酶工程實驗教學改革探索

權春善，金黎明，張春枝，楊 君，曹成有，楊翔華

(1.大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連116605;2.大連工業大學 生物工程學院，遼寧 大連116034;3.大連理工大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連116024;4.東北大學 生命科學與健康學院，遼寧 沈陽110819;5.遼寧石油化工大學環境科學與工程學院，遼寧 撫順113001)

酶工程是生物工程專業的主干課程，是研究關于酶的生產和應用的重要學科，它綜合了微生物學、發酵工程學、生物分離工程、生物化學等學科的知識，實踐性和應用性很強，因此，酶工程實驗的作用顯得非常重要。在教育部《關于進一步深化本科教學改革、全面提高教學質量的若干意見》文件中，也明確提出了“高度重視實踐教學環節，提高學生實踐能力”的要求［1］。本文以大連民族大學酶工程實驗教學為例，為提高教學質量，更好地造就一批動手能力強、適應社會發展需求的應用型、創新型人才，對酶工程實驗教學的模式改革進行了探究。

1 傳統酶工程實驗教學存在的主要問題

1.1 實驗內容單一

在原有的酶工程實驗課程設置中，一般是依照理論課教學內容安排實驗，實驗內容簡單，周期短，基礎性和驗證性實驗較多，有的實驗還與其他課程(如生物化學)的實驗相重復，而且每個實驗都是相對獨立的，銜接不夠緊密，綜合性、設計性實驗較少，這樣不能保持整個實驗教學內容的連續性、系統性和綜合性，不利于培養學生的綜合思維能力和創新意識［2］。

1.2 教學內容滯后

傳統的酶工程實驗教學內容簡單，具有時代滯后性，與生產、生活實際聯系不夠緊密，不利于培養學生將知識運用于實際的能力［3］。

1.3 教學模式陳舊

傳統的實驗教學一般采用有詳細步驟的實驗指導書，學生只需按照已經設定好的實驗方案進行操作即可，很少主動提前預習和針對實驗中的問題進行思考。在實驗中如果遇到問題，往往也是依賴教師去解決，缺乏學習的主動性［4］。這種教學模式忽視了學生在教學過程中的主體性和主動性，達不到對學生應用能力和探索能力培養的目的。

1.4 考核方式不足

以往的考核方式主要包括兩部分內容，即實驗報告占70 %，平時考勤占30 %。這種考核方式導致個別動手能力較差、甚至基本不動手做實驗的學生，通過抄實驗報告就能得高分，影響學生實驗的主動性和積極性［5］。

2 酶工程實驗課教學創新的探索

2.1 實驗內容改革

目前大連民族大學生命科學學院生物工程系的酶工程實驗課內容，基本包含了酶工程理論課的全部重點，包括酶學基礎、產酶微生物的分離選育、酶的發酵生產、酶的分離純化、酶的固定化、酶的分子修飾等章節。因此，實驗項目的選擇應注重和其他實驗課程(如生物化學實驗)互補，避免沖突和重復。

針對傳統酶工程課程內容簡單，基礎性和驗證性實驗較多，綜合性、設計性實驗較少的問題，安排了綜合性的設計實驗“蛋白酶的粗提及活力測定”。整個實驗包括三大部分內容:(1)產酶微生物的篩選、鑒定及產酶微生物的液體發酵;(2)酶的提取及分離純化;(3)蛋白質含量及蛋白酶活力的測定。實驗從產酶微生物的篩選、菌株鑒定，到微生物液體發酵法產酶、目的蛋白酶的分離純化，再到蛋白含量測定、酶活性檢測，涉及了微生物學、發酵工程、生物化學、生化分離工程等課程的理論知識和操作技能，從而激發學生對實驗課的興趣，培養學生的思考和動手能力。因為整個實驗需要設計完整、連貫，一環緊扣一環，一步操作失敗后面的實驗就無法進行，由此提高了學生的責任心，強化其合作精神。

此外，針對以往酶工程實驗與生產、生活實際聯系不夠緊密的問題，安排了“木瓜蛋白酶消除啤酒中蛋白質渾濁的觀察”，使學生們對木瓜蛋白酶在食品加工、果汁、啤酒生產過程中能夠消除蛋白質渾濁的應用加深認識，加強了實驗與生產生活的聯系。

2.2 教學方法改革

針對傳統的實驗教學基本以教師主動教授為主，學生被動接受，盲目按照實驗指導操作的問題，對于個別實驗(如“蛋白酶的粗提及活力測定”)采用啟發式、自主設計型實驗教學方式，將4 ～5 個學生分為一個小組，以組為單位，學生自己根據教師課前提出的實驗題目查閱文獻資料，整理出一個可行的實驗方案，然后自己配制實驗試劑，完成所有實驗。實驗結束后，每組學生進行組內討論、匯報，總結實驗結果。實驗期間如遇到問題，在教師的幫助下自己查找原因并分析問題，獨立解決，最后寫出實驗報告。這樣的教學方式激發了學生實驗的興趣和潛在的創新能力，也為學生大四時的畢業論文(設計)工作的開展打下了良好的基礎［6］。

2.3 考核方式改革

改革后的酶工程實驗課考核標準主要以學生動手能力和綜合素質為參考指標，包括三個部分:(1)實驗報告質量，占總成績的50 %，主要考察實驗方案及步驟的設計，實驗結果分析及討論部分嚴禁出現實驗報告抄襲現象，否則均為0 分;(2)實驗具體操作，占總成績的30 %，主要考察學生對實驗的參與程度、對儀器設備的操作規范與否、完成時間等;(3)其他部分，占總成績的20 %，主要考察學生課前預習情況、組間合作情況及衛生打掃等。此外，對于實驗過程有獨特見解的學生可以給予額外加分獎勵。

3 存在的問題與對策

通過幾年的酶工程實驗教學改革，實踐表明，新的教學方式鍛煉了學生自主查閱文獻、設計實驗方案的能力，提高了學生對實驗課的興趣和重視程度，有益于培養學生的團隊合作精神。95 %以上的學生對這種教學模式表示歡迎和肯定。但仍存在著一些問題:(1)學生之間自學能力和動手能力差別較大。雖然大部分學生表現很好，但仍有些學生的主動性不高，自學能力不夠，不能獨立完成實驗的設計和操作。這就要求教師不能完全放手，對基礎較差的學生應及時鼓勵，親自指導，幫助他們完成實驗。(2)學生分析數據的能力不足。一部分學生只是把實驗數據簡單的羅列出來，沒有進行數據分析和結果討論，而分析和討論恰恰是最重要的部分。因此，教師應加強指導學生對數據分析、結果討論方面的練習，學會總結實驗成敗的關鍵因素。(3)由于改革后的酶工程實驗時間連貫性較強，每一大組學生都是連著上實驗課，因此在時間安排上，盡可能避免與其他實驗課程發生沖突［7］。

總之，通過對酶工程實驗教學的一系列改革措施，培養了學生實事求是、嚴肅認真的科學態度，提高了學生分析問題、解決問題的能力，并進一步提高了學生的科學素養和創新精神，從而達到了培養應用型創新人才的目的。

［1］康靜，劉玉青，關建義，等. 加強生物工程專業酶工程實驗教學改革［J］. 安徽農業科學，2011，39(23):14434 －14435.

［2］韓鴻鵬，成慶利，王丁，等.“實驗助教”模式在酶工程實驗教學中的應用［J］.高師理科學刊，2013，33(2):103 －106.

［3］周念波，李軼群，涂紹勇，等. 酶工程實驗項目化教學改革探索［J］.廣東化工，2014，41(2):147 －148.

［4］黃時海，韋春葵，楊洋，等. 酶工程實驗教學的改革與實踐［J］.中國科教創新導刊，2011，25:122，124.

［5］石陸娥，章志量，沈波，等. 酶工程實驗教學模式創新初探［J］.健康研究，2011，31(3):234 －235.

［6］吳士筠，魏艷芬，樂薇.生物工程專業酶工程技術實驗教學模式改革探索與實踐［J］.科教導刊，2014，3:122－123.

［7］陳文偉，劉明啟，申屠旭萍.酶工程原理課程中實驗教學模式改革的探索［J］. 高等函授學報:(自然科學版)，2012，25(1):39 －40.