生物工程專業(yè)酶工程技術實驗教學模式改革探索與實踐

吳士筠 魏艷芬 樂薇

摘 要 酶工程技術實驗課具有很強的專業(yè)性和實踐性。為了進一步拓寬學生的知識面和激發(fā)學生自主學習的積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，體現(xiàn)教學與科研相結合，我們將教師的科研項目和實際生產(chǎn)有機地結合，開設自主設計型實驗課的方式，對酶工程技術實驗教學模式進行了改革。實踐證明，這樣做克服了以往的以驗證性實驗為主的教學模式的諸多弊端，實施后成效顯著。

關鍵詞 酶工程技術 實驗教學 模式改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A21世紀生命科學飛速發(fā)展，生物工程科技產(chǎn)品在市場上不斷出現(xiàn)，不斷增多，不斷更新。酶工程是生物技術的一個重要方面，因此，酶工程理論知識也隨著不斷更新，實驗技術更在不斷改進。生物體內(nèi)的一切化學反應幾乎都是在酶的催化下進行的。根據(jù)酶所特有的催化性能正發(fā)揮著巨大的作用，其應用領域涉及農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護、能源開發(fā)和生命科學理論研究等各個方面。

酶工程是生物工程專業(yè)的核心課程，其實踐性和應用性很強，在本專業(yè)具有很重要的地位。酶工程實驗課的開設既增強了學生學習酶工程理論課程的效果，同時還可以提高學生的實際應用能力、分析問題及解決問題的創(chuàng)新思維能力。因此，在大三下學期或大四上學期科學地合理地安排酶工程實驗教學是十分重要的。近年來，我們就如何造就一批具有較扎實的專業(yè)理論基礎、較強實際動手能力、能夠適應社會發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才，針對工科專業(yè)實驗課的特點和存在的實際問題，探索了采用自主設計型實驗教學方法在本科生酶工程技術實驗實踐教學中的應用。

1 酶工程技術實驗課程的教學模式改革

1.1 原有實驗課程教學模式存在的問題

過去的實驗課程項目之間無聯(lián)系，且以老師講解為主，學生只需聽從安排，然后按部就班地完成規(guī)定的實驗步驟，因而學生提不起學習興趣，出現(xiàn)應付實驗課的現(xiàn)象，對于研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)則更談不上，大多數(shù)同學互相抄襲實驗報告。由此可見，學生對工程實踐環(huán)節(jié)的宏觀認識和整體把握，就更不用說了，因此嚴重影響了實踐教學的效果。

隨著現(xiàn)代教育觀念的改革和人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，知識也在不斷地更新，部分驗證性的實驗內(nèi)容已陳舊、過時，嚴重落后于當代科學的發(fā)展并阻礙了實驗教學水平和教學質(zhì)量的提高。我們在生物工程專業(yè)新開設了工程技術實驗課程——酶工程技術實驗課，并作出以下實踐與探索。

1.2 優(yōu)化實驗課教學內(nèi)容

系統(tǒng)性地整合過去酶工程實驗課中相對獨立的實驗內(nèi)容，并把研究與實際生產(chǎn)應用融入教學過程，同時編入到酶工程技術實驗課教材。針對目前市場上酶在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護、能源開發(fā)和生命科學理論研究等各個方面的廣泛作用及其經(jīng)濟發(fā)展的前景前，我們開發(fā)了酶工程技術的系列實驗：酶的提取、酶的分離與純化、酶學性質(zhì)研究、酶的固定化等。在整個實驗過程中，讓學生從實驗項目的選擇到實驗方案的制定，從樣品的篩選、酶的提取、酶的性質(zhì)學研究到酶的分離純化、固定化，最后把制備的產(chǎn)品應用于實踐中等，整個過程綜合利用多種原理與技術方法，實驗技術路線環(huán)環(huán)相扣，涉及到了多種技術環(huán)節(jié)。由此，學生從中不僅掌握了基本技能，同時激發(fā)了科研興趣，從中學到了新知識和新技術。

1.3 改革實驗教學方式

在酶工程技術實驗課的教學中，我們采用啟發(fā)式、注重創(chuàng)新思維，自主設計性實驗教學方式，課前提出所要解決的問題，然后引導學生去思考、分析，綜合所學知識，在教師的幫助下選定研究題目，自己查閱文獻，自行制定出實驗方案和安排完成實驗的時間，例如，“乙醇脫氫酶的提取及應用”曾為老師的科研課題，我們將其與酶工程技術實驗課結合，并將其編寫到實驗教材中。在實驗過程中，讓學生從文獻的查閱檢索到設計實驗方案，從確定實驗材料、配制實驗試劑到所研究的酶的提取、分離純化、檢測、鑒定等操作環(huán)節(jié)全部由學生自己進行。過程中遇到了問題時在教師的幫助下，查找原因、分析問題、獨立解決，最后總結實驗中的問題，并寫出實驗論文，從而使學生得到了全面的訓練，能力也得到了全面的提高。這樣的教學方式為大四時的畢業(yè)論文（設計）工作的開展打下了良好的基礎。這種實驗教學方式激發(fā)了學生實驗的興趣和潛在的創(chuàng)新能力，有利于因材施教。與傳統(tǒng)型實驗比較，設計性實驗能更好地培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，對學生是一種較高層次的實踐實驗訓練。在如此激烈的競爭社會，學生能更好地武裝自己，提升自身踏入社會的競爭力。

2 酶工程技術實驗的安排與實施

與實際生產(chǎn)密切結合的專業(yè)課程——酶工程技術實驗，應用性非常強，而實驗課是加強學生對理論課理解最好的方式，同時也加強了學生的動手能力的培養(yǎng)。另外，我們開設的酶工程技術實驗具有一定的連續(xù)性。我們將酶工程技術實驗課相對集中安排，實驗室實行全天候開放，對學生采用分組的方式，每個課題組選擇1種酶作為研究對象，如果學生選定某種酶的研究后，從酶的提取分離，到酶的檢測、鑒定、性質(zhì)學研究、再到酶的固定化及其應用，就是一個內(nèi)容完整的大實驗，需要連續(xù)一段時間才能完成此內(nèi)容，因此需要根據(jù)學生完成其它課程的時間合理安排該實驗。同時在教師的指導下，學生則以課題組的形式自由組合共同完成1個人不可能完成的全部實驗內(nèi)容。完成此實驗內(nèi)容除了按教學計劃規(guī)定的時間按時集中實驗外，課外時間學生根據(jù)自己的安排與實驗中心預約完成全部實驗。

實驗完畢，要求學生對結果進行討論、分析，然后按照科技論文的寫作方式寫出完整的實驗論文。這種方法使學生學會了對實驗結果進行科學總結和歸納的方法，養(yǎng)成了嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好科研工作習慣，同時也鍛煉了學生的科研寫作能力，為今后的工作、學習、深造奠定了良好的基礎。

3 自主設計型實驗的考核方式

考核標準的公平與否對學生學習的積極性和熱情有很大的影響。為了對學生的實驗技能進行客觀的評價，對實驗教學效果進行有效的檢驗，我們修訂了以往僅根據(jù)實驗報告的質(zhì)量給予實驗成績評定的方式，制定了新的考核標準?？己藘?nèi)容具體包括三個方面：（1）實驗論文的撰寫。主要看論文是否有完善的文獻綜述，方案設計是否合理，有無創(chuàng)新性、是否可行，實驗結果計算是否正確等。（2）實驗及具體操作。主要看儀器設備的正確使用，實驗操作是否規(guī)范，完成全部實驗所用的時間等。（3）實驗態(tài)度是否端正、出勤情況及數(shù)據(jù)記錄是否完全、結果是否真實，團隊協(xié)作是否良好等。新的考核標準的實行，對以往考核方式的缺點進行了彌補，真正達到提高學生的綜合能力考查和創(chuàng)新培養(yǎng)的目的。

4 酶工程技術實驗效果與討論

4.1 效果

在武漢長江工商學院工學院和學校實驗中心的大力支持下，我們從2009年開始在酶工程技術實驗技能的強化訓練中探索以自主、綜合、設計型實驗教學模式進行改革，其實驗教學效果令人較為滿意。學生反饋的信息表明，實行自主、綜合、設計型的實驗教學模式以來，學生學習的自覺性和積極性普遍高漲，動手能力得到了較大的提高；學會了文獻的查閱方法，通過對實驗的探索，培養(yǎng)了獨立研究問題、解決問題的能力，克服了想當然，急于求成的毛病，激發(fā)了創(chuàng)新思維的能力，提高了科技論文的寫作能力；同時增強了學生實驗的責任感和團結協(xié)作精神。

4.2 討論

（1）酶工程技術實驗課教學模式改革探索與實踐，緊密地將綜合設計性實驗與創(chuàng)新性實驗進行了糅合，實現(xiàn)了課內(nèi)與課外相結合、教學與實際生產(chǎn)相結合的教學方法；在考核方面，打破了以往的教師單一評價的機制，通過學生小組互評、自評與教師考核相結合的方法對學生的實驗操作能力進行客觀的評價，提高了學生的自信心；在具體實施上，以學生獨立操作，教師觀察指導，最終以論文的形式對文獻的查閱、實驗的方法設計及結果進行總結、討論等，使學生受到了現(xiàn)代化工程技術實驗技能的較為完整的訓練，從而達到應用型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目的。（2）經(jīng)過酶工程技術實驗教學模式改革與實踐，得到了絕大多數(shù)學生的支持，在整個教與學過程中學生思維活躍，“動手”之前充分“動腦”，有效培養(yǎng)了學生的科學研究能力、知識和實驗技能的綜合運用能力、分析和解決問題的能力。（3）酶工程技術實驗教學的改革與實施，使學生解除了不愿動手的依賴心理，并積極爭取實際動手的鍛煉機會，而且增強了學生對實驗原理的理解和認識，提高了學生的實驗興趣，激發(fā)了學生積極參與實驗的熱情，大大地提高了實踐教學效果和教學效率。同時值得注意的是經(jīng)過該課程的教與學，學生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中積累知識和獲得探索科學知識的樂趣，其團隊協(xié)作的精神得到了培養(yǎng)，對于實驗的考核機制，學生普遍反映新的考核機制比以前更公平、更合理。

由上述可見，酶工程技術實驗教學綜合設計型模式的改革是培養(yǎng)學生理論應用能力和科研創(chuàng)新能力的有效途徑，不僅可以激發(fā)學生的學習熱情，調(diào)動學生學習的主動性、創(chuàng)造性，而且還可提高學生的綜合素質(zhì)，最終實現(xiàn)對學生的應用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基金項目：武漢長江工商學院教學建設項目，項目編號：04104Y001

參考文獻

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