酶工程課程改革探索

夏文靜 張亮 周惠 李飛

摘要 為了使該課程符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)能從事酶工程相關(guān)工作的技術(shù)人才，從課程定位、課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進行改革，探索合適的教學(xué)方法，進一步提高教學(xué)效果和人才質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 酶工程；教學(xué)改革；教學(xué)方法；應(yīng)用型人才

中圖分類號 Q814 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）29-0255-02

Exploration on Curriculum Reform of Enzyme Engineering

XIA Wenjing， ZHANG Liang， ZHOU Hui， LI Fei*

（Technology Chemistry & Bioengineering College， Nanjing Normal University Taizhou College，Taizhou，Jiangsu 225300）

Abstract In order to make the course meet the training target of applied talents， it is necessary to cultivate technical personnel who can engage in enzyme engineering. This paper reformed the curriculum orientation， curriculum content， teaching methods and teaching methods， and explored appropriate teaching methods to further improve teaching effectiveness and quality of personnel.

Key words Enzyme engineering；Teaching reform；Teaching method；Practical personnel

基金項目 南京師范大學(xué)泰州學(xué)院第二批精品課程酶工程；江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項目（15KJB220004）；泰州市社會發(fā)展項目（TS201516）。

作者簡介 夏文靜（1982—），女，山東青島人，講師，碩士，從事酶工程、天然產(chǎn)物研究。*通訊作者，講師，博士，從事天然產(chǎn)物的開發(fā)、酶工程、基因工程研究。

收稿日期 2017-08-09

酶工程的概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，隨著學(xué)科不斷發(fā)展，酶工程被認(rèn)為是現(xiàn)代生物工程四大技術(shù)體系（基因工程、細胞工程、酶工程和發(fā)酵工程）之一。

酶工程是生物學(xué)等學(xué)科的專業(yè)課、生物技術(shù)專業(yè)的核心課程，是以微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)為基礎(chǔ)課程的專業(yè)課，涉及這些課程的基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)實踐。鑒于酶工程在專業(yè)知識中的重要性，教師十分重視酶工程課程的發(fā)展，無論在師資隊伍建設(shè)還是實驗室建設(shè)上都給予大力扶持。如何提高酶工程課程的教學(xué)質(zhì)量，探討更加有效的教學(xué)模式，直接關(guān)系到學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力提升[1]。該課程由5名教師承擔(dān)，其中2名教授、3名講師。現(xiàn)從課程的定位和目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)條件等方面進行改革，以提高酶工程教學(xué)質(zhì)量，滿足社會對生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求[2]。

1 專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位與課程目標(biāo)

南京師范大學(xué)泰州學(xué)院為適應(yīng)江蘇地區(qū)生物、制藥等產(chǎn)業(yè)對大量生物專業(yè)人才的需求，成立了生物技術(shù)專業(yè)。本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)：以培養(yǎng)具生物技術(shù)專業(yè)的基本理論、基本知識、基本技能，能在生物、醫(yī)藥等行業(yè)的企事業(yè)單位從事相關(guān)的生產(chǎn)、管理、分析檢驗等工作的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。在酶工程的講授過程中，強調(diào)課程理論與實踐相結(jié)合，要求學(xué)生掌握酶生產(chǎn)、改性及應(yīng)用的相關(guān)知識，體現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。在課堂中理論聯(lián)系實際，即學(xué)習(xí)酶工程的基本原理，同時掌握酶的生產(chǎn)方法，以及酶在發(fā)酵（酒的生產(chǎn)）、食品（蛋白酶）、醫(yī)療（血糖檢測）、造紙（纖維素酶）、紡織（纖維素酶）、化工（SOD酶）等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀。通過實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握和運用酶工程的知識與原理，鼓勵學(xué)生以酶為研究課題申請大學(xué)生創(chuàng)新項目以及參加創(chuàng)業(yè)計劃大賽。

2 精選教材

教材是科學(xué)概念或程序的權(quán)威性記錄，是學(xué)校教學(xué)活動最重要的工具，是保證教學(xué)質(zhì)量的基本前提[3]。酶工程是一門應(yīng)用性比較強的學(xué)科，應(yīng)選擇內(nèi)容詳實、應(yīng)用性突出的教材。該課程組的教師經(jīng)過認(rèn)真比較，選用郭勇主編的《酶工程》教材。

2011年選擇了由科學(xué)出版社出版的“名師點撥”系列教材《酶工程》（郭勇主編，2009年4月，第一版）為教材[4]，其系統(tǒng)性強、內(nèi)容豐富，具有理論深度和廣度，能反映與課程有關(guān)的科研新成果，符合學(xué)生實際情況。2013年選用的郭勇主編的《酶工程》（第三版）屬于普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材[5]；2016年選用的郭勇主編的《酶工程》（第四版）屬于普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材[6]?！睹概c酶工程及其應(yīng)用》[7]、《現(xiàn)代酶學(xué)》[8]等書籍作為該課程的參考書。

目前國內(nèi)尚無完整、實用性強的酶工程實驗教材，在實驗課程的講授過程中，任課教師根據(jù)學(xué)生先修課程中的實驗情況以及實驗室條件，設(shè)計了一些實驗參考書上沒有的應(yīng)用性強的實驗，根據(jù)每章內(nèi)容編寫實驗講義。實踐證明，經(jīng)過系列實驗單元操作，加深了學(xué)生對酶工程內(nèi)容的理解與認(rèn)識。

3 加強實踐，注重應(yīng)用

3.1 在教學(xué)計劃方面

該課程是生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，在本專業(yè)課程中占有非常重要的地位。在對江蘇地區(qū)尤其是泰州地區(qū)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)院應(yīng)用型人才的培養(yǎng)特色，在酶工程這門課程中加強了實驗比重，實驗課時占50%。

3.2 實驗教學(xué)方面

該課程的實驗內(nèi)容設(shè)計6個基礎(chǔ)實驗和1個綜合大實驗，并且強調(diào)應(yīng)用（表1）。

3.3 校外實踐方面

該課程開設(shè)在大三上學(xué)期，在教學(xué)過程中帶領(lǐng)學(xué)生去企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。課程相關(guān)工廠見習(xí)見表2。通過見習(xí)加深了學(xué)生對課堂知識的理解，讓學(xué)生將學(xué)到的知識與今后的就業(yè)相聯(lián)系，增加了學(xué)習(xí)課程的興趣。

3.4 在學(xué)生創(chuàng)新方面

針對一些學(xué)有余力的學(xué)生成立“科技創(chuàng)新興趣小組”，分別由該課程的5位教師指導(dǎo)。該創(chuàng)新小組在近5年內(nèi)獲得6項江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新項目。

4 畢業(yè)論文開展注重與課程相結(jié)合

在畢業(yè)論文的選題過程中，結(jié)合教師的科研方向，選擇跟酶工程相關(guān)的畢業(yè)論文。例如2017屆生物技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文選題有“重組漆酶同工酶B6對酚類化合物的降解特性研究”“三種重組漆酶同工酶酶學(xué)特性比較研究”“杏鮑菇漆酶基因在畢赤酵母中的異源表達”“杏鮑菇菌體對染料的吸附與脫色”“不同誘導(dǎo)物對杏鮑菇漆酶同工酶的誘導(dǎo)”等。

5 在教學(xué)方法與教學(xué)手段上進行探索

在教學(xué)中一直堅持以學(xué)生為主體的教育思想，注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)。在教學(xué)過程中采用了4種模式：重基礎(chǔ)、強應(yīng)用、個性化、模塊化；教學(xué)方法上采用了3種教學(xué)方法：演示教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、互動式教學(xué)。具體方法如下。

首先在緒論教學(xué)中，強調(diào)酶工程在整個生物工程中的重要性和中心性，使學(xué)生首先重視該課程的學(xué)習(xí)。在講授過程中，盡量多引入跟生活相關(guān)的酶的應(yīng)用實例，激發(fā)學(xué)生興趣。例如：在講酶的應(yīng)用的時候，以大寶SOD蜜中的SOD酶為例進行介紹，以復(fù)旦大學(xué)的FE酶牙膏為例進行延伸。

在教學(xué)方法中，比較成功的教學(xué)方法是演示教學(xué)法。酶工程是一門實用性非常強的學(xué)科，例如酶的生產(chǎn)、改性、分離純化以及應(yīng)用在很多生物企業(yè)都有涉及，因此在上課過程中更加注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中會通過實物演示、動畫演示以及圖片演示來呈現(xiàn)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。這樣一來讓學(xué)生以更形象的方式、更深刻的印象來加深對課堂內(nèi)容的理解和掌握。例如在講酶的固定化的時候，以圖片形式呈現(xiàn)不同的固定化方法；在講酶的分離純化的時候，以動畫的形式來演示酶分離純化的4種方法。以演示的方式呈現(xiàn)，在教學(xué)過程中取得了良好的效果。

啟發(fā)式教學(xué)是在講每一章內(nèi)容以前設(shè)置一兩個小問題，讓學(xué)生思考，從而引出這節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如在講酶的固定化的時候，引導(dǎo)式地提問學(xué)生游離酶在應(yīng)用過程中的優(yōu)缺點，并針對缺點，思考如何去改善。教學(xué)中以實驗加問題為切入點，達到探索為本的目的。

互動式教學(xué)是在上課過程中以師生互換角色的方式進行備課，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)下次課的內(nèi)容，在教師講解課堂內(nèi)容以前，給學(xué)生10 min左右講解對這一章內(nèi)容的理解和概括。

6 注重信息技術(shù)手段在教學(xué)中的應(yīng)用及效果

如何開發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)手段，讓抽象原理注入形象元素，實現(xiàn)教學(xué)效率和質(zhì)量的雙提高，成為教學(xué)改革成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對酶工程教學(xué)中的重點和難點，自行制備課件，從實際生產(chǎn)中收集錄像、 圖片、投影片等多媒體信息供學(xué)生學(xué)習(xí)，明顯提高學(xué)習(xí)興趣和質(zhì)量；從網(wǎng)上查找一些專題資料，豐富學(xué)生的課外資料；向?qū)W生介紹一些優(yōu)秀的生物資源網(wǎng)站，拓展視野，例如http：//www.bioon.com/生物谷、http：//emuch.net/小木蟲、http：//bbs.bbioo.com/生物秀。

該課程是學(xué)校的精品課程，課程將相關(guān)教學(xué)信息，如大綱、教案、復(fù)習(xí)思考題、實驗指導(dǎo)、參考文獻等逐步傳上網(wǎng)并免費開放，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

7 作業(yè)、考試教改舉措

學(xué)生在傳統(tǒng)作業(yè)的基礎(chǔ)上開展專題匯報，并相互交流。例如在講酶的應(yīng)用時，讓學(xué)生做PPT進行酶應(yīng)用的介紹，學(xué)生積極性高，課堂氣氛活躍，取得了良好的教學(xué)效果。

采用閉卷考試在試卷分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)上，加入實驗成績和平時成績。其中試卷分40%，平時成績25%，實驗成績35%。

8 教學(xué)效果

經(jīng)過對該課程進行改革的探索，在教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果上取得了一定成效。5名教師的教學(xué)質(zhì)量高，學(xué)生課堂教學(xué)評估都在90分以上。通過加強實驗教學(xué)，學(xué)生的實踐能力得到提升。通過對教學(xué)方法進行探索，采用演示教學(xué)法和互動教學(xué)法相結(jié)合的方式，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面取得較好效果。在課程考核方式方面，通過卷面成績、實驗成績、平時成績3方面來進行考核，使考核方式更合理全面。通過課程改革，該專業(yè)學(xué)生在酶的生產(chǎn)、改性、純化方面的實驗技能得到強化，在從事生物方面相關(guān)工作時更占優(yōu)勢。

參考文獻

[1] 高啟禹，張文博，李小英，等.酶工程課程教學(xué)模式改革的探索與實踐[J].新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2012，29（1）：77-78.

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[3] 張庭廷，施媚.《酶工程》教學(xué)與課程建設(shè)的探討[J].生物學(xué)雜志，2009，26（3）：91-92.

[4] 郭勇.酶工程[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[5] 郭勇.酶工程[M].3版.北京：科學(xué)出版社，2013.

[6] 郭勇.酶工程[M].4版.北京：科學(xué)出版社，2013.

[7] 孫君社.酶與酶工程及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[8] 袁勤生.現(xiàn)代酶學(xué)[M].上海：華東化工學(xué)院出版社，2007.