《酶工程》課程“四化立體”教學(xué)模式的改革與探索

?酶工程?課程“四化立體〞教學(xué)形式的改革與探究〔〕:

摘要："酶工程";是生物工程和生物技術(shù)專業(yè)專業(yè)核心課。針對酶工程課程教學(xué)中存在的普遍問題，我們從"概念可視化";、"方法可動化";、"應(yīng)用理論化";、"重點難點頭腦風(fēng)暴化";四個方面建立了"四化立體";教學(xué)形式。不僅增強學(xué)生課堂上對知識的學(xué)習(xí)興趣，而且可以進步學(xué)生的理論應(yīng)用才能以及綜合思維才能，適應(yīng)現(xiàn)代社會開展的需求，具有重要的探究和研究意義。

關(guān)鍵詞：酶工程，"四化立體";教學(xué)形式，探究

本文引用格式：韓瑞枝,張澤南.?酶工程?課程"四化立體";教學(xué)形式的改革與探究[J].教育現(xiàn)代化,2022,6(20):23-24.

"酶工程";的概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，是酶學(xué)、微生物學(xué)的根本原理與工程學(xué)有機結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科。它是將酶、細(xì)胞或細(xì)胞器等置于特定的生物反響器中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會生活的一門科學(xué)技術(shù)【1】。經(jīng)歷半個世紀(jì)的開展后，酶工程與基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程一起構(gòu)成了完好的現(xiàn)代生物技術(shù)體系，酶工程應(yīng)用已普及醫(yī)藥、食品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源和生物技術(shù)等領(lǐng)域【2】。?酶工程?課程作為江南大學(xué)生物工程、生物技術(shù)、發(fā)酵工程等專業(yè)教學(xué)方案中一門非常重要的專業(yè)課，主要包括酶學(xué)根本理論、酶工程技術(shù)和酶的應(yīng)用現(xiàn)狀三局部內(nèi)容【3】。本課程內(nèi)容豐富，涉及面廣，其教學(xué)體系的合理安排和設(shè)置對生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。由于這門課程包含了許多枯燥抽象的概念術(shù)語，以及復(fù)雜多樣的工程學(xué)應(yīng)用方法，再加上課時量有限〔例如江南大學(xué)僅有32個學(xué)時〕，導(dǎo)致教學(xué)過程中普遍存在一些缺乏之處。

一?酶工程?教學(xué)中主要存在的問題

〔一〕教師教學(xué)方法單一，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差

雖然目前大局部高校已經(jīng)將多媒體教學(xué)工具引入?酶工程?的教學(xué)過程中，但是多數(shù)教師仍然只是局限于通過文字和簡單圖片傳遞信息，沒有充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的成效。再加上這門課程中涉及到大量的概念和方法，且受教學(xué)課時的限制。許多教師為了在有限課時內(nèi)將內(nèi)容講完，經(jīng)常芝麻西瓜一把抓，囫圇吞棗似的將大量文字形式的PPT強行灌輸給學(xué)生，要求學(xué)生死記硬背。這就導(dǎo)致學(xué)生聽的云里霧里，感官印象不深化，課堂上積極性不高，產(chǎn)生聽課犯困現(xiàn)象。

〔二〕教學(xué)內(nèi)容陳舊，脫離科技前沿

許多教師使用的教材陳舊，多年來從未改變。并且僅局限于教材里內(nèi)容照本宣科地講解，所列舉的例子也大多是上世紀(jì)八九十年代的例子。學(xué)生無法感受到新意，認(rèn)為學(xué)的東西自己都理解，學(xué)習(xí)興趣不強。另一方面學(xué)生無法理解最新的前沿技術(shù)，與時代脫軌，這對開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和才能是非常不利的。

〔三〕理論與理論脫軌，不能學(xué)以致用

多數(shù)教師由于是直接從高校畢業(yè)后從教，沒有實際消費應(yīng)用經(jīng)歷，因此授課時也是純理論講授方式，將課本中概念等原封不動復(fù)制粘貼在PPT上。而學(xué)生們也是純粹為了應(yīng)付考試，對理論知識死記硬背，缺乏真正的認(rèn)識和理解。例如"酶反響器";這一章，很多學(xué)生連各種反響器的樣子都沒見過，更不用說去理解如何應(yīng)用了。這就導(dǎo)致學(xué)生成為只會學(xué)"死知識";的書呆子，而無法把自己學(xué)到的東西與實際消費應(yīng)用聯(lián)絡(luò)在一起，也難以有效支持其畢業(yè)后對工作中解決專業(yè)問題的需要。

針對?酶工程?的教學(xué)方法，國內(nèi)一些教師也做了一些新的嘗試，如"魚漁兼得、師生同行";【4】、"案例教學(xué)法";【5】等等。但是，這些方法只是針對酶工程教學(xué)過程中個別環(huán)節(jié)，雖然可以獲得一些階段性的成果，但效果甚微，仍有許多問題亟待解決。如何培養(yǎng)和造就高素質(zhì)、創(chuàng)造性人才，如何在有限的課時內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生不僅掌握酶工程最根本的內(nèi)容，而且進步他們在理論中分析問題、解決問題的才能，并為今后的開展打下堅實的根底，是我們需要認(rèn)真考慮的問題。

針對本科生?酶工程?課程教學(xué)過程中存在的一些普遍問題，本文將"概念可視化";、"方法可動化";、"應(yīng)用理論化";、"重點難點頭腦風(fēng)暴化";引入?酶工程?教學(xué)過程中，建立"四化立體";教學(xué)形式，進而對傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式進展改革和優(yōu)化。

二?酶工程?課程教學(xué)改革內(nèi)容

〔一〕概念"可視化";

結(jié)合如今大學(xué)生熱愛影視的特點，將當(dāng)下流行的或者學(xué)生們喜歡的影視作品中關(guān)鍵片段進展剪輯，與?酶工程?課程中一些重要概念進展形象化結(jié)合講解，既可以進步學(xué)生的課堂積極性，又可以對書本上枯燥乏味難記的概念有個生動形象化的理解。如?酶工程?中"固定化酶";的概念的理解，可以結(jié)合2022年上映的高票房電影?長城?片段進展講解。電影中景甜扮演的林梅將軍林梅率領(lǐng)的藍色娘子軍通過蹦極式跳躍從長城上跳下殺饕餮的片段，每個娘子軍可以比喻成游離酶分子，長城可以比喻成固定化載體，蹦極式的繩索可以引出介紹固定化方法。而殺怪的過程可以比喻為催化作用。每個娘子軍跳下長城用長矛殺死1-2頭饕餮后又被繩索拉回重新取武器再次殺怪，可以順勢介紹固定化酶相對于游離酶的優(yōu)點：易回收，可重復(fù)利用，并且酶自身損耗較少特點。通過這種"可視化";教學(xué)，加深學(xué)生們對固定化酶中一些概念的理解和記憶，并且激發(fā)了學(xué)生對這一章枯燥乏味的內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。

〔二〕方法"可動化";

?酶工程?中設(shè)計到一些操作方法比擬復(fù)雜，單靠一張嘴和一支筆是無法講透，而且學(xué)生們也是聽后一頭霧水。因此，本形式要求教師根據(jù)實驗方法的難易程度，對于簡單的實驗方法可以現(xiàn)場帶一些簡單的實驗器具進展操作，對于復(fù)雜的實驗方法可以在課下事先制作一些視頻，將標(biāo)準(zhǔn)實驗操作過程錄制下來，課堂上結(jié)合多媒體視頻進展形象化講解?；蛘咄ㄟ^數(shù)字多媒體制作一些方法操作類的動畫視頻。例如在講解酶的別離純化時，通過視頻向?qū)W生展示凝膠過濾，親和層析等動態(tài)全過程。也可以通過動畫形象化顯示誘導(dǎo)性乳糖操縱子和阻遏型色氨酸操縱子原理及作用機制。這樣會使學(xué)生們理解記憶更加深化。

〔三〕應(yīng)用"理論化";

傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式已無法適應(yīng)時代的需求，從各個環(huán)節(jié)對整個課程教學(xué)體系系統(tǒng)改革也將會是將來高效教學(xué)開展的必然趨勢。理論與理論互相關(guān)聯(lián)，互相促進，讓學(xué)生可以"學(xué)以致用，學(xué)有所用";，也是培養(yǎng)新時代下高素質(zhì)大學(xué)生的必然趨勢。

對于?酶工程?課程中一些應(yīng)用性比擬強的內(nèi)容，如：酶的消費，酶的別離純化，酶反響器等，單靠教師在課堂上講解是遠遠達不到學(xué)生深化理解的目的的。課堂教學(xué)中，可采用講授法，通過多媒體向?qū)W生展示一些圖片及視頻；課下可采用情景教學(xué)，組織學(xué)生參觀酶發(fā)酵實驗室、別離純化實驗室；或者組織學(xué)生到工廠車間進展實地參觀，理解酶的消費程序，認(rèn)識各種酶反響器。這樣可以相對直觀的形式講授其操作方式和特點，實現(xiàn)"理論講授+理論教學(xué)";相結(jié)合。既可以加深學(xué)生對知識的理解和掌握，又能使學(xué)生對企業(yè)實際設(shè)備和操作形成認(rèn)識和理解，有利于他們畢業(yè)后盡快適應(yīng)企業(yè)環(huán)境，并較好展開工作。

〔四〕重點難點"頭腦風(fēng)暴化";

美國創(chuàng)造學(xué)家AlexF.Osborn在1953年正式發(fā)表了一種集體開發(fā)創(chuàng)造性思維的方法，被稱為"頭腦風(fēng)暴法";。"頭腦風(fēng)暴法";被廣泛用于商業(yè)和教育領(lǐng)域，在許多創(chuàng)造性的活動中得到了運用和開展。在教育領(lǐng)域，頭腦風(fēng)暴教學(xué)法常被用來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，其一般原那么是集體中的每個成員能暢所欲言，進展合作式學(xué)習(xí)，取長補短，集思廣益，使各種設(shè)想在教學(xué)活動中互相碰撞激起腦海的創(chuàng)造性風(fēng)暴。對于?酶工程?課堂教學(xué)中一些重點難點，學(xué)生們通常很難把握。對于重點難點問題，可以引入"頭腦風(fēng)暴";教學(xué)。主要包括：明確問題，營造氣氛，自由暢談，搜集設(shè)想及延遲評判。例如"酶的分子修飾與改造";這一章，即是?酶工程?教學(xué)中的難點，又是該領(lǐng)域的前沿問題。我們可以首先設(shè)計問題：如何利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，使酶更適應(yīng)現(xiàn)代生物工程的要求，如改造酶的穩(wěn)定性活性，溶劑耐受性，底物或產(chǎn)物特異性等等。引導(dǎo)學(xué)生從理性改造和非理性改造兩方面出發(fā)，用發(fā)散思維去感受這兩種設(shè)計思路。這樣教學(xué)形式可以充分調(diào)動學(xué)生的主動性，參與性與創(chuàng)造性，不僅能使學(xué)生對這局部內(nèi)容快速靈敏掌握，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新才能和對該領(lǐng)域前沿技術(shù)的及時理解。

三結(jié)語

綜上所述，讓學(xué)生們在課堂上想學(xué)、會學(xué)、愛學(xué)、自學(xué)是教師們需要通過教學(xué)到達的目的。通過對?酶工程?課程的"四化立體";教學(xué)形式建立，不僅可以進步學(xué)生課堂上對知識的掌握程度，而且可以進步學(xué)生的理論應(yīng)用才能以及綜合思維才能，適應(yīng)現(xiàn)代社會開展的需求，具有重要的探究和研究意義。此外，"四化立體