生物工程专业酶工程技术实验教学模式改革探索与实践

吴士筠 魏艳芬 乐薇

摘 要 酶工程技术实验课具有很强的专业性和实践性。为了进一步拓宽学生的知识面和激发学生自主学习的积极性，培养学生的创新能力，体现教学与科研相结合，我们将教师的科研项目和实际生产有机地结合，开设自主设计型实验课的方式，对酶工程技术实验教学模式进行了改革。实践证明，这样做克服了以往的以验证性实验为主的教学模式的诸多弊端，实施后成效显著。

关键词 酶工程技术 实验教学 模式改革

中图分类号：G424 文献标识码：A21世纪生命科学飞速发展，生物工程科技产品在市场上不断出现，不断增多，不断更新。酶工程是生物技术的一个重要方面，因此，酶工程理论知识也随着不断更新，实验技术更在不断改进。生物体内的一切化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。根据酶所特有的催化性能正发挥着巨大的作用，其应用领域涉及农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面。

酶工程是生物工程专业的核心课程，其实践性和应用性很强，在本专业具有很重要的地位。酶工程实验课的开设既增强了学生学习酶工程理论课程的效果，同时还可以提高学生的实际应用能力、分析问题及解决问题的创新思维能力。因此，在大三下学期或大四上学期科学地合理地安排酶工程实验教学是十分重要的。近年来，我们就如何造就一批具有较扎实的专业理论基础、较强实际动手能力、能够适应社会发展需求的创新型人才，针对工科专业实验课的特点和存在的实际问题，探索了采用自主设计型实验教学方法在本科生酶工程技术实验实践教学中的应用。

1 酶工程技术实验课程的教学模式改革

1.1 原有实验课程教学模式存在的问题

过去的实验课程项目之间无联系，且以老师讲解为主，学生只需听从安排，然后按部就班地完成规定的实验步骤，因而学生提不起学习兴趣，出现应付实验课的现象，对于研究能力和创新能力的培养则更谈不上，大多数同学互相抄袭实验报告。由此可见，学生对工程实践环节的宏观认识和整体把握，就更不用说了，因此严重影响了实践教学的效果。

随着现代教育观念的改革和人才培养模式的转变，知识也在不断地更新，部分验证性的实验内容已陈旧、过时，严重落后于当代科学的发展并阻碍了实验教学水平和教学质量的提高。我们在生物工程专业新开设了工程技术实验课程——酶工程技术实验课，并作出以下实践与探索。

1.2 优化实验课教学内容

系统性地整合过去酶工程实验课中相对独立的实验内容，并把研究与实际生产应用融入教学过程，同时编入到酶工程技术实验课教材。针对目前市场上酶在农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面的广泛作用及其经济发展的前景前，我们开发了酶工程技术的系列实验：酶的提取、酶的分离与纯化、酶学性质研究、酶的固定化等。在整个实验过程中，让学生从实验项目的选择到实验方案的制定，从样品的筛选、酶的提取、酶的性质学研究到酶的分离纯化、固定化，最后把制备的产品应用于实践中等，整个过程综合利用多种原理与技术方法，实验技术路线环环相扣，涉及到了多种技术环节。由此，学生从中不仅掌握了基本技能，同时激发了科研兴趣，从中学到了新知识和新技术。

1.3 改革实验教学方式

在酶工程技术实验课的教学中，我们采用启发式、注重创新思维，自主设计性实验教学方式，课前提出所要解决的问题，然后引导学生去思考、分析，综合所学知识，在教师的帮助下选定研究题目，自己查阅文献，自行制定出实验方案和安排完成实验的时间，例如，“乙醇脱氢酶的提取及应用”曾为老师的科研课题，我们将其与酶工程技术实验课结合，并将其编写到实验教材中。在实验过程中，让学生从文献的查阅检索到设计实验方案，从确定实验材料、配制实验试剂到所研究的酶的提取、分离纯化、检测、鉴定等操作环节全部由学生自己进行。过程中遇到了问题时在教师的帮助下，查找原因、分析问题、独立解决，最后总结实验中的问题，并写出实验论文，从而使学生得到了全面的训练，能力也得到了全面的提高。这样的教学方式为大四时的毕业论文（设计）工作的开展打下了良好的基础。这种实验教学方式激发了学生实验的兴趣和潜在的创新能力，有利于因材施教。与传统型实验比较，设计性实验能更好地培养学生的动手能力和创新能力，对学生是一种较高层次的实践实验训练。在如此激烈的竞争社会，学生能更好地武装自己，提升自身踏入社会的竞争力。

2 酶工程技术实验的安排与实施

与实际生产密切结合的专业课程——酶工程技术实验，应用性非常强，而实验课是加强学生对理论课理解最好的方式，同时也加强了学生的动手能力的培养。另外，我们开设的酶工程技术实验具有一定的连续性。我们将酶工程技术实验课相对集中安排，实验室实行全天候开放，对学生采用分组的方式，每个课题组选择1种酶作为研究对象，如果学生选定某种酶的研究后，从酶的提取分离，到酶的检测、鉴定、性质学研究、再到酶的固定化及其应用，就是一个内容完整的大实验，需要连续一段时间才能完成此内容，因此需要根据学生完成其它课程的时间合理安排该实验。同时在教师的指导下，学生则以课题组的形式自由组合共同完成1个人不可能完成的全部实验内容。完成此实验内容除了按教学计划规定的时间按时集中实验外，课外时间学生根据自己的安排与实验中心预约完成全部实验。

实验完毕，要求学生对结果进行讨论、分析，然后按照科技论文的写作方式写出完整的实验论文。这种方法使学生学会了对实验结果进行科学总结和归纳的方法，养成了严谨的科学态度和良好科研工作习惯，同时也锻炼了学生的科研写作能力，为今后的工作、学习、深造奠定了良好的基础。

3 自主设计型实验的考核方式

考核标准的公平与否对学生学习的积极性和热情有很大的影响。为了对学生的实验技能进行客观的评价，对实验教学效果进行有效的检验，我们修订了以往仅根据实验报告的质量给予实验成绩评定的方式，制定了新的考核标准。考核内容具体包括三个方面：（1）实验论文的撰写。主要看论文是否有完善的文献综述，方案设计是否合理，有无创新性、是否可行，实验结果计算是否正确等。（2）实验及具体操作。主要看仪器设备的正确使用，实验操作是否规范，完成全部实验所用的时间等。（3）实验态度是否端正、出勤情况及数据记录是否完全、结果是否真实，团队协作是否良好等。新的考核标准的实行，对以往考核方式的缺点进行了弥补，真正达到提高学生的综合能力考查和创新培养的目的。

4 酶工程技术实验效果与讨论

4.1 效果

在武汉长江工商学院工学院和学校实验中心的大力支持下，我们从2009年开始在酶工程技术实验技能的强化训练中探索以自主、综合、设计型实验教学模式进行改革，其实验教学效果令人较为满意。学生反馈的信息表明，实行自主、综合、设计型的实验教学模式以来，学生学习的自觉性和积极性普遍高涨，动手能力得到了较大的提高；学会了文献的查阅方法，通过对实验的探索，培养了独立研究问题、解决问题的能力，克服了想当然，急于求成的毛病，激发了创新思维的能力，提高了科技论文的写作能力；同时增强了学生实验的责任感和团结协作精神。

4.2 讨论

（1）酶工程技术实验课教学模式改革探索与实践，紧密地将综合设计性实验与创新性实验进行了糅合，实现了课内与课外相结合、教学与实际生产相结合的教学方法；在考核方面，打破了以往的教师单一评价的机制，通过学生小组互评、自评与教师考核相结合的方法对学生的实验操作能力进行客观的评价，提高了学生的自信心；在具体实施上，以学生独立操作，教师观察指导，最终以论文的形式对文献的查阅、实验的方法设计及结果进行总结、讨论等，使学生受到了现代化工程技术实验技能的较为完整的训练，从而达到应用型、创新性人才培养的目的。（2）经过酶工程技术实验教学模式改革与实践，得到了绝大多数学生的支持，在整个教与学过程中学生思维活跃，“动手”之前充分“动脑”，有效培养了学生的科学研究能力、知识和实验技能的综合运用能力、分析和解决问题的能力。（3）酶工程技术实验教学的改革与实施，使学生解除了不愿动手的依赖心理，并积极争取实际动手的锻炼机会，而且增强了学生对实验原理的理解和认识，提高了学生的实验兴趣，激发了学生积极参与实验的热情，大大地提高了实践教学效果和教学效率。同时值得注意的是经过该课程的教与学，学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中积累知识和获得探索科学知识的乐趣，其团队协作的精神得到了培养，对于实验的考核机制，学生普遍反映新的考核机制比以前更公平、更合理。

由上述可见，酶工程技术实验教学综合设计型模式的改革是培养学生理论应用能力和科研创新能力的有效途径，不仅可以激发学生的学习热情，调动学生学习的主动性、创造性，而且还可提高学生的综合素质，最终实现对学生的应用创新能力的培养。

基金项目：武汉长江工商学院教学建设项目，项目编号：04104Y001

参考文献

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