酶工程教學(xué)改革初探

劉遠(yuǎn)　張輝　王光利

摘 要：酶工程是高校生物工程專業(yè)的專業(yè)課。該文根據(jù)學(xué)科建設(shè)和專業(yè)發(fā)展的需要，結(jié)合酶工程課程的教學(xué)實(shí)踐，從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)方法等方面，對(duì)如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探索和實(shí)踐，以期不斷提高教學(xué)效果和培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：酶工程；生物技術(shù)；人才培養(yǎng)；教學(xué)改進(jìn)

中圖分類號(hào) Q93-42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）07-136-02

Abstract：Enzyme engineering is one of the major courses of bioengineering major at university.According to the needs of the discipline construction and professional development，combined with the teaching practice of enzyme engineering course，we have explored and practiced on how to improve the teaching quality of this course，in order to improve the teaching effect and cultivating high-quality talents.

Key words：Enzyme engineering；Biotechnology；Talent training；Teaching improvement

生物技術(shù)在20世紀(jì)初崛起并迅速發(fā)展，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域取得了舉世矚目的成果。酶工程是生物技術(shù)的主要課程，是研究酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的學(xué)科，并且是一門交叉性學(xué)科，內(nèi)容涉及微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、工程學(xué)、生物發(fā)酵等多學(xué)科的知識(shí)，在醫(yī)藥、食品、化工、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。作為生物工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，如何讓學(xué)生通過課堂教學(xué)掌握學(xué)科前沿知識(shí)并具有解決實(shí)際問題的能力，已成為酶工程教學(xué)工作所面臨的一大問題[1]。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以適應(yīng)新形勢(shì)下市場(chǎng)發(fā)展對(duì)酶工程技術(shù)人才的需求，筆者對(duì)酶工程的課程教學(xué)進(jìn)行了一定的探討和研究，以期通過優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)方法等措施，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力及分析解決實(shí)際問題的能力。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

酶工程是一門綜合性學(xué)科，內(nèi)容覆蓋面廣，主要涉及酶制劑的生產(chǎn)、改性和應(yīng)用，主要內(nèi)容包括：微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶、酶的提取與分離純化、酶分子修飾、固定化技術(shù)、酶非水相催化、酶定向進(jìn)化、酶反應(yīng)器、酶的應(yīng)用等。在課程教學(xué)過程中，依據(jù)課程內(nèi)容的主線——酶的生產(chǎn)、改性和應(yīng)用，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，突出重難點(diǎn)，優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容[2]。酶的生產(chǎn)方法主要有提取分離法、生物合成法和化學(xué)合成法等。其中生物合成法是當(dāng)今酶生產(chǎn)的主要方法之一，是指在人工控制條件下的生物反應(yīng)器中，通過微生物細(xì)胞、植物或動(dòng)物細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝合成所需的酶的方法。在保持酶的催化效率高、專一性強(qiáng)和作用條件溫和等優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，通過酶分子修飾、酶非水相催化和固定化技術(shù)等措施來改良不同酶的特性，這些技術(shù)對(duì)酶的優(yōu)化生產(chǎn)和高效應(yīng)用具有明顯地促進(jìn)作用[3]。酶的應(yīng)用是該課程的主要內(nèi)容之一，人們通過酶的催化作用，獲得所需要的酶制劑。因此，圍繞酶的生產(chǎn)到應(yīng)用這一體系，講述了從酶工程的上游分子內(nèi)容到下游發(fā)酵的整個(gè)流程。這樣系統(tǒng)地、有條理地課程歸納，為學(xué)生理清思路，勢(shì)必會(huì)起到事半功倍的教學(xué)效果。另外，隨著酶工程的迅速發(fā)展，新技術(shù)和理論的不斷涌現(xiàn)，為了確保教學(xué)內(nèi)容的前沿性，使學(xué)生了解酶工程的最新發(fā)展動(dòng)向，老師應(yīng)及時(shí)了解國(guó)內(nèi)外酶工程及其相關(guān)領(lǐng)域里的科研動(dòng)態(tài)和科技成果[4]，具有一定科研實(shí)踐的教師，能隨時(shí)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)的資料文獻(xiàn)，使自己的教學(xué)內(nèi)容更具前沿性和啟發(fā)性。學(xué)生通過參與一些科研項(xiàng)目，掌握了相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析方法和先進(jìn)儀器的使用，其創(chuàng)新思維能力得到了培養(yǎng)。

2 采用多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

多媒體教學(xué)是在授課過程中利用投影儀、網(wǎng)絡(luò)、電腦等多種現(xiàn)代媒體，在教室進(jìn)行授課的一種新的教學(xué)方式。多媒體教學(xué)在有限的課堂時(shí)間里極大的豐富了教學(xué)內(nèi)容，利用動(dòng)畫、圖像、音效等多方面效果，可以形象生動(dòng)地展示基礎(chǔ)理論知識(shí)。例如：利用動(dòng)畫可直觀想學(xué)生展示酶工程發(fā)酵的工藝流程和操作，學(xué)生更容易理解和掌握；利用圖畫特性可以將理論的知識(shí)形象化，將平面的物體立體化，講述酶反應(yīng)器、酶?jìng)鞲衅鲿r(shí)，給學(xué)生展示不同設(shè)備的實(shí)物圖片和結(jié)構(gòu)圖，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，多媒體教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。當(dāng)然，多媒體教學(xué)并不能完全取代傳統(tǒng)的教學(xué)，適當(dāng)?shù)陌鍟勺寣W(xué)生明確該堂課講述內(nèi)容的框架，幫助學(xué)生課后復(fù)習(xí)[1]。教師還可通過板書時(shí)的身體語(yǔ)言的表達(dá)，有利于師生間互動(dòng)，有時(shí)在課堂上，教師的一個(gè)動(dòng)作、一個(gè)眼神都會(huì)吸引學(xué)生，并對(duì)學(xué)生反饋回來的信息及時(shí)作出回應(yīng)，從而提高了課堂教學(xué)效果。因此，在教學(xué)工作中要堅(jiān)持教師的主導(dǎo)作用，并結(jié)合多媒體教學(xué)作為輔助手段，適當(dāng)、適時(shí)地運(yùn)用科學(xué)的教育方法去教書育人[5]。

3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

酶工程是一門與生產(chǎn)應(yīng)用密切相關(guān)的學(xué)科，應(yīng)用性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)是對(duì)課堂理論知識(shí)的最好詮釋。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維能力，而且可以幫助學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性[6]。“千學(xué)不如一看，千看不如一練。”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)該跟隨理論課的教學(xué)內(nèi)容，包括一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。圍繞酶的生產(chǎn)、改性和應(yīng)用，筆者設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括：產(chǎn)蛋白酶菌株的分離、蛋白酶菌株的誘變和篩選、蛋白酶的提取分離、蛋白酶的活性測(cè)定、酵母細(xì)胞的固定化及乙醇發(fā)酵、淀粉的糖化及DE值得測(cè)定。實(shí)驗(yàn)順序的選擇也會(huì)對(duì)學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，老師可以把基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)安排在前面，這樣鞏固理論知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)基本操作技能，這是做好一切實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)打不好，一切都是徒勞。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是由實(shí)驗(yàn)教師來完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的，應(yīng)該讓學(xué)生自己準(zhǔn)備試驗(yàn)材料，不僅能讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還能提高學(xué)生的積極性和探索性。在每次實(shí)驗(yàn)課之前，讓學(xué)生去查閱相關(guān)的資料文獻(xiàn)，來比較不同試驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，客觀地記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行小組討論。假如試驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期的有所不同，學(xué)生應(yīng)該查閱資料分析原因并重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)；如果試驗(yàn)結(jié)果正確可靠，再完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告需要就實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合分析并提出解決方法，以此培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和良好的科研習(xí)慣。為了使學(xué)生對(duì)發(fā)酵工程有更直觀的了解，老師可以聯(lián)系一些釀酒釀醋工廠和生化制藥公司，帶領(lǐng)學(xué)生到發(fā)酵車間進(jìn)行實(shí)地參觀，使學(xué)生熟悉相關(guān)酶制劑產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和設(shè)備等專業(yè)知識(shí)，從而加深了對(duì)生物技術(shù)行業(yè)領(lǐng)域的了解。通過參觀學(xué)習(xí)，使學(xué)生深切了解自己所學(xué)知識(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，明白自己所學(xué)專業(yè)是社會(huì)所需，能夠?qū)W有所用。

4 結(jié)語(yǔ)

生物技術(shù)的飛速發(fā)展為酶工程的發(fā)展開辟了廣闊的前景，極大地推動(dòng)了酶制劑的研發(fā)速度。隨著21世紀(jì)分子生物技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外有關(guān)基因工程的信息層出不窮，這既給酶工程的發(fā)展提供了機(jī)遇，也給該課程的教學(xué)提出了更高的要求。在教學(xué)工作中，圍繞優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和改進(jìn)教學(xué)方法進(jìn)行，并注重充實(shí)學(xué)科前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，一定會(huì)去的較好的教學(xué)效果。近年來，國(guó)家不斷加大生物醫(yī)藥科學(xué)研究與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資力度，本院根據(jù)社會(huì)需求和人才發(fā)展要求，為生物工程專業(yè)學(xué)生制定了一套切實(shí)可行的人才培養(yǎng)方針，借助我院的科研教學(xué)平臺(tái)，使教學(xué)改革適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，使生物工程專業(yè)的學(xué)生掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，綜合能力也將得到進(jìn)一步提高。

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（責(zé)編：張宏民）