李劍睿，王曉麗，趙潤柱

（太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008）

酶工程是生物學(xué)的分支學(xué)科，是在酶學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上，與化工技術(shù)相互滲透結(jié)合，發(fā)展而成的一門新的技術(shù)學(xué)科?；诿傅纳锖铣烧{(diào)控、酶的發(fā)酵生產(chǎn)、酶的分離純化和酶的分子修飾和固定化研究，酶工程著重探討作為一種高效生物催化劑的酶在工業(yè)上推廣的問題，以及作為一種高效生物大分子的酶在基因工程應(yīng)用的問題，旨在通過酶的催化動力學(xué)特性分析、酶反應(yīng)器的設(shè)計，使酶能夠在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護等領(lǐng)域上發(fā)揮其獨特的作用?！拔⑸飳W(xué)”“生物化學(xué)”是專業(yè)先修課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生在了解酶的生物催化特性、酶的作用原理和酶的生物學(xué)功能的基礎(chǔ)上，全面掌握課程的主要內(nèi)容及其工藝過程，為進一步開發(fā)酶的新產(chǎn)品及酶的應(yīng)用奠定堅實的理論基礎(chǔ)和操作技能。

我國高等學(xué)校的教學(xué)改革，改到深處是課程，改到痛處是教師，其最終目標(biāo)要通過具體的課程改革方案的落實來實現(xiàn)，而課堂教學(xué)又是課程改革的主要抓手，課堂教學(xué)不僅是教育體系的構(gòu)建支點，也是人才培養(yǎng)模式的關(guān)鍵與核心，因而探索高效的課堂教學(xué)模式是教育改革的關(guān)鍵和最終落腳點。高效課堂是教與學(xué)高效率與高效益的統(tǒng)一，高效率即提高學(xué)生的知識掌握能力，高效益就是培養(yǎng)學(xué)生的優(yōu)良品質(zhì)與完美人格[1，2]。

“酶工程”課程內(nèi)容綜合性、理論性較強，一些知識點需要基礎(chǔ)課程知識支撐，課程難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)時不易理解，積極性不高，而且課程教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)時較少，有限學(xué)時主要用于課堂教師講授，課堂師生互動討論和知識點答疑的時間偏少。顯然，以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，已經(jīng)不能完全適應(yīng)高等教育發(fā)展的現(xiàn)狀，而混合式教學(xué)模式提倡以教師為引導(dǎo)、以學(xué)生為主體，教師在教學(xué)過程中只起到輔助作用，強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，采取多種方式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、合作的能力，優(yōu)勢明顯[3-5]。

一、總體思路

隨著我國社會變革、思想觀念和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，高等教育和教學(xué)改革迫在眉睫。高校作為高等教育改革的主陣地，只有適應(yīng)國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，深化教育改革，創(chuàng)新完善人才培養(yǎng)模式，才能更好承擔(dān)新形勢下服務(wù)社會經(jīng)濟發(fā)展的職能。應(yīng)用技術(shù)型本科是指以應(yīng)用技術(shù)為辦學(xué)定位的普通本科院校，應(yīng)用型本科教育對于滿足中國經(jīng)濟社會發(fā)展與社會對高層次應(yīng)用型人才的需要，以及推進中國高等教育大眾化進程起到了積極的促進作用。作為生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，“酶工程”“基因工程”“細胞工程”“發(fā)酵工程”“生物反應(yīng)工程”和“生物分離工程”課程共同構(gòu)成了現(xiàn)代生物工程技術(shù)體系的核心內(nèi)容，其內(nèi)容繁雜、實踐性強，利用傳統(tǒng)教學(xué)模式很難實現(xiàn)學(xué)生對知識的融會貫通。因此，本文以高質(zhì)量教學(xué)技術(shù)平臺為支撐，以學(xué)生專業(yè)核心競爭力培養(yǎng)為目的，著力構(gòu)建形成一套線上線下相結(jié)合，基礎(chǔ)理論知識教授與生產(chǎn)案例分析相協(xié)同，專業(yè)理論教學(xué)與課堂學(xué)生價值觀塑造相互補的課程綜合教學(xué)評價改革總體方案。

二、課堂教學(xué)設(shè)計

（一）線下線上相結(jié)合

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，高校課程內(nèi)容急劇增加，在課時數(shù)有限的情況下，必須對現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容進行重新規(guī)劃，在保證教學(xué)進度和教學(xué)質(zhì)量的前提下，根據(jù)“酶工程”各章節(jié)內(nèi)容的不同特點，采取不同的方式，以方便學(xué)生自主靈活學(xué)習(xí)，提高課程教學(xué)效果[6]。

在課程線下教學(xué)過程中，傳統(tǒng)板書與數(shù)字化教學(xué)相結(jié)合，充分發(fā)揮多媒體課件將圖像、文字、視頻等融為一體的功能。對于“酶工程”課程出現(xiàn)的新章節(jié)內(nèi)容，如《酶的固定化》《酶分子修飾》和《酶的非水相催化》，教師可以采取線下為主的教學(xué)方式，增加與學(xué)生接觸的時間和機會，將知識傳授和答疑解惑同步進行，提升課堂教學(xué)效率。在課程線上教學(xué)過程中，針對在其他課程中已系統(tǒng)講解的內(nèi)容章節(jié)，如《酶合成的生物調(diào)控》《酶的發(fā)酵生產(chǎn)》，學(xué)生完全具備自學(xué)的條件和能力，可以采取線上預(yù)習(xí)、線下討論的教學(xué)模式，并作必要的補充，為新章節(jié)內(nèi)容的講解省出更多時間。

（二）理論傳授與案例分析相結(jié)合

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式下，學(xué)生常常學(xué)習(xí)興趣較低，學(xué)習(xí)效率不高，而案例教學(xué)法可以解決這一問題。首先由教師提出具體案例，然后師生共同討論分析，成功調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。當(dāng)然，學(xué)生必須通過查閱大量相關(guān)文獻，形成自己的基本觀點，是案例教學(xué)法的學(xué)情基礎(chǔ)。此外，案例的設(shè)計與選擇是案例教學(xué)能否成功的關(guān)鍵[7，8]。向?qū)W生介紹一些知識面廣、代表性強的酶工程經(jīng)典案例，從生產(chǎn)方案中的設(shè)備選型、酶的類型選擇、酶的技術(shù)改造、反應(yīng)參數(shù)調(diào)控等方面，通過具體的實驗數(shù)據(jù)，對酶轉(zhuǎn)化生產(chǎn)過程進行科學(xué)分析與全面評估，實現(xiàn)現(xiàn)有生產(chǎn)方案的優(yōu)化升級，提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)和解決實際問題的能力。例如在催化環(huán)境對固定化青霉素?；复呋阅艿挠绊懓咐?，涉及的知識點包括青霉素?；傅奈⑸锖铣蓙碓?、結(jié)構(gòu)特點、催化特性及在β-內(nèi)酰胺類抗生素工業(yè)生產(chǎn)中的作用，青霉素?；傅墓潭ɑ^程，影響酶催化效率的環(huán)境參數(shù)因子（溫度、pH、有機溶劑等）等多方面的內(nèi)容。此外，還包括一些細節(jié)層面的知識點如標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作、酶活力的測定方法等。在案例教學(xué)討論互動的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生將知識體系化、系統(tǒng)化，學(xué)生要做到在理解相關(guān)專業(yè)理論知識的同時，綜合把握各知識點間的有機聯(lián)系，指出現(xiàn)有工程技術(shù)路線的不足并提出改進方案，最終實現(xiàn)融會貫通、學(xué)以致用的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（三）章節(jié)內(nèi)容教學(xué)的個性化能力培養(yǎng)

“酶工程”教改目標(biāo)的設(shè)定要以我國高等教育改革精神和《生物工程專業(yè)培養(yǎng)方案》中規(guī)定的畢業(yè)能力要求為主要依據(jù)，將知識傳授和學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)有機統(tǒng)一，樹立授之以漁的教育理念，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。第一，通過《酶的生物合成及其調(diào)節(jié)》章節(jié)具體內(nèi)容的講解，引導(dǎo)學(xué)生了解蛋白酶的生物合成途徑、蛋白酶的生物合成調(diào)控機理及重組酶的基因構(gòu)建和異源蛋白生產(chǎn)菌株的構(gòu)建過程，使學(xué)生能夠設(shè)計出一系列對不同物種來源的酶進行高水平表達的細胞工廠以滿足生產(chǎn)實際需求。第二，通過《微生物酶的發(fā)酵生產(chǎn)與控制》章節(jié)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生了解酶制劑的產(chǎn)酶微生物菌種、微生物酶發(fā)酵動力學(xué)與控制理論、微生物深層發(fā)酵與酶制劑生產(chǎn)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生經(jīng)過預(yù)先設(shè)計、人工操作，利用微生物生命活動獲得所需酶的能力。第三，通過《酶的分離純化提取》章節(jié)的講解，使學(xué)生了解主要酶分離技術(shù)的原理和過程，能夠通過酶分離技術(shù)的科學(xué)組合，實現(xiàn)目標(biāo)蛋白酶的高效分離。第四，通過《酶分子修飾》章節(jié)的掌握，引導(dǎo)學(xué)生了解利用物理化學(xué)法對酶分子修飾及利用基因工程對酶分子改造等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生通過分析酶結(jié)構(gòu)和催化特性的關(guān)系，設(shè)計和定向改造酶分子。第五，通過《酶的非水相催化》章節(jié)的講授，引導(dǎo)學(xué)生了解水和非水介質(zhì)對酶催化反應(yīng)的影響、酶在非水介質(zhì)中催化作用特性及酶在非水介質(zhì)中的催化反應(yīng)條件，培養(yǎng)學(xué)生通過研究非水介質(zhì)中酶結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，設(shè)計拓展酶在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用范圍。第六，通過《酶的固定化》章節(jié)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生了解酶固定化原理、方法及應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)需求設(shè)計酶的固定化方法，并對固定化酶的酶活力、專一性和穩(wěn)定性作出綜合評價。第七，通過《酶的應(yīng)用》章節(jié)的介紹，引導(dǎo)學(xué)生了解酶在國民經(jīng)濟各行業(yè)的應(yīng)用，使學(xué)生能夠針對應(yīng)用對象和環(huán)境進行酶的設(shè)計和優(yōu)化，以便最大程度發(fā)揮酶的作用效率。總之，本門課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生深刻認識和理解如何實現(xiàn)酶催化效率的最優(yōu)化問題，以及酶轉(zhuǎn)化技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)化過程中的地位和作用。

此外，實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，實踐能力體系與理論教學(xué)是相互協(xié)調(diào)和相輔相成的關(guān)系，要重視大學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。要通過大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、高校學(xué)科競賽、企業(yè)實踐實訓(xùn)、本科畢業(yè)設(shè)計等途徑，加深學(xué)生對“酶工程”課程基礎(chǔ)理論知識的理解，強化實踐和實驗動手操作的能力，對促進大學(xué)生知識的轉(zhuǎn)化和拓展、增強大學(xué)生的社會意識和適應(yīng)能力、提高個人素質(zhì)修養(yǎng)等方面都有積極作用。

三、課堂學(xué)生價值觀的塑造

高校教學(xué)的基本任務(wù)除了促進學(xué)生的知識積累和知識結(jié)構(gòu)優(yōu)化以外，還要培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、道德觀、愛國情懷和良好的個性品質(zhì)。2020年4月，我國教育部等八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快構(gòu)建高校思想政治工作體系的意見》，要求全面推進所有學(xué)科課程思政建設(shè)[9]。課程思政進入全面建設(shè)的新階段。自然科學(xué)課程是高校課程體系中的重要組成部分，蘊含著豐富的科學(xué)和人文精神，是思想政治教育目標(biāo)實現(xiàn)的重要載體。

“酶工程”主要介紹酶的修飾改造技術(shù)和典型的酶轉(zhuǎn)化生產(chǎn)過程，課程內(nèi)容與人們生產(chǎn)生活息息相關(guān)，蘊含著豐富的思政元素，因此，教學(xué)團隊不僅備課程，也要備思政，結(jié)合學(xué)生所思所悟、社會熱點價值引導(dǎo)、專業(yè)知識點觸發(fā)，共同挖掘課程蘊含的思政元素，優(yōu)化課程思政設(shè)計[10-12]。第一，將思政元素融入課程前言教學(xué)中，力爭實現(xiàn)知識傳授與育人目標(biāo)的雙贏。“酶工程”課程知識點主要分為酶的生產(chǎn)、改造和酶在國民經(jīng)濟各行業(yè)的高效利用兩部分，第一部分是酶轉(zhuǎn)化工程產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)，解決的是技術(shù)層面的問題，如酶的修飾、酶的固定化、酶的非水相催化等；第二部分是以基本技術(shù)為支撐的酶的應(yīng)用推廣，二者相輔相成、缺一不可。對學(xué)生有哪些教育啟發(fā)意義呢？眾所周知，近年來我國積極推進科技自立自強，高質(zhì)量發(fā)展取得新成效，但高科技領(lǐng)域技術(shù)“卡脖子”問題依然突出，因此，要不斷強化科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性，加強基礎(chǔ)研究投入，大力發(fā)展專精特新中小型企業(yè)。大學(xué)生應(yīng)該立大志、做大事，夯實自我成長，筑牢專業(yè)根基，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而貢獻一份力量。第二，將思政元素融入專業(yè)知識點中。很多專業(yè)知識點都蘊含著豐富的人生哲理。如酶的發(fā)酵生產(chǎn)部分，培養(yǎng)基設(shè)計和參數(shù)控制是影響生產(chǎn)效率的關(guān)鍵要素；再如酶的固定化部分，載體的類型、載體的活化方法和酶的因素都是酶高效固定的重要因子，使學(xué)生深刻領(lǐng)會個人和集體的關(guān)系及團隊協(xié)作的重要性，各個環(huán)節(jié)都是事情成功的保障。第三，把相關(guān)的社會熱點問題適時地引入課堂中進行剖析，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，在加深對知識理解的同時，培養(yǎng)學(xué)生的人文精神等核心素養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和思政水準(zhǔn)的雙贏。

四、課程教學(xué)質(zhì)量評價體系

課程教學(xué)質(zhì)量評價是教學(xué)質(zhì)量管理的核心內(nèi)容，是不斷提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵舉措。我們本著課程考核方式的多元化、客觀化原則，將學(xué)生總成績劃分為平時成績、中期綜合考查和期末卷面考試三部分。首先，細化平時成績的構(gòu)成，將到課率、課堂提問討論、作業(yè)情況等均納入平時成績考核范圍，本部分占總成績的20%。其次，實施中期綜合考查，通過考查學(xué)生查閱資料、撰寫專題報告的能力，了解學(xué)生在課程上半學(xué)期的學(xué)習(xí)效果，同時，有助于教師反思在教學(xué)中的問題，及時進行相應(yīng)調(diào)整，本部分占總成績的15%。最后，通過期末卷面考核，評價學(xué)生對本課程專業(yè)理論知識的總體掌握情況，本部分占總成績的65%。總之，通過課程綜合成績的合理設(shè)置，以期達到客觀公正的教學(xué)評價效果。

沒有任何一種課堂教學(xué)模式能適用于所有的教師，也沒有任何一種課堂教學(xué)模式能適用于所有的學(xué)生。我們應(yīng)該注重挖掘海量課堂教學(xué)模式所蘊含的思想精髓和教育實踐活動各個環(huán)節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系，找出一套符合特定高校、具體專業(yè)、特定課程和復(fù)雜學(xué)情的特色課堂教學(xué)模式，是每個高校教學(xué)科研工作者值得深思的問題。

通過以工程案例分析和章節(jié)內(nèi)容教學(xué)的個性化能力培養(yǎng)為中心的教學(xué)改革方案的實施，再輔以大量課堂思政元素的融入和綜合教學(xué)質(zhì)量評價體系的構(gòu)建，促使學(xué)生能夠設(shè)計出針對生物技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，以及滿足特定需求的生物工程領(lǐng)域新產(chǎn)品、新工藝和新技術(shù)。同時，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識及不斷適應(yīng)和引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的能力。