酶工程实验教学改革探索

权春善，金黎明，张春枝，杨 君，曹成有，杨翔华

(1.大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连116605;2.大连工业大学 生物工程学院，辽宁 大连116034;3.大连理工大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连116024;4.东北大学 生命科学与健康学院，辽宁 沈阳110819;5.辽宁石油化工大学环境科学与工程学院，辽宁 抚顺113001)

酶工程是生物工程专业的主干课程，是研究关于酶的生产和应用的重要学科，它综合了微生物学、发酵工程学、生物分离工程、生物化学等学科的知识，实践性和应用性很强，因此，酶工程实验的作用显得非常重要。在教育部《关于进一步深化本科教学改革、全面提高教学质量的若干意见》文件中，也明确提出了“高度重视实践教学环节，提高学生实践能力”的要求［1］。本文以大连民族大学酶工程实验教学为例，为提高教学质量，更好地造就一批动手能力强、适应社会发展需求的应用型、创新型人才，对酶工程实验教学的模式改革进行了探究。

1 传统酶工程实验教学存在的主要问题

1.1 实验内容单一

在原有的酶工程实验课程设置中，一般是依照理论课教学内容安排实验，实验内容简单，周期短，基础性和验证性实验较多，有的实验还与其他课程(如生物化学)的实验相重复，而且每个实验都是相对独立的，衔接不够紧密，综合性、设计性实验较少，这样不能保持整个实验教学内容的连续性、系统性和综合性，不利于培养学生的综合思维能力和创新意识［2］。

1.2 教学内容滞后

传统的酶工程实验教学内容简单，具有时代滞后性，与生产、生活实际联系不够紧密，不利于培养学生将知识运用于实际的能力［3］。

1.3 教学模式陈旧

传统的实验教学一般采用有详细步骤的实验指导书，学生只需按照已经设定好的实验方案进行操作即可，很少主动提前预习和针对实验中的问题进行思考。在实验中如果遇到问题，往往也是依赖教师去解决，缺乏学习的主动性［4］。这种教学模式忽视了学生在教学过程中的主体性和主动性，达不到对学生应用能力和探索能力培养的目的。

1.4 考核方式不足

以往的考核方式主要包括两部分内容，即实验报告占70 %，平时考勤占30 %。这种考核方式导致个别动手能力较差、甚至基本不动手做实验的学生，通过抄实验报告就能得高分，影响学生实验的主动性和积极性［5］。

2 酶工程实验课教学创新的探索

2.1 实验内容改革

目前大连民族大学生命科学学院生物工程系的酶工程实验课内容，基本包含了酶工程理论课的全部重点，包括酶学基础、产酶微生物的分离选育、酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶的固定化、酶的分子修饰等章节。因此，实验项目的选择应注重和其他实验课程(如生物化学实验)互补，避免冲突和重复。

针对传统酶工程课程内容简单，基础性和验证性实验较多，综合性、设计性实验较少的问题，安排了综合性的设计实验“蛋白酶的粗提及活力测定”。整个实验包括三大部分内容:(1)产酶微生物的筛选、鉴定及产酶微生物的液体发酵;(2)酶的提取及分离纯化;(3)蛋白质含量及蛋白酶活力的测定。实验从产酶微生物的筛选、菌株鉴定，到微生物液体发酵法产酶、目的蛋白酶的分离纯化，再到蛋白含量测定、酶活性检测，涉及了微生物学、发酵工程、生物化学、生化分离工程等课程的理论知识和操作技能，从而激发学生对实验课的兴趣，培养学生的思考和动手能力。因为整个实验需要设计完整、连贯，一环紧扣一环，一步操作失败后面的实验就无法进行，由此提高了学生的责任心，强化其合作精神。

此外，针对以往酶工程实验与生产、生活实际联系不够紧密的问题，安排了“木瓜蛋白酶消除啤酒中蛋白质浑浊的观察”，使学生们对木瓜蛋白酶在食品加工、果汁、啤酒生产过程中能够消除蛋白质浑浊的应用加深认识，加强了实验与生产生活的联系。

2.2 教学方法改革

针对传统的实验教学基本以教师主动教授为主，学生被动接受，盲目按照实验指导操作的问题，对于个别实验(如“蛋白酶的粗提及活力测定”)采用启发式、自主设计型实验教学方式，将4 ～5 个学生分为一个小组，以组为单位，学生自己根据教师课前提出的实验题目查阅文献资料，整理出一个可行的实验方案，然后自己配制实验试剂，完成所有实验。实验结束后，每组学生进行组内讨论、汇报，总结实验结果。实验期间如遇到问题，在教师的帮助下自己查找原因并分析问题，独立解决，最后写出实验报告。这样的教学方式激发了学生实验的兴趣和潜在的创新能力，也为学生大四时的毕业论文(设计)工作的开展打下了良好的基础［6］。

2.3 考核方式改革

改革后的酶工程实验课考核标准主要以学生动手能力和综合素质为参考指标，包括三个部分:(1)实验报告质量，占总成绩的50 %，主要考察实验方案及步骤的设计，实验结果分析及讨论部分严禁出现实验报告抄袭现象，否则均为0 分;(2)实验具体操作，占总成绩的30 %，主要考察学生对实验的参与程度、对仪器设备的操作规范与否、完成时间等;(3)其他部分，占总成绩的20 %，主要考察学生课前预习情况、组间合作情况及卫生打扫等。此外，对于实验过程有独特见解的学生可以给予额外加分奖励。

3 存在的问题与对策

通过几年的酶工程实验教学改革，实践表明，新的教学方式锻炼了学生自主查阅文献、设计实验方案的能力，提高了学生对实验课的兴趣和重视程度，有益于培养学生的团队合作精神。95 %以上的学生对这种教学模式表示欢迎和肯定。但仍存在着一些问题:(1)学生之间自学能力和动手能力差别较大。虽然大部分学生表现很好，但仍有些学生的主动性不高，自学能力不够，不能独立完成实验的设计和操作。这就要求教师不能完全放手，对基础较差的学生应及时鼓励，亲自指导，帮助他们完成实验。(2)学生分析数据的能力不足。一部分学生只是把实验数据简单的罗列出来，没有进行数据分析和结果讨论，而分析和讨论恰恰是最重要的部分。因此，教师应加强指导学生对数据分析、结果讨论方面的练习，学会总结实验成败的关键因素。(3)由于改革后的酶工程实验时间连贯性较强，每一大组学生都是连着上实验课，因此在时间安排上，尽可能避免与其他实验课程发生冲突［7］。

总之，通过对酶工程实验教学的一系列改革措施，培养了学生实事求是、严肃认真的科学态度，提高了学生分析问题、解决问题的能力，并进一步提高了学生的科学素养和创新精神，从而达到了培养应用型创新人才的目的。

［1］康静，刘玉青，关建义，等. 加强生物工程专业酶工程实验教学改革［J］. 安徽农业科学，2011，39(23):14434 －14435.

［2］韩鸿鹏，成庆利，王丁，等.“实验助教”模式在酶工程实验教学中的应用［J］.高师理科学刊，2013，33(2):103 －106.

［3］周念波，李轶群，涂绍勇，等. 酶工程实验项目化教学改革探索［J］.广东化工，2014，41(2):147 －148.

［4］黄时海，韦春葵，杨洋，等. 酶工程实验教学的改革与实践［J］.中国科教创新导刊，2011，25:122，124.

［5］石陆娥，章志量，沈波，等. 酶工程实验教学模式创新初探［J］.健康研究，2011，31(3):234 －235.

［6］吴士筠，魏艳芬，乐薇.生物工程专业酶工程技术实验教学模式改革探索与实践［J］.科教导刊，2014，3:122－123.

［7］陈文伟，刘明启，申屠旭萍.酶工程原理课程中实验教学模式改革的探索［J］. 高等函授学报:(自然科学版)，2012，25(1):39 －40.