的化學試驗的條件要嚴格。要使試驗課堂的前沿性和探索性達到一定水平，需要試驗室的配套建設相當完善。對于某些省屬院校來說，這是一筆巨大投入，往往也成為限制試驗課堂效果的關鍵因素。酶的生物學催化效果往往只是某些物質結構上的變化，相比于化學催化試驗，其缺乏光影和形態上的變化，整個過程下來，學生只能通過細微的觀察得到一些感官體驗。這種試驗結果如果不通過某些手段放大，激發不了學生的學習興趣，也讓學生會不明就里地完成試驗。對于這類枯燥的試驗，學生往往會應付了事，一些學生相互抄襲實驗報告，嚴重影響了教學質量。

三、省屬院校酶工程實驗課教學模式的改革

1.優化實驗教學內容

選擇合適的試驗內容是促進酶工程實驗課發生質的變化的重要方式。實驗課的選擇要從試驗反應過程容易觀察、試驗內容具有一定深度、試驗結果容易讓學生產生成就感等方面出發。省屬院校的酶工程試驗課教學老師應精心篩選優質的試驗方案，并結合試驗室條件，逐步完善，有序提升試驗課內容。針對酶工程實驗課中相對分散、獨立的實驗內容較多的問題，可以結合酶工程在當前食品、醫藥、環保、能源開發等多個領域中的運用，編排新的試驗方案。例如在微生物發酵產酶實驗中，可以把篩選產酶微生物菌株和如何鑒定的相關實驗內容結合，讓學生可以從最初的樣品篩選到菌株的鑒定；從固、液態發酵如何產生酶，到酶活力值的測定環節上，開展長周期試驗，全面的了解一系列生物化學變化。這種完整性的實驗不僅讓學生掌握了扎實的實驗技能，而且可以激發學生成就感，提高學生的學習興趣[3]。

2.實驗教學方式多樣化

實驗課應是一類特別重視實踐的教學課程。為加強教學效果，一些研究正探索試驗+工廠+情景教學的一體化教學模式，這種新型教學模式兼具有實習教學和情景教學的特點。實習教學是一種重實踐的教學方式，在實踐過程中完成教學，不僅能將抽象的理論知識變得生動具體化，而且能讓學生學以自用，舉一反三。通過與校辦工廠或者企業的合作，可以開展實習教學。例如教師在講到酶發酵生產時，就可以結合學生在相關實習企業中了解的糖化酶生產案例給學生講解，從酶株的取得方式到成本控制以及如何提高酶產量的方面進行介紹，使學生記憶深刻，從而提高教學質量[4]。情景教學也是重要的教學方式，教師可挑選出具有代表性的小實驗，例如酶微生物菌種的篩選，將3到4個學生分為一組進行小組討論，讓學生獨立的查閱資料，設計實驗，然后通過教師的引導開展實驗。實驗后，老師和學生一起總結實驗結果，并且通過討論找出實驗環節的不足。這樣的互動教學方式，不僅提高了學生的實踐動手能力和分析能力，還培養了學生的團結協作能力，為以后的學生走上社會打下基礎[5]。試驗+工廠+情景教學的一體化教學模式有助于改善傳統實驗課的單一模式，增加實驗課的教學多樣化，從而為提高教學質量找到新的突破口。

3.加強多媒體在酶工程教學中的使用

多媒體教學在酶工程實驗中不可或缺，通過動畫的形式，彌補酶反應過程中缺乏光影效應的缺點，展示酶結構變化的過程，是酶工程試驗課堂區別其他試驗課堂的特點。多媒體將空洞的理論知識通過文字、圖像、聲音的方式展現在學生的面前，可以彌補口頭講解的不足。多媒體教學的關鍵在于制作優秀的多媒體教學資料，比如動畫，小電影和PPT等，酶工程實驗課老師應加強這方面的探索。在酶工程實驗課中，多媒體實驗課堂比單純的實驗課堂優勢明顯。例如在講到酶反應器這一章節時，可以通過使用三維動畫制作，將酶反應過程通過多媒體形式展示出來，讓學生可以一目了然，減輕了教師的教學壓力，也提高了教學質量。為獲得優秀的多媒體教學資源，省屬院校之間應建立多媒體技術網絡平臺，實現教學資源的共享，相互借鑒學習，為學生創造有利的學習環境。

結語

酶工程是一門新的交叉學科，教育改革者應不斷的對其實驗教學模式進行思考與探索，提高教學質量，培養學生的學習主動性和發散思維，為社會培養高素質的應用型人才打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]郭勇，酶工程[M].北京；科學出版社，2009.

[2]石陸娥，章志量，沈波等.酶工程實驗教學模式與創新初探[J].健康研究，2011，31（3）：234-235.

[3]黃時海，韋春葵，楊洋等.酶工程實驗教學的改革與實踐[J].中國科教創新導刊，2011，25：122.

[4]鄭虹.酶工程實驗教學改革的探究[J].福建師大福清分校學報，2013（2）：69-71.

[5]李艷賓，龔明福.酶工程課程教學實踐與體會[J].中國科教創新導刊，2010，5：40.

作者簡介：

程志德（1981- ），男，湖北黃岡人，碩士，實驗師，主要研究方向為生物化學實驗教學。

楊艷燕（1951-），女，湖南株洲人，碩士，教授，主要研究方向為生物化學與分子生物學。

李順意（1966- ），男，湖南衡陽人，博士，副教授，主要研究方向為生物化學與分子生物學。

*為通訊作者：李順意