立足应用型人才培养的酶工程课程改革与实践

王莹　王凤舞　程凡升

摘 要：酶工程课程是青岛农业大学生物工程专业的专业课。该文在学校建设应用型名校工程建设的背景下，在教学内容、教学方法与手段、实验内容、考核方式等多方面探讨了如何进行酶工程课程改革，以适应应用型人才培养的需要。

关键词：酶工程；教学研究；应用型人才

中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）11-141-04

Abstract：Enzyme engineering is a professional course of biological engineering major in Qingdao Agricultural University.Under the background of the applied school construction of Shandong province，the teaching content，teaching method，experimental content and evaluation method have been discussed for applied talent training.

Key words：Enzyme engineering；Teaching research；Applied talent

酶工程是生物工程的“四大工程”之一，是酶学、微生物学与工程学相互交叉渗透发展而成的新的技术学科。酶工程作为生物工程专业的主干课，主要介绍有关酶的生产和应用的基础知识和研究进展，它在生物工程专业人才培养过程发挥着重要作用。目前，酶在医药、食品、轻工、化工、能源、环保等领域发挥着重要作用。据报道，全球酶制剂行业的市场以平均11%的速度高速增长，因此，该行业对应用型人才的需求也大量增加。做好酶工程课程的教学工作，培养适合时代发展需要的酶工程领域的人才是《酶工程》课程教学的重要任务。

青岛农业大学于2012年入选山东省首批应用型人才培养特色名校工程建设高校，这意味着我校在今后相当长的时期内，都将以培养应用型人才为主要任务，为地方经济建设和社会发展培养大批“下得去”、“留得住”、“用得上”的应用型人才，这就要求我们必须转变教育观念，积极构建适应经济和社会发展要求的应用型人才培养体系，探索适应经济社会发展的创新性应用型人才培养之路。

传统的酶工程课程教学与应用型人才培养有不相适应之处，主要包括教学内容繁多，授课安排不够合理，教学方法手段单一，开设的实验课程应用性不强，验证性试验过多，考核方式循规蹈矩等等。通过酶工程这门课程的教学改革，解决本门课程目前存在的问题，以适应培养应用型人才培养的目标。

1 围绕“应用型”人才培养目标，优化理论教学内容

目前，根据青岛农业大学的课程设置，酶工程课程定位于生物工程专业的必修课，理论32学时，实验16学时。授课内容主要包括酶的基础知识，微生物发酵培养产酶，酶促反应动力学，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶和细胞固定化，酶的非水相催化，酶反应器，酶传感器，模拟酶，抗体酶，印迹酶，杂合酶，酶的分子克隆、定向进化，酶的应用等。这些授课内容与研究型高校没有明显差异，几乎涵盖所有酶工程领域的内容，但并不能充分适应应用型人才培养的特点。为了使授课内容与应用型人才培养相适应，应从以下几个方面进行改革。

1.1 设计教学内容，首先调动学生学习兴趣 无论以培养何种人才为目标，调动学生兴趣，激发学习热情都是授课教师的首要任务。其中设计好绪论的授课内容尤为重要，因为“良好的开端是成功的一半”。在“绪论”教学中，需要介绍酶工程的发展史，我们可以介绍古代人民对酶的利用、各国有关于酶的诺贝尔奖的来历等故事。在介绍酶的重要地位的部分，可以用和我们密切相关的实例引导，比如穿的牛仔裤的制作工艺中需要酶；吃的馒头面包制作过程需要酶；治疗多种疾病如消化不良需要酶；洗衣做饭过程都需要酶等。还可以通过搜集焦点访谈、大众媒体等宣传过的事实说明酶与我们生活的关系十分密切，比如在某年焦点访谈中，敬一丹主持的关于奶油食品中的“反式脂肪酸”导致多种疾病的报道，引起了社会的广泛关注，而反式脂肪酸完全可以通过酶法生产避免产生，这是发达国家早就倡导的生产方式。又比如，2012年网上报道了科学家成功使年迈老鼠的器官恢复活力，人类的长生不老有望，这个过程的实现就是靠端粒酶这种酶制剂实现的等。通过这些生动的实例可以大大拉近学生与酶的距离，让大家感觉酶就在身边，时刻发挥着作用，以此激发学生了解酶的学习动力。

1.2 应充分考虑课程之间内容的衔接与避免重复 酶工程课程作为专业课开设学期为第五学期，在此之前学生已经学习过相关课程生物化学，并且和生化反应工程、基因工程等专业课同时开课，在生物化学中已经详细讲授过酶学基础知识，由于这部分内容十分重要，酶工程的授课可以将这部分内容进行简要回顾，不做大篇幅讲解，但是生物化学课程主要讲授酶学理论，对于应用相关的基础知识比如酶活力的测定、计算等应用性较强的内容没有涉及，在本门课程应该补充讲解；同时生化反应工程课程内容主要包括生化反应动力学，已经将酶促反应动力学涵盖在内，因此酶工程课程将去掉这部分内容，避免重复。有关于酶的分子克隆、定向进化等内容在基因工程等课程中讲授，本门课程可以删掉。

1.3 按照应用型人才培养的目标调整授课内容 所谓应用型人才培养是为社会提供具有一定技能性和创新精神的技术人才。因此，我校酶工程讲授内容要结合山东半岛地区的经济发展，以培养学生的应用和创新能力为重。目前不仅山东半岛地区，全国范围酶制剂的生产过程主要包括酶制剂的发酵生产、分离纯化、酶反应器的操作和新型酶制剂研发等。关于酶传感器、模拟酶，抗体酶，印迹酶，杂合酶，固定化、分子修饰、非水相催化等内容在实际生产过程几乎没有涉及。因此，在授课过程对这些内容进行适当侧重，比如可以去掉酶传感器的内容，关于模拟酶、抗体酶、印迹酶、杂合酶等内容稍作介绍以保证酶工程课程的完整性，关于酶的固定化、分子修饰、非水相催化等内容属于酶工程的重要发展方向，但不久的未来很可能在生产中实现应用，因此可以适当讲解这部分内容。本门课程应着重讲解酶的微生物发酵培养，酶的提取与分离纯化，酶反应器以及酶的应用等部分内容。同时，为了提高教学效果，按照酶制剂生产流程讲解，进而保证课程的连贯性、易懂性。在讲授这些内容的过程中，应适当添加国内外行业发展现状，目前企业生产现状等内容，使学生了解国内在酶制剂领域的差距，让他们及时了解目前存在的问题，这样既可以激发学生学习动力又使学生知晓应该努力的方向，为企业培养“用得上”的人才。

2 围绕“应用型”人才培养目标，改革实验教学内容

酶工程课程是一门应用性很强的课程，与生产紧密相关。实验教学在本门课程中占有重要地位，我校已经将酶工程实验作为一门独立的课程，16学时，以突出其重要性。目前，酶工程课程的实验教学主要沿袭传统的实验模式，即设置总的实验学时及实验个数，每个实验需在规定时间内完成。但是存在实验的连续性不强，综合设计实验不占主导地位等问题。为了适应应用型人才培养，实验课程应担负起培养学生的动手能力、分析解决问题的能力和技术创新能力的任务，因此实验课程教学内容及安排需要教师认真思考。大学三年级开设酶工程实验，在这一阶段，学生已经具备了一定的实验基础和基本实验技能，因此在有限的学时内验证性、基础操作性实验不需设置，加大综合性、设计性实验，培养学生独立思考能力。我们可以大胆创新实验教学模式，比如让学生以小组为单位在指定范围内完成一种酶制剂的生产并加以应用获得产品，规定在16学时内完成实验，最终获得产品。或者采取教师制定某一酶制剂产品，由不同小组的学生自行设计路线生产获得，由于不同的技术路线会有不同的酶活力结果，可以在比较中让学生看到自己的不足。这样实验课程就成为综合能力训练课，不仅让学生复习了理论内容，又全面地训练了实验技能，同时也有助于学生养成主动、独立地思考问题和解决问题的习惯，又培养了学生的科学实验能力和创新能力。这是一种值得推广的实验教学模式。

3 教学方法与手段的探索

教学方法是教师传授学习内容所运用的方法，在教学中占重要的地位。酶工程是一门理论实际紧密结合的课程，在长期的探索中总结出以下方法在教学中取得了较好的效果。

3.1 引入实例教学，使抽象问题变得具体形象，有助学生理解 在课堂讲授过程中通过引入大量的实例，不仅能将枯燥的知识变得生动形象，还能够让学生了解酶制剂的生产、应用方式，使学生能够学以致用。比如讲到酶制剂的生产工艺流程，可以给学生播放酶制剂企业的生产图片，单元操作的视频等等，这样使课程讲授变得异常简单、易懂。再比如讲到酶制剂的分离纯化方法时，通过播放教师在实验室的实验录像，通过真实的实例，不仅调动了学生学习兴趣还加深学生对知识的记忆，能达到事半功倍的教学效果。

3.2 将科研经验引入教学，锻炼学生思维能力 科学研究通常是教师除教学以外的另外一项重要任务，要投入教师较大的精力，在科研过程中教师会查询大量最新的文献，总结形成自己的科研思路，并开始实验设计及实施。

为培养学生解决实际问题的能力，在酶工程教学中可以将教师的部分科研内容融入进去。比如，让学生以解决某部分科研问题为目标协作完成一个问题，可以作为讨论的话题、或者平时的课堂作业，再由教师给出自己的答案，让学生在思考与对比中提升科研能力。另外，可以将教师的最新的成功实验成果应用到实验教学内容中，使实验教学内容不断更新并与最新科技接轨，这不仅能够提升学生的实际操作能力，还能够让学生通过思考、实践等过程参与到科研热点问题中，了解科学研究的内涵，有助于培养学生的创造性。

3.3 通过提出问题，引发学生思考，通过讨论，锻炼学生的思维能力，在互动中实现知识的传授 目前，虽然已经开始重视学生在课堂授课过程的地位，但现阶段以教师讲解为主导的授课模式仍将持续。这种授课方式最大的弊端就是学生缺少了积极主动性，总是被动的在听课，缺少思考、交流，很容易导致疲劳走神，使教学效果大打折扣。因此，教师要时刻牢记在课堂上调动学生的积极性、尽可能启发学生积极思考。在教学中发现提出问题和课堂讨论是十分有效的调动学生兴趣的方法，因此，每节课程的教学设计非常关键。教师需要根据学生的知识背景安排好在哪些环节可以提问、哪些知识点可以讨论，应该在何时安排这些环节，如何实施才能效果最好等等。比如在讲授酶的固定化时，首先可以提问“游离酶的优缺点有哪些？”一方面复习了基础知识，调动了学生的积极性，同时为固定化的引入做好铺垫。在固定化酶的内容讲授结束后，教师可以设计让学生们讨论“如何评价固定化酶的优劣，有何评价指标”这个题目，让学生通过以前学过的知识，积极思考并综合运用，最终由教师给出答案并与学生讨论结果进行对比分析。在这个过程中不仅激发了学习兴趣又加深了对知识的理解运用。

3.4 通过学生演讲，活跃课堂气氛，拓宽知识信息，锻炼学生综合能力 在本门课程主要内容讲解完之后，尝试让学生参与到授课过程中，由教师设计主题范围，提前布置给学生，通过学生在课下阅读教材、查询文献、并制作出PPT或讲稿。在课堂上，要求每位演讲同学在一定时间内完成主题内容的讲解，按照教学效果给每位演讲同学打分，可以作为平时成绩记入总分。经过几年的实践证明，这种方法不仅让学生获取了知识还可以培养学生多方面的能力，包括查询文献能力，制作课件能力，分析问题的能力，演讲能力等等，使学生颇为受益。

4 考核方式的大胆创新

目前本校酶工程课程的考核方法仍为闭卷考试，题目沿袭传统的填空、选择、问答、判断、论述等，这样的考核方式对于应用型人才培养是不正确的导向。在这种考核模式下，对于一些实践能力不强、创新能力较差的学生仍旧可以通过死记硬背获得很高的分数，而真正具有创新思考能力的学生能力无法体现。目前，已经有一些院校采用开卷模式以主观题作为考核重点，或者是通过上交学术论文的方式进行考核，在一定程度上有助于对学生应用能力的培养，但是效果仍未达到预期。因此，如何为人才培养树立正确的导向，对于培养人才质量至关重要，是作为教师的我们长期需要思考的问题。

由于酶工程是一门理论与实践紧密结合的课程，考核方式可以大胆创新。比如采用论文与实验操作相结合的方式，让学生独立或协作在规定时间内完成一个题目，拿出最终产品，并以论文形式详述该题目的意义、设计思路及产品生产过程。教师以该论文的质量及产品的状态为学生评分。最终学生得分包括论文、产品、平时成绩，其中设计论文占40%，产品占20%，平时成绩占40%。平时成绩占有较大的比重，因为平时成绩是训练学生创新和思维能力的重要环节。平时成绩主要包括课堂讨论（教师设定一个开放性问题）、专题汇报（针对酶工程领域热点）和随堂的问答环节。这种评价体系不仅考察学生对理论知识的掌握程度，还考察了学生的写作能力、实践能力，表达能力，综合创新思维，有助于应用创新型人才的培养。

5 结语

青岛农业大学开设酶工程课程已经有10a的时间。在长期的教学中，授课教师不断进行着教学的改革与探索，很多措施已经收到了较好的效果。目前，在青岛农业大学全面建设应用型名校工程建设的背景下，以适应应用型人才培养为目标，适应学科发展为导向，利用长期教学过程的经验，提出酶工程课程的教学改革的措施。在改革模式下，要求教师下一线企业实践，收集教学素材、及时调整教学内容；增加录像、动画等现代化教学元素；改变固有课堂教学模式，增加讨论、问答、演讲等环节，改革实验内容及考核方式以适应应用型人才培养。在这种新模式下的酶工程教学体系，更能够适应培养具有实践及创新能力的应用型人才。总之，酶工程是一门新兴学科，发展速度很快，这要求酶工程的教学体系不断的完善，积累经验、大胆创新，总结出一套适应于生物工程专业学生的酶工程教学模式，为社会培养高素质的合格人才。

参考文献

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（责编：徐焕斗）