程志德 楊艷燕 李順意*

（湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 湖北武漢 430062）

省屬院校酶工程實驗教學(xué)模式改革與思考*

程志德 楊艷燕 李順意*

（湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)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(xué)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(xué)模式 改革與思考

酶工程建立于生物學(xué)和化學(xué)學(xué)等多種學(xué)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(xué)手段，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生更好地理解書本理論，同時鍛煉學(xué)生的動手能力。加強酶工程實驗課的教學(xué)探索，有利于提高該專業(yè)學(xué)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(xué)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(xué)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?，使面團變軟，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(xué)科，其發(fā)展不僅能夠帶動生物、化學(xué)等科學(xué)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(xué)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(xué)安排，酶工程實驗課教學(xué)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(xué)校在選擇實驗教學(xué)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(xué)指標。但這些較為簡單和陳舊的實驗課程，很難激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和探索思想，嚴重影響了學(xué)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(xué)質(zhì)量。

2.教學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)催化試驗，其缺乏光影和形態(tài)上的變化，整個過程下來，學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也讓學(xué)生會不明就里地完成試驗。對于這類枯燥的試驗，學(xué)生往往會應(yīng)付了事，一些學(xué)生相互抄襲實驗報告，嚴重影響了教學(xué)質(zhì)量。

三、省屬院校酶工程實驗課教學(xué)模式的改革

1.優(yōu)化實驗教學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)變化。這種完整性的實驗不僅讓學(xué)生掌握了扎實的實驗技能，而且可以激發(fā)學(xué)生成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。

2.實驗教學(xué)方式多樣化

實驗課應(yīng)是一類特別重視實踐的教學(xué)課程。為加強教學(xué)效果，一些研究正探索試驗+工廠+情景教學(xué)的一體化教學(xué)模式，這種新型教學(xué)模式兼具有實習(xí)教學(xué)和情景教學(xué)的特點。實習(xí)教學(xué)是一種重實踐的教學(xué)方式，在實踐過程中完成教學(xué)，不僅能將抽象的理論知識變得生動具體化，而且能讓學(xué)生學(xué)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(xí)教學(xué)。例如教師在講到酶發(fā)酵生產(chǎn)時，就可以結(jié)合學(xué)生在相關(guān)實習(xí)企業(yè)中了解的糖化酶生產(chǎn)案例給學(xué)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(xué)生記憶深刻，從而提高教學(xué)質(zhì)量[4]。情景教學(xué)也是重要的教學(xué)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(xué)生分為一組進行小組討論，讓學(xué)生獨立的查閱資料，設(shè)計實驗，然后通過教師的引導(dǎo)開展實驗。實驗后，老師和學(xué)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(xué)方式，不僅提高了學(xué)生的實踐動手能力和分析能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力，為以后的學(xué)生走上社會打下基礎(chǔ)[5]。試驗+工廠+情景教學(xué)的一體化教學(xué)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(xué)多樣化，從而為提高教學(xué)質(zhì)量找到新的突破口。

3.加強多媒體在酶工程教學(xué)中的使用

多媒體教學(xué)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(xué)生的面前，可以彌補口頭講解的不足。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵在于制作優(yōu)秀的多媒體教學(xué)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(xué)生可以一目了然，減輕了教師的教學(xué)壓力，也提高了教學(xué)質(zhì)量。為獲得優(yōu)秀的多媒體教學(xué)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(xué)資源的共享，相互借鑒學(xué)習(xí)，為學(xué)生創(chuàng)造有利的學(xué)習(xí)環(huán)境。

結(jié)語

酶工程是一門新的交叉學(xué)科，教育改革者應(yīng)不斷的對其實驗教學(xué)模式進行思考與探索，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)出版社，2009.

[2]石陸娥，章志量，沈波等.酶工程實驗教學(xué)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(xué)的改革與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011,25：122.

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

[5]李艷賓，龔明福.酶工程課程教學(xué)實踐與體會[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)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(xué)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(xué)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(xué)實驗教學(xué)。

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(xué)與分子生物學(xué)。

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(xué)與分子生物學(xué)。