酶工程精品資源課程建設(shè)的探索與實(shí)踐

1、    酶工程精品資源課程建設(shè)的探索與實(shí)踐    黃九九+劉娥娥+龔慧+侯學(xué)文摘要：酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)四大核心工程之一，作為生物技術(shù)專業(yè)的主干課程，在學(xué)生的專業(yè)知識(shí)構(gòu)建中具有重要的地位。本文介紹了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在酶工程課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)方法和教學(xué)手段的改進(jìn)，考核評(píng)價(jià)體系的完善等方面進(jìn)行的探索與實(shí)踐，旨在進(jìn)一步提高酶工程教學(xué)質(zhì)量，滿足社會(huì)對(duì)生物技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。關(guān)鍵詞：酶工程；課程建設(shè)；教學(xué)改革：g642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a ：1674-9324（2017）03-0138-03酶工程興起于20世紀(jì)70年代，是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化及產(chǎn)業(yè)化方面利用酶

2、高效、專一的催化性能的應(yīng)用工程技術(shù)，與基因工程、發(fā)酵工程、細(xì)胞工程并稱為現(xiàn)代生物技術(shù)四大工程1。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著酶學(xué)研究迅速發(fā)展，特別是酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用推廣，酶工程已成為高等院校生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及農(nóng)學(xué)等專業(yè)的一門重要專業(yè)課，是對(duì)學(xué)生完整了解生物學(xué)科及提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力十分重要課程2-4。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)酶工程為生物技術(shù)專業(yè)的主干課程，2013年立項(xiàng)作為精品資源課重點(diǎn)建設(shè)。三年多來，課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段、考核模式等方面進(jìn)行了積極探索與改革，力求增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的豐富性和系統(tǒng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，增加考核的公平性和多樣性，提高酶工程課堂教學(xué)質(zhì)量。一、教學(xué)內(nèi)容的改革與

3、建設(shè)21世紀(jì)生命科學(xué)飛速發(fā)展，酶工程理論知識(shí)不斷更新，實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷改進(jìn)5。原有的教案不能滿足教學(xué)需要，豐富教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)課程的系統(tǒng)化、模塊化建設(shè)勢(shì)在必行。1.加強(qiáng)課程的系統(tǒng)化、模塊化建設(shè)。圍繞著“產(chǎn)酶分離酶改造酶用酶”主線，配合學(xué)院學(xué)分制改革，對(duì)課程教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，重點(diǎn)處理好經(jīng)典與現(xiàn)代、理論與實(shí)踐的關(guān)系，重新對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整合，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(shí)安排、參考教材、課程類別、學(xué)分、考核方式。理論課實(shí)施模塊教學(xué)，以酶制劑的生產(chǎn)與應(yīng)用為教學(xué)主軸，循序漸進(jìn)，不斷擴(kuò)展與深入，構(gòu)架起酶工程的理論體系。所有的教學(xué)章節(jié)調(diào)整為四大模塊：一是“產(chǎn)酶”模塊，包括

4、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、細(xì)胞工程產(chǎn)酶和現(xiàn)代分子技術(shù)產(chǎn)酶等；二是“分離酶”模塊，包括酶的酶學(xué)性質(zhì)、酶的分離純化等；三是“改造酶”模塊，包括酶的分子修飾、酶的固定化和酶的有機(jī)催化等；四是“用酶”模塊，包括酶反應(yīng)器和酶?jìng)鞲衅?，酶在醫(yī)藥、食品、輕化工、環(huán)境保護(hù)和生物技術(shù)等方面的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)課結(jié)合任課教師的科研，由產(chǎn)酶菌株的快速篩選、雞蛋清溶菌酶的磁性親和分離、雞蛋清溶菌酶的純度分析、雞蛋清溶菌酶的熱穩(wěn)定性分析、木瓜蛋白酶的制備、殼聚糖顆粒固定化木瓜蛋白酶、酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)及酪蛋白水解物的制備、酶試紙法檢測(cè)消毒液中過氧化氫含量、鄰苯二酚雙加氧酶基因在大腸桿菌中的高效重組表達(dá)等九個(gè)實(shí)驗(yàn)組成，形成完整的“酶源的選取酶的分

5、離純化酶的純度鑒定酶學(xué)性質(zhì)分析酶的體外改造酶制劑的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。2.書本教材與互聯(lián)網(wǎng)資源相輔相成。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，酶的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，社會(huì)對(duì)理論和應(yīng)用相結(jié)合的復(fù)合型人才需求強(qiáng)烈。為了順應(yīng)這一需求，在教材選用方面，我們以王金勝主編的酶工程為核心，參考了眾多的酶工程、酶與酶工程及其應(yīng)用、酶學(xué)原理與酶工程、酶制劑的生產(chǎn)技術(shù)等教材，集眾家之長(zhǎng)，取其精華之作，在不影響酶學(xué)與酶工程理論知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)加大了對(duì)酶的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用等技術(shù)的介紹和講解。在酶工程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們用教材而非單純用教材，在課程序言中，引入電子教學(xué)資源，向?qū)W生介紹酶學(xué)與酶工程相關(guān)網(wǎng)站，如www.bren

6、、.并提議學(xué)生關(guān)注“酶制劑網(wǎng)”、“酶好生活”等微信公眾號(hào)，讓學(xué)生及時(shí)了解酶工程的發(fā)展前沿與動(dòng)態(tài)，激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，還建成了酶工程精品課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站（http：/3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相互呼應(yīng)。酶工程是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在酶工程教學(xué)中具有舉足輕重的作用。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是鞏固理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、積極思考問題和主動(dòng)解決問題能力，進(jìn)而提高學(xué)生綜合素質(zhì)的必然途徑。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)相互呼應(yīng)，圍繞鞏固理論知識(shí)展開，才能使學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握酶工程的原理、實(shí)驗(yàn)方法和技能，樹立創(chuàng)新意識(shí)。在課程建設(shè)過程中，我們逐步摸索，不斷完善，形成了

7、由九個(gè)實(shí)驗(yàn)組成的酶工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)，課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋了酶源篩選、酶制劑制備、酶制劑的改造、酶制劑的應(yīng)用，與理論課的“產(chǎn)酶分離酶改造酶用酶”四大模塊遙相呼應(yīng)。通過這些課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本掌握酶的生產(chǎn)方法、酶分離純化方案的設(shè)計(jì)、酶的化學(xué)修飾和固定化以及生物酶工程的操作，并能根據(jù)需要改良酶和設(shè)計(jì)酶。4.校企協(xié)同，增加酶工程課堂教學(xué)內(nèi)容的實(shí)效性。校企協(xié)同是以校企雙方各為獨(dú)立主體，基于各自或共同的目標(biāo)需求指向所進(jìn)行的信息、知識(shí)、資源及行為合作活動(dòng)。它是高校培養(yǎng)創(chuàng)新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(shì)提供了更多機(jī)會(huì)和途徑，有利于創(chuàng)新意識(shí)的激發(fā)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。在酶工程精品課程建設(shè)過程

8、中，我們注重校企協(xié)同，創(chuàng)造條件讓主講老師主動(dòng)到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行交流學(xué)習(xí)，協(xié)助企業(yè)開辦“酶制劑檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)班”，所獲得的信息和心得在講授課程理論知識(shí)的應(yīng)用與學(xué)生分享，增強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)效性；同時(shí)還邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)的技術(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(qǐng)了廣州博仕奧公司技術(shù)負(fù)責(zé)人，講解了該公司在甘露聚糖酶、支鏈淀粉酶、蛋白酶、果膠酶、木聚糖酶等主要飼用和食品用酶的研發(fā)和市場(chǎng)拓展經(jīng)歷，以詳細(xì)的數(shù)據(jù)和具體的示例介紹了酶制劑及其固定化、化學(xué)修飾、分子改造、酶和生物反應(yīng)器等在飼料生產(chǎn)、食品加工、污水處理、資源再利用等方面的應(yīng)用，并且通過互動(dòng)交流，讓學(xué)生對(duì)酶的生產(chǎn)應(yīng)用有更為感性的認(rèn)識(shí)。 二、教

9、學(xué)方法與教學(xué)手段的改革與建設(shè)1.啟發(fā)講解與學(xué)生討論相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)為中心，要為學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性發(fā)揮創(chuàng)造條件。在酶工程理論教學(xué)部分，包括理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的原理講解部分，任課教師通過設(shè)計(jì)和安排思考題、綜合題、小論文等方式，從之前的課堂“灌輸”知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生帶著問題想和學(xué)，加強(qiáng)師生、生生互動(dòng)，堅(jiān)持啟發(fā)講解與學(xué)生討論相結(jié)合。首先，老師的“講”要有藝術(shù)，是啟發(fā)式的講解，而不是“填鴨式”的“灌”；其次，要引導(dǎo)學(xué)生積極思考，參與討論，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合老師的講解發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題；最后，通過學(xué)生的討論，老師要有針對(duì)性地進(jìn)行總結(jié)，幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)、掌握知識(shí)，并

10、且根據(jù)學(xué)生的討論發(fā)言情況有目的地對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而成為課程發(fā)展的積極參與者，學(xué)習(xí)從“被動(dòng)接受”變成“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。2.靈活運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。使用現(xiàn)代教育技術(shù)手段開展教學(xué)活動(dòng)是現(xiàn)實(shí)趨勢(shì)，主要從三個(gè)方面著手。首先是多媒體課件的制作，提煉和深加工課程內(nèi)容，使課件版面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔并能與豐富的講授內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，圖文并茂，減少視覺疲勞，直觀形象生動(dòng)地解釋教學(xué)難點(diǎn)；其次是制作采用多媒體動(dòng)畫教學(xué)軟件，形象直觀地展現(xiàn)酶的結(jié)構(gòu)特征以及運(yùn)用這些結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分離純化酶的原理和操作過程；最后，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，建設(shè)酶工程知識(shí)題庫(kù)，利用“掃碼”答題復(fù)習(xí)、鞏固所學(xué)知識(shí)，摸查

11、學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入導(dǎo)生制，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的及時(shí)指導(dǎo)。伴隨著高校擴(kuò)招，學(xué)校儀器設(shè)備、師資等實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源日趨緊缺。儀器設(shè)備等硬件可以通過加大教育投入逐步緩解，但師資受制于人才的招錄和人事制度的制約，很難短時(shí)間內(nèi)解決。導(dǎo)生制作為一種新生的教學(xué)模式引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以在一定程度上彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中師資不足，而擴(kuò)招情境下的在讀研究生具有熱情高、知識(shí)面廣、發(fā)現(xiàn)力和創(chuàng)造力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是“導(dǎo)生”的首選來源。在酶工程精品課程建設(shè)中，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中引入了導(dǎo)生制。借助導(dǎo)生，實(shí)驗(yàn)課教師從原來的講解員、輔導(dǎo)員、紀(jì)管員等多重任務(wù)中解脫出來，專心于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新、教學(xué)方法的改善；學(xué)生

12、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)手環(huán)節(jié)產(chǎn)生的疑問能夠得到及時(shí)解答，并且得到針對(duì)性的指導(dǎo)和個(gè)性化的評(píng)價(jià)。此外，導(dǎo)生還能組織學(xué)生進(jìn)行有效討論，督促學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)思考，變盲目照搬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書為積極有意義的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、探索，使學(xué)生知識(shí)、能力與素質(zhì)均得以提高6。三、考核與評(píng)價(jià)方式的改革與建設(shè)1.增加理論課的平時(shí)考核比例，構(gòu)建多樣化的考核形式。課程考核在教學(xué)過程中具有考核評(píng)定、質(zhì)量區(qū)分、教學(xué)預(yù)測(cè)、教學(xué)反饋、激勵(lì)導(dǎo)向等功能。期末考試在課程終結(jié)時(shí)給予結(jié)論性的評(píng)價(jià)，僅能發(fā)揮考核評(píng)定和質(zhì)量區(qū)分的功能，而教學(xué)預(yù)測(cè)、教學(xué)反饋和激勵(lì)導(dǎo)向的功能得不到體現(xiàn)。因此，在酶工程課程考核中，我們?cè)黾恿似綍r(shí)考核的權(quán)重，將平時(shí)考核由原來占總評(píng)成績(jī)的30%提

13、高到50%，并且改變了單一的課程考核形式（表1），綜合采用隨堂對(duì)教學(xué)知識(shí)的測(cè)驗(yàn)、課堂主題討論、課程小論文、課后習(xí)題作業(yè)等方式，主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)理解和掌握的程度，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況適時(shí)調(diào)整優(yōu)化教學(xué)模式。2.鼓勵(lì)學(xué)生參與評(píng)價(jià)，改變單一的實(shí)驗(yàn)課程考核。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)由于課時(shí)長(zhǎng)、知識(shí)涉及面廣、師生比大，如何對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行公平合理評(píng)價(jià)一直是難題。在酶工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們改變傳統(tǒng)的單向考核方式，鼓勵(lì)學(xué)生參與評(píng)價(jià)，建立了更為客觀的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系。學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)由知識(shí)考查、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等三部分組成。其中：知識(shí)考查占總評(píng)成績(jī)的30%，根據(jù)學(xué)生完成課后思考題以及課堂提問的回答

14、情況進(jìn)行評(píng)定；課堂表現(xiàn)占總評(píng)成績(jī)的30%，分組進(jìn)行評(píng)價(jià)，組長(zhǎng)人選由各組推選，由組長(zhǎng)組織實(shí)驗(yàn)開展，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況對(duì)組員進(jìn)行評(píng)價(jià)，指導(dǎo)老師根據(jù)課堂情況酌情扣分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告占總評(píng)成績(jī)的40%，由指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范情況、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的認(rèn)真程度評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)難易程度各次實(shí)驗(yàn)加權(quán)平均。這樣，既解決了實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)單純由老師進(jìn)行而導(dǎo)致的單一片面，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，其公平合理性得到了學(xué)生的普遍認(rèn)同。課程是育人的載體，目的是促進(jìn)學(xué)生的綜合發(fā)展。通過酶工程精品課程建設(shè)的實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、責(zé)任感和參與性增強(qiáng)，獨(dú)立分析問題和解決問題的能力得到了提高。校內(nèi)教學(xué)督導(dǎo)對(duì)這門課程的評(píng)價(jià)是：酶工程精品課程

15、教學(xué)內(nèi)容豐富新穎，能跟蹤時(shí)代最新理論，課程教案和多媒體技術(shù)運(yùn)用嫻熟，ppt質(zhì)量好，實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)好，實(shí)踐教學(xué)條件成熟；在多年教學(xué)實(shí)踐中，始終突出教學(xué)重點(diǎn)，既重視理論知識(shí)傳播，又重視實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，收到了良好效果。而學(xué)生及相關(guān)用人單位對(duì)該課程的評(píng)價(jià)是：酶工程及酶工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)課程設(shè)計(jì)合理，注重實(shí)用性，修讀了該課程的學(xué)生能在生產(chǎn)實(shí)踐中獨(dú)立地從事酶的開發(fā)生產(chǎn)及酶活性檢測(cè)工作。參考文獻(xiàn)：1黎高翔.中國(guó)酶工程的興旺與崛起j.微生物學(xué)通報(bào)，2015，31（6）：805-819.2馮飛，梁佳勇，張雅君.酶工程課程的教學(xué)與思考j.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2008，28（5）：154-156.3宋根娣.高校轉(zhuǎn)型發(fā)展新形勢(shì)下

16、酶工程課程教學(xué)改革的研究j.山東化工，2015，（44）：117-119.4孔維寶，楊紅，曾家豫，等.生物技術(shù)本科專業(yè)“酶工程”課程的教學(xué)實(shí)踐與思考j.生物學(xué)雜志，2015，32（5）：101-104.5竇世娟，侯春燕，侯名語(yǔ)，等.生命科學(xué)世紀(jì)呼喚酶工程教學(xué)改革深入發(fā)展j.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)林教育版），2009，11（3）：326-328.6龔慧，徐超，黃九九.生物專業(yè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況調(diào)查與分析j.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2014，（3）：88-90.the exploration and practice of core course construction of enzyme engine

17、eringhuang jiu-jiu，liu e-e，gong hui，hou xue-wen*（college of life sciences，south-china of agricultural university，guangzhou，guangdong 510642，china）abstract：enzyme engineering is one of the four engineerings of biotechnology and is the main course of biotechnology major，so it plays an important role i

18、n professional knowledge formation for biotechnology students. in this paper，the exploration and practice of enzyme engineering course in south china agriculture university，such as the optimization of teaching contents，the improvement of teaching methods and assessment system etc.，were discussed. the experienc