立足應用型人才培養的酶工程課程改革與實踐

王瑩　王鳳舞　程凡升

摘 要：酶工程課程是青島農業大學生物工程專業的專業課。該文在學校建設應用型名校工程建設的背景下，在教學內容、教學方法與手段、實驗內容、考核方式等多方面探討了如何進行酶工程課程改革，以適應應用型人才培養的需要。

關鍵詞：酶工程；教學研究；應用型人才

中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）11-141-04

Abstract：Enzyme engineering is a professional course of biological engineering major in Qingdao Agricultural University.Under the background of the applied school construction of Shandong province，the teaching content，teaching method，experimental content and evaluation method have been discussed for applied talent training.

Key words：Enzyme engineering；Teaching research；Applied talent

酶工程是生物工程的“四大工程”之一，是酶學、微生物學與工程學相互交叉滲透發展而成的新的技術學科。酶工程作為生物工程專業的主干課，主要介紹有關酶的生產和應用的基礎知識和研究進展，它在生物工程專業人才培養過程發揮著重要作用。目前，酶在醫藥、食品、輕工、化工、能源、環保等領域發揮著重要作用。據報道，全球酶制劑行業的市場以平均11%的速度高速增長，因此，該行業對應用型人才的需求也大量增加。做好酶工程課程的教學工作，培養適合時代發展需要的酶工程領域的人才是《酶工程》課程教學的重要任務。

青島農業大學于2012年入選山東省首批應用型人才培養特色名校工程建設高校，這意味著我校在今后相當長的時期內，都將以培養應用型人才為主要任務，為地方經濟建設和社會發展培養大批“下得去”、“留得住”、“用得上”的應用型人才，這就要求我們必須轉變教育觀念，積極構建適應經濟和社會發展要求的應用型人才培養體系，探索適應經濟社會發展的創新性應用型人才培養之路。

傳統的酶工程課程教學與應用型人才培養有不相適應之處，主要包括教學內容繁多，授課安排不夠合理，教學方法手段單一，開設的實驗課程應用性不強，驗證性試驗過多，考核方式循規蹈矩等等。通過酶工程這門課程的教學改革，解決本門課程目前存在的問題，以適應培養應用型人才培養的目標。

1 圍繞“應用型”人才培養目標，優化理論教學內容

目前，根據青島農業大學的課程設置，酶工程課程定位于生物工程專業的必修課，理論32學時，實驗16學時。授課內容主要包括酶的基礎知識，微生物發酵培養產酶，酶促反應動力學，酶的提取與分離純化，酶分子修飾，酶和細胞固定化，酶的非水相催化，酶反應器，酶傳感器，模擬酶，抗體酶，印跡酶，雜合酶，酶的分子克隆、定向進化，酶的應用等。這些授課內容與研究型高校沒有明顯差異，幾乎涵蓋所有酶工程領域的內容，但并不能充分適應應用型人才培養的特點。為了使授課內容與應用型人才培養相適應，應從以下幾個方面進行改革。

1.1 設計教學內容，首先調動學生學習興趣 無論以培養何種人才為目標，調動學生興趣，激發學習熱情都是授課教師的首要任務。其中設計好緒論的授課內容尤為重要，因為“良好的開端是成功的一半”。在“緒論”教學中，需要介紹酶工程的發展史，我們可以介紹古代人民對酶的利用、各國有關于酶的諾貝爾獎的來歷等故事。在介紹酶的重要地位的部分，可以用和我們密切相關的實例引導，比如穿的牛仔褲的制作工藝中需要酶；吃的饅頭面包制作過程需要酶；治療多種疾病如消化不良需要酶；洗衣做飯過程都需要酶等。還可以通過搜集焦點訪談、大眾媒體等宣傳過的事實說明酶與我們生活的關系十分密切，比如在某年焦點訪談中，敬一丹主持的關于奶油食品中的“反式脂肪酸”導致多種疾病的報道，引起了社會的廣泛關注，而反式脂肪酸完全可以通過酶法生產避免產生，這是發達國家早就倡導的生產方式。又比如，2012年網上報道了科學家成功使年邁老鼠的器官恢復活力，人類的長生不老有望，這個過程的實現就是靠端粒酶這種酶制劑實現的等。通過這些生動的實例可以大大拉近學生與酶的距離，讓大家感覺酶就在身邊，時刻發揮著作用，以此激發學生了解酶的學習動力。

1.2 應充分考慮課程之間內容的銜接與避免重復 酶工程課程作為專業課開設學期為第五學期，在此之前學生已經學習過相關課程生物化學，并且和生化反應工程、基因工程等專業課同時開課，在生物化學中已經詳細講授過酶學基礎知識，由于這部分內容十分重要，酶工程的授課可以將這部分內容進行簡要回顧，不做大篇幅講解，但是生物化學課程主要講授酶學理論，對于應用相關的基礎知識比如酶活力的測定、計算等應用性較強的內容沒有涉及，在本門課程應該補充講解；同時生化反應工程課程內容主要包括生化反應動力學，已經將酶促反應動力學涵蓋在內，因此酶工程課程將去掉這部分內容，避免重復。有關于酶的分子克隆、定向進化等內容在基因工程等課程中講授，本門課程可以刪掉。

1.3 按照應用型人才培養的目標調整授課內容 所謂應用型人才培養是為社會提供具有一定技能性和創新精神的技術人才。因此，我校酶工程講授內容要結合山東半島地區的經濟發展，以培養學生的應用和創新能力為重。目前不僅山東半島地區，全國范圍酶制劑的生產過程主要包括酶制劑的發酵生產、分離純化、酶反應器的操作和新型酶制劑研發等。關于酶傳感器、模擬酶，抗體酶，印跡酶，雜合酶，固定化、分子修飾、非水相催化等內容在實際生產過程幾乎沒有涉及。因此，在授課過程對這些內容進行適當側重，比如可以去掉酶傳感器的內容，關于模擬酶、抗體酶、印跡酶、雜合酶等內容稍作介紹以保證酶工程課程的完整性，關于酶的固定化、分子修飾、非水相催化等內容屬于酶工程的重要發展方向，但不久的未來很可能在生產中實現應用，因此可以適當講解這部分內容。本門課程應著重講解酶的微生物發酵培養，酶的提取與分離純化，酶反應器以及酶的應用等部分內容。同時，為了提高教學效果，按照酶制劑生產流程講解，進而保證課程的連貫性、易懂性。在講授這些內容的過程中，應適當添加國內外行業發展現狀，目前企業生產現狀等內容，使學生了解國內在酶制劑領域的差距，讓他們及時了解目前存在的問題，這樣既可以激發學生學習動力又使學生知曉應該努力的方向，為企業培養“用得上”的人才。

2 圍繞“應用型”人才培養目標，改革實驗教學內容

酶工程課程是一門應用性很強的課程，與生產緊密相關。實驗教學在本門課程中占有重要地位，我校已經將酶工程實驗作為一門獨立的課程，16學時，以突出其重要性。目前，酶工程課程的實驗教學主要沿襲傳統的實驗模式，即設置總的實驗學時及實驗個數，每個實驗需在規定時間內完成。但是存在實驗的連續性不強，綜合設計實驗不占主導地位等問題。為了適應應用型人才培養，實驗課程應擔負起培養學生的動手能力、分析解決問題的能力和技術創新能力的任務，因此實驗課程教學內容及安排需要教師認真思考。大學三年級開設酶工程實驗，在這一階段，學生已經具備了一定的實驗基礎和基本實驗技能，因此在有限的學時內驗證性、基礎操作性實驗不需設置，加大綜合性、設計性實驗，培養學生獨立思考能力。我們可以大膽創新實驗教學模式，比如讓學生以小組為單位在指定范圍內完成一種酶制劑的生產并加以應用獲得產品，規定在16學時內完成實驗，最終獲得產品?；蛘卟扇〗處熤贫骋幻钢苿┊a品，由不同小組的學生自行設計路線生產獲得，由于不同的技術路線會有不同的酶活力結果，可以在比較中讓學生看到自己的不足。這樣實驗課程就成為綜合能力訓練課，不僅讓學生復習了理論內容，又全面地訓練了實驗技能，同時也有助于學生養成主動、獨立地思考問題和解決問題的習慣，又培養了學生的科學實驗能力和創新能力。這是一種值得推廣的實驗教學模式。

3 教學方法與手段的探索

教學方法是教師傳授學習內容所運用的方法，在教學中占重要的地位。酶工程是一門理論實際緊密結合的課程，在長期的探索中總結出以下方法在教學中取得了較好的效果。

3.1 引入實例教學，使抽象問題變得具體形象，有助學生理解 在課堂講授過程中通過引入大量的實例，不僅能將枯燥的知識變得生動形象，還能夠讓學生了解酶制劑的生產、應用方式，使學生能夠學以致用。比如講到酶制劑的生產工藝流程，可以給學生播放酶制劑企業的生產圖片，單元操作的視頻等等，這樣使課程講授變得異常簡單、易懂。再比如講到酶制劑的分離純化方法時，通過播放教師在實驗室的實驗錄像，通過真實的實例，不僅調動了學生學習興趣還加深學生對知識的記憶，能達到事半功倍的教學效果。

3.2 將科研經驗引入教學，鍛煉學生思維能力 科學研究通常是教師除教學以外的另外一項重要任務，要投入教師較大的精力，在科研過程中教師會查詢大量最新的文獻，總結形成自己的科研思路，并開始實驗設計及實施。

為培養學生解決實際問題的能力，在酶工程教學中可以將教師的部分科研內容融入進去。比如，讓學生以解決某部分科研問題為目標協作完成一個問題，可以作為討論的話題、或者平時的課堂作業，再由教師給出自己的答案，讓學生在思考與對比中提升科研能力。另外，可以將教師的最新的成功實驗成果應用到實驗教學內容中，使實驗教學內容不斷更新并與最新科技接軌，這不僅能夠提升學生的實際操作能力，還能夠讓學生通過思考、實踐等過程參與到科研熱點問題中，了解科學研究的內涵，有助于培養學生的創造性。

3.3 通過提出問題，引發學生思考，通過討論，鍛煉學生的思維能力，在互動中實現知識的傳授 目前，雖然已經開始重視學生在課堂授課過程的地位，但現階段以教師講解為主導的授課模式仍將持續。這種授課方式最大的弊端就是學生缺少了積極主動性，總是被動的在聽課，缺少思考、交流，很容易導致疲勞走神，使教學效果大打折扣。因此，教師要時刻牢記在課堂上調動學生的積極性、盡可能啟發學生積極思考。在教學中發現提出問題和課堂討論是十分有效的調動學生興趣的方法，因此，每節課程的教學設計非常關鍵。教師需要根據學生的知識背景安排好在哪些環節可以提問、哪些知識點可以討論，應該在何時安排這些環節，如何實施才能效果最好等等。比如在講授酶的固定化時，首先可以提問“游離酶的優缺點有哪些？”一方面復習了基礎知識，調動了學生的積極性，同時為固定化的引入做好鋪墊。在固定化酶的內容講授結束后，教師可以設計讓學生們討論“如何評價固定化酶的優劣，有何評價指標”這個題目，讓學生通過以前學過的知識，積極思考并綜合運用，最終由教師給出答案并與學生討論結果進行對比分析。在這個過程中不僅激發了學習興趣又加深了對知識的理解運用。

3.4 通過學生演講，活躍課堂氣氛，拓寬知識信息，鍛煉學生綜合能力 在本門課程主要內容講解完之后，嘗試讓學生參與到授課過程中，由教師設計主題范圍，提前布置給學生，通過學生在課下閱讀教材、查詢文獻、并制作出PPT或講稿。在課堂上，要求每位演講同學在一定時間內完成主題內容的講解，按照教學效果給每位演講同學打分，可以作為平時成績記入總分。經過幾年的實踐證明，這種方法不僅讓學生獲取了知識還可以培養學生多方面的能力，包括查詢文獻能力，制作課件能力，分析問題的能力，演講能力等等，使學生頗為受益。

4 考核方式的大膽創新

目前本校酶工程課程的考核方法仍為閉卷考試，題目沿襲傳統的填空、選擇、問答、判斷、論述等，這樣的考核方式對于應用型人才培養是不正確的導向。在這種考核模式下，對于一些實踐能力不強、創新能力較差的學生仍舊可以通過死記硬背獲得很高的分數，而真正具有創新思考能力的學生能力無法體現。目前，已經有一些院校采用開卷模式以主觀題作為考核重點，或者是通過上交學術論文的方式進行考核，在一定程度上有助于對學生應用能力的培養，但是效果仍未達到預期。因此，如何為人才培養樹立正確的導向，對于培養人才質量至關重要，是作為教師的我們長期需要思考的問題。

由于酶工程是一門理論與實踐緊密結合的課程，考核方式可以大膽創新。比如采用論文與實驗操作相結合的方式，讓學生獨立或協作在規定時間內完成一個題目，拿出最終產品，并以論文形式詳述該題目的意義、設計思路及產品生產過程。教師以該論文的質量及產品的狀態為學生評分。最終學生得分包括論文、產品、平時成績，其中設計論文占40%，產品占20%，平時成績占40%。平時成績占有較大的比重，因為平時成績是訓練學生創新和思維能力的重要環節。平時成績主要包括課堂討論（教師設定一個開放性問題）、專題匯報（針對酶工程領域熱點）和隨堂的問答環節。這種評價體系不僅考察學生對理論知識的掌握程度，還考察了學生的寫作能力、實踐能力，表達能力，綜合創新思維，有助于應用創新型人才的培養。

5 結語

青島農業大學開設酶工程課程已經有10a的時間。在長期的教學中，授課教師不斷進行著教學的改革與探索，很多措施已經收到了較好的效果。目前，在青島農業大學全面建設應用型名校工程建設的背景下，以適應應用型人才培養為目標，適應學科發展為導向，利用長期教學過程的經驗，提出酶工程課程的教學改革的措施。在改革模式下，要求教師下一線企業實踐，收集教學素材、及時調整教學內容；增加錄像、動畫等現代化教學元素；改變固有課堂教學模式，增加討論、問答、演講等環節，改革實驗內容及考核方式以適應應用型人才培養。在這種新模式下的酶工程教學體系，更能夠適應培養具有實踐及創新能力的應用型人才。總之，酶工程是一門新興學科，發展速度很快，這要求酶工程的教學體系不斷的完善，積累經驗、大膽創新，總結出一套適應于生物工程專業學生的酶工程教學模式，為社會培養高素質的合格人才。

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（責編：徐煥斗）