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(dòng)力學(xué)特性分析、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，使酶能夠在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域上發(fā)揮其獨(dú)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(jìn)一步開發(fā)酶的新產(chǎn)品及酶的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)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(shí)來實(shí)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(diǎn)，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(diǎn)。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(shí)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(qiáng)，一些知識(shí)點(diǎn)需要基礎(chǔ)課程知識(shí)支撐，課程難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不易理解，積極性不高，而且課程教學(xué)內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)較少，有限學(xué)時(shí)主要用于課堂教師講授，課堂師生互動(dòng)討論和知識(shí)點(diǎn)答疑的時(shí)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(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)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(huì)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(dòng)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(duì)于滿足中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與社會(huì)對(duì)高層次應(yīng)用型人才的需要，以及推進(jìn)中國高等教育大眾化進(jìn)程起到了積極的促進(jìn)作用。作為生物工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，“酶工程”“基因工程”“細(xì)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(shí)踐性強(qiáng)，利用傳統(tǒng)教學(xué)模式很難實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。因此，本文以高質(zhì)量教學(xué)技術(shù)平臺(tái)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(shí)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(jià)值觀塑造相互補(bǔ)的課程綜合教學(xué)評(píng)價(jià)改革總體方案。

二、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

（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(shí)數(shù)有限的情況下，必須對(duì)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新規(guī)劃，在保證教學(xué)進(jìn)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(diǎn)，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(duì)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(shí)間和機(jī)會(huì)，將知識(shí)傳授和答疑解惑同步進(jìn)行，提升課堂教學(xué)效率。在課程線上教學(xué)過程中，針對(duì)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(bǔ)充，為新章節(jié)內(nèi)容的講解省出更多時(shí)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(dòng)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(xiàn)，形成自己的基本觀點(diǎn)，是案例教學(xué)法的學(xué)情基礎(chǔ)。此外，案例的設(shè)計(jì)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(shí)面廣、代表性強(qiáng)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)酶轉(zhuǎn)化生產(chǎn)過程進(jìn)行科學(xué)分析與全面評(píng)估，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有生產(chǎn)方案的優(yōu)化升級(jí)，提高學(xué)生的綜合職業(yè)素養(yǎng)和解決實(shí)際問題的能力。例如在催化環(huán)境對(duì)固定化青霉素酰化酶催化性能的影響案例中，涉及的知識(shí)點(diǎn)包括青霉素酰化酶的微生物合成來源、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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，青霉素酰化酶的固定化過程，影響酶催化效率的環(huán)境參數(shù)因子（溫度、pH、有機(jī)溶劑等）等多方面的內(nèi)容。此外，還包括一些細(xì)節(jié)層面的知識(shí)點(diǎn)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(dòng)的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生將知識(shí)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(shí)的同時(shí)，綜合把握各知識(shí)點(diǎn)間的有機(jī)聯(lián)系，指出現(xiàn)有工程技術(shù)路線的不足并提出改進(jìn)方案，最終實(shí)現(xiàn)融會(huì)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(gè)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(shí)傳授和學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)有機(jī)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(jī)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(jì)出一系列對(duì)不同物種來源的酶進(jìn)行高水平表達(dá)的細(xì)胞工廠以滿足生產(chǎn)實(shí)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(dòng)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(jì)、人工操作，利用微生物生命活動(dòng)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(shí)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(duì)酶分子修飾及利用基因工程對(duì)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(jì)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(duì)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(jì)拓展酶在生產(chǎn)實(shí)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(jì)酶的固定化方法，并對(duì)固定化酶的酶活力、專一性和穩(wěn)定性作出綜合評(píng)價(jià)。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(jì)各行業(yè)的應(yīng)用，使學(xué)生能夠針對(duì)應(yīng)用對(duì)象和環(huán)境進(jìn)行酶的設(shè)計(jì)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(rèn)識(shí)和理解如何實(shí)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(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，實(shí)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。要通過大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、高校學(xué)科競賽、企業(yè)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)等途徑，加深學(xué)生對(duì)“酶工程”課程基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作的能力，對(duì)促進(jìn)大學(xué)生知識(shí)的轉(zhuǎn)化和拓展、增強(qiáng)大學(xué)生的社會(huì)意識(shí)和適應(yīng)能力、提高個(gè)人素質(zhì)修養(yǎng)等方面都有積極作用。

三、課堂學(xué)生價(jià)值觀的塑造

高校教學(xué)的基本任務(wù)除了促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)積累和知識(shí)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(gè)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(jìn)所有學(xué)科課程思政建設(shè)[9]。課程思政進(jìn)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(yùn)含著豐富的科學(xué)和人文精神，是思想政治教育目標(biāo)實(shí)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(yùn)含著豐富的思政元素，因此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅備課程，也要備思政，結(jié)合學(xué)生所思所悟、社會(huì)熱點(diǎn)價(jià)值引導(dǎo)、專業(yè)知識(shí)點(diǎn)觸發(fā)，共同挖掘課程蘊(yùn)含的思政元素，優(yōu)化課程思政設(shè)計(jì)[10-12]。第一，將思政元素融入課程前言教學(xué)中，力爭實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與育人目標(biāo)的雙贏。“酶工程”課程知識(shí)點(diǎn)主要分為酶的生產(chǎn)、改造和酶在國民經(jīng)濟(jì)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(duì)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(jìn)科技自立自強(qiáng)，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(qiáng)化科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性，加強(qiáng)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(shí)自我成長，筑牢專業(yè)根基，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而貢獻(xiàn)一份力量。第二，將思政元素融入專業(yè)知識(shí)點(diǎn)中。很多專業(yè)知識(shí)點(diǎn)都蘊(yùn)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(jì)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(huì)個(gè)人和集體的關(guān)系及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，各個(gè)環(huán)節(jié)都是事情成功的保障。第三，把相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題適時(shí)地引入課堂中進(jìn)行剖析，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，在加深對(duì)知識(shí)理解的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的人文精神等核心素養(yǎng)，實(shí)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(píng)價(jià)體系

課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)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(shí)成績、中期綜合考查和期末卷面考試三部分。首先，細(xì)化平時(shí)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(shí)成績考核范圍，本部分占總成績的20%。其次，實(shí)施中期綜合考查，通過考查學(xué)生查閱資料、撰寫專題報(bào)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(shí)，有助于教師反思在教學(xué)中的問題，及時(shí)進(jìn)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(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)本課程專業(yè)理論知識(shí)的總體掌握情況，本部分占總成績的65%?？傊ㄟ^課程綜合成績的合理設(shè)置，以期達(dá)到客觀公正的教學(xué)評(píng)價(jià)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(yùn)含的思想精髓和教育實(shí)踐活動(dòng)各個(gè)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(gè)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(gè)性化能力培養(yǎng)為中心的教學(xué)改革方案的實(shí)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(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，促使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出針對(duì)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(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)及不斷適應(yīng)和引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的能力。