新工科教育背景下“酶工程”課程教改的探索與實(shí)踐

程 峰，熊 能，翁春躍，李樹芳，王亞軍

(浙江工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院,浙江 杭州 310014)

新工科教育是我國建設(shè)教育強(qiáng)國的必由之路、戰(zhàn)略支撐和引領(lǐng)力量[1]?！懊腹こ獭闭n程主要教授學(xué)生如何利用酶或含酶細(xì)胞的催化功能在工業(yè)反應(yīng)器中進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)人類需要的產(chǎn)品，是生物工程專業(yè)實(shí)踐新工科教育的良好載體[2-4]。自20世紀(jì)80年代開始，浙江工業(yè)大學(xué)在生物工程和生物技術(shù)兩個國家“一流本科專業(yè)”中開設(shè)“酶工程”課程，為學(xué)生從事相關(guān)的科學(xué)研究、過程設(shè)計、工藝開發(fā)、生產(chǎn)管理等工作奠定了理論和工程技術(shù)基礎(chǔ)[5]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，根據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位、生物產(chǎn)業(yè)需求、工程教育認(rèn)證理念和“新工科”建設(shè)計劃的要求[6]，浙江工業(yè)大學(xué)“酶工程”課程組努力培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會責(zé)任感，具有解決復(fù)雜酶工程問題能力，能夠引領(lǐng)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。然而，如何在新工科背景下培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新能力的人才，是從事酶工程教學(xué)和科研的人員需要思考的問題和實(shí)踐的課題。因此，結(jié)合過去教學(xué)過程中的實(shí)際情況，筆者分析酶工程教學(xué)過程中遇到的問題，并以此為契機(jī)對“酶工程”課程的教學(xué)進(jìn)行改革，得到不錯的成果。

1 “酶工程”課程教學(xué)中遇到的問題

目前，歐美對我國實(shí)施技術(shù)封鎖，加之在“碳達(dá)峰、碳中和”背景下眾多傳統(tǒng)制藥和化工企業(yè)面臨產(chǎn)業(yè)技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級，涉及酶工程的綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的比重不斷增加[7-8]，這對高校培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力提出了更高的要求。在此背景下，“酶工程”課程目標(biāo)應(yīng)堅持知識、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和思維，同時注重“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”。教學(xué)任務(wù)需要從傳統(tǒng)的介紹酶工程基礎(chǔ)理論和經(jīng)典案例的角度轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘湫蜕镏圃飚a(chǎn)品的工藝實(shí)例出發(fā)，增強(qiáng)學(xué)生的科技創(chuàng)新能力，強(qiáng)化學(xué)生對酶工程開發(fā)的工藝過程和性能評估指標(biāo)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)從事生物化工、醫(yī)藥、食品、發(fā)酵等行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人才?；谶^去酶工程課程教學(xué)和科研實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)目前“酶工程”的教學(xué)存在以下幾方面問題。

1.1 教學(xué)設(shè)計的整合創(chuàng)新不足

“酶工程”的教學(xué)方案設(shè)計通常先以基礎(chǔ)理論作為切入點(diǎn)，以章節(jié)對內(nèi)容切塊，順次介紹酶學(xué)理論、酶催化反應(yīng)動力學(xué)、酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的定向進(jìn)化、酶的固定化和酶催化與手性生物合成等基礎(chǔ)和工程技術(shù)理論；然后再以工程實(shí)例為主干，將各個教學(xué)單元銜接起來，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行生物工程產(chǎn)品市場方案的制定和生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計。在傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計中，學(xué)生雖能循序漸進(jìn)地理解學(xué)習(xí)，但基礎(chǔ)理論授課時所占比例較大(約24學(xué)時，占總課時的2/3)，同時，酶工程應(yīng)用案例的滯后性不但使課程枯燥乏味，也使得學(xué)生難以理論聯(lián)系實(shí)際。特別是各教學(xué)單元內(nèi)容相互獨(dú)立、關(guān)聯(lián)性弱、聚焦性差，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難以把握課程主線，難以形成系統(tǒng)的工程理念，更難以進(jìn)行工程化探索實(shí)踐。

1.2 教學(xué)內(nèi)容的與時俱進(jìn)欠缺

近年來綠色生物(酶)合成的研究成果數(shù)量快速增加，尤其是2010年以來，呈現(xiàn)飛速發(fā)展趨勢。以“酶工程(Enzyme Engineering)”和“生物催化(Biocatalysis)”為關(guān)鍵詞在Web of Science數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，每年的論文數(shù)量超過1 500篇[9]。2018年，酶定向進(jìn)化和生物催化的領(lǐng)軍人物Frances H.Arnold 教授獲得了諾貝爾化學(xué)獎，再一次帶動了酶工程的快速發(fā)展[10]。目前，生物催化經(jīng)歷了三次浪潮，第一次浪潮以天然酶或含酶全細(xì)胞/細(xì)胞破碎液為催化劑，特別是以酶工程技術(shù)為核心的，第二次浪潮大大拓展了生物催化的應(yīng)用領(lǐng)域[11]。近5年來，隨著人工智能技術(shù)和計算機(jī)算力的迅速發(fā)展，以智能化酶工程為代表的第三次浪潮已經(jīng)形成，并快速改變著我們對傳統(tǒng)酶工程的開發(fā)及其應(yīng)用的認(rèn)知。而傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材出版周期較長，知識更新滯后，難以滿足當(dāng)今科技日新月異發(fā)展態(tài)勢下對“酶工程”課程教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)的要求。

1.3 教學(xué)方式的推陳出新不夠

不可否認(rèn)，在過去20多年里，PPT和動畫等多媒體工具的應(yīng)用，給教育教學(xué)帶來了諸多便利。然而，由于酶工程具有強(qiáng)烈的應(yīng)用屬性和交叉屬性，必須整合多方位和多尺度的內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)媒介難以滿足當(dāng)前教學(xué)需求。尤其是自第二、三次浪潮以來，以定向進(jìn)化、(半)理性設(shè)計為主導(dǎo)的酶改造策略極大地促進(jìn)了酶工程的發(fā)展，人工智能也使酶工程領(lǐng)域技術(shù)加速迭代更新。這些新知識點(diǎn)的研究對象多數(shù)是具有三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，以此研究的酶催化反應(yīng)也往往是復(fù)雜的多尺度體系。這導(dǎo)致簡單地通過二維的教學(xué)模式不僅很難增進(jìn)學(xué)生對于相關(guān)知識點(diǎn)的認(rèn)知，而且也不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。再者，傳統(tǒng)教學(xué)以教師為主體，學(xué)生處于被動灌輸式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，不利于應(yīng)用型課程的學(xué)習(xí)和學(xué)生自主能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.4 考核方式的改革缺乏創(chuàng)新

與理論型課程不同，酶工程屬于應(yīng)用型課程，具有鮮明的工科特點(diǎn)，應(yīng)更注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析實(shí)際問題、提出新的研究思路和設(shè)計工程技術(shù)方案的能力。因此，傳統(tǒng)的卷面考試、書面作業(yè)和論文翻譯等形式雖然在一定程度上能完成對學(xué)生課程知識點(diǎn)掌握程度的考核，但很難讓學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)掌握和綜合運(yùn)用，也就無法滿足酶工程課程的培養(yǎng)目標(biāo)，難以達(dá)到新工科、“碳達(dá)峰、碳中和”和綠色生物制造形勢下對具有生物工程科技創(chuàng)新能力產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)需求。因此，課程的考核方式也需要進(jìn)行一定的調(diào)整和改革創(chuàng)新，才能更好地適應(yīng)新形式下復(fù)合型人才培養(yǎng)的要求。

2 新工科教育背景下“酶工程”課程的教學(xué)改革

針對以上總結(jié)的4個方面的教學(xué)問題或不足，我們針對性地進(jìn)行了如下8個方面的課程改革，取得了不錯的教改效果。

2.1 加強(qiáng)課程的系統(tǒng)化、模塊化建設(shè)，全面優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

“酶工程”課程涉及的內(nèi)容較多，包括酶學(xué)理論、酶催化反應(yīng)動力學(xué)、酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的定向進(jìn)化、酶的固定化、酶與生物催化與手性生物合成、酶工程的工業(yè)應(yīng)用等等。從新工科、生物產(chǎn)業(yè)、“一流專業(yè)”建設(shè)以及工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求出發(fā)，我們重新對理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，并對課程教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，重點(diǎn)梳理好經(jīng)典與現(xiàn)代、理論與實(shí)踐、科學(xué)技術(shù)與工程、傳承與創(chuàng)新的關(guān)系，進(jìn)一步明確了課程性質(zhì)與任務(wù)、課程內(nèi)容與基本要求、實(shí)踐教學(xué)與要求、學(xué)時安排、參考教材、課程類別、學(xué)分、考核方式。整體分為“理論課” “典型案例課” “經(jīng)典文獻(xiàn)課” “項(xiàng)目討論課”和“工程虛擬仿真設(shè)計”(圖1)。理論課實(shí)施模塊教學(xué)，以酶工程的生產(chǎn)與應(yīng)用為教學(xué)主軸，循序漸進(jìn)，不斷擴(kuò)展與深入，架構(gòu)起酶工程的理論體系。根據(jù)知識內(nèi)在邏輯體系和學(xué)生內(nèi)在認(rèn)知規(guī)律，創(chuàng)新授課思路，形成新的邏輯順序，設(shè)定“酶的認(rèn)識—酶的生產(chǎn)—酶的改造—酶的應(yīng)用”為授課主線(表1)，將所有的教學(xué)章節(jié)優(yōu)化梳理為四大模塊：一是“酶的認(rèn)識”模塊，包括酶的命名、酶的結(jié)構(gòu)、酶的催化機(jī)制、酶催化反應(yīng)熱動力學(xué)、酶的表征等；二是“酶的生產(chǎn)”模塊，包括天然產(chǎn)酶微生物篩選與育種、酶的重組表達(dá)、酶的分離純化、工業(yè)酶制劑等；三是“酶的改造”模塊，包括酶的定向進(jìn)化、分子修飾、理性設(shè)計和酶的固定化等；四是“酶的應(yīng)用”模塊，包括生物催化、手性生物合成、酶反應(yīng)器、過程優(yōu)化與放大，酶工程在醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、材料、制革、造紙、環(huán)保和檢測等方面的應(yīng)用介紹。

表1 理論課模塊化設(shè)計歸類Table 1 Modular design classification of theory class

圖1 酶工程教學(xué)面臨的主要問題和改革主要內(nèi)容Fig.1 Main problems and reform contents of “Enzyme Engineering” course

2.2 強(qiáng)化科研和教學(xué)聯(lián)系，講授酶工程經(jīng)典案例

“典型案例課”中，課程組以團(tuán)隊科研成果阿托伐他汀鈣、丙烯酰胺、亞胺培南/西司他丁鈉、普瑞巴林生物催化合成作為項(xiàng)目制教學(xué)的主要資源，在典型案例中具體闡述“酶的認(rèn)識” “酶的生產(chǎn)” “酶的改造” “酶的應(yīng)用”4個教學(xué)模塊的實(shí)際應(yīng)用，以加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論、工業(yè)應(yīng)用等的理解，推動學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際。重點(diǎn)講述酶的立體選擇性、手性形成與傳遞等內(nèi)容，例如阿托伐他汀鈣含有雙手性二醇側(cè)鏈結(jié)構(gòu)，理論上存在(R,R)、(R,S)、(S,R)和(S,S)4種手性異構(gòu)體，但只有(R,R)-構(gòu)型是具有藥效的目標(biāo)構(gòu)型，另外3種異構(gòu)體都不具藥效，甚至還會對人體健康產(chǎn)生危害，以此引出小分子藥物的手性結(jié)構(gòu)，介紹對映異構(gòu)體的概念，指出雖然它們互為鏡像、物理化學(xué)性質(zhì)相似，但是功效卻可能是“天使”和“魔鬼”這樣的天壤之別。為了高效綠色制造(R,R)-構(gòu)型6-氰基-(3,5)-二羥基己酸叔丁酯，科研人員通過篩選醛酮還原酶、羰基還原酶基因序列，研究構(gòu)效關(guān)系，改造醛酮還原酶、羰基還原酶，實(shí)現(xiàn)工業(yè)酶的創(chuàng)制并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。此授課模式有效地將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，科研成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)例提高了學(xué)生對生物工程專業(yè)和“酶工程”課程的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生以后從事生物制藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工作奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 書本教材與互聯(lián)網(wǎng)資源相輔相成

隨著綠色生物制造的不斷發(fā)展，酶工程的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的各個方面，社會對理論和應(yīng)用相結(jié)合的復(fù)合型人才需求強(qiáng)烈[10]。為了順應(yīng)這一潮流，在學(xué)習(xí)借鑒《酶學(xué)原理與酶工程》《生物催化劑工程》《酶工程》《Enzyme Engineering》《Advances in Enzyme Biotechnology》等經(jīng)典教材基礎(chǔ)上，集眾家之長，編撰適合工科教學(xué)的講義和課件，在不影響酶學(xué)與酶工程理論知識學(xué)習(xí)的同時加大對酶的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用等方面的介紹和講解；并從課程序言開始就引入電子教學(xué)資源，向?qū)W生介紹酶學(xué)與酶工程的相關(guān)網(wǎng)站，如德國國家生物技術(shù)研究中心酶數(shù)據(jù)庫(www.brenda-enzymes.org)、中國酶制劑網(wǎng)(www.cnenzyme.com)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(www.rcsb.org)、人工智能蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(www.alphafold.ebi.ac.uk)和酶命名數(shù)據(jù)庫(www.enzyme.expasy.org)、酶基因序列數(shù)據(jù)庫(www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank)、KEGG數(shù)據(jù)庫(www.genome.jp/kegg)及酶數(shù)據(jù)庫(www.enzyme-database.org)等，同時建議學(xué)生閱讀“遇見生物合成”“合成生物催化劑工程”“生物工業(yè)創(chuàng)新中心”“飼料用酶結(jié)構(gòu)生物學(xué)”等微信公眾號，讓學(xué)生及時了解酶工程的發(fā)展前沿與動態(tài)，認(rèn)識酶工程的工業(yè)價值，激發(fā)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣。不僅如此，針對教學(xué)過程中“看多動少”的教學(xué)難題，還開發(fā)了規(guī)?；性嚢l(fā)酵過程的仿真實(shí)驗(yàn)場景，學(xué)生能夠自主交互學(xué)習(xí)，提升工程素質(zhì)(www.ilab-x.com/details/2020?id=5767&isView=true)。

2.4 校企協(xié)作，增加課堂內(nèi)容的實(shí)效性

通過“酶工程”課程的學(xué)習(xí)，希望學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握酶的基礎(chǔ)理論、酶催化反應(yīng)動力學(xué)、酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的定向進(jìn)化、酶的固定化、酶催化與手性生物合成的基礎(chǔ)知識以及酶工程在醫(yī)藥、化學(xué)品制造、環(huán)境保護(hù)、生物能源、生物材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。校企協(xié)作是高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的一種新型人才培養(yǎng)模式，為大學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新態(tài)勢提供了更多機(jī)會和途徑。在“酶工程”課程建設(shè)過程中，我們注重校企協(xié)同，創(chuàng)造條件讓主講老師到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，通過開辦“微生物發(fā)酵生物催化制藥高研班”等方式獲得最新資訊，以便在講授課程過程中與學(xué)生分享，增強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)效性；同時還邀請相關(guān)企業(yè)具有實(shí)際酶工程操作與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)高工或技術(shù)負(fù)責(zé)人直接參與課堂教學(xué)。例如，在酶的應(yīng)用教學(xué)環(huán)節(jié)，我們邀請浙江樂普藥業(yè)股份有限公司的負(fù)責(zé)人講解醫(yī)藥用酶的研發(fā)和市場拓展過程，請行業(yè)一線科研人員現(xiàn)身說法，介紹工業(yè)用羰基還原酶如何在工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)和固定化，并分享生物反應(yīng)器以及酶催化合成手性醇等重要手性化合物的發(fā)展歷程。據(jù)學(xué)生課后反映，這樣的課程讓他們學(xué)到了書本上學(xué)不到的寶貴知識，深切感受實(shí)際生產(chǎn)中酶是如何催化反應(yīng)制備醫(yī)藥中間體的。邀請浙江華康等食品企業(yè)負(fù)責(zé)人講解工業(yè)化高果糖漿生產(chǎn)過程中魯棒性的葡萄糖異構(gòu)酶是如何制備以及固定化才能達(dá)到生產(chǎn)的要求，并且通過互動交流，讓學(xué)生對酶的生產(chǎn)應(yīng)用有更為具象的認(rèn)識。同學(xué)們紛紛表示對高果糖漿生產(chǎn)環(huán)節(jié)中酶的應(yīng)用有了清晰的認(rèn)識，對書本知識有了更深刻的理解。

2.5 加強(qiáng)國際化，增加酶工程研究內(nèi)容的前沿性

除了選用國外原版教材《Biocatalysis:Fundamentals and Applications》和《Biotransformation in Organic Chemistry》等作為理論教學(xué)輔助閱讀材料外，筆者所在課題組還堅持每年從《Nature》《Science》等綜合性權(quán)威期刊以及《ACS Catalysis》及《Biotechnology &Bioengineering》等酶工程和生物催化專業(yè)權(quán)威期刊查找近3年經(jīng)典酶工程的文獻(xiàn)在QQ群和微信群分享給學(xué)生；基于校企合作項(xiàng)目案例中的所學(xué)要求學(xué)生將諾維信、杜邦及帝斯曼等國際酶制劑、酶工程公司的研發(fā)成果制成微課件并建立案例庫，用于案例課的課堂討論。學(xué)生表示通過對案例庫的資料收集和整理，了解了酶工程的前沿研究內(nèi)容、酶工程跨國公司的經(jīng)典案例，加深了對酶工程基礎(chǔ)知識的理解與運(yùn)用。然而，由于專業(yè)英文水平的能力欠缺，學(xué)生也反映對于部分資料難免囫圇吞棗，這就要求我們嚴(yán)格挑選難度合適的文獻(xiàn)材料供學(xué)生學(xué)習(xí)。

2.6 個性化選題方式，增加項(xiàng)目制學(xué)生的參與度

在項(xiàng)目交流課上采用項(xiàng)目答辯的教學(xué)方式讓學(xué)生分組答辯。根據(jù)能力和意愿將學(xué)生分為兩類團(tuán)隊，通過“全自主選題”和“半自主選題”兩種方式進(jìn)行個性化指導(dǎo)。全自主選題模式適合于基礎(chǔ)較好且主觀意愿較強(qiáng)的學(xué)生，在項(xiàng)目的籌備過程中積極發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師的作用主要是啟發(fā)者和裁判員；半自主選題適合于基礎(chǔ)及意愿一般的學(xué)生，在項(xiàng)目的籌備過程中，整個課程組教師要發(fā)揮細(xì)致指導(dǎo)及監(jiān)督實(shí)施的作用。在答辯環(huán)節(jié)，邀請院內(nèi)各類競賽指導(dǎo)教師及相關(guān)專家作為評委進(jìn)行評價和提問，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生更有針對性的指導(dǎo)。通過以上案例研討和項(xiàng)目答辯等環(huán)節(jié)，可以循序漸進(jìn)地讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識來解決復(fù)雜工程問題。大部分學(xué)生享受到了項(xiàng)目答辯所帶來的快樂，希望老師能夠更多地提供這樣的展示機(jī)會；而少數(shù)學(xué)生還是停留在傳統(tǒng)的教學(xué)模式，不愿意付出太多時間主動參與或積極表現(xiàn)。因此如何改變學(xué)生的態(tài)度，讓他們更愿意積極參與進(jìn)來是將來課程改革的關(guān)鍵。

2.7 融入思政元素，注重價值引領(lǐng)，激發(fā)學(xué)生的主體意識

課程思政是加強(qiáng)高校本科生思想政治教育的重要途徑之一。教育部印發(fā)的教黨[2017]62號文件指出，要大力推動以“課程思政”為目標(biāo)的課堂教學(xué)改革，優(yōu)化課程設(shè)置，完善教學(xué)設(shè)計，梳理專業(yè)課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素和所承載的思想政治教育功能，融入課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一。因此，在專業(yè)課堂上進(jìn)行“課程思政”尤其重要[13]。酶工程專業(yè)學(xué)生“工科思維模式”特征明顯，相較于說教更側(cè)重于實(shí)效。因此，教師應(yīng)該更加注重引導(dǎo)而不是一味地灌輸，避免教師侃侃而談但學(xué)生無動于衷。如不對稱合成作為一種酶催化獲得手性化學(xué)品的手段如何應(yīng)用實(shí)踐呢？我們引入“酶法合成普瑞巴林”的案例，通過比較脂肪酶、腈水解酶的合成路線，講述國際專利封鎖的關(guān)鍵權(quán)利要求壁壘，啟發(fā)學(xué)生思考和比較不同的合成路線、不同的手性合成方法，突破國際專利的封鎖，以開拓?fù)碛凶灾髦R產(chǎn)權(quán)的新生產(chǎn)路線，從而降低藥物的價格。讓學(xué)生利用所學(xué)知識對現(xiàn)實(shí)案例進(jìn)行分析，學(xué)以致用，在加深知識點(diǎn)學(xué)習(xí)印象的同時引導(dǎo)學(xué)生自覺提煉其中蘊(yùn)含的思政內(nèi)涵，增強(qiáng)思政教育效果。

2.8 完善考核方法，多樣化考核方式

引入精讀經(jīng)典文獻(xiàn)和研討典型案例的課堂學(xué)習(xí)后，為了能夠更準(zhǔn)確全面地反映學(xué)生對本課程知識的學(xué)習(xí)和理解情況，注重學(xué)習(xí)過程，減輕學(xué)生死記硬背知識點(diǎn)的心理負(fù)擔(dān)，提高學(xué)習(xí)的積極性，對課程考核方式進(jìn)行了改革，采用多樣化的方式：課程采取期末考試和平時成績相結(jié)合的方式(權(quán)重各占50%)進(jìn)行考核。期末考試為百分制，其中名詞解釋、填空及簡答題共占50分，主要考查基礎(chǔ)知識；另外綜合運(yùn)用題占50分，主要考查學(xué)生對酶的認(rèn)識、酶的生產(chǎn)、酶的改造、酶的應(yīng)用等基礎(chǔ)知識融會貫通的能力。平時成績也是百分制，主要考查學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識來解決實(shí)際工程復(fù)雜問題的能力，具體分配及評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 以學(xué)生為中心、以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題為目標(biāo)的學(xué)習(xí)任務(wù)和考核方式Table 2 “Student-centered” learning tasks and assessment methods to train students’ ability of solving practical problems

2.9 教學(xué)效果分析

酶工程教學(xué)團(tuán)隊連續(xù)五年在學(xué)院的“學(xué)評教”活動的評分名列前20%，2021年成功入選浙江省一流本科課程建設(shè)課程。通過問卷的形式調(diào)查分析近3年生物工程和生物技術(shù)本科生在“酶工程”課程中的教學(xué)效果，總共回收156份問卷，涉及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法及教學(xué)手段等方面。學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容滿意度逐年提高(最高達(dá)到92%)，普遍認(rèn)為案例演示和項(xiàng)目展示的融入使自己對專業(yè)知識點(diǎn)有了更好的掌握，還對今后職業(yè)規(guī)劃產(chǎn)生引導(dǎo)作用。88%～93%的學(xué)生對教學(xué)方法比較認(rèn)可，認(rèn)為通過對酶工程的重點(diǎn)、熱點(diǎn)問題進(jìn)行課堂討論，讓自己分析工程問題游刃有余，加強(qiáng)了學(xué)習(xí)效果。但也有2%～4%的學(xué)生認(rèn)為，目前的課程設(shè)計內(nèi)容或教學(xué)方式過于繁雜，導(dǎo)致其注意力分散，反而抓不住重點(diǎn)，這個問題值得我們反思。

3 小結(jié)與展望

“酶工程”是生物工程類專業(yè)課程體系中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。針對實(shí)際教學(xué)中存在的問題，浙江工業(yè)大學(xué)“酶工程”課程組從課程設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式等方面進(jìn)行了長期、卓有成效的教學(xué)改革，教改得到了學(xué)生和同行的肯定，取得了較好的反響。浙江工業(yè)大學(xué)的“酶工程”也因此入選浙江省一流課程，正在積極申報國家級一流本科課程。然而，現(xiàn)有教學(xué)模式仍有持續(xù)改進(jìn)的空間。譬如，在案例課中，學(xué)生往往專注于自己小組的項(xiàng)目，而不同項(xiàng)目組之間缺少交流和互動，這就說明在案例課前學(xué)生需大致了解其他同學(xué)的項(xiàng)目內(nèi)容，并增加互評環(huán)節(jié)；再如在文獻(xiàn)解讀課中，由于缺乏科研方法和實(shí)驗(yàn)技能的系統(tǒng)訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生過分關(guān)注于實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，忽視了對文獻(xiàn)的全局把握和深度思考，這就需要教師挑選難度適宜的文獻(xiàn)或者是做好文獻(xiàn)的節(jié)選。在今后的教學(xué)工作中，課程組將堅持“知識模塊化講授+經(jīng)典文獻(xiàn)精讀+典型產(chǎn)業(yè)化案例演示+項(xiàng)目設(shè)計答辯”的教學(xué)模式，不斷探索、不斷實(shí)踐、不斷完善，著力培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用酶工程理論知識和工程技術(shù)來解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，培養(yǎng)能夠幫助解決生物產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)、甚至“領(lǐng)跑”全球生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程科技人才，為實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國夢貢獻(xiàn)力量。