吳士筠 魏艷芬 樂薇

摘 要 酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課具有很強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)踐性。為了進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識(shí)面和激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，體現(xiàn)教學(xué)與科研相結(jié)合，我們將教師的科研項(xiàng)目和實(shí)際生產(chǎn)有機(jī)地結(jié)合，開設(shè)自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)課的方式，對(duì)酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了改革。實(shí)踐證明，這樣做克服了以往的以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式的諸多弊端，實(shí)施后成效顯著。

關(guān)鍵詞 酶工程技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 模式改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A21世紀(jì)生命科學(xué)飛速發(fā)展，生物工程科技產(chǎn)品在市場上不斷出現(xiàn)，不斷增多，不斷更新。酶工程是生物技術(shù)的一個(gè)重要方面，因此，酶工程理論知識(shí)也隨著不斷更新，實(shí)驗(yàn)技術(shù)更在不斷改進(jìn)。生物體內(nèi)的一切化學(xué)反應(yīng)幾乎都是在酶的催化下進(jìn)行的。根據(jù)酶所特有的催化性能正發(fā)揮著巨大的作用，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)和生命科學(xué)理論研究等各個(gè)方面。

酶工程是生物工程專業(yè)的核心課程，其實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)，在本專業(yè)具有很重要的地位。酶工程實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)既增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)酶工程理論課程的效果，同時(shí)還可以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力、分析問題及解決問題的創(chuàng)新思維能力。因此，在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期科學(xué)地合理地安排酶工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是十分重要的。近年來，我們就如何造就一批具有較扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)實(shí)際動(dòng)手能力、能夠適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才，針對(duì)工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的特點(diǎn)和存在的實(shí)際問題，探索了采用自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法在本科生酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用。

1 酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式改革

1.1 原有實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式存在的問題

過去的實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目之間無聯(lián)系，且以老師講解為主，學(xué)生只需聽從安排，然后按部就班地完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟，因而學(xué)生提不起學(xué)習(xí)興趣，出現(xiàn)應(yīng)付實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)象，對(duì)于研究能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)則更談不上，大多數(shù)同學(xué)互相抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告。由此可見，學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的宏觀認(rèn)識(shí)和整體把握，就更不用說了，因此嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)的效果。

隨著現(xiàn)代教育觀念的改革和人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，知識(shí)也在不斷地更新，部分驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已陳舊、過時(shí)，嚴(yán)重落后于當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展并阻礙了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的提高。我們?cè)谏锕こ虒I(yè)新開設(shè)了工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程——酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課，并作出以下實(shí)踐與探索。

1.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容

系統(tǒng)性地整合過去酶工程實(shí)驗(yàn)課中相對(duì)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并把研究與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用融入教學(xué)過程，同時(shí)編入到酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課教材。針對(duì)目前市場上酶在農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)和生命科學(xué)理論研究等各個(gè)方面的廣泛作用及其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前景前，我們開發(fā)了酶工程技術(shù)的系列實(shí)驗(yàn)：酶的提取、酶的分離與純化、酶學(xué)性質(zhì)研究、酶的固定化等。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇到實(shí)驗(yàn)方案的制定，從樣品的篩選、酶的提取、酶的性質(zhì)學(xué)研究到酶的分離純化、固定化，最后把制備的產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)踐中等，整個(gè)過程綜合利用多種原理與技術(shù)方法，實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線環(huán)環(huán)相扣，涉及到了多種技術(shù)環(huán)節(jié)。由此，學(xué)生從中不僅掌握了基本技能，同時(shí)激發(fā)了科研興趣，從中學(xué)到了新知識(shí)和新技術(shù)。

1.3 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

在酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中，我們采用啟發(fā)式、注重創(chuàng)新思維，自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，課前提出所要解決的問題，然后引導(dǎo)學(xué)生去思考、分析，綜合所學(xué)知識(shí)，在教師的幫助下選定研究題目，自己查閱文獻(xiàn)，自行制定出實(shí)驗(yàn)方案和安排完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，例如，“乙醇脫氫酶的提取及應(yīng)用”曾為老師的科研課題，我們將其與酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課結(jié)合，并將其編寫到實(shí)驗(yàn)教材中。在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生從文獻(xiàn)的查閱檢索到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，從確定實(shí)驗(yàn)材料、配制實(shí)驗(yàn)試劑到所研究的酶的提取、分離純化、檢測(cè)、鑒定等操作環(huán)節(jié)全部由學(xué)生自己進(jìn)行。過程中遇到了問題時(shí)在教師的幫助下，查找原因、分析問題、獨(dú)立解決，最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的問題，并寫出實(shí)驗(yàn)論文，從而使學(xué)生得到了全面的訓(xùn)練，能力也得到了全面的提高。這樣的教學(xué)方式為大四時(shí)的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的開展打下了良好的基礎(chǔ)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣和潛在的創(chuàng)新能力，有利于因材施教。與傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)比較，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫嘏囵B(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)生是一種較高層次的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。在如此激烈的競爭社會(huì)，學(xué)生能更好地武裝自己，提升自身踏入社會(huì)的競爭力。

2 酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)的安排與實(shí)施

與實(shí)際生產(chǎn)密切結(jié)合的專業(yè)課程——酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用性非常強(qiáng)，而實(shí)驗(yàn)課是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論課理解最好的方式，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)。另外，我們開設(shè)的酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)具有一定的連續(xù)性。我們將酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課相對(duì)集中安排，實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天候開放，對(duì)學(xué)生采用分組的方式，每個(gè)課題組選擇1種酶作為研究對(duì)象，如果學(xué)生選定某種酶的研究后，從酶的提取分離，到酶的檢測(cè)、鑒定、性質(zhì)學(xué)研究、再到酶的固定化及其應(yīng)用，就是一個(gè)內(nèi)容完整的大實(shí)驗(yàn)，需要連續(xù)一段時(shí)間才能完成此內(nèi)容，因此需要根據(jù)學(xué)生完成其它課程的時(shí)間合理安排該實(shí)驗(yàn)。同時(shí)在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生則以課題組的形式自由組合共同完成1個(gè)人不可能完成的全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。完成此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了按教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的時(shí)間按時(shí)集中實(shí)驗(yàn)外，課外時(shí)間學(xué)生根據(jù)自己的安排與實(shí)驗(yàn)中心預(yù)約完成全部實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)完畢，要求學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論、分析，然后按照科技論文的寫作方式寫出完整的實(shí)驗(yàn)論文。這種方法使學(xué)生學(xué)會(huì)了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)總結(jié)和歸納的方法，養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好科研工作習(xí)慣，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的科研寫作能力，為今后的工作、學(xué)習(xí)、深造奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 自主設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的考核方式

考核標(biāo)準(zhǔn)的公平與否對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和熱情有很大的影響。為了對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行有效的檢驗(yàn)，我們修訂了以往僅根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量給予實(shí)驗(yàn)成績?cè)u(píng)定的方式，制定了新的考核標(biāo)準(zhǔn)?？己藘?nèi)容具體包括三個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)論文的撰寫。主要看論文是否有完善的文獻(xiàn)綜述，方案設(shè)計(jì)是否合理，有無創(chuàng)新性、是否可行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算是否正確等。（2）實(shí)驗(yàn)及具體操作。主要看儀器設(shè)備的正確使用，實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，完成全部實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間等。（3）實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否端正、出勤情況及數(shù)據(jù)記錄是否完全、結(jié)果是否真實(shí)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作是否良好等。新的考核標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行，對(duì)以往考核方式的缺點(diǎn)進(jìn)行了彌補(bǔ)，真正達(dá)到提高學(xué)生的綜合能力考查和創(chuàng)新培養(yǎng)的目的。

4 酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)效果與討論

4.1 效果

在武漢長江工商學(xué)院工學(xué)院和學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心的大力支持下，我們從2009年開始在酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能的強(qiáng)化訓(xùn)練中探索以自主、綜合、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果令人較為滿意。學(xué)生反饋的信息表明，實(shí)行自主、綜合、設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以來，學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性普遍高漲，動(dòng)手能力得到了較大的提高；學(xué)會(huì)了文獻(xiàn)的查閱方法，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的探索，培養(yǎng)了獨(dú)立研究問題、解決問題的能力，克服了想當(dāng)然，急于求成的毛病，激發(fā)了創(chuàng)新思維的能力，提高了科技論文的寫作能力；同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的責(zé)任感和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

4.2 討論

（1）酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式改革探索與實(shí)踐，緊密地將綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了糅合，實(shí)現(xiàn)了課內(nèi)與課外相結(jié)合、教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合的教學(xué)方法；在考核方面，打破了以往的教師單一評(píng)價(jià)的機(jī)制，通過學(xué)生小組互評(píng)、自評(píng)與教師考核相結(jié)合的方法對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，提高了學(xué)生的自信心；在具體實(shí)施上，以學(xué)生獨(dú)立操作，教師觀察指導(dǎo)，最終以論文的形式對(duì)文獻(xiàn)的查閱、實(shí)驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)及結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、討論等，使學(xué)生受到了現(xiàn)代化工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能的較為完整的訓(xùn)練，從而達(dá)到應(yīng)用型、創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的目的。（2）經(jīng)過酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐，得到了絕大多數(shù)學(xué)生的支持，在整個(gè)教與學(xué)過程中學(xué)生思維活躍，“動(dòng)手”之前充分“動(dòng)腦”，有效培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)研究能力、知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的綜合運(yùn)用能力、分析和解決問題的能力。（3）酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)施，使學(xué)生解除了不愿動(dòng)手的依賴心理，并積極爭取實(shí)際動(dòng)手的鍛煉機(jī)會(huì)，而且增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解和認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，激發(fā)了學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)的熱情，大大地提高了實(shí)踐教學(xué)效果和教學(xué)效率。同時(shí)值得注意的是經(jīng)過該課程的教與學(xué)，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中積累知識(shí)和獲得探索科學(xué)知識(shí)的樂趣，其團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神得到了培養(yǎng)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的考核機(jī)制，學(xué)生普遍反映新的考核機(jī)制比以前更公平、更合理。

由上述可見，酶工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合設(shè)計(jì)型模式的改革是培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力的有效途徑，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，而且還可提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：武漢長江工商學(xué)院教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：04104Y001

參考文獻(xiàn)

[1] 石陸娥，章志量，沈波等.酶工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新初探[J].健康研究，2011.31（3）：234-235.

[2] 黃時(shí)海，韋春葵，楊洋等.酶工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011.25：122.

[3] 王瓊波，魏永義.模塊教學(xué)法在酶工程教學(xué)中的探索與實(shí)踐[J].醫(yī)藥教育，2011.18（8）：130-131.

[4] 王杰.酶工程設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索與應(yīng)用[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009.13（6）：153-154.

[5] 吳士筠，魏艷芬，徐文廣.生物工程和環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與研究，2009.26（9）：10-12.