酶工程课程教学改革与实践

周香艳， 张 宁， 王翠玲， 王旺田， 吴 兵， 司怀军

(甘肃农业大学 生命科学技术学院， 兰州 730070)

生物工程是生命科学的重要组成成分，而酶工程作为五大生物工程(基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和蛋白质工程)之一，是大多高等院校生命科学、医学及农学等领域相关专业的一门专业核心课程[1]。酶工程是由酶学、微生物学与工程学有机结合而成的一门新技术学科，酶的应用已逐渐渗透到生产与生活的方方面面，包括在食品、医药保健、工农业、环保及生物技术等领域，其生产规模、产值和市场需求均非常可观，已经产生了巨大的经济效益[2]。因此，培养兼具实践能力和创新能力的高素质复合型人才，以适应新形势下市场发展对酶工程技术人才的需求，是我们一线教师的重要使命。为了提高酶工程的教学质量、提高学生的学习兴趣、培养创新人才，笔者在本校生物技术专业的酶工程课程教学中开展了教学方法改革及探索，以期为酶工程教学体系建设提供参考。

1 重视绪论的导向作用，充分激发学生的求知欲望

良好的开始是成功的一半。绪论作为课程教学过程中的首次课，授课效果直接影响整门课程的教学过程。绪论的重要教学目的之一就是激发学生对该门课程的学习兴趣和学习热情，调动学生的学习积极性，让学生意识到这门课程的学习对其自身发展具有举足轻重的作用[3]。回想起自己当初作为学生，接触到酶工程这门课时，充满了疑惑和不解，总觉得很深奥，离我们很遥远。而今转换身份，作为一名酶工程的任课教师，首先要做的就是帮助刚接触这门课的学生消除这些疑虑，教给学生这门课程的学习方法，调动他们的学习积极性，培养学生的学习兴趣。

孔子曾言“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，兴趣是最好的老师，是学生学习的内在动力[2]。学习兴趣对学习效果具有决定性作用，这就要求教师在整个教学过程中都要重视学习兴趣的培养与激发。在教学中，善于培养和激发学生的学习兴趣，才会有效地提高教学质量[4]。同时激发学生浓厚的学习兴趣是培养创新能力的必要条件[5]。在授课过程中，讲解一些比较抽象的知识时，尽可能联系生活实际，比如，引导学生思考酶究竟对我们来说有多么重要，列举出在日常生活中用到过的酶。向学生介绍酶产品的国内外发展现状，世界知名企业产品所占市场份额和产值等情况，使学生从中找到我国与国际酶工程发展的差距，促使学生具有学习酶工程的紧迫感和使命感，激发学生的学习动力。

2 改进传统教学方法与手段，重视素质教育，全面提升教学效果

2.1 讲授和参与有机结合，适度实现翻转课堂

传统的“满堂灌、填鸭式” 教学方式以老师为主导，忽略了学生的地位和作用，选择部分章节让学生查找资料自主备课和授课，不仅可充分调动学生学习的主观能动性，还能提高学生发现问题、思考问题和解决问题的能力，同时使学生的创新思维、语言表达能力、自主获取知识能力和参与意识等得到有效训练[6]。同时兼顾本校学生的学习习惯、专业基础，完全实现翻转课堂会给学生带来较大的压力，因此需逐步引导学生参与到教学活动中来，在一定程度上实现翻转课堂。例如，我们在讲授酶的应用章节中，先以小组为单位，让学生利用约一周的时间，查阅搜集资料，将生产生活中用到的酶一一列举出来，并说明酶在其中发挥的巨大作用有哪些，小组讨论、搜集资料，制作图文并茂、条理清晰的课件，推选一位代表与大家分享。讲授结束后由教师点评，提问，并鼓励其他同学提问，由台上的同学解答。这种讲授和参与有机结合的教学方法，能够锻炼学生的文献查阅、逻辑思维、分析问题解决问题和语言表达能力[7]。同时，在这种教学过程中，小组成员分工合作，培养了学生的团队协作能力，为学生踏上工作岗位提供了很好的锻炼机会。

为了验证“讲授 + 参与”的教学方式效果，连续3年来，通过对2011—2013级生物技术3个专业(动物、植物、生物制品)期末考试平均卷面成绩分析来看，“讲授 + 参与”教学方式的课程卷面平均成绩达到75.0分(见图1)，明显高于讲授教学法授课的学生平均成绩67.7分。另外，问卷调查了2011级生物技术专业(动物、植物，教学方式：讲授) 和2012 级生物技术专业(动物、植物，教学方式：讲授+参与)共213名同学对两种教学方法的综合满意度，结果显示，87.67%的学生对“讲授+参与”教学表示满意，显著高于以教师为主体的单纯讲授教学法(55.33%)，具体如图2。由此可见，讲授与参与有机结合的教学方法，利于学生深入理解和牢固掌握理论知识[8]。

图1 不同教学方法的学生课程平均成绩

2.2 讲授与实践有机结合，培养动手操作能力和创新能力

酶工程课程具有很强的实践性，在授课过程中注重实践能力的培养，有利于学生科研思维和创新能力的培养。在教学过程中，要充分重视实践带动教学的优势，通过大学生实践创新项目(SRTP)和科研兴趣小组的形式，引导学生积极融入科学研究，提高学生的创新思维和科研能力[7]。因此，我们将实验学时由原来的12学时增加为24学时，实验内容由验证性实验改为综合性实验，包括酶的小规模生产全过程(从细胞的培养到酶的提取分离纯化、纯度鉴定和稳定性分析)，不同种类细胞的培养和固定化等实验，且让学生以小组为单位参与包括实验设计、试剂配制、仪器准备、结果分析及实验报告撰写的实验全过程，教师在其中只对实验的可行性予以指导并提出建议。同时鼓励大部分学生都积极参与SRTP项目，激励学生参与实践教学的主动性和创新性[9]。

经过这样的实践训练，部分学生对该门课程产生了浓厚兴趣，提出一些新的想法，主动要求继续深入做酶工程的相关实验，我们尽量创造条件满足学生的求知欲望。甚至有些学生将其确定为自己今后的考研方向，我们会介绍一些在酶工程研究领域取得丰硕成果的科研院所和高校，为学生考研提供参考。参与科研工作不仅有利于理论联系实际，还使学生熟悉国内外相关领域研究动态，掌握仪器使用方法，培养科学探索精神，丰富教学内容，提高教学质量[10]。

面向2013 级生物技术专业(动物、植物、生物制品，教学方式：讲授 + 实践) 共163名同学，对这种教学方法的综合满意度进行调查，学生的满意度达到94.67%(图2)，学生卷面平均成绩为79.00分(图1)。通过以上教学改革与实践，显著提高了学生对酶制剂的认知能力、分析问题和解决问题能力及创新思维能力。

图2 不同教学方法的学生满意度

2.3 任课教师互相交流学习，取长补短，提升教学效果

教师不是孤立存在的，教师个体的成长与发展离不开教师群体组织的影响和推动、离不开教师之间的相互学习和借鉴。一些技能互补而又相互协作，教师应互相沟通交流授课内容、授课方式，不断获得经验与反思而收获专业成长，实现教学内容和教学方法的有效改革，以提高教师教学水平、提高教育质量。对相同问题提出不同甚至相反的观点和看法、从不同的方面去看待相同的教学问题，进而激活教学机制、深化教学内容与方法的改革、提升教师的教学水平。同一门课程不同章节分别由几位老师承担，每位老师在充分把握自己所讲授章节内容的基础上，与其他老师进行交流，分析教材，各抒己见，切磋经验，达成共识。

图3 2010—2016年学生对一位/两位教师授课的满意度

学生在学习中产生厌倦感有多种原因，如教学方法的引进、教学手段的更新等。经过连续7年的问卷调查发现，适当更换任课教师也是提升教学效果的措施之一。2010—2012年连续3年我校的酶工程课程由同一位老师承担，2013—2016年连续4年新增一位老师，酶工程课程由两位老师共同承担，每人负责讲授教学大纲一部分的内容。经调查问卷分析发现，学生对授课的满意度和学生成绩均有很大差异(图3、4)。2010—2012年学生的满意度为55.33%～58.00%，平均满意度为57%；2013—2016年学生的满意度达到83.33%～95.00%，平均满意度为90.50%(图3)。2013—2016年课程卷面平均成绩达到77.9分，明显高于2010—2012年的学生平均成绩65.9分(图4)。通过适度更换任课教师，注入课堂新鲜血液，学生的学习兴趣显著提高，同时教师也可集中精力充分准备所承担授课内容，进而有效提升教学效果。

图4 2010—2016年一位/两位教师授课学生课程平均成绩

3 结语

酶工程是生物技术领域的重要课程。我们通过对酶工程课程理论和实践教学的改革与实践，改进教学方法与手段，不仅调动了学生学习积极性，激发了学习兴趣，提升了教学质量和教学效果。总之，在酶工程课程的教学中灵活地运用多种教学方式，适当进行教学角色转换，学生的综合能力大幅提高，获取知识和应用知识的能力得到锻炼。酶工程课程的改革与实践经验，将对进一步完善该课程的教学环节和教学体系建设提供参考。