酶工程課程教學改革概況

王常高 杜 馨 林建國 趙澤鑫 蔡 俊*

（湖北工業大學生物工程與食品學院 湖北·武漢 430068）

酶是一種天然生物催化劑，其化學本質目前主要包括蛋白質和核酸兩大類。酶工程主要是指酶的制備和應用的技術過程。酶工程作為現代生物工程四大核心工程技術之一，與發酵工程、基因工程、細胞工程及蛋白質工程等其它現代工程技術相互交叉，相互促進和發展。酶作為一種生物催化劑，同傳統的無機催化劑相比，由于具有催化效率高、專一性強和反應條件溫和等特點，使得酶工程技術得以在輕工、食品、醫藥、保健品、飼料、農業、環保、能源及科研等多個領域得到廣泛的應用[1]。正是因為這樣，酶工程課程也成為了生物工程、生物制藥、生物技術、生物化工等相關專業的核心或主干專業課程。為了提高該課程的教學質量，從而提高或促進相關專業的人才培養質量，各高校不同的專業任課教師持續不斷的全方位地對該課程的教學過程進行了一系列的教學改革和探索，也取得了很多好的方法或經驗，為今后進一步促進該課程教學質量的提升和改進打下了很好的基礎。本文本著學習和提升我院該課程教學質量為目的，對目前國內該課程教學改革方面的一些好的經驗和方法進行了歸納和總結。

1 教材建設和使用

高質量教材的建設和使用是提高課程教學質量的關鍵和先決條件。近年來，國內高校教師和研究人員單獨或合作編寫了多部很好的酶工程教材，為該課程的教學質量提升和改革打下了很好的基礎。目前國內各高校生物工程及其它相關工科專業《酶工程》課程教學使用的教材主要有：郭勇編著，科學出版社出版的《酶工程》（第四版）教材；梅樂和、岑沛霖編著，化學工業出版社出版的《現代酶工程》教材；吳敬、殷幼平主編，科學出版社出版的《酶工程》（案例版）教材；施巧琴編著，科學出版社出版的《酶工程》教材；陳守文編著，科學出版社出版的《酶工程》（第二版）教材等。此外，最近出版了由趙蕾編著，科學出版社出版的《酶工程》雙語教材；朱本偉、寧利敏主編，中國石化出版社出版的《海洋酶工程》等教材。不同的教材，側重點不一樣，也各有優缺點。各高校會根據各自專業的特色或人才培養的側重點不同來選擇適宜的教材。

2 課程教學內容的優化

從教材的內容來看，絕大部分的《酶工程》教材主要包含酶工程基礎（酶工程發展概況和酶的基礎理論知識）、酶的生產制備、酶的分離純化、酶的分子改造（包括化學修飾和定向進化及定點突變等）、酶的固定化、酶的非水相催化、酶反應器及酶在各領域中的應用概況等內容。部分教材中也還包含了核酶、模擬酶、抗體酶、印跡酶及酶抑制劑等最新的研究內容[2]。但在實際的教學過程中，不同的院校，不同的專業，不同的人才培養目標定位，課程教學內容或側重點會有所不一樣。如普通地方高校的生物工程專業，以培養應用型或工程型人才為主，則該課程的教學往往以與酶的工業化生產和應用技術方面相關的內容為重點，如酶的發酵生產、酶的分離純化、酶的固定化、酶的非水催化及酶反應器等。除了講授課本基本理論知識之外，也會補充講解一些具體的工業或商業用酶的生產制備或應用的實例。而一些雙一流大學或一流生物工程或技術專業，以培養研究型或創新型人才為主，則該課程的教學多以酶的分子設計、核酶、抗體酶、印跡酶、納米酶等酶工程最新發展前沿等為側重點，課堂上或課外往往多補充講解或要求學生自主學習一些酶工程的最新研究內容或進展，以拓展學生的專業知識面。

此外，酶工程課程大多數學校都是安排在第六學期，在這之前學生可能都已經學過了生物化學、生物工藝學、基因工程和生物分離工程等專業課程，酶工程中的部分內容在上述課程中可能已經了解或掌握了，酶工程教學過程中則應對課堂教學內容進行凝練和優化，避免重復，同時突出重點。

3 課程教學方法和模式的改進

隨著新工科、工程教育認證、雙一流建設等專業或人才培養質量改革的不斷推進，課程教學，尤其是課堂教學的效果或質量越來越受到各高校的重視。為了提高《酶工程》課程教學質量，各高校專業教師在《酶工程》課程教學方法或模式上也進行了一系列的探索和改革，對進一步提高《酶工程》課程教學質量起到了很好的促進作用。目前，在以多媒體課堂講授為主的教學方法或模式基礎上，各高校在《酶工程》課程教學上采用的教學改革方法或模式主要有以下一些：案例教學法[3]；翻轉課堂教學模式[4]；興趣導向、問題導向、結果導向與過程導向相結合的“四導向”教學模式[5]；LBL和TBL相結合的雙軌教學模式[6]；基于思維導圖的教學模式[7]；計算機模擬教學模式[8]；虛擬仿真教學模式[9]；可視化、可動化、實踐化和頭腦風暴化相結合的“四化立體”教學模式等等[10]。縱觀各種教學模式，其出發點都是為了改變傳統的“填鴨式”“灌輸式”教學模式，使學生由被動的學習方式轉變為主動學習、自主思考的學習方式，從而提高學生的學習興趣和學習效果。

4 課程考核評價體系的完善

傳統《酶工程》課程考核同其它課程考核一樣，主要以期末考試為主，成績由平時考勤和期末成績三七開組成。這種傳統的考核方式不但不能客觀真實地評價學生的學習效果和學習能力水平，反而容易促長學生的消極厭學態度，因為學生在考前化一星期左右的時間記背一下就能考核過關，平時也就不一定認真踏實去好好學習。隨著國家和社會對工程技術人才培養質量要求的不斷提升，“新工科”建設以及工程教育認證的不斷推廣深入，改革課程考核方式，促進課程教學質量的提升已成為廣泛的共識。加強過程考核，降低期末考試成績比重，是目前普遍采用的課程考核模式。過程考核也不再是簡單的平時考勤，而是課堂表現、課堂小組作業、課外作業、文獻閱讀、期中考試、實驗成績等多方位教學過程考核。期末考試也要從考核內容上進行改革。根據工程教育認證的要求，課程考核必須支撐相應課程教學目標的達成。《酶工程》作為一門技術應用性較強的課程，課程教學目標除了掌握酶的生產與應用方面的基本概念和理論知識之外，還要求學生能運用理論知識解決酶的生產和應用過程中的一些技術或實踐問題。因此，期末考試不僅要考理論，更要考理論知識的應用。可通過限制填空題、名詞解釋等題型的采用，或限制記背等客觀題的分值等制度性措施加以實施。課外作業內容也應不再是以前的照著教材或老師的課件抄一下就能完成了，而是需要學生通過查閱相關文獻資料才能很好地完成。實驗成績也不再是簡單的實驗報告成績，而是由實驗方案設計、實驗操作過程及結果分析討論等綜合成績組成。此外，過程考核的成績可占到總成績的50%比重，而期末考試成績的比重不宜超過總成績比重的60%。總之，通過課程考核方式的改革，不僅可加強學生全方位、多渠道的學習，提高學習質量和效果，也可以更真實客觀地評價或考核課程教學目標的達成情況。