省屬院校酶工程實驗教學模式改革與思考*

程志德 楊艷燕 李順意*

（湖北大學生命科學學院 湖北武漢 430062）

省屬院校酶工程實驗教學模式改革與思考*

程志德 楊艷燕 李順意*

（湖北大學生命科學學院 湖北武漢 430062）

酶工程實驗課具有很強的專業(yè)性和實踐性。依據(jù)“酶工程”實驗課的特點，本文從實驗要求、教學方式等方面介紹了酶工程實驗課現(xiàn)狀，并針對高校酶工程實驗中存在的一些問題，提出了合理的建議和解決方法。

酶工程 實驗教學模式 改革與思考

酶工程建立于生物學和化學學等多種學科基礎(chǔ)之上，在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，與科研、生產(chǎn)都有緊密聯(lián)系。酶工程實驗課作為一種重要的教學手段，可以激發(fā)學生的學習興趣、幫助學生更好地理解書本理論，同時鍛煉學生的動手能力。加強酶工程實驗課的教學探索，有利于提高該專業(yè)學生的綜合素質(zhì)，為社會輸送合格的酶工程生產(chǎn)及科研人員。

一、酶工程技術(shù)的發(fā)展概況

酶工程科學主要研究關(guān)于蛋白質(zhì)化合物生物催化的相關(guān)功能。酶具有的特殊生態(tài)型、不同于化學催化劑的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，使酶類催化劑具有高效、安全、生態(tài)環(huán)保等特點。自酶的特性被發(fā)現(xiàn)后，酶工程技術(shù)得到人們重視，相關(guān)技術(shù)被廣泛運用于食品、醫(yī)藥、石油、環(huán)保等20多個領(lǐng)域。在烘焙食品方面，向面粉中添加0.1%的淀粉酶可以使面粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得完善，提高食品的質(zhì)量；在制作面包時，當面團很硬的時候可以加入適當?shù)牡鞍酌福姑鎴F變軟，改善面包的質(zhì)量，以較快的速度完成烘焙。在醫(yī)藥方面，酶類藥物是當前研究熱點，該類藥物具有安全、高效的特點，如尿激酶、降纖酶、膠原酶等多種酶類藥物可應(yīng)用于心腦血管疾病治療、減肥、抗衰老等各個方面。目前，酶的應(yīng)用研究發(fā)展十分迅速，除開食品和醫(yī)藥行業(yè)，其在化工、環(huán)保等行業(yè)也得到應(yīng)用[1]。酶工程是一門交叉學科，其發(fā)展不僅能夠帶動生物、化學等科學領(lǐng)域研究水平的提高，而且也為極端環(huán)境技術(shù)、環(huán)保技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用拓展空間。

二、省屬院校酶工程實驗教學的不足

1.選擇實驗避重就輕

按照國家標準的省屬院校酶工程試驗教學安排，酶工程實驗課教學內(nèi)容較為豐富。然而因為得不到重視以及缺乏實驗器件和材料，學校在選擇實驗教學內(nèi)容上只能多選擇實驗操作相對容易而且耗時較短的實驗，以完成教學指標。但這些較為簡單和陳舊的實驗課程，很難激發(fā)起學生的學習欲望和探索思想，嚴重影響了學生對酶工程實驗環(huán)節(jié)的整體把控和認識，降低了實驗課堂的教學質(zhì)量。

2.教學效果欠佳

酶工程的某些試驗需要純度高、活性好的蛋白質(zhì)，以及一些能夠在試驗過程中保證蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)變化的儀器設(shè)備。這種要求比通常的化學試驗的條件要嚴格。要使試驗課堂的前沿性和探索性達到一定水平，需要試驗室的配套建設(shè)相當完善。對于某些省屬院校來說，這是一筆巨大投入，往往也成為限制試驗課堂效果的關(guān)鍵因素。酶的生物學催化效果往往只是某些物質(zhì)結(jié)構(gòu)上的變化，相比于化學催化試驗，其缺乏光影和形態(tài)上的變化，整個過程下來，學生只能通過細微的觀察得到一些感官體驗。這種試驗結(jié)果如果不通過某些手段放大，激發(fā)不了學生的學習興趣，也讓學生會不明就里地完成試驗。對于這類枯燥的試驗，學生往往會應(yīng)付了事，一些學生相互抄襲實驗報告，嚴重影響了教學質(zhì)量。

三、省屬院校酶工程實驗課教學模式的改革

1.優(yōu)化實驗教學內(nèi)容

選擇合適的試驗內(nèi)容是促進酶工程實驗課發(fā)生質(zhì)的變化的重要方式。實驗課的選擇要從試驗反應(yīng)過程容易觀察、試驗內(nèi)容具有一定深度、試驗結(jié)果容易讓學生產(chǎn)生成就感等方面出發(fā)。省屬院校的酶工程試驗課教學老師應(yīng)精心篩選優(yōu)質(zhì)的試驗方案，并結(jié)合試驗室條件，逐步完善，有序提升試驗課內(nèi)容。針對酶工程實驗課中相對分散、獨立的實驗內(nèi)容較多的問題，可以結(jié)合酶工程在當前食品、醫(yī)藥、環(huán)保、能源開發(fā)等多個領(lǐng)域中的運用，編排新的試驗方案。例如在微生物發(fā)酵產(chǎn)酶實驗中，可以把篩選產(chǎn)酶微生物菌株和如何鑒定的相關(guān)實驗內(nèi)容結(jié)合，讓學生可以從最初的樣品篩選到菌株的鑒定；從固、液態(tài)發(fā)酵如何產(chǎn)生酶，到酶活力值的測定環(huán)節(jié)上，開展長周期試驗，全面的了解一系列生物化學變化。這種完整性的實驗不僅讓學生掌握了扎實的實驗技能，而且可以激發(fā)學生成就感，提高學生的學習興趣[3]。

2.實驗教學方式多樣化

實驗課應(yīng)是一類特別重視實踐的教學課程。為加強教學效果，一些研究正探索試驗+工廠+情景教學的一體化教學模式，這種新型教學模式兼具有實習教學和情景教學的特點。實習教學是一種重實踐的教學方式，在實踐過程中完成教學，不僅能將抽象的理論知識變得生動具體化，而且能讓學生學以自用，舉一反三。通過與校辦工廠或者企業(yè)的合作，可以開展實習教學。例如教師在講到酶發(fā)酵生產(chǎn)時，就可以結(jié)合學生在相關(guān)實習企業(yè)中了解的糖化酶生產(chǎn)案例給學生講解，從酶株的取得方式到成本控制以及如何提高酶產(chǎn)量的方面進行介紹，使學生記憶深刻，從而提高教學質(zhì)量[4]。情景教學也是重要的教學方式，教師可挑選出具有代表性的小實驗，例如酶微生物菌種的篩選，將3到4個學生分為一組進行小組討論，讓學生獨立的查閱資料，設(shè)計實驗，然后通過教師的引導開展實驗。實驗后，老師和學生一起總結(jié)實驗結(jié)果，并且通過討論找出實驗環(huán)節(jié)的不足。這樣的互動教學方式，不僅提高了學生的實踐動手能力和分析能力，還培養(yǎng)了學生的團結(jié)協(xié)作能力，為以后的學生走上社會打下基礎(chǔ)[5]。試驗+工廠+情景教學的一體化教學模式有助于改善傳統(tǒng)實驗課的單一模式，增加實驗課的教學多樣化，從而為提高教學質(zhì)量找到新的突破口。

3.加強多媒體在酶工程教學中的使用

多媒體教學在酶工程實驗中不可或缺，通過動畫的形式，彌補酶反應(yīng)過程中缺乏光影效應(yīng)的缺點，展示酶結(jié)構(gòu)變化的過程，是酶工程試驗課堂區(qū)別其他試驗課堂的特點。多媒體將空洞的理論知識通過文字、圖像、聲音的方式展現(xiàn)在學生的面前，可以彌補口頭講解的不足。多媒體教學的關(guān)鍵在于制作優(yōu)秀的多媒體教學資料，比如動畫，小電影和PPT等，酶工程實驗課老師應(yīng)加強這方面的探索。在酶工程實驗課中，多媒體實驗課堂比單純的實驗課堂優(yōu)勢明顯。例如在講到酶反應(yīng)器這一章節(jié)時，可以通過使用三維動畫制作，將酶反應(yīng)過程通過多媒體形式展示出來，讓學生可以一目了然，減輕了教師的教學壓力，也提高了教學質(zhì)量。為獲得優(yōu)秀的多媒體教學資源，省屬院校之間應(yīng)建立多媒體技術(shù)網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)教學資源的共享，相互借鑒學習，為學生創(chuàng)造有利的學習環(huán)境。

結(jié)語

酶工程是一門新的交叉學科，教育改革者應(yīng)不斷的對其實驗教學模式進行思考與探索，提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的學習主動性和發(fā)散思維，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]郭勇，酶工程[M].北京；科學出版社，2009.

[2]石陸娥，章志量，沈波等.酶工程實驗教學模式與創(chuàng)新初探[J].健康研究，2011,31（3）：234-235.

[3]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(chuàng)新導刊，2011,25：122.

[4]鄭虹.酶工程實驗教學改革的探究[J].福建師大福清分校學報，2013（2）：69-71.

[5]李艷賓，龔明福.酶工程課程教學實踐與體會[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2010,5：40.

*為通訊作者：李順意

The reforming and thinking of the teaching model of enzyme engineering experiment in provincial universities and colleges

Enzyme engineering experiment course is a professional and practical class. Based on the characteristics of the “enzyme engineering”experiment course, this article described the current situation today in terms of enzyme engineering test requirements, teaching methods, and also put forward reasonable proposals and solutions to solve the the problems that existd in university enzyme engineering experiments,

enzyme engineering; experimental teaching mode; reform and consideration

教育部財政部生物科學國家級特色專業(yè)建設(shè)項目（項目編號TS10986）；湖北省教育廳“生物化學湖北省精品資源共享 課”（項目編號C201309）。

程志德（1981- ），男，湖北黃岡人，碩士，實驗師，主要研究方向為生物化學實驗教學。

楊艷燕（1951-），女，湖南株洲人，碩士，教授，主要研究方向為生物化學與分子生物學。

李順意（1966- ），男，湖南衡陽人，博士，副教授，主要研究方向為生物化學與分子生物學。