食品工程专业学位研究生食品酶学与酶工程课程案例库的建设与实践

苏二正 曹 君 王佳宏 李程程 赵林果 陈 龙

(1.南京林业大学轻工与食品学院， 南京 210037；

2.南京林业大学化学工程学院， 南京 210037；
3.宁夏乙征生物工程有限公司， 中卫 755002)

20世纪初，哈佛大学创造了案例教学法，即围绕一定的培训目的把真实的情景加以典型化处理，形成供学生思考分析和决断的案例，通过独立研究和相互讨论的方式，来提高学生分析问题和解决问题能力的一种方法[1-2]。现在，案例教学法已经是教育领域最有效的教学手段之一，被广泛应用于全世界各个国家和地区。案例教学法能够调动学生的学习主动性，显著增加学生获取知识的信息量。同时，学生的分析、表达、团队合作等能力也能得到有效锻炼和提高[3]。案例教学的精髓不在于让学生去认同和理解某种既定的观点，而是让学生用批判性的思维，拓宽思路，创造性地寻找解决问题的切入点。

2015年5月，教育部印发《教育部关于加强专业学位研究生案例教学和联合培养基地建设的意见》(教研〔2015〕1号)[4](以下简称《意见》)。该《意见》指出了加强案例教学的重要意义：案例教学是以学生为中心，以案例为基础，通过呈现案例情境，将理论与实践紧密结合，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，从而掌握理论、形成观点、提高能力的一种教学方式。加强案例教学，是强化专业学位研究生实践能力培养，推进教学改革，促进教学与实践有机融合的重要途径，是推动专业学位研究生培养模式改革的重要手段。

酶学是研究酶的合成、调节控制、分离纯化、结构与功能、反应动力学、催化机制等内容的一门科学[5]。酶工程是将酶或含酶细胞置于一定的生物反应器中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门技术，它包括酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改性、酶反应器等方面的内容[6]。食品酶学与酶工程就是将酶学、酶工程的理论与技术应用于食品科学与工程领域的技术[7]。酶学、酶工程技术方法应用十分广泛，食品工业是全球工业酶制剂最大的应用领域。因此，在国内外食品相关专业研究生培养中都普遍开设了食品酶学与酶工程或其他类似课程。由酶学、酶工程、食品酶学与酶工程的相关概念可以看出，食品酶学与酶工程是一门实践性很强的课程，它强调理论、技术的应用。然而，在传统的课程教学中，多采用“老师讲学生听”的单向灌输式教学，教学方式单一、课堂氛围单调枯燥、理论与实践脱节，学生利用酶学、酶工程知识解决食品科学与工程实际问题的能力得不到有效训练[8-9]。因此，针对食品酶学与酶工程的课程特征，利用案例教学法的优势，尝试建设食品酶学与酶工程课程案例库并予以实施，具有重要意义。

1.国外相关案例库建设概况

美国在生物相关专业普遍建有酶学、酶工程教学案例库[10]。麻省理工学院、加州理工大学的酶学、酶工程教学案例库建设最早，至今已有80多年的历史，也是目前世界上最完备和先进的酶学、酶工程教学案例库，包括酶学基础、酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶功能改造、酶的固定化、非水相酶催化、酶反应器、酶的工业应用等多个方面。麻省理工学院和加州理工大学已分别成为美东地区和美西地区酶学、酶工程教学案例库和网络教学资源的中心。

欧洲的酶学、酶工程教学案例库建设比美国稍晚一点，至今有70多年的历史[11]。欧洲酶学、酶工程案例库建设比较好的国家主要是丹麦和荷兰。这两个国家也是全球酶学、酶工程技术的研究中心和酶制剂产业极度发达的国家。全球酶制剂产业60%左右的产值都由这两个国家贡献，同时，这两个国家拥有非常著名的酶制剂生产企业，如诺维信、帝斯曼、丹尼斯克等。这些公司纷纷与知名大学联合，参与大学的酶学、酶工程课程教学，而且主要是参与案例库建设，并进行案例教学。因而，丹麦的哥本哈根大学、丹麦科技大学、奥胡斯大学以及荷兰的代尔夫特理工大学、瓦格宁根大学的酶学、酶工程案例库非常完备和先进。

在亚洲，日本的酶学、酶工程案例库建设起步较早[10-11]。20世纪70年代，日本京都大学开始进行酶学、酶工程案例库建设。随后，九州大学、筑波大学也开始进行相关案例库的建设。到20世纪90年代，京都大学和九州大学学习丹麦、荷兰的先进经验，纷纷邀请日本著名酶制剂企业参与案例库的建设和案例教学。日本天野酶制剂公司、日本花王株式会社分别参与了京都大学、九州大学的酶学、酶工程案例库建设，从而使这两个大学酶学、酶工程案例库更加具有实用性、实践性。

2.国内相关案例库建设概况

与国外相比，我国酶学、酶工程案例库建设启动较晚。21世纪初，部分大学尝试在酶学、酶工程课程部分知识点讲授中采用案例教学法[8-12]。2015年，《意见》印发后，酶学、酶工程案例教学法以及案例库建设得到了很多高校、研究所的重视。我国酶学、酶工程研究比较先进的大学、研究所主要有清华大学、北京化工大学、中科院微生物研究所、天津大学、天津科技大学、中科院天津工业生物技术研究所、吉林大学、山东大学、江南大学、南京工业大学、华东理工大学、上海交通大学、浙江大学、浙江工业大学、湖北大学、华南理工大学等。目前，这些学校或机构虽然建有一些酶学、酶工程教学案例，但与国外相比还有较大差距，存在一些问题。

各研究生培养单位、各研究生课程讲授教师逐渐认识到了案例教学法的优势以及案例库建设的重要性。可是，我国酶学、酶工程案例库建设与实践效果还是差强人意。概括地说，主要有以下问题。

1.评价体制和激励制度缺乏

案例采编工作需要花费大量的人力、物力和财力，成本较高，教师对案例的开发与采编完全出于个人的兴趣和教学需要，缺乏有效的激励机制，必然会影响教师进行案例编写和教学的积极性。以南京林业大学为例，目前研究生院对立项建设的案例库支持经费十分有限，对建成的案例库使用质量及其衍生的成果没有有效的评价体制和激励制度。

2.案例库资源不足且质量不高，难有结合学校、学科背景的优秀案例

案例的搜集、整理与分析工作比较薄弱，有些甚至直接照抄照搬书报杂志或国外案例教材中的内容，缺乏对我国食品、生物产业的认真审视和洞察。有些案例十分陈旧，有些则早已落后于经济发展实际，特别是缺乏适应国情、符合学校定位、学科特色优势的兼具研究和应用价值的案例。

3.企业案例难以采集，案例库素材来源渠道有限

目前，酶学、酶工程教学中的案例主要来自国内外经典案例或对其的改编。由于我国大多数企业对课程案例库采编认识不到位，不愿将企业重要工艺信息及数据公之于众。因此，企业采编难以获取真实有效的信息，工作难度较大。这方面，行业协会应该要积极参与，发挥更多的作用。

4.案例数量不足、质量不精

目前，在酶学、酶工程课程教学中，案例数量严重不足，原创性案例更加有限，使得教师在教学实践中只好用举例教学来代替案例教学，其内容大多停留在对单一知识点的剖析，没有结合产业、全流程、全工艺的优质案例。

5.传统教育体制与观念的制约

长期形成的固有教学模式习惯采用相对稳定的、标准统一的教材，教师进行“满堂灌”，甚至“填鸭式”的课堂讲授，学生全盘接受甚至死记硬背，课程结束时以考试成绩作为衡量学习效果的唯一方法，在本质上仍然是应试教育，严重制约了案例教学和资源库的建设。

6.师生能力难以达到要求

案例教学法对教、学双方均提出了较高的要求。对那些没有工程实践经验的教师而言，由于不熟悉食品企业、行业实践操作，难免陷入“纯理论”知识的讲解。加之课堂讨论多变、富有挑战，如果教师缺乏驾驭和控制课堂讨论各方的能力，不能随机应变清晰地引导话题和归纳总结，那么案例教学从一开始就注定是失败的。另外，单靠一位老师“单打独斗”的方式亟待改变，案例教学团队的整合不容忽视。对学生而言，因为案例教学需要在课外付出大量时间用于熟悉背景、查找材料、设计方案，学习主动性、积极性的差异化等都会影响课堂案例教学。因此，教学双方的能力均需要加强。

7.教学条件受限

我国大多数高校没有专用的案例教室和案例讨论室，影响沟通和交流的具体实施，开展相关活动受到一定的限制。同时，案例教学缺乏相应的规范和指导。

声乐演员在表演时调整好自己的心理状态是非常重要的。表演的时候不能够紧张和焦虑，这样会影响自己的正常发挥。在台上表演的时候要进入一种极佳的精神状态，就好像置身于故事之中，自己就是故事的主角，专心进行表演，才能真实表达出其中的情感。此外，要注意上场时的动作要潇洒自如，不要扭扭捏捏，给观众留下美好的“第一印象”，在表演的过程中，从头到尾都要表现得自然，保持良好的台风，全身心投入。

1.建设原则

要构建优质的食品酶学与酶工程课程案例库，首先需要确定构建的原则，本教学团队根据酶学、酶工程案例库建设与实践的现状、存在问题，并结合教学科研、社会服务经历，确立了本课程案例库构建遵循的原则。

(1)案例要具有原创性

根据教学内容及目的要求，与酶制剂企业、食品相关企业加强联系，从企业生产实际中收集酶学、酶工程的真实应用场景，经分析、整理形成案例，以确保案例的真实性和原创性。

(2)案例应具有专业特色

招收食品工程专业学位研究生的高校、研究所属性多样，有的属于综合性大学，有的属于农林院校，有的以理工科为特色，在案例库构建时应考虑学校定位、学科特色和学生特点。

(3)案例的升级更新应与时俱进

(4)案例教学体现综合性

食品酶学与酶工程课程教学内容既有酶学与酶工程基础、应用基础内容，也有食品工业应用内容，案例构建应既有基础理论案例，如怎样克隆表达一个食品酶、怎样分离纯化酶等，又有应用案例且涵盖不同应用领域，如在果汁果酒、烘焙食品加工、食品安全检测中的应用等。此外，还应该有一些综合性的案例，如黄曲霉毒素氧化酶脱除黄曲霉毒素，可从该酶的筛选、基因克隆、表达、分离纯化、动力学、修饰改性、酶法脱毒工艺建立等方面构建综合性案例。

(5)案例内容应具有一定的规范性

案例的内容结构应完整、规范、严谨。食品酶学与酶工程课程案例包括案例文本和案例使用说明两部分，前者应包含中英文题目、注释、中英文摘要与关键词、正文(含背景、案例内容)、附录、参考文献等内容；
后者应包含教学目的与用途、案例讨论准备、案例分析要点(识别关键问题、解决问题的可选择方案、推荐的方案及措施)、课堂计划等内容。同时，应杜绝综述式或论文式案例。

2.建设步骤与思路

第一，适应工学专业学位类别调整需要，修订食品酶学与酶工程课程教学大纲，增加案例教学内容。国务院学位委员会颁布的相关文件对我国研究生教育学科专业目录进行了修订，其中工学专业学位类别调整幅度较大[13-14]。很多研究生培养单位在生物与医药专业学位类别下设食品工程专业领域，按调整后的专业学位类别进行招生、培养和学位授予。工学专业学位类别调整后，各单位制定或修订了相关类别或领域的培养方案。食品酶学与酶工程是生物与医药专业类别食品工程领域培养方案中的案例教学课程。为此，对该课程大纲进行了修订，增加了案例教学内容，保证了培养方案、课程大纲、课程教学与考核的一致性。

第二，引培并举，校企融合，组建食品酶学与酶工程案例采集与编写团队。根据本课程案例库建设的原则，一方面从国内外著名的酶学、酶工程研究课题组引进青年教师补充教学团队；
另一方面，选派教学团队的部分青年教师或科研人员到企业担任科技副总或到食品相关的工业园区挂职。同时，积极寻求与食品酶制剂生产企业、应用企业合作，通过课题联合攻关、担任兼职教授等形式吸纳企业工程师加入教学团队。通过引培并举、校企融合，为食品酶学与酶工程案例库的建设提供强有力的师资和智力保障。

第三，按照“基础-应用-综合”层次递进构建教学案例库。食品酶学与酶工程是一门专业基础课程，案例内容应注重基础知识、应用知识和综合知识的传授。为此，该课程案例库设酶学基础知识点案例模块、应用酶学案例模块和酶工程综合案例模块，既注重基础知识传授，又注重基础知识的应用、集成应用。

第四，教学实践中检验修订案例。案例采集撰写完成后在本院、本校以及相关兄弟院校推广应用，并制作案例评价方式方法，及时回收反馈意见，通过教学团队讨论修订案例，做到案例库的持续更新改进。

3. 建设内容设计

按照食品酶学与酶工程课程案例库建设的思路，本课程案例库设基础酶学、应用酶学和综合三个模块。每个模块根据课程的章节内容或课外科技拓展需要，依托教学的重点、难点设计案例。比如：基础酶学模块的《酶的分离纯化》章节中植物源酶、微生物源酶分离纯化为章节的重点和难点，依托这两个内容设计两个案例；
《酶的分子修饰与基因改造》章节中化学修饰、定点突变、定向进化是重点难点，则依托这三个内容设计三个案例；
综合模块依托课外科技拓展活动进行是本案例库设计的一个重要特点，它既要求案例来源于专业学位研究生的企业工程实践(保证真实性)，又要求案例覆盖更多知识点(保证综合性)，而且，每届学生实践调研的企业类型不一样，最终形成的案例也不一样。本课程案例库内容设计具体见表1。表1中课前学时安排为建议学时，不计入课程总学时，背景不同、学习能力不同的学生实际投入学时有差异；
本课程总学时为40学时，课上学时占整个课程学时的60%，计24学时。

表1 食品酶学与酶工程案例库内容设计

在本课程案例库的教学使用中，始终贯彻以学生为中心的理念，学生是主体，教师只是引导者。下面以南京林业大学食品工程专业学位研究生本课程案例库的教学使用进行说明。

首先，展示案例，设问启发思考。教师要做好案例展示前的准备工作，要吃透案例文本、案例PPT，明确案例的教学目的，设计好案例展示方式，以便上课时能详尽描述。课前教师将案例相关阅读材料推送给学生，还要根据案例的内容，设置体现重难点的问题，让学生带着案例问题去阅读相关材料，掌握基本理论知识，尝试应用理论知识解决案例问题。设置的问题要符合学生的认知水平和思维能力，由浅入深，由易到难，由案例到课本内容，有针对性，寓理于问题、寓理于情境之中。

其次，课堂讨论案例，解决问题。将学生随机分组，尽量保证每个案例中每个学生所在的组别人员不同，每组设一名组长，由组长组织小组成员就案例中提出的问题展开小组分析、讨论。小组讨论后每组随机抽选一名学生对小组讨论结果进行总结、陈述。各小组陈述后，开展组间讨论或辩论，在此过程中教师可做适当的引导，使学生在自主探究与讨论中互相启迪，从中得到启发，达到以例明理，以理释例，最终达到解决问题、培养能力的目的。

最后，总结点评。教师及时总结评价学生讨论案例的优缺点，分析案例问题的疑难点，有针对性地对案例进行深入的分析。教会学生从不同角度、用不同方法来探究解决案例问题，和学生一起总结出解决问题的最佳方案，教会学生有效地运用所学知识解决实际问题，把所学的理论知识进行延伸和深入应用。

1.案例库的评价

按照食品酶学与酶工程课程案例库建设的原则，本课程案例库采用边建边用、边建边推广的方式逐步更新完善。因此，每个案例教学后会发放电子调查问卷(主要通过问卷星或腾讯进行在线收集)，让学生对每个案例进行评价打分。调查问卷样表如表2所示，涵盖9个调查项目，每个项目评价标准设为优秀、良好和一般三个等级，每个等级赋予不同的分值，所有项目的总分为100分。某个案例第一次使用评价总分为85～100分的继续留在案例库供下次使用，70～84分的修改更新后供下次使用(下次作为第一个使用)，70分以下的案例不再使用(补充新案例替换)。使用两轮以上的案例，以每轮得分总和除以轮次得均分，均分85～100分的继续留在案例库供下次使用，均分70～84分的修改更新后供下次使用(下次作为第一个使用)，均分70分以下的案例不再使用(补充新案例替换)。通过这样循环递进式的评价，确保在库案例始终符合本课程案例库建设的原则。

表2 食品酶学与酶工程案例库案例评价标准

2.案例库应用成效

在课程教学结束后，对案例库的应用效果及时进行总结分析是进一步完善案例库和提升教师案例教学水平的一个重要环节。食品酶学与酶工程案例库于2017年开始在本校食品工程专业学位研究生理论课教学中使用，并经过后续的教学实践不断修改完善。另外，食品酶学与酶工程案例库中的一些案例也在轻工技术与工程、食品科学与工程、发酵工程等专业研究生的理论课教学中被选用。为了客观地了解本课程案例库的应用效果，在2017年第一轮教学使用后，通过问卷调查的形式，向所有选修该课程的学生征集了应用效果评价，根据收集的建议整理形成了表3的评价内容，并据此设计了专门的评价问卷进行调查。问卷评价涵盖12个评价内容，每个评价内容设优秀(85～100分)、良好(70～84分)、一般(60～69分)和差(小于60分)四个等级。每完成一轮教学，进行一次应用效果评价，本课程案例应用效果评价问卷目前共发放69份，收回有效问卷69份，将每份问卷对各项调查内容的打分进行汇总，计算每项调查内容的各等级占比，结果见表3。由此可以看出，所有12个评价内容的“优秀”等级占比都超过了85%，其中有4个评价内容的“优秀”等级占比达到100%，分别为评价内容4、5、9和10；
“良好”以上等级占比100%的评价内容有6个，分别为1、3、4、5、9和10；
只有6个评价内容出现了“一般”等级评价，分别为2、6、7、8、11和12，但占比都小于10%。经过汇总统计，最终“优秀”等级占比93.39%，“良好”等级占比4.61%，优良总占比达到98%。调查结果表明，本课程案例用于教学可调动学生学习兴趣、促使学生主动思考，有利于其理论知识的掌握，提高学生分析与解决问题的能力。这些结果侧面反映了本课程案例库质量较高，不仅能提升学生的学习能力，还有力地提升了教师的案例教学能力，在“教”与“学”两个方面都取得了良好的效果。

表3 食品酶学与酶工程案例库在教学中的应用效果评价

2020年7月29日，首次全国研究生教育会议召开。为全面贯彻落实全国研究生教育会议精神，《专业学位研究生教育发展方案(2020—2025)》于2020年9月25日印发，指出专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主渠道，培养单位应探索专业学位研究生培养模式的改革，为行业产业转型升级和创新发展提供强有力的人才支撑[15]。在此背景下，案例库建设、案例教学作为培养研究生实践能力的重要途径以及推动专业学位研究生培养模式改革的重要手段，更应受到研究生培养单位的重视。本文以食品酶学与酶工程课程为依托，阐述了案例库建设的意义，分析了酶学、酶工程案例库建设的现状及其存在的问题，提出了食品酶学与酶工程课程案例库的建设原则、建设步骤与思路以及建设内容，并通过实际教学使用，对案例库进行了动态评价与完善。本课程案例库的建设与实践对于培养食品工程专业高层次应用型人才具有重要意义。本文有关案例库建设的原则、思路、步骤以及评价、完善机制可为相近专业课程案例库的建设与实践提供借鉴。

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