论文部分内容阅读
摘要 酶工程是林业院校林学、生态学、生物工程、生物技术和园艺等专业的一门重要课程，同时它也是一门应用性很强的学科。在酶工程实验课程教学探究和改革过程当中，应根据不同的专业设置不同的综合性实验。该文对酶工程实验教学方法存在的问题及改革措施等进行了简述。通过实践，收到了良好的教学效果，同时该体系也可以为同类院校的酶工程实验教学提供相关参考。
关键词 酶工程；实验教学；改革；林学院校
中图分类号 G424 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）16-0328-02
Abstract As a key course in forestry science，ecology，bioengineering，biotechnology and horticulture majors in forestry colleges，enzyme engineering is a discipline with a strong application.In the exploration and reform process of the enzyme engineering experiments，we should establishe comprehensive experiment according to different majors.This paper introduced the exsiting problems and reorms in enzyme engineering experimental teaching.Through practice，a good teaching effect was gained and a referential system was resulted for the enzyme engineering experiments of the forestry college.
Key words enzyme engineering；experimental teaching；reform；forestry colleges
酶工程是一门建立在工程学、生物学、化学等多学科基础之上，将生物催化的机理、酶的生产应用、酶的功能化修饰、酶固定化技术、酶的改造、酶反应器等方面的知识相结合，并阐明酶在多行业中应用的一门学科[1]。酶工程同时也是一门应用性非常强的课程[2]，实验教学方法、酶工程实验体系建立及学生实验成绩评定，这些因素都将对酶工程实验教学的效果产生很大影响。实验教学作为高校教育体系的一个重要组成部分，是培养学生发散思维、科学创新的重要途径。然而，目前的实验教学存在较多的困难，很难提高学生的创新能力[3]。基于酶工程实验教学的重要性、知识更新的迅猛加上“生物经济”时代对优质人才的高要求，针对酶工程实验教学模式的改革模式进行了探究。
1 酶工程实验教学存在的问题
科学合理的实验教学对酶工程相关理论学习至关重要，酶工程实验的开展不仅有助于巩固酶工程理论课程的教学效果，而且有利于提高学生的动手操作能力及解决实际生产问题的创新思考能力。调查研究发现，许多高校酶工程实验教学课程开展力度不大，其存在的问题如下[4-6]。
1.1 师资力量限制
大部分高校缺乏专门从事且具有多年酶工程实验教学经验的技术人员，严重制约酶工程实验教学效果。近年来，高校对从事与酶工程相关实验技术研究人员的引进数量逐渐增多，但还不能赶上中国高校酶工程实验课程的发展速度。因此，应该鼓励具有酶工程学科背景的实验技术人员从事酶工程实验教学与教辅工作。这对改善酶工程实验教学效果非常重要，同时也是培养创新型人才的客观需求。
1.2 实践与教材脱节
酶工程这门课程不仅要求学生的知识有系统性，而且要求在实践过程具有适应性，而实验教学恰恰是理论与实践相联系的桥梁。总体来看，目前大部分教材中设置的实验没有真正做到理论与实践生产相结合。开设的大多数实验仅仅是基础性、验证性实验，很少有探索性实验。因此，为了使老师上课更加生动，学生学习更加有兴趣，应该尽量让学生参与到“产学研”的活动当中来，比如设置“大学生研究性学习和创新性实验项目”。还可以创造条件安排学生参与横向课题，帮助企业、公司解决技术性难题，让学生真正认识到实验教学的重要性，真正将理论与实践生产结合到一起。
1.3 实验内容与专业特点脱节
酶工程是一门交叉性学科，它涉及生物、林学、医学、农学乃至药学。酶工程实验课程的开设，与相关学科紧密联系。只有因材施教，开展实验教学才能做到理论联系实际。可以用所学的理论知识指导实验教学，反过来再用实验教学或者实践来强化和验证理论知识，努力做到教师所教的理论知识与学生的实际动手操作相结合，使教与学相统一。但是，在日常实验教学中也存在很多问题，很多高校从事实验教学的教师都是根据实际实验条件开展酶工程实验教学，从而导致实验内容和学科专业特色产生了偏离[7-8]。
2 酶工程实验教学改革的措施
2.1 建立创新实验体系
随着现代科学技术知识的不断更新以及快速发展，酶工程实验中的部分实验教学内容已过时、陈旧，落后于现代科学技术的发展，阻碍了實验教学水平和质量的提高。因此，既需要针对实验教学内容进行部分更新，又要突出林业院校自身专业特色来进行实验设置。比如，对于林学、生态学、生物技术、生物工程和园艺几个不同的专业，分别设计了综合性大实验，通过这个综合性实验，既训练了学生的基本操作技能，又培养了学生的创新思维以及独立思考能力。针对林学专业的学生设计了与林木和林下资源相关的实验内容；针对生态学专业的学生设计了与微生态环境紧密相关的实验内容；针对生物技术专业的学生则设计了与基因功能研究相关的实验内容；针对生物工程专业的学生设计了偏向于酶在工业应用方面的实验；针对园艺专业的学生则设计了一些与园林、树木等相关的实验内容。而且这些综合性实验内容能够紧密结合，环环相扣。 除此之外，还在实验教学过程中引导学生运用一些新发展的实验技术，由浅入深的教学，这样既能够间接地向学生传递一种创新意识，又可以使学生深切地感受到酶工程发展的迅速，进而激发学生的求知欲望和创新精神。一些新的实验技术的应用还符合高等院校教学提倡的“教学与科研并重”的教学理念，有利于培养科技型高校教师人才队伍。
2.2 探索新的酶工程实验教学方法
如果没有科学合理的教学方法，即使有再好的实验内容设计也不能够达到预期的教学效果。因此，有必要探索一些新的酶工程实验教学方法。理论教学与实验教学两者之间的本质区别是理论教学最重要的是把深奥复杂的问题深入浅出的阐述清楚，注重教师的讲解能力，教师可以利用生动形象的语言、简明扼要的图表，加上抑扬顿挫的语调来完成讲解；但是实验教学注重的是每个具体的实验环节，需要把每个实验细节都做好，实验过程中不出任何差错，实验教学才算完成。为了很好地完成酶工程实验教学，主要从以下几方面着手：一是实验教学之前布置好实验预习任务，一份良好的实验预习报告也是上好酶工程实验课的关键因素之一。实验教师在每次开展实验教学之前，必须预先把实验内容布置给学生，让其进行预习。布置的预习内容要非常具体，一般包括实验设计的题目、实验的基本原理、实验所需要的主要仪器与试剂、实验的具体操作步骤、实验开展的注意事项以及相关思考题等，并且要求学生预习之后把预习内容写到实验报告上。等实验结束后，把实验预习报告、实验数据、结果以及数据分析等交给实验教师作为成绩的重要考核依据。实验预习可以使学生了解实验的目的，巩固所学的理论基础知识，避免实验过程中出现失误。二是酶工程实验教学开始之前，实验教师要事先做好准备，包括各种试剂的准备以及板书的书写。其中板书的内容包括实验设计的题目、实验的基本原理、实验所需要的主要仪器与试剂、实验的具体操作步骤。学生开展实验之前要围绕学生实验预习报告内容进行课堂提问，着重突出实验的基本原理和实验操作的注意事项。课堂提问一方面可以检查学生的实验预习情况，另一方面也可以避免实验操作过程中出现一些错误甚至危险。一个综合性的酶工程实验往往都包含几个非常的关键操作步骤，这些关键步骤直接决定实验的成败。因此，教师在实验关键步骤操作的讲解环节上要特别突出和强调方法，同时也要介绍操作失误可能会带来的严重后果。这样既可以保证实验结果的科学性和准确性，又可以避免重复操作带来实验材料不必要损耗，还可以避免实验过程中发生危险。当然，有条件的实验室，还可以将实验过程做成动画，在实验开始之前演示给学生看。三是在酶工程实验教学过程当中，学生之间实验基本操作技能差异很大。因此，要求实验教师不能在完成实验讲解以及演示后就袖手旁观，而是应该立即把重点转移到观察学生的具体实验操作过程上。对很多学生普遍存在的问题，要及时纠正和指导；如果是少数学生遇到的个别问题需单独指导。这样做既可以保证学生具体实验操作的准确性，也可以使个别学生及时更正错误，避免浪费时间，从而按时完成实验任务。
2.3 构建酶工程实验课成绩综合评定体系
客观评定学生的酶工程实验课成绩不仅是对学生实验掌握程度的判定，更具有刺激学生实验操作的兴趣，激发其产生探索新知识的作用。因此，客观公正给出酶工程实验课成绩就非常重要，除了将实验预习、实验数据、实验结果、实验分析作为成绩评定的依据之外，还要从以下2个方面进行评定：一是采用笔试的方式考察学生对实验机理的理解程度。主要考察学生对实验基本原理、具体操作步骤的理解与掌握。由于考核的细致程度与全面性直接关系到酶工程实验教学考核成绩的客观性与公证性，因此学生的课堂提问回答情况、实验原理和以及实验报告的完成情况等都需要作为考核依据，而且其占总分的比例应在70%以上。其中，重点考核的内容是实验内容的识记和再认，也即对实验基本原理的理解和具体操作步骤的掌握。这种全面的、客观的、公正的评价方式既可以鼓励学生养成严谨的科学思维习惯，又可以反映学生在实验过程中的学习效果。二是实验教学成绩评定过程中要鼓励那些在实验过程大胆质疑且亲自动手操作的学生。由于实验自身条件的限制，需要进行分组实验，这就造成了一些学生在动手操作，而同组另外一些学生在旁参观，最后共享实验数据。因此，亲自动手操作的学生可在成绩评定中适当加分，这样可以鼓励学生参与实验的积极性。实验开展过程当中也可能会实验失败，但是鼓励学生总结失败教训，将其写进实验报告，也可以适当加分。这样做对于大多数学生创新意识的激发和动手操作能力的培养具有重要意义。
3 结语
酶工程作为酶学、微生物学与化学等学科相互交叉渗透发展而形成的新型技术学科，在农业、林业、工业、环保、保健、医药等领域发挥着重要作用。因此，对于林业院校的大学生，需进行酶工程实验教学的改革，开展更能符合科技发展需要、更符合相关专业设置的需求、真正做到理论联系实际的实验课程。更要求打破常规的酶工程实验教学方法，实现学生思维创新，帮助学生在有限的课时内学习和掌握更多相关知识和酶工程实验基本技能的目标。
4 参考文献
[1] 郭勇.酶工程[M].3版.北京：科学出版社，2009.
[2] 罗贵民.酶工程[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 杨国亮.突破传统建构实验教学新模式[J].理工高教研究，2005，24（1）：66-67.
[4] 康靜.加强生物工程专业酶工程实验教学改革[J].安徽农业科学，2011，39（23）：14434-14435.
[5] 王杰.酶工程设计型实验教学方法的探索与应用[J].河北农业科学，2009，13（6）：153-154.
[6] 郑虹.《酶工程实验》教学改革的探究[J].福建师大福清分校学报，2013（2）：69-71.
[7] 李艳宾，龚明福.酶工程课程教学实践与体会[J].中国科教创新导刊，2010，5：40.
[8] 张文博，高启禹，袁雪艳，等.医学院校酶工程课程的教学实践与改革[J].中国科教创新导刊，2014，4（1）：73-74.
关键词 酶工程；实验教学；改革；林学院校
中图分类号 G424 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）16-0328-02
Abstract As a key course in forestry science，ecology，bioengineering，biotechnology and horticulture majors in forestry colleges，enzyme engineering is a discipline with a strong application.In the exploration and reform process of the enzyme engineering experiments，we should establishe comprehensive experiment according to different majors.This paper introduced the exsiting problems and reorms in enzyme engineering experimental teaching.Through practice，a good teaching effect was gained and a referential system was resulted for the enzyme engineering experiments of the forestry college.
Key words enzyme engineering；experimental teaching；reform；forestry colleges
酶工程是一门建立在工程学、生物学、化学等多学科基础之上，将生物催化的机理、酶的生产应用、酶的功能化修饰、酶固定化技术、酶的改造、酶反应器等方面的知识相结合，并阐明酶在多行业中应用的一门学科[1]。酶工程同时也是一门应用性非常强的课程[2]，实验教学方法、酶工程实验体系建立及学生实验成绩评定，这些因素都将对酶工程实验教学的效果产生很大影响。实验教学作为高校教育体系的一个重要组成部分，是培养学生发散思维、科学创新的重要途径。然而，目前的实验教学存在较多的困难，很难提高学生的创新能力[3]。基于酶工程实验教学的重要性、知识更新的迅猛加上“生物经济”时代对优质人才的高要求，针对酶工程实验教学模式的改革模式进行了探究。
1 酶工程实验教学存在的问题
科学合理的实验教学对酶工程相关理论学习至关重要，酶工程实验的开展不仅有助于巩固酶工程理论课程的教学效果，而且有利于提高学生的动手操作能力及解决实际生产问题的创新思考能力。调查研究发现，许多高校酶工程实验教学课程开展力度不大，其存在的问题如下[4-6]。
1.1 师资力量限制
大部分高校缺乏专门从事且具有多年酶工程实验教学经验的技术人员，严重制约酶工程实验教学效果。近年来，高校对从事与酶工程相关实验技术研究人员的引进数量逐渐增多，但还不能赶上中国高校酶工程实验课程的发展速度。因此，应该鼓励具有酶工程学科背景的实验技术人员从事酶工程实验教学与教辅工作。这对改善酶工程实验教学效果非常重要，同时也是培养创新型人才的客观需求。
1.2 实践与教材脱节
酶工程这门课程不仅要求学生的知识有系统性，而且要求在实践过程具有适应性，而实验教学恰恰是理论与实践相联系的桥梁。总体来看，目前大部分教材中设置的实验没有真正做到理论与实践生产相结合。开设的大多数实验仅仅是基础性、验证性实验，很少有探索性实验。因此，为了使老师上课更加生动，学生学习更加有兴趣，应该尽量让学生参与到“产学研”的活动当中来，比如设置“大学生研究性学习和创新性实验项目”。还可以创造条件安排学生参与横向课题，帮助企业、公司解决技术性难题，让学生真正认识到实验教学的重要性，真正将理论与实践生产结合到一起。
1.3 实验内容与专业特点脱节
酶工程是一门交叉性学科，它涉及生物、林学、医学、农学乃至药学。酶工程实验课程的开设，与相关学科紧密联系。只有因材施教，开展实验教学才能做到理论联系实际。可以用所学的理论知识指导实验教学，反过来再用实验教学或者实践来强化和验证理论知识，努力做到教师所教的理论知识与学生的实际动手操作相结合，使教与学相统一。但是，在日常实验教学中也存在很多问题，很多高校从事实验教学的教师都是根据实际实验条件开展酶工程实验教学，从而导致实验内容和学科专业特色产生了偏离[7-8]。
2 酶工程实验教学改革的措施
2.1 建立创新实验体系
随着现代科学技术知识的不断更新以及快速发展，酶工程实验中的部分实验教学内容已过时、陈旧，落后于现代科学技术的发展，阻碍了實验教学水平和质量的提高。因此，既需要针对实验教学内容进行部分更新，又要突出林业院校自身专业特色来进行实验设置。比如，对于林学、生态学、生物技术、生物工程和园艺几个不同的专业，分别设计了综合性大实验，通过这个综合性实验，既训练了学生的基本操作技能，又培养了学生的创新思维以及独立思考能力。针对林学专业的学生设计了与林木和林下资源相关的实验内容；针对生态学专业的学生设计了与微生态环境紧密相关的实验内容；针对生物技术专业的学生则设计了与基因功能研究相关的实验内容；针对生物工程专业的学生设计了偏向于酶在工业应用方面的实验；针对园艺专业的学生则设计了一些与园林、树木等相关的实验内容。而且这些综合性实验内容能够紧密结合，环环相扣。 除此之外，还在实验教学过程中引导学生运用一些新发展的实验技术，由浅入深的教学，这样既能够间接地向学生传递一种创新意识，又可以使学生深切地感受到酶工程发展的迅速，进而激发学生的求知欲望和创新精神。一些新的实验技术的应用还符合高等院校教学提倡的“教学与科研并重”的教学理念，有利于培养科技型高校教师人才队伍。
2.2 探索新的酶工程实验教学方法
如果没有科学合理的教学方法，即使有再好的实验内容设计也不能够达到预期的教学效果。因此，有必要探索一些新的酶工程实验教学方法。理论教学与实验教学两者之间的本质区别是理论教学最重要的是把深奥复杂的问题深入浅出的阐述清楚，注重教师的讲解能力，教师可以利用生动形象的语言、简明扼要的图表，加上抑扬顿挫的语调来完成讲解；但是实验教学注重的是每个具体的实验环节，需要把每个实验细节都做好，实验过程中不出任何差错，实验教学才算完成。为了很好地完成酶工程实验教学，主要从以下几方面着手：一是实验教学之前布置好实验预习任务，一份良好的实验预习报告也是上好酶工程实验课的关键因素之一。实验教师在每次开展实验教学之前，必须预先把实验内容布置给学生，让其进行预习。布置的预习内容要非常具体，一般包括实验设计的题目、实验的基本原理、实验所需要的主要仪器与试剂、实验的具体操作步骤、实验开展的注意事项以及相关思考题等，并且要求学生预习之后把预习内容写到实验报告上。等实验结束后，把实验预习报告、实验数据、结果以及数据分析等交给实验教师作为成绩的重要考核依据。实验预习可以使学生了解实验的目的，巩固所学的理论基础知识，避免实验过程中出现失误。二是酶工程实验教学开始之前，实验教师要事先做好准备，包括各种试剂的准备以及板书的书写。其中板书的内容包括实验设计的题目、实验的基本原理、实验所需要的主要仪器与试剂、实验的具体操作步骤。学生开展实验之前要围绕学生实验预习报告内容进行课堂提问，着重突出实验的基本原理和实验操作的注意事项。课堂提问一方面可以检查学生的实验预习情况，另一方面也可以避免实验操作过程中出现一些错误甚至危险。一个综合性的酶工程实验往往都包含几个非常的关键操作步骤，这些关键步骤直接决定实验的成败。因此，教师在实验关键步骤操作的讲解环节上要特别突出和强调方法，同时也要介绍操作失误可能会带来的严重后果。这样既可以保证实验结果的科学性和准确性，又可以避免重复操作带来实验材料不必要损耗，还可以避免实验过程中发生危险。当然，有条件的实验室，还可以将实验过程做成动画，在实验开始之前演示给学生看。三是在酶工程实验教学过程当中，学生之间实验基本操作技能差异很大。因此，要求实验教师不能在完成实验讲解以及演示后就袖手旁观，而是应该立即把重点转移到观察学生的具体实验操作过程上。对很多学生普遍存在的问题，要及时纠正和指导；如果是少数学生遇到的个别问题需单独指导。这样做既可以保证学生具体实验操作的准确性，也可以使个别学生及时更正错误，避免浪费时间，从而按时完成实验任务。
2.3 构建酶工程实验课成绩综合评定体系
客观评定学生的酶工程实验课成绩不仅是对学生实验掌握程度的判定，更具有刺激学生实验操作的兴趣，激发其产生探索新知识的作用。因此，客观公正给出酶工程实验课成绩就非常重要，除了将实验预习、实验数据、实验结果、实验分析作为成绩评定的依据之外，还要从以下2个方面进行评定：一是采用笔试的方式考察学生对实验机理的理解程度。主要考察学生对实验基本原理、具体操作步骤的理解与掌握。由于考核的细致程度与全面性直接关系到酶工程实验教学考核成绩的客观性与公证性，因此学生的课堂提问回答情况、实验原理和以及实验报告的完成情况等都需要作为考核依据，而且其占总分的比例应在70%以上。其中，重点考核的内容是实验内容的识记和再认，也即对实验基本原理的理解和具体操作步骤的掌握。这种全面的、客观的、公正的评价方式既可以鼓励学生养成严谨的科学思维习惯，又可以反映学生在实验过程中的学习效果。二是实验教学成绩评定过程中要鼓励那些在实验过程大胆质疑且亲自动手操作的学生。由于实验自身条件的限制，需要进行分组实验，这就造成了一些学生在动手操作，而同组另外一些学生在旁参观，最后共享实验数据。因此，亲自动手操作的学生可在成绩评定中适当加分，这样可以鼓励学生参与实验的积极性。实验开展过程当中也可能会实验失败，但是鼓励学生总结失败教训，将其写进实验报告，也可以适当加分。这样做对于大多数学生创新意识的激发和动手操作能力的培养具有重要意义。
3 结语
酶工程作为酶学、微生物学与化学等学科相互交叉渗透发展而形成的新型技术学科，在农业、林业、工业、环保、保健、医药等领域发挥着重要作用。因此，对于林业院校的大学生，需进行酶工程实验教学的改革，开展更能符合科技发展需要、更符合相关专业设置的需求、真正做到理论联系实际的实验课程。更要求打破常规的酶工程实验教学方法，实现学生思维创新，帮助学生在有限的课时内学习和掌握更多相关知识和酶工程实验基本技能的目标。
4 参考文献
[1] 郭勇.酶工程[M].3版.北京：科学出版社，2009.
[2] 罗贵民.酶工程[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 杨国亮.突破传统建构实验教学新模式[J].理工高教研究，2005，24（1）：66-67.
[4] 康靜.加强生物工程专业酶工程实验教学改革[J].安徽农业科学，2011，39（23）：14434-14435.
[5] 王杰.酶工程设计型实验教学方法的探索与应用[J].河北农业科学，2009，13（6）：153-154.
[6] 郑虹.《酶工程实验》教学改革的探究[J].福建师大福清分校学报，2013（2）：69-71.
[7] 李艳宾，龚明福.酶工程课程教学实践与体会[J].中国科教创新导刊，2010，5：40.
[8] 张文博，高启禹，袁雪艳，等.医学院校酶工程课程的教学实践与改革[J].中国科教创新导刊，2014，4（1）：73-74.