PBL教学法在生物化工研究生《高级酶工程》教学中的应用

摘要：“高级酶工程”作为专业基础知识（生物化学、细胞生物学、分子生物学等）是与工程应用紧密相联的一门理论性、技术性和实践性都很强的专业课程，作为衔接食品工程、基因工程、分离工程和化学工程等诸多学科的实用性课程，在生物化工专业知识中处于桥梁地位，具有较强的实践性和理论性。为了提高生物化工的研究生教学质量，培养学生的学习兴趣，以适应新形势下市场发展对酶工程技术人才的需求，有必要对研究生酶工程的课程建设和教学做一定的探讨和研究。

关键词：酶工程 PBL教学方法 生物化工

中图分类号：G642.0 文献标识码：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.17.019

1 引言

酶工程（Enzyme Engineering）是生物工程的主要内容之一，是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的一门新的技术科学、是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术[1]。酶工程作为生物化工研究生专业课程之一，是研究关于酶的生产和应用的重要学科。因此，在构建应用型本科院校生物化工研究生高级酶工程课程的教学过程中，针对酶工程教学过程中的问题，深化课程教学内容和知识体系改革，使本专业的硕士研究生能进一步系统、深刻地掌握高级酶工程的基本原理和研究方法，把握高级酶工程的理论体系和知识结构，能结合学科发展的最新进展和最新成就将酶工程的基本原理和研究方法加以深入领会，并能在实际的科研工作中将有关的原理和方法加以很好的应用。

2 高级酶工程教学实践中存在的问题

不少研究生仍延续本科学习阶段的学习方法，以通过考试为目的，只注重记和背，而不注重理解性学习；授课教师上课时滔滔不绝，满堂灌、填鸭式的教学能提供给学生独立掌握知识、主动训练能力的机会就越少，学生常处于被动位置，没有时间及时思考、消化、吸收，课堂气氛沉闷，学生没有学习的主动性；高级酶工程的教学内容要及时反应最近的科学发展和趋势，注重交叉学科内容的授课，注重与实际应用的紧密结合，激发研究生的创新能力[2，3]。

3 理论教学

高级酶工程课程是生物化工二级学科点研究生的专业必修课程之一，通过高级酶工程课程的学习，使学生在生物化学、微生物学、细胞生物学，以及发酵工程和基因工程的基础上系统掌握酶工程的基本原理、基本知识和基本技能，掌握酶的分离、提取、精制方法，理解酶催化特性及酶催化动力学，了解酶在不同行业中的应用，以及现代酶工程理论和技术的新发展，使学生将来从事研究工作时具有将研究向产业化转化的思维和能力。

3.1 授课内容的安排

酶工程课程的主要内容包括酶学的基本知识、酶的发酵生产、酶的有机催化、酶的反应器设计、酶的分离和纯化、酶的固定化的方法和应用以及酶的应用。与许多课程如生物分离工程、发酵工程、发酵设备等内容相互渗透、相互关联。所以在授课内容上注重与相关学科知识的融会贯通，如讲授酶的分离纯化时与生物分离工程课程和生物化学相关知识内容前挂后连，这样学生就会有一条清晰的主线，从生物化学中酶的性质——结构——功能学习酶工程中酶的合成、分离纯化等内容。讲授反应器章节时注意与生物反应工程和发酵工程设备课程体系相互关联，这样学生不会孤立、枯燥地学习酶工程中的反应器类型及应用。

3.2 授课方法的改进

在理论讲述中部分以传统的教师讲授为主，同时注重PBL（Problem-Based Learning，简称PBL，也称作问题式学习）教学方法的运用以提高研究生的自主学习能力和分析问题解决问题的能力。

教师将高级酶工程相关知识内容讲解清晰和深刻，对拟进行PBL教学的内容的知识点讲授要细致和深刻。发挥传统授课方法的优势部分，如比较迅速的提供丰富的信息量和知识量，高效率的授课等。

PBL教学方法中教师首先要根据授课的内容查阅相关教材、文献、实际生产中的资料等，然后编写酶的从生产到应用的工艺路线，结合该工艺路线提出问题，提前分发给上课研究生，要求学生依据所提出问题充分预习教材、查找相关资料后，课下分组进行讨论，课上教师通过分析后提出问题，同学以组为单位来回答，回答不足之处，再由其他同学或教师进行补充，最后教师对本节重点和学生回答模糊的问题做出小结。这样可以促进学生不断地思考，有利培养学生的自主学习精神。

3.2.1 精心设计问题

PBL教学法对教师提出了要求，应该熟悉教学大纲和上课学生的能力情况，这样才能规划好学习的重点、难点，既考虑酶工程课程的基本内容，又要兼顾研究生的学习基础，如对生物化学、微生物和生物工艺学课程的掌握程度，然后制定有针对性的讨论提纲，选择出适当的生产方案，同时有一定的挑战性，这是实施好PBL教学方法的基本前提。另外，教师要学习和具备良好的组织管理能力，控制课堂节奏等技巧。才能调动学生积极性、寓教于乐。

3.2.2 引导学生解决问题

PBL教学法同时对学生提出了要求，需要学生主动配合，认真准备资料，结合提纲和工艺路线去查阅相关的文献资料，与同组同学积极和有效沟通，形成自己的见解和结论，同时带着问题到课程再去聆听教师讲解，这样学生从被动学习就转变为主动学习，提高分析问题和解决问题的能力和积极性。

3.2.3 课堂讨论和最佳结论

课堂上学生就讨论后的问题进行阐述，教师就涉及的重要内容进行传统教学授课，将相关理论知识和重点和难点进行深入和透彻的讲解，最后形成最佳的解决方案。

3.2.4 考察方式

综合评判学生的学业成绩。包括传统的理论知识考试外，还包括PBL 小组讨论、及小论文撰写等方式，所占比例依据授课内容灵活调整。

4 实践教学

高级酶工程是一门实验性很强的学科，是一门与科研生产密切联系的课程，也是酶学研究成果与产业化之间的桥梁，实验教学是该学科教学的重要环节。但由于是生物化工研究生的专业课程，本身研究生大部分工作需要在实验室以及工厂完成，所以针对研究生学习特点，课程教学不单独设立实验课程。但我们在授课过程中会要求学生尽快确定课题，就该课题涉及的相关酶工程的内容能尽早查阅文献资料，掌握最新的发展，将所学的理论知识和所进行的研究课题相结合，提高查阅文献、提出问题、分析问题以及解决问题的自主创新能力。大大缩短后续论文的准备时间。

对研究生的高级酶工程的授课而言，经验不足，需要不断探索不断改善，在不断学习和改进过程中探索出适合教师又适合学生的教学方法，学生能与相关课程融会贯通，并能在毕业论文中应用，更好地完成生物化工研究生的培养目标，也更好地体现教学相长，共同进步和提高。

参考文献：

[1]郭勇.酶工程[M].北京：科学出版社，2009.

[2]Tingting Zhang， Mei Shi. Research on teaching and construction of enzyme engineering course [J]. Journal of Biology， 2009，26（3）：91-92.

[3]张庭廷，施媚.《酶工程》教学与课程建设的探讨[J].生物学杂志，2009，26（3）：91-92.

[4]Hengkai Nie， Dongmei Xu， Feng Liu.Study on the teaching methods of Polymer Processing （plastic molding direction） [J]. Education and Vocation， 2011，（3）：125-126.

[5]聂恒凯，徐冬梅，柳峰.高分子材料加工（塑料成型工艺方向）专业教学改革的探讨[J].教育与职业，2011，（3）：125-126.

作者简介：马霞，上海应用技术学院，上海 201418