省属院校酶工程实验教学模式改革与思考*

程志德 杨艳燕 李顺意*（湖北大学生命科学学院 湖北武汉 430062）



省属院校酶工程实验教学模式改革与思考*

程志德 杨艳燕 李顺意*
（湖北大学生命科学学院 湖北武汉 430062）

摘 要：酶工程实验课具有很强的专业性和实践性。依据“酶工程”实验课的特点，本文从实验要求、教学方式等方面介绍了酶工程实验课现状，并针对高校酶工程实验中存在的一些问题，提出了合理的建议和解决方法。

关键词：酶工程 实验教学模式 改革与思考

酶工程建立于生物学和化学学等多种学科基础之上，在农业、工业、医药、环保等领域有重要应用，与科研、生产都有紧密联系。酶工程实验课作为一种重要的教学手段，可以激发学生的学习兴趣、帮助学生更好地理解书本理论，同时锻炼学生的动手能力。加强酶工程实验课的教学探索，有利于提高该专业学生的综合素质，为社会输送合格的酶工程生产及科研人员。

一、酶工程技术的发展概况

酶工程科学主要研究关于蛋白质化合物生物催化的相关功能。酶具有的特殊生态型、不同于化学催化剂的蛋白质结构，使酶类催化剂具有高效、安全、生态环保等特点。自酶的特性被发现后，酶工程技术得到人们重视，相关技术被广泛运用于食品、医药、石油、环保等20多个领域。在烘焙食品方面，向面粉中添加0.1%的淀粉酶可以使面粉内部结构变得完善，提高食品的质量；在制作面包时，当面团很硬的时候可以加入适当的蛋白酶，使面团变软，改善面包的质量，以较快的速度完成烘焙。在医药方面，酶类药物是当前研究热点，该类药物具有安全、高效的特点，如尿激酶、降纤酶、胶原酶等多种酶类药物可应用于心脑血管疾病治疗、减肥、抗衰老等各个方面。目前，酶的应用研究发展十分迅速，除开食品和医药行业，其在化工、环保等行业也得到应用[1]。酶工程是一门交叉学科，其发展不仅能够带动生物、化学等科学领域研究水平的提高，而且也为极端环境技术、环保技术等新技术的应用拓展空间。

二、省属院校酶工程实验教学的不足

1．选择实验避重就轻

按照国家标准的省属院校酶工程试验教学安排，酶工程实验课教学内容较为丰富。然而因为得不到重视以及缺乏实验器件和材料，学校在选择实验教学内容上只能多选择实验操作相对容易而且耗时较短的实验，以完成教学指标。但这些较为简单和陈旧的实验课程，很难激发起学生的学习欲望和探索思想，严重影响了学生对酶工程实验环节的整体把控和认识，降低了实验课堂的教学质量。

2．教学效果欠佳

酶工程的某些试验需要纯度高、活性好的蛋白质，以及一些能够在试验过程中保证蛋白质结构不出现变化的仪器设备。这种要求比通常的化学试验的条件要严格。要使试验课堂的前沿性和探索性达到一定水平，需要试验室的配套建设相当完善。对于某些省属院校来说，这是一笔巨大投入，往往也成为限制试验课堂效果的关键因素。酶的生物学催化效果往往只是某些物质结构上的变化，相比于化学催化试验，其缺乏光影和形态上的变化，整个过程下来，学生只能通过细微的观察得到一些感官体验。这种试验结果如果不通过某些手段放大，激发不了学生的学习兴趣，也让学生会不明就里地完成试验。对于这类枯燥的试验，学生往往会应付了事，一些学生相互抄袭实验报告，严重影响了教学质量。

三、省属院校酶工程实验课教学模式的改革

1．优化实验教学内容

选择合适的试验内容是促进酶工程实验课发生质的变化的重要方式。实验课的选择要从试验反应过程容易观察、试验内容具有一定深度、试验结果容易让学生产生成就感等方面出发。省属院校的酶工程试验课教学老师应精心筛选优质的试验方案，并结合试验室条件，逐步完善，有序提升试验课内容。针对酶工程实验课中相对分散、独立的实验内容较多的问题，可以结合酶工程在当前食品、医药、环保、能源开发等多个领域中的运用，编排新的试验方案。例如在微生物发酵产酶实验中，可以把筛选产酶微生物菌株和如何鉴定的相关实验内容结合，让学生可以从最初的样品筛选到菌株的鉴定；从固、液态发酵如何产生酶，到酶活力值的测定环节上，开展长周期试验，全面的了解一系列生物化学变化。这种完整性的实验不仅让学生掌握了扎实的实验技能，而且可以激发学生成就感，提高学生的学习兴趣[3]。

2．实验教学方式多样化

实验课应是一类特别重视实践的教学课程。为加强教学效果，一些研究正探索试验+工厂+情景教学的一体化教学模式，这种新型教学模式兼具有实习教学和情景教学的特点。实习教学是一种重实践的教学方式，在实践过程中完成教学，不仅能将抽象的理论知识变得生动具体化，而且能让学生学以自用，举一反三。通过与校办工厂或者企业的合作，可以开展实习教学。例如教师在讲到酶发酵生产时，就可以结合学生在相关实习企业中了解的糖化酶生产案例给学生讲解，从酶株的取得方式到成本控制以及如何提高酶产量的方面进行介绍，使学生记忆深刻，从而提高教学质量[4]。情景教学也是重要的教学方式，教师可挑选出具有代表性的小实验，例如酶微生物菌种的筛选，将3到4个学生分为一组进行小组讨论，让学生独立的查阅资料，设计实验，然后通过教师的引导开展实验。实验后，老师和学生一起总结实验结果，并且通过讨论找出实验环节的不足。这样的互动教学方式，不仅提高了学生的实践动手能力和分析能力，还培养了学生的团结协作能力，为以后的学生走上社会打

下基础[5]。试验+工厂+情景教学的一体化教学模式有助于改善传统实验课的单一模式，增加实验课的教学多样化，从而为提高教学质量找到新的突破口。

3．加强多媒体在酶工程教学中的使用

多媒体教学在酶工程实验中不可或缺，通过动画的形式，弥补酶反应过程中缺乏光影效应的缺点，展示酶结构变化的过程，是酶工程试验课堂区别其他试验课堂的特点。多媒体将空洞的理论知识通过文字、图像、声音的方式展现在学生的面前，可以弥补口头讲解的不足。多媒体教学的关键在于制作优秀的多媒体教学资料，比如动画，小电影和PPT等，酶工程实验课老师应加强这方面的探索。在酶工程实验课中，多媒体实验课堂比单纯的实验课堂优势明显。例如在讲到酶反应器这一章节时，可以通过使用三维动画制作，将酶反应过程通过多媒体形式展示出来，让学生可以一目了然，减轻了教师的教学压力，也提高了教学质量。为获得优秀的多媒体教学资源，省属院校之间应建立多媒体技术网络平台，实现教学资源的共享，相互借鉴学习，为学生创造有利的学习环境。

结语

酶工程是一门新的交叉学科，教育改革者应不断的对其实验教学模式进行思考与探索，提高教学质量，培养学生的学习主动性和发散思维，为社会培养高素质的应用型人才打下坚实的基础。

参考文献

[1]郭勇，酶工程[M].北京；科学出版社，2009.

[2]石陆娥，章志量，沈波等.酶工程实验教学模式与创新初探[J].健康研究，2011,31（3）：234-235.

[3]黄时海，韦春葵，杨洋等.酶工程实验教学的改革与实践[J].中国科教创新导刊，2011,25：122.

[4]郑虹.酶工程实验教学改革的探究[J].福建师大福清分校学报，2013（2）：69-71.

[5]李艳宾，龚明福.酶工程课程教学实践与体会[J].中国科教创新导刊，2010,5：40.

*基金项目：教育部财政部生物科学国家级特色专业建设项目（项目编号TS10986）；湖北省教育厅“生物化学湖北省精品资源共享 课”（项目编号C201309）。

作者简介：

程志德（1981- ），男，湖北黄冈人，硕士，实验师，主要研究方向为生物化学实验教学。

杨艳燕（1951-），女，湖南株洲人，硕士，教授，主要研究方向为生物化学与分子生物学。

李顺意（1966- ），男，湖南衡阳人，博士，副教授，主要研究方向为生物化学与分子生物学。

*为通讯作者：李顺意

The reforming and thinking of the teaching model of enzyme engineering experiment in provincial universities and colleges

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