应用型本科《酶工程》课程教学改革的探索与实践

肖连冬，李慧星，李杰，程爽

(南阳理工学院生物与化学工程学院，河南南阳473004)

酶工程是生物工程专业一门重要的专业课，是酶学、微生物学的基本原理与工程学有机结合而产生的交叉性学科。该课程涉及大量的基础理论，强调理论联系实际，需要面对复杂的实际问题和工程问题(如酶反应器的设计)，课程内容十分庞杂，不易掌握［1］。因此，授课老师如何从该课程的特点出发，结合生物工程专业发展方向和应用型本科培养目标，优化课程体系，改进教学方法，提高教学质量，显得尤为重要。笔者结合多年教学实践，对如何优化酶工程教学体系，在教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了初步探索。

1 合理选择、调整教学内容，注重教学过程中的内容取向

1.1 教学内容要结合本校专业发展方向和地方经济发展

应用型本科是为社会提供具有一定技能性和创新精神的工业、工程等领域应用型技术人才［2］，因此，酶工程讲授内容首先要结合本校专业发展方向和当地经济发展，面向工业，面向应用。在具体教学过程中，合理优化内容结构，突出自身的办学特点和专业发展方向，才能凸显自己的专业优势，提高办学质量，为地方经济发展服务［3］。我校生物工程专业是培养应用型生物工程专业技术人才，主要服务于南阳及其周边地区区域性经济和社会发展，主要专业方向为工业发酵，包括酶制剂的发酵生产、燃料乙醇的发酵生产、抗生素的发酵生产及黄原胶的发酵生产，是南阳的经济支柱产业之一，这些产品涉及到酶的生产及酶在其他发酵工业上的应用问题。为此，首先将与“生物工业发酵产业”有关联的内容，如酶的生产及提取纯化、酶的修饰、酶固定化及其应用、酶反应器的设计及操作等作为酶工程教学主要叙述内容，并结合与地方企业如河南天冠集团、河南宛西制药集团合作项目的具体实践，充分体现学有所用，让学生看到所学课程的应用发展前景。

1.2 教学内容的安排应突出工科专业特点，注重应用型教学理念

作为工科专业，其教学内容要突出工科特点，强调素质教育。因此，对酶工程教学内容的酶学基础知识部分只作粗略的回顾总结，可根据需要适当拓宽其知识面;重点突出酶工程相关技术及其应用部分，包括酶的分子修饰(酶的化学修饰和酶的分子定向进化)、酶的固定化技术、酶的非水相催化、酶反应器等，指导酶工程技术如何应用于实践。其中酶反应器是酶工程、化学工程和设备的结合体，更体现工程特色，在介绍酶反应器类型及其基本原理的基础上，详细讲述酶反应器的选择、设计计算和操作应用，并进行一定程度的工程训练，培养学生从实际情况出发思考和解决问题的能力;对于组合生物催化、抗体酶、模拟酶、印迹酶等新进展内容必须进行介绍，以扩展、完善酶工程内容，但因尚无完整成熟的技术理论，不需占过多篇幅。这样既突出了教学重点和教学理念，又保证了教学内容的系统性、完整性。

1.3 把握学科发展动态，及时充实新知识、新内容

专业课的最大特点就是知识更新快，每年的授课内容都有所变动。尽管编写了新教材，但酶工程发展日新月异，新发现、新理论、新技术的不断涌现，要求教师在备课时要查阅相关资料，及时获取国内外酶工程及其相关领域里的科研动态和科研成果，充实课堂教学内容，以确保教学内容的前沿性，使学生了解酶工程的发展方向，同时也充实了教师自身的知识体系，为今后的教学和科研工作打下基础。

2 改进教学方法，培养学生积极活跃的思维方式和探究能力

教学方法是师生之间传授与学习教学内容所运用的方法，教授方法在教学中占重要的地位，教得好才能学得轻松、掌握的牢固，学生的学习积极性和兴趣也是由好的教学方法带动下所产生。在酶工程教学中，依据教学内容采用了以下几种教学方法，并通过不断改革和实践，取得了较好的效果。

2.1 通过提出问题，启发学生积极思维，在探究和解决问题中完成知识的传授

在课堂教学中，对每节课的内容编排和设计非常重要。怎么开场?如何深入?最后怎么解决?一步步吸引和引导学生，使学生在期待、探知中获取知识。上课开始，先把与本节内容关系紧密的知识作一简单回顾，在此基础上引出问题，此问题一定是本节要解决的或与其直接相关的，开启学生对要讲知识的应对思维，抓住学生的好奇心和探究问题的兴趣，再通过引导学生对问题的分析，逐步深入找出解决办法(方法)。例如在讲授《酶的分子修饰》时，先对酶的催化特性如高效性、专一性、反应条件温和等进行回顾，然后提出，既然酶有如此优良的催化特性，那么“为什么要对酶进行分子修饰”呢?再引导学生去分析:目前使用的酶主要是蛋白质类，而蛋白质所具有的缺点(或弱点)酶都存在，如稳定性差、作用最适条件的限制、酶的主要动力学性质的不适应以及它所具有的抗原性有可能引起的人体过敏反应等。所以人们希望通过人工方法来改造酶，克服缺点，使其更适合不同行业的需要。怎么改造即如何修饰?指出其修饰途径有二:一是从分子生物学水平进行，即用基因工程方法对DNA分子进行改造，以获得化学结构更合理的酶蛋白;二是对天然酶分子直接进行改造。最后引出具体修饰方法。

2.2 引入实例，结合实际，把抽象内容具体化

在教学中适时引入相关实例，不仅能将抽象、枯燥的知识变得具体、生动，使学生容易理解接受，而且也使学生知道学以所用。例如讲到酶的发酵生产时，就结合学生在天冠集团实习时了解的糖化酶生产实例给学生讲解，从产酶菌株的获得、发酵方法及工艺条件的控制、提高酶产量措施到酶发酵动力学等问题，使介绍变得直观、易懂;讲到固定化酶时，结合发酵工业使用的酶传感器制造及应用、临床上糖尿病患者测定血液或尿液中葡萄糖含量时所使用的酶试纸生产及原理进行介绍，进一步讲解各种不同的固定化方法，加强了学生对知识理解和应用分析能力。

2.3 利用课堂讨论，活跃课堂气氛，拓宽知识信息

教学中可选择一些合适的内容，由老师正面讲解转变成若干问题提出，让学生参与进来共同讨论。此方法要求首先由教师设计、提出问题，以反问、设问形式把要求掌握的内容在课前布置给学生，使学生有一定时间在课下阅读教材、查阅资料、引发思考。然后，在课堂上学生利用已经获得的知识信息，在老师引导下进行课堂讨论。最后，老师对内容进行梳理总结。例如在介绍核酶、模拟酶、抗体酶等一些相关内容时，就采用此教学方法，获得了较好的教学效果，使学生在获取知识的同时培养了查阅资料和分析问题的能力。

2.4 培养学生的自主学习能力，充分调动学生的学习能动性

在教学中，一些简单叙述性的内容让学生自学，老师仅作简单的提示或布置课后作业来加强学习效果。该授课方法使学生逐步改变完全依赖教师获取知识的学习习惯，逐渐养成从课堂外自主获得知识的能力，这也是大学生在校期间必须培养起来的一种非常重要的学习技能。在自学过程中若学生有问题，可随时与老师交流、探讨，开拓视野，强化学习效果。

3 科学选择教学手段，协助突破教学重点难点，提高教学效果

3.1 采用多媒体教学，激发学生学习积极性

多媒体集文字、图像、声音于一体，直观生动的表述和丰富宽厚的信息量，能有效激发学生学习兴趣，提高教学效率，加深对所学知识的理解。例如，在讲到酶反应器一章时，用AutoCAD软件绘制各种酶反应器，其画面直观清晰，结构一目了然，减轻了教师的讲解和复杂画图之劳，提高了教学效果。在课件制作中，一定要精心策划和组织演示内容，应做到以下几点:①内容主线清晰，层次分明，重点突出。对于每一章、节所讲内容首先以目录形式展示给学生，指出要解决的重点和(或)难点，然后层层展开;②图片、动画等资料的配置合理得当。图片和动画的形象、直观性，能使教学内容变得简单易懂，但配图不能杂乱无章，要紧扣教学内容，适当插入动画或图片，使课件动静结合、图文并茂、互为补充;③精练纯文本内容，避免大篇幅缀文出现，这样可强化主线，学生容易抓到学习重点。

3.2 适当的板书讲授，提升教学效果

现代化多媒体教学虽有很多优势，但并不能完全取代传统的教学方式。我们在多媒体教学中均结合适当的板书，让学生更明确讲述的内容骨架，加深对所讲内容的记忆。板书还利于教师身体语言的表达，吸引学生注意力，增强师生互动。在课堂上，需要与学生有眼神的“碰撞”，以了解学生的听课情绪和对知识的理解状况，并对学生反馈回来的听课信息及时作出回应，包括授课节奏调整、内容阐述精略、授课方式转换等，以提高学习效果。另外，适当的板书还能给同学思考、记笔记的时间，及时消化课堂知识，利于课后复习与记忆。

总之，通过对酶工程教学改革的探索与实践，充分体现培养人材的目标，调动了学生的学习积极性，使学生的综合素质也得到锻炼和提高，为生物工程专业学生就业奠定了良好基础。

［1］ 肖连冬，张彩莹.酶工程［M］.北京:化学工业出版社，2008:11.

［2］ 刘晓保.“应用型本科教育”辨析［J］.江西教育科研，2007，(1):38-40.

［3］ 罗世民.本科院校开展应用型本科教育的必要性［J］.中国成人教育，2006，(2):77-78.