張 超

（衡水學(xué)院生命科學(xué)系 河北 衡水 053000）

新工科在2017 年歷經(jīng)“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”后形成高度共識(shí)，目標(biāo)為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，培養(yǎng)造就應(yīng)用型、創(chuàng)新型卓越工程科技人才[1]。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)作為新工科相關(guān)產(chǎn)業(yè)，因新冠疫情，備受全球各國(guó)關(guān)注，其相關(guān)支撐專業(yè)，如生物制藥、生物工程和生物技術(shù)等專業(yè)，應(yīng)根據(jù)新變革、新需求，適時(shí)優(yōu)化培養(yǎng)方案、改革教育方式。《酶工程》作為上述專業(yè)培養(yǎng)方案中一門應(yīng)用性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)必修課程，其教學(xué)水平和學(xué)習(xí)效果直接影響學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。因此，本文以衡水學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)為例，以新工科教育為理念，探索《酶工程》課程教育教學(xué)改革手段，為培養(yǎng)具有應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的人才提供參考。

1 課程基本概況

該課程為衡水學(xué)院生物技術(shù)專業(yè)的必修課程，課程開設(shè)于第5 學(xué)期，共36 學(xué)時(shí)，參考教材以郭勇編著的《酶工程》(第四版)為主，綜合其他教材內(nèi)容授課。主要講述緒論、微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶、酶的提取與分離純化、酶分子修飾、酶固定化、酶非水相催化、酶定向進(jìn)化、酶反應(yīng)器和酶的應(yīng)用，共十章內(nèi)容。

2 教學(xué)內(nèi)容的整合和改良

《酶工程》 課程的教材偏多，如郭勇編著的《酶工程》、李珊珊與莫繼先主編的《發(fā)酵與酶工程》和梅樂(lè)和、岑沛霖主編的《現(xiàn)代酶工程》等。在多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，以“酶的生產(chǎn)、改造和應(yīng)用”為主軸，整合各教材相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力的要求，梳理、優(yōu)化后形成各章節(jié)授課內(nèi)容。比如，“酶的生產(chǎn)”相關(guān)章節(jié)已在《生物化學(xué)》、《微生物學(xué)》、《發(fā)酵工程》等課程中有所涉及，授課時(shí)可以問(wèn)答、翻轉(zhuǎn)課堂[2]形式鞏固相關(guān)知識(shí)，并輔以思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生了解、熟悉和掌握相關(guān)內(nèi)容的應(yīng)用現(xiàn)狀，如淀粉酶、蛋白酶用于烘焙食品，纖維素酶、果膠酶用于果汁生產(chǎn)等。“酶的改造”部分一直是酶學(xué)研究的前沿，理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展很快，授課時(shí)結(jié)合當(dāng)前研究熱點(diǎn)，引用近2 年的綜述文獻(xiàn)進(jìn)行講解和滲透，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

3 教學(xué)手段和方法的提升

《酶工程》課程的教學(xué)普遍采用以老師主導(dǎo)的課堂教學(xué)模式，通過(guò)PPT 講授輔以板書講解進(jìn)行授課，這使得大部分學(xué)生課前不預(yù)習(xí)、課后不復(fù)習(xí)，不思考，不能激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)熱情，以及對(duì)酶研究的探索精神和創(chuàng)新訴求。因此，提升現(xiàn)有教學(xué)手段和方法，引入基于團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式[3]，注重調(diào)動(dòng)學(xué)生個(gè)體的主動(dòng)性、實(shí)踐性和創(chuàng)造性。比如酶的提取與分離純化章節(jié)，在教師講完相關(guān)概念、原理、技術(shù)手段等重難點(diǎn)知識(shí)后，設(shè)置不同性質(zhì)、不同來(lái)源的目標(biāo)酶，各團(tuán)隊(duì)隨機(jī)選擇，由隊(duì)長(zhǎng)組織團(tuán)隊(duì)成員一起對(duì)目標(biāo)酶的提取和分離純化設(shè)計(jì)方案，并說(shuō)明相關(guān)原理和技術(shù)手段的應(yīng)用理由。方案設(shè)計(jì)完成后，團(tuán)隊(duì)間互評(píng)互問(wèn)，教師給出指導(dǎo)意見，對(duì)各團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。學(xué)生以教學(xué)主體的角色參與到課程教學(xué)中，可大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

4 實(shí)驗(yàn)課程的拓展和革新

《酶工程》課程的應(yīng)用性很強(qiáng)，在理論課程授課的同時(shí)必須輔以實(shí)驗(yàn)課程的開展，而《酶工程》實(shí)驗(yàn)課程根據(jù)各學(xué)校硬件配套的差異，開設(shè)課程也有所不同。目前實(shí)驗(yàn)課程開課內(nèi)容包括：產(chǎn)淀粉酶菌株的快速篩選、α-淀粉酶的提取與活力測(cè)定、離子交換色譜法分離蛋白、尼龍固定化木瓜蛋白酶和酶法澄清蘋果汁加工工藝優(yōu)化，涵蓋了微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、酶的提取與分離純化、酶的固定化與分子修飾和酶的應(yīng)用等課程主干內(nèi)容。然而，上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的酶學(xué)試驗(yàn)操作能力，缺乏應(yīng)用能力的塑造和創(chuàng)新能力的拓展。通過(guò)增加自主綜合性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和線上、線下工廠或?qū)嶒?yàn)室微課形式，實(shí)現(xiàn)《酶工程》實(shí)驗(yàn)課程的拓展和革新。比如，在完成酶的定向進(jìn)化這一章節(jié)知識(shí)講授后，讓學(xué)生以小組的形式開展“基于易錯(cuò)PCR 技術(shù)的淀粉酶定向進(jìn)化”的綜合性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用已經(jīng)掌握的《分子生物學(xué)》 《基因工程》等課程知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)，獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、試驗(yàn)材料準(zhǔn)備、試驗(yàn)內(nèi)容研究和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等工作，使學(xué)生真正做到學(xué)以致用，并在此過(guò)程中鍛煉學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。與合作企業(yè)建立微課平臺(tái)，開展諸如酶分離純化、各種層析技術(shù)的線上教學(xué)、線下參觀等學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生充分了解課堂知識(shí)在生產(chǎn)中是如何運(yùn)用的，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

5 課程考核方式的調(diào)整

《酶工程》課程的考核方式目前普遍采用期末閉卷考試(占比70%) + 平時(shí)成績(jī)(占比30%)的形式，其中平時(shí)成績(jī)包括平時(shí)考核成績(jī)(課下作業(yè)、小測(cè)成績(jī)等)、考勤和課堂表現(xiàn)成績(jī)。上述考核方式不能全面反映學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)掌握情況，更不能反映對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)情況。調(diào)整課程考核方式，提高平時(shí)成績(jī)的比重，豐富平時(shí)考核的形式，如設(shè)置專題科研論文的查閱、講述等，使考核更注重學(xué)生課堂、課下的知識(shí)積累和能力養(yǎng)成；降低期末閉卷考試成績(jī)占比，試題內(nèi)容減少基本概念、原理等需死記硬背的知識(shí)點(diǎn)，增加一些在理解和掌握重難點(diǎn)知識(shí)基礎(chǔ)上需要探索和設(shè)計(jì)的綜合性考題，引導(dǎo)學(xué)生向應(yīng)用和創(chuàng)新方面發(fā)展。

綜上所述，在新工科背景下，隨著生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，培養(yǎng)適合行業(yè)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的卓越工程科技人才是我國(guó)高校教學(xué)改革的動(dòng)力和目標(biāo)。教學(xué)改革必須與專業(yè)特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)方向相適應(yīng)，不斷探索、不斷實(shí)踐、不斷總結(jié)，為社會(huì)和地方培養(yǎng)高應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才打下良好的基礎(chǔ)。