酶工程教学实践与探讨_教学论文

酶工程教学实践与探讨: 来源: 查字典生物网| 2016-03-25 发表| 教学分类：教学论文

摘要:如何使酶工程的教学适合时代发展的需要,培养合格的从事酶工程研究及生产的技术人才, 是从事酶工程教学环节中不容忽视的问题。本文探讨的问题有:教学内容的合理化;教学方法和手段的改进;以科研促进教学,加强实践。

关键词:酶工程教学内容科研实践

21世纪是生命科学和生物技术世纪。生命科学和生物技术的持续创新和重大突破,是新世纪科学技术发展的重要标志,由其引领和孕育的生物经济将引起全球经济格局的深刻变化和利益结构的重大调整。生物技术将会对世界经济格局和国力竞争产生重要影响,并促使人类的观念、生活方式等产生深刻变革。酶工程是生物技术的一个重要组成部分。其应用范围已遍及工业、医药、农业、化学分析、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面。如何使酶工程的教学适合时代发展的需要,培养合格的从事酶工程研究及生产的技术人才, 是从事酶工程教学环节中不容忽视的问题。笔者将工作中的教学体会介绍如下。

1. 教学内容的合理化

1.1 注重绪论的讲解,激发学生的学习兴趣

绪论是一部书的开篇,主要起到介绍和导读的作用。在绪论部分教师向学生展示本门课程学习的思路、主要内容、重点内容、主要观点与其它学科领域的联系等,让学生对该课程有一个充分的了解。同时, 在绪论中教师还可利用生动、鲜明的例子使学生们了解酶工程在生物技术领域中的重要地位;酶工程发展的历史、现状和发展前景, 以及在经济发展中的地位;主要的工业产品、研究的热点与难点等。生动、精彩的开头既能调动学生对该门课程的学习兴趣, 也能使学生在后继课程的学习中理清思路、明确目标,并利于学生对所学内容的深入理解。

1.2 讲授内容主干清晰、条理分明

图1:酶催化反应示意图

酶工程的狭义概念是指在一定的生物反应器内,利用酶的催化作用,进行物质转化的技术。为了便于学生对本门课程的理解,我们通过一个简单的工艺路线将课程内容进行归纳。见图1:完成物质转换过程的核心物质就是作为生物催化剂的“酶”。因此归纳出本门课程所要学习的内容:首先围绕“酶”问题要学习,①酶学基本知识,主要复习酶作为生物催化剂特性;②酶的来源以及酶的生产;③来源问题解决后为便于酶制剂的研究和应用,要使酶制剂达到一定的浓度和纯度,学习酶的分离纯化。其次,不论酶的生产以及酶作为生物催化实现生物转化都需要“硬件”和“软件”的帮助,才能实现酶的高效生产和产物的高效转化。硬件即酶反应器,在此学习酶反应器的类型以及类型选择和酶反应的设计等内容。软件包括:发酵动力学和发酵条件及其控制等内容。再次,酶是具有生物活性的催化剂,因此在应用的过程会出现一些弊端,例如,稳定性差,酶活力较低,产生抗原性以及游离酶的一次性使用等,这些给酶制剂的研究和应用带来困难。为了改善不足,充分利用酶优点,需要对酶分子进行修饰和改良,即“酶分子修饰”和“酶的固定化”。最后,获得优良酶制剂的目的即为酶的应用。通过简单的工艺流程图不仅可以概述出本门课程所学的内容,而且提炼出酶工程的定义,酶的生产和应用的技术过程。

1.3 适时更新教学内容

21世纪的今天,生物技术产业不断、迅速的发展。酶工程作为生物工程的重要组成部分,每时每刻都会有新的技术、新的产品出现。酶制剂工业给社会带来的效益额以约18%的速度不断增加。预计今年将达到30亿美元。因此,对生物工程专业的学生讲授酶工程的课程更要注重内容的安排,以教材为主的同时,辅助其他的参考资料。例如,我们将郭勇编着的《酶工程》作为指定的教材,同时融合熊振平等编着《酶工程》,梅乐和等编着《现代酶工程》,孙君社等编着《酶与酶工程及其应用》,孙俊良编着《酶制剂生产技术》,沃尔夫冈?埃拉(Wolfgang Aehle)主编《工业酶—制备与应用》等参考书籍,以及期刊和在线资料的内容,对教学内容随时加以补充和更新。在讲授基本知识的同时,给学生介绍酶工程方面的最近的科学动态、一些新技术和新方法。比如,介绍模拟酶、人工酶、极端微生物酶、非水介质催化、酶的定向进化等新知识点,使酶工程授课内容跟上科技发展,同时使学生提高学习兴趣并认识到酶工程是一门随着时代脉搏跳动的新学科。初次讲授时,只讲授概况,然后同学们自己查阅相关资料,再进行汇报式详细讨论,便于学生对新知识的深入理解和展望。

2 教学方法和教学手段的改进

2.1以多媒体教学为主,传统教学为辅综合授课

传统的教学手段主要是板书。板书也是考核教师教学基本功的重要方面,要求教师能够合理布局板面,字迹、图表规范清晰、内容安排条理整齐。对于酶工程来讲,板书教学的优点是能够让学生紧跟教师的教学思维,在教师板书的同时给学生充分的机会去思考、领会教学内容,也更有利于教师去启发和引导学生学习和掌握相关知识点;板书教学的缺点是信息量不能太大,在有限的时间和空间下教师无法做到大量信息的呈现,此外,对于一些工艺流程或者图片式的知识不容易表达。

随着计算机信息技术的普及和提高,再加上对教学手段改革以及教学手段考核要求的变化,在课堂教学实践中,多媒体教学逐渐占据了重要地位。多媒体教学的优点是信息量大,可以充分地利用图像、声音、色彩和动画等多媒体技术,使得教学过程图文并茂、生动形象,也非常有利于演示统计软件的具体应用过程。其缺点是教学节奏快,不利于学生对所学知识的消化吸收,容易造成学生课堂学习囫囵吞枣。

因此,在酶工程的教学过程中,我采用以多媒体教学为主,例如在酶的分离纯化章节的时候,关于各种纯化方法所有仪器设备的图片以及工艺流程,采用多媒体教学。再如,关于酶制剂应用章节采用多媒体教学可以增大信息量的提供。一些理论性比较强的知识点,例如酶动力学,采用传统的方法,更利于学生跟上老师的思路,及时准确的掌握新知识。

2.2充分利用计算机网络资源

计算机网络可以快速、便捷的提供人们需要的信息,是现代人生活不可缺少的工具。信息技术的迅猛发展,使人们获得很多的益处。在酶工程的教学中,提供很多使用计算机网络的机会。例如,第一堂课的时候,提供一些专业的网站和论坛,便于学生及时掌握酶工程发展的最新动态。此外,布置一些作业,例如一种新的观点,一个新的知识或者关于酶制剂在某一领域的应用等,由同学进行查阅总结,再做成PPT,进行全班的学习。同时,为班级申请一个公共的信箱,将课堂的PPT和讲义发送信箱内,便于全班同学学习。计算机网络的应用不仅利于同学学习专业知识,对于同学们踏入社会也是一种锻炼和帮助。

2.3 理论与实践相结合

酶工程课程是一门实践性非常强的学科。因此,在教学环节中有目的的在每一章都提供一些应用的例子,并且在最后一张全面的讲解酶工程的应用。例如,在酶的生产和分离纯化这两章,提供现在工业生产中最常见的淀粉酶和蛋白酶的生产和纯化的技术过程。在酶分子修饰和固定化中都涉及到相应的应用例子。在酶工程应用这章就更详细的介绍酶在食品、医药、工业、环保等方面的应用实例。有助于提高学生的学习兴趣,同时也提供一个理论联系实际的平台,不仅加深学生对理论知识的理解和掌握,而且提高发现问题和解决问题的能力。

2.3 综合能力的培养

我校的教学理念:“先做人再做事,人人成功”。因此酶工程教学不仅要注重知识的传授, 更要注重学生综合能力的培养。每次课间休息的时候,给同学们观看一些具有哲理的文章。

例如,如何学习牡蛎适应社会;学习卷柏的实打实的精神;学习“精神枷锁”对人生的影响;同时利用业余的时间给同学观看关于环境污染的问题,增强学生的环保意识等等,教会学生做人的道理。同时,加强综合素质的提高,例如: 在课程开始不仅, 要求学生完成一篇课程论文, 字数在3000 字左右, 内容自定, 题目自拟, 参考文献不能少于10 篇。课程论文将作为期末考试的一个重要参考。统一时间由同学讲解。实践证明这一做法有利于培养学生独立思考和解决问题的能力, 激发了学生学习本门课程的主动性和积极性, 提高了学生的文字综合能力和表达能力。

3 以科研促进教学, 加强实践教学

酶工程课程是一门应用性很强的学科,因此在理论课学习的同时,也要加强实践的环节。根据我们单位科研实力比较强、学生数比较少的特点,我们采用导师制的方式,同学们参与到科研队伍中。例如,通过微生物发酵生产酶制剂,以及酶蛋白的分离纯化;以及酶的分子修饰和改造等。使同学将理论知识与实践应用有机结合起来,便于理解课堂学到的知识。同时也锻炼了同学们的实际操作能力,为以后学习和工作都打下良好的基础。

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