理科高校酶工程课程建设与教学改革

张石柱　戴亦军

摘要：酶工程是生物技术专业及相关专业的重要专业课之一。理科学生虽然具有较好的生物学基础，但缺乏工程学知识基础和实践经验，因而对学习工程性较强的专业基础课不适应，因而酶工程成为理科和综合类高校学生较难学习和掌握的一门课程。本文针对理科生专业知识背景，探讨了酶工程在教学内容、教学方法、实踐教学和考核形式等方面的改革措施及方案。

关键词：酶工程；生物工程；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）32-0156-02

2009年5月国务院通过《促进生物产业加快发展的若干政策》，将生物产业培育成为高技术领域支柱产业，把生物技术作为未来高技术产业迎头赶上的重点。加强生物技术课程建设，提高课程教学质量，对培养高质量的生物技术人才尤为重要。作为现代生物技术专业的必修课酶工程是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成为一门新的技术科学，是理论与实际应用的桥梁，要求学生既要有生物工程的基础，又要有化学工程的相关知识。

2015年国内开设生物技术专业的高校已达375所，这些高校中很多是依托于生命科学设置了生物技术专业。与工科高校相比，学生虽然具有较好的生物学基础，但缺乏工程学知识基础和实践经验，因而对学习工程性较强的专业基础课不适应，因此酶工程成为理科和综合类高校学生较难学习和掌握的一门课程。如何针对和结合理科类学生的特点，加强和提高酶工程课程教学质量，提高学生的工程学素养，对保障和提升生物技术专业的办学水平有较为重要的作用和意义。笔者结合近年酶工程教学实践，针对酶工程课程建设中存的一些问题，在教学内容与教学方法等进行了一些探索和改革。

一、合理安排教学内容

（一）优化教材内容

1971年第一届国际酶工程会议上正式命名酶工程。酶工程作为酶学的应用型学科，在46年的发展过程中，发行了多个版本的教材，大部分教材在内容上偏重于工科院校。理科类学生虽然有较好的生物学理论知识，但普遍缺乏生物化工和工程设计基础，因而对学习工程性很强的专业基础课不适应。因此，选取符合理科和师范院校学生使用的教材是酶工程课程教学改革的关键[1]。相比较而言，施巧琴主编，科学出版社出版的《酶工程》教材内容安排合理，层次分明，重点、难点突出，非常适合理科和师范院校学生使用。另外，郭勇主编，科学出版社出版的《酶工程》第4版教材在酶的非水相催化，酶反应器等内容安排上更适合酶工程课程的基础教学。因此，可以将这两种教材结合使用，提高教学效果。

（二）模块化教学

为了在有限的课时内让学生很好地理解、掌握酶工程的理论和技术，笔者根据酶工程的实践和教学经验，将教材内容重新编排，形成了5大教学模块。它们分别是：酶学基本知识（包括酶在水相中的结构与性质、酶反应动力学等和酶非水介质中酶的催化作用等），酶的发酵生产（包括产酶微生物的分离和选育和酶生物合成的调节等），酶的分离和纯化，酶的修饰（包括酶的固定化、酶分子的化学修饰和酶的蛋白质工程）和酶的应用等。具体到每个模块，根据实际情况，采用合适的教学形式和教学方法。

（三）补充最新研究进展

由于酶工程发展迅速，为开拓学生视野，丰富教学内容，任课教师要随时注意学科发展，将最新的酶工程研究领域信息引入课堂教学。同时提供一些相关科研单位和院校是研究进展，为学生以后深造提供参考[2]。另外，在教学过程中介绍一些国内、国际著名的酶制剂公司的信息，如全球工业酶制剂和微生物制剂的主导企业丹麦的诺维信公司。

二、灵活运用多种教学方法

（一）丰富传统讲授法

讲授式教学是常用的传统教学方法，它虽然能系统全面地传授知识，但是单纯的讲授法不能很好地激发学生自主学习的热情[3]。为了提高教学质量，教师可以在传统讲授法的基础上适量增加了提问式、讨论式及答疑等新的教学方式，激发了学生的学习兴趣，提高了学习的效率。例如，在讲授酶的发酵生产时，对微生物的分离及培养等微生物学的相关内容不再做详细讲述，在讲授中多以提问的形式与学生互动。又比如酶工程与前期开设的生物化学、基因工程、发酵工程等课程的相关章节有较大的重复性，因此可以就课程交叉点展开启发式和讨论式教学，突出学科的联系性和侧重点。

（二）充分利用多媒体技术

长时间的单一性教学手段容易引发学生疲劳。采用多媒体教学手段可以从图形、色彩、视频等多方面刺激学生的学习效率，强化学习效果。比如酶反应器部分，由于现场参观各种酶反应器的条件有限，因此可以通过视频、动画等形式生物形象地展示多种酶反应器的外观，原理和操作特点等。又比如酶的分离纯化部分，可以通过原理动画展示和实验操作视频等方式提高教学效率。但是要注意的是多媒体教学不能完全替代教师的作用，教师在教学中还要根据教学内容适当讲解，增加互动。

（三）增加自主授课

加强学生作为教学中的主体，围绕着酶工程最新进展将学生分成若干课题小组，每个小组负责酶工程发展前沿领域，如“酶的固定化”、“酶的非水相催化”、“酶分子的改造”和“新型酶反应器”。每个课题小组的学生通过查阅文献、制作课件，课件讲解等环节介绍相关知识。通过这样的一系列环节不仅能加强学生对课程相关知识点深度与广度的了解，而且能够增强学生的团队协作能力。

三、强化实践教学

（一）增加现场教学

酶工程课程的建设不仅是让学生更好地学习专业知识，更要培养社会需要的应用型人才。因此，安排学生进行实际操作训练，不仅加深了对理论知识的理解，而且有利于培养动手能力。近几年来，我校微生物学科建立了南京微生物工程技术研究中心和江苏省资源微生物产业化工程技术研究中心，购置了双向电泳，高效液相色谱，板框压滤机，大容量高速冷冻离心机，真空冷冻干燥仪等设备，可开展酶的分离纯化中试生产。我们将酶工程课程建设与工程中心建设衔接起来，进行现场讲授，学生实际操作，加深学生对酶工程理论知识的理解。另外，通过实践性教学建设，也能进一步丰富教师的工程经验，弥补师资力量的不足。

（二）鼓励学生参加创新训练小组

我校学生在大二期间有机会参加“大学生实践创新训练计划”，学校有专项经费支持。通过酶工程的学习有更多学生参与到相关老师的科研项目以及毕业论文时愿意选择与酶工程相关的研究课题。比如葡聚糖水解酶分离纯化，几丁质酶的克隆和表达，通过这些课题的训练，学生在基础知识的掌握，理论联系实际以及分析问题和解决问题方面的能力有了很大提升。

四、改革考核方式

由于酶工程是一门理论与实践紧密结合的课程，单纯的闭卷考试模式（题型包括填空、选择、问答、判断、论述等）很难体现出学生的实践能力和创新能力。因此除了最后的期末考试评价方式外还应该注重过程性、多样化考核和记分。成绩采用百分制，具体核算及组成如下：出勤率（10%）、课堂参与度（10%）、小论文（2次）（10%）、自主授课（10%）、期中考试（10%—20%）、期终考试（50%—40%）。

总之，酶工程是一门理论与实际密切联系的应用科学，开展适合专业背景的教学改革，将有助于学生深入掌握课程重点，让学生真正认识酶工程在生物领域的重要作用，培养既懂理论又懂实践的人才。

参考文献：

[1]高启禹，张文博，李小英，等.酶工程课程教学模式改革的探索与实践[J].新乡医学院学报，2012，29（1）：77-78.

[2]唐乾.提高《酶工程》教学质量的几点体会[J].教育教学论坛，2013，（14）：108-109.

[3]韩进，张宇燕，万海同.酶工程课程教学模式的改革与探索[J].科技创新导报，2014，（23）：125-125.