《酶工程》教学改革

《酶工程》教学改革（精选11篇）

《酶工程》教学改革 第1篇

一、优化教学内容

1.以绪论为导向。“良好的开始是成功的一半”。作为教学过程中的第一次课, 授课效果的好坏在整个学科教学过程中有着特殊的地位和重要意义。绪论教学的目的之一就是激发学生对新课程的向往, 调动学生的学习兴趣和学习热情, 使学生明确本课应该学, 学了有用、有益, 解决“为什么学”的问题。对于刚接触酶工程这门课的学生来讲, 在学习这门课之前, 首先关心的是什么是酶工程?它是怎样的一门课程?要学习哪些内容?从学生关心的问题出发, 简明扼要地把这些问题阐述清楚, 并且运用丰富的实例把学习的主要内容串联起来。这样系统地, 有条理地将课程归纳为几个方面, 为学生理清思路, 进一步学习本课程奠定基础。

2.及时补充新内容。专业课的最大特点就是知识更新快。酶工程发展日新月异, 新发现、新理论、新技术的不断涌现, 要求教师在备课时要查阅相关资料, 及时获取国内外酶工程及其相关领域里的科研动态和科技成果, 充实课堂教学内容, 以确保教学内容的前沿性, 使学生了解酶工程的发展方向。作为身处教学第一线的教师, 为了紧跟知识和学科发展的步伐, 为了培养高质量人才的需要, 必须经常和及时为自己充电, 不断更新自己的知识结构。向学生介绍酶产品的国内与国际市场, 产品的更替趋势, 世界知名企业产品所占市场份额情况等, 使学生从中找出我国与国际酶工程发展的差距, 激发学生的学习动力。

3.以科研促教学。讲到每一章相关研究进展时, 我们都会介绍一些在酶工程研究领域取得丰硕成果的科研单位和院校, 为学生以后考研提供参考。只有长期参加科研实践的教师, 才能使自己讲课的内容更具前沿性、独创性和启发性。参加科研不仅可激发自己的想象力和创造力, 还可熟悉国内外有关领域的研究动态, 掌握多种研究方法和先进仪器的使用, 培养自己的科学探索精神, 从而极大地丰富自己的教学内容, 提高教学质量。

二、改进教学方法和手段

1.比喻教学法的应用。所谓比喻教学法就是通过打比方的方法, 将两个本质上有异曲同工之处的事物建立联系, 通常情况下, 选择一个熟悉的事物, 引伸到未知事物的影子, 从而达到让学生更好地认识新事物的目的。恰当的比喻有时胜过千言万语, 让人豁然开朗。酶工程中有些内容是学生从来没接触的新概念和新技术。运用恰当的比喻可以使死板和枯燥的内容变得生动, 让抽象的事物变得具体化, 可以使学生更好地理解和掌握所学知识, 也使学生的思维更宽阔。例如, 酶的固定可以看成“笼中夜莺”。鸟被关在狭小的笼子 (聚合凝胶) 中无法逃离 (泄露) , 但也保护了它们不被猫 (蛋白酶、细菌) 抓到。食物、水和氧气 (底物) 可以自由进出, 代谢物也可以很容易地处理掉。观赏者可以看到鸟的活动, 听见它们的鸣叫, 由于鸟类较长的寿命, 这种享受也可以重复存在。在这个例子中, 将固定化酶比喻为鸟市上卖的“笼中鸟”, 将固定化酶的概念和优点形象地展现出来, 给学生留下深刻的印象。《学记》中说“君子之教, 喻也”。教学中恰当而巧妙地运用比喻, 能使抽象的概念形象化、趣味化, 能使学生抓住事物的特征, 在理解和记忆上产生某种联想, 激发学生的学习兴趣, 培养学生的思维能力, 有效地提高课堂效率。

2.案例分析方法在教学中的应用。1生活案例分析在教学中的应用。一些随处可见的生活常识和相关知识的恰当联系可以加深学生的理解, 也可以启发学生留意生活中的现象和问题, 思考如何利用所学的知识去解释和解决。例如, 在讲授影响酶作用的因素这一小节时, 在激活剂的作用下, 酶的催化活性可以提高。例如, 氯离子是唾液淀粉酶的激活剂。这时就联系到生活中的吃饭问题, 形象地引入“看菜下饭”的酶。一口饭含在嘴里经几分钟咀嚼后就会出现甜味, 这是因为唾液中含有的唾液淀粉酶发挥了水解作用, 它将米饭中的淀粉转变成甜味的麦芽糖;我们经常会因为没有咸味的菜而感到米饭变得难以下咽, 这时菜中加的盐具有双重功效, 它既可以调味, 激发食欲, 又能提高淀粉酶的活性, 帮助消化, 食盐中的氯离子成了唾液淀粉酶的激活剂。2实验方法案例分析在教学中的应用。酶工程课程的开设是大学本科的第六学期, 其中全部同学或多或少都有进实验室的经验。在钱伟长教育思想的指导下, 上海大学特别重视对本科生的创新能力培养, 很多同学从大二开始组成创新团队, 根据他们自己的兴趣爱好, 进入实验室开展各个研究方向的创新项目, 包括课题的设想与具体实验方案的实施。在教学过程中如果把枯燥的原理和机制等问题与具体的实验操作技术和实验方法联系起来, 一方面可以让学生理解某些实验操作的原理, 而不是人云亦云, 只知其然, 不知其所以然, 这样在遇到相关问题时可以游刃有余地解决;另一方面, 可以在某些实验方案的设计上起到开阔思路的作用。在侧链基团分子修饰小节中, 讲到通过焦碳酸二乙酯 (DEPC) 等修饰剂与咪唑基反应, 使酶分子中的组氨酸残基发生改变, 从而改变酶分子的结构和催化特性。联系到进行RNA相关实验的操作时, 要采取一系列的措施防止RNA酶对RNA分子的降解, 其中一些玻璃和塑料器皿等工具要用DEPC水浸泡处理, 它是一种实验室通用的RNA酶抑制剂, 通过和活性基团组氨酸的咪唑环结合使RNA酶蛋白变性, 从而抑制酶的活性。再例如, 实验室常用的巯基修饰剂-二硫苏糖醇 (DTT) , 它在酶蛋白的提取过程通常作为常用的还原剂, 有抗氧化作用, 它能保护酶分子上的还原性基团, 维持还原性环境, 稳定酶的活性。通过将这些实验室操作中常规的操作技术和酶工程教学中的原理联系起来, 可以加深学生的理解, 起到事半功倍的作用。另外, 还可以通过自己的科研经历或课题组同学或同事在实验中遇到的事例与相关内容结合, 使空洞的理论知识真实生动, 激发学生的求知欲, 从而引导他们分析问题和解决问题。比如蔡世淳等在研究瘤胃微生物降解纤维素酶时, 在培养物继代的过程中, 会出现纤维素降解能力的退化, 经查阅文献和改进方法, 发现在培养过程中添加一定浓度的纤维二糖可以在一定程度上提高纤维素的降解效率。通过该案例分析, 与添加诱导物提高酶产量的措施这个知识点联系起来, 尤其是有些酶的反应产物可以作为诱导物为学生所不熟悉, 以纤维二糖作为纤维素酶降解纤维素的产物可以诱导纤维素酶的生物合成作为案例, 可以有效提高课堂效率。3产业化案例分析在教学中的应用。生物催化技术发展到现在, 已经出现大量的产业化实例, 通过大量的应用实例介绍, 使学生切实了解酶工程在工业化生产中的巨大作用, 提高学生学习本课程的兴趣, 激发学生的学习动力。因此, 要使学生学会如何利用酶工程原理指导实践并应用于实践, 教学内容中应把“应用”放在重要的位置。通过产业化实例讲述, 不仅加深了学生对重点知识的理解, 丰富和外延教学内容, 还培养了学生继续获取新知识和独立思考的能力。例如:利用自己的科研经历讲述植酸酶的重要性及生产植酸酶的主要方法等, 引申出全球主要生产厂家之一, 丹麦的诺维信公司在2003年里依靠以植酸酶为代表的动物饲料酶的生产就获得了1亿美元的净收入。经过纤维素、植物油等进行固定化包埋技术处理的商品化植酸酶在80~85℃的高温下依然具有活性, 适应动物饲料高温加工。现在, 绿色生物技术已经开始将植酸酶基因转入到玉米、大米和大豆中, 并对植酸含量低但磷储备量又比较高的突变植株进行筛选。但是, 由于植物转基因基础成本高, 且由于转基因的安全性还有争议, 在短期内, 通过微生物发酵产生植酸酶制剂仍将是市场的主打产品。再比如以SOD酶为例, 引导学生探讨SOD酶的功能、应用的领域, 现阶段常规SOD酶的局限性以及通过什么样的酶工程技术手段可以改进。并结合成功的SOD酶产业化实例, 如中国科学院微生物所充分利用我国丰富的极端环境微生物资源, 研发出高度稳定性的、可耐受100℃高温的耐高温SOD酶。经改良的耐高温SOD酶, 打破了SOD产业的技术瓶颈, 实现了耐高温SOD酶产业化生产。

3.多媒体应用和传统教学方法的结合。酶工程教学课时短, 要在有限的教学时间内传导丰富的教学内容, 采用多媒体教学手段是解决两者矛盾的有效方法。从图形、色彩、图表、视频等多方面刺激学生的学习兴趣, 强化学习效果。例如, 讲到酶反应器一章时, 将酶反应器的动画设计和图片呈现在学生面前, 抽象的反应器类型和运作原理就变得形象生动, 易于理解。调查问卷的结果表明, 学生对相关的视频资料更感兴趣, 所以时间允许的条件下, 尽量多补充一些视频资料, 比如酵母细胞的固定化, 生物柴油的提炼过程、色谱分离的原理等, 通过这些优秀的视频资料, 一方面调动起学生的积极性, 另一方面加深其印象, 更好地消化理论知识。运用多媒体课件辅助酶工程理论教学虽然有很多优点, 但是也有一定的局限性, 尤其不能替代教师身体语言所传达的信息, 所以不能完全依赖多媒体教学。要达到很好的教学效果, 还应当作适当的板书, 增加老师的肢体语言, 增加师生之间的信息交流, 这样才能提高学习效果。板书要整洁有序, 尤其要注意分区, 比如分提纲区和注释区, 另外对于一些需重点讲述的理论在注释区内板书更可加深印象, 这样学生就会感觉到主线突出, 层次清晰。讲课时注意必要的重复, 表情、手势和体态等形体语言与口头语言配合默契, 可以让课堂更具有生动性。

4.发挥学生自主学习能力。在授课过程中, 不是采取满堂灌的“填鸭式”教学, 而是根据教学计划, 拿出一些章节让学生自主授课, 能发挥学生自主学习能力, 调动学生的学习积极性。比如, “酶的应用”这一章就是采取这种形式。将全班同学进行分组, 自愿组合, 每组大约4~5人, 大家集思广益, 小组讨论, 确定主题, 查找大量资料文献, 进行归纳分析整理, 群策群力制作图文并茂、讲解思路清晰的课件, 最终推选代表上台演讲, 或者全组成员每人讲述一部分。演讲完毕, 由教师进行点评, 提问, 并鼓励台下的其他同学提问由台上的同学解答。经过这样的自主授课的形式, 锻炼了学生的文献查阅能力、逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力。另一方面, 在这个过程中进行分工合作, 锻炼了学生的团队协作能力和语言表达能力, 为学生未来踏上工作岗位提供了很好的实践锻炼机会。总之, 在酶工程课程的教学中灵活地运用这种教学角色转换的教学模式, 学生的综合能力得到了锻炼, 获取知识和应用知识的能力上取得了较好的效果。

三、教学效果

在近几年的《酶工程》课程实践教学中, 我们通过优化教学内容、改进教学方法和手段、完善考核形式等环节, 教学实践取得了一定的效果。首先学生学习《酶工程》的积极性大大提高, 学生出勤率很高, 并且除了生命学院, 还有外学院的学生选修《酶工程》, 甚至没有选该课程的学生也来旁听。在学校教务处组织学生进行的教师课堂教学质量网络评价中, 连续几年得分均在90分以上。学生在进行创新实践、参与老师的科研项目以及做毕业论文时, 愿意选择与酶工程相关的研究课题, 例如“氧化物歧化酶的分离、纯化与活性鉴定”, “纤维素酶产生菌的筛选”, “纳米银胶对烟草细胞SOD酶活力的影响”, “曲霉中原果胶酶的分离纯化及性质研究”, “降血脂的部分中草药提取物对脂蛋白脂酶的酶活力影响”及“溶壁酶的固定化”等。通过这些课题的训练, 学生在理论联系实际, 基础知识的应用能力及分析问题解决问题的能力得到了更好的提升。

四、结语

《酶工程》是生物技术领域的重要课程。我们在教学实践中, 注重充实前沿发展, 围绕优化教学内容和改进教学方法等环节不断探索与实践, 并取得了较好的教学效果, 使生物工程和生物技术相关专业的学生在学习本课程的过程中, 不仅调动了学习积极性, 激发了学习兴趣, 掌握了较扎实的基础理论知识, 而且综合能力也得到了锻炼。

摘要：酶工程课程是一门生物技术领域中的重要课程。为加深学生对理论知识的理解, 调动学生的学习积极性和提高教学质量, 本文结合多年教学实践, 从优化教学内容和改进教学方法等方面介绍了该门课程教学改革的体会及思考。

《酶工程》教学改革 第2篇

新陈代谢包含了一些重要的有机化学，对于生命周期的循环起着重要的保障作用。作为常见的生物催化剂，酶的存在有利于加快新陈代谢速度，从根本上保证了相关化学反应的持续进行。最初的淀粉酶主要是从麦芽提取液中得到的。此后随着现代生物工程技术的不断发展，研究工作者对于各种生物酶的结构和特性有了更加深入的了解，为这些酶应用范围的扩大奠定了坚实的基础。

1 酶工程技术的研究的相关内容

1.1 生物酶的主要特点

生物酶本质上是一种蛋白质，主要产生于某些机体活细胞，在实际的应用中具有良好的催化效果。常见的酶促反应主要是指生物酶参与的反应，对相关物质代谢速度的加快带来了一定的保障作用。生物酶的主要特点包括：(1)高效的催化效率。相对而言，酶的催化效率远远高于一般的催化剂，最大为1013 倍;(2)稳定性差。作为机体活细胞的蛋白质，生物酶很容易受到各种存在因素的影响，导致蛋白质现象的出现，从而使酶失去了活性。这些内容客观地反映了生物酶稳定性差的特性;(3)专一性非常强。一般的催化剂在实际的应用中可能会有多种选择。而生物酶只针对一种化合物发挥自身的催化作用，具有高度的专一性;(4)酶活力可以随时调节。蛋白酶在存在的过程中有着良好的特性，不同类型蛋白酶通过一定的机制实现彼此间的有效结合，才能具有更好的催化活力。

1.2 工程技术中酶的基本原理

为了更好地了解酶的基本特性，可以从它在工程技术中的实际作用效果进行深入地分析。当酶与不同的物质之间发生一系列的反应时，将会加快物质分解的速度，客观地反映了它高效的催化效率。在某些重要的化学反应体系中，为了使不同的分子能够参与到具体的化学过程中，必须保持这些分析的活性。这些活性分子的数量的多少决定了化学反应速率的高低。在这样的反映机制中，酶的存在可以有效地降低化学反应的活化能，使得自身的催化效率始终保持在更高的层面上。

1.3 酶工程技术的研究

现代生物化工中对于酶工程技术的研究比较深入，主要是因为这种技术在实际的应用中包含着许多丰富的内容，像常见的酶分离提纯技术、酶源开发技术等。目前酶工程技术的发展速度非常快，为社会各行业经济效益的持续增加带来了积极的促进作用。为了提高酶的活力，可以充分地发挥基因工程的相关优势，将某些重要的生物酶通过一系列的反应导入到微生物中，加快催化效率。基因工程的技术优势可以改变酶的结构，增强酶的稳定性，形成具有特定顺序序列的氨基酸结构，生产出具有良好功能特性的生化产品。在生物化工的发展过程中，酶的存在也发挥着重要的作用。不同的条件限制，可能会影响酶的催化效率。因此，保持合理的临界状态，将会减少酶反应过程中的阻力，更好地发挥酶的实际作用。比如，为了消除二氧化碳的毒性，可以使它与酶处于超临界状态，加快它与反应物的分离速度。这样的过程中主要依赖于酶的催化作用。做好酶工程技术的研究工作，可以为社会的不断进步做出更大的贡献。在实际的研究过程中，相关的技术人员应该深入地了理解酶的结构，加强对它各种特性的全面认识。

2 不同领域内酶工程技术的应用

2.1 遗传育种中的应用

为了更好地掌握遗传学的相关规律，技术人员可以将某些酶作为动物遗传的标记物，从而确定它在种群中的亲缘系统。在亲子关系鉴定的过程中，相应的遗传标记也对酶工程技术的依赖程度非常高。随着生物化工酶技术的不断发展，动物遗传标记的`流程和方式方法都有了较大的改变，增强了相关研究工作的质量。这种良好的功能特性也会逐渐地应用在畜牧业的相关工作中，可以使研究工作者更高地掌握母鸡的产蛋性能。

2.2 医学中的应用

某些疾病的发生，与酶的特性有着重要的关系。像遗传学疾病的发生，往往与酶的缺陷有着必然的关系：减慢了人体内的新陈代谢速度。在不可逆抑制疾病的发生中，相关物质的不合理结合逐级地降低了酶的活性，使得神经传递物质无法在规定的时间内到达指定的位置，引起了疾病的发生。在疾病诊断的过程中，由于正常人体内酶的存在相对比较稳定，可以对疾病产生的机理进行科学地判断。因此，随着现代医学的不断发展，酶工程技术将会为某些疾病先进的治疗手段提供重要的参考依据，有利于加强疾病的预防效果。

3 结束语

酶工程课程教学模式的改革与探索 第3篇

关键词：酶工程 教学模式 改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（b）-0125-01

酶工程是一门应用很强的学科，在生命科学领域占据重要地位，目前，酶的应用已遍及医药、环保、轻化工、能源开发及生命科学理论研究等多个领域，如何有效地将酶工程课程理论转变成学生易于理解和掌握，符合工科学生特点，又不偏离医学院校自身的办学特点，将直接影响到学生的专业素质和创新能力的培养。由于酶工程理论更新和技术的进步，给实际教学工作带来了更高的要求。而在中医院校这样具有传统文化氛围的环境下开展酶工程教学，使生物工程专业的酶工程教学能够更好地满足时代发展要求，培养能够从事酶工程研究及生产的技术人才，使酶的应用与开发得到进一步拓展，是酶工程教学研究的重点。

中医院校滨江学院有其自身的办学特点，传统的课堂填鸭式讲授的教学方式虽然能使教师较系统地将课程涉及的内容向学生做全面讲授，但这种教学模式使学生学习的能动性和创造性不能很好得以发挥，缺乏趣味性、互动性，不能很好地激发学生学习的热情。在这样的社会背景条件下，酶工程教学要借鉴先进的教学理念，找到合适的教学模式和考核模式。笔者经过近几年的教学实践，积累了相关的教学心得。

1 选择适合的教辅教材

教材选用是教学的重要环节，如何有效地选取符合中医院校学生学习的教材是课程教学的基础。我校是以中医中药为特色的办学模式，我院学生选用的是由梅乐和教授主编的普通高等教育“十一五”国家级精品规划教材，该教材能够结合医药特色行业的发展，系统介绍酶学基础知识，同时对酶的前瞻性研究作了介绍以及酶的非水相催化在手性药物的制备方面，能够满足生物工程类专业的学生使用，又与医药息息相关，也能满足制药工程专业的学生使用，近年来学生反映普遍较好。

2 课堂教学方法的实施

2.1 集体备课

本课程在以往单纯授课的基础上，增加了说课这一环节。学院课程组负责人组织主讲老师在开课前对课程进行说课，就教学内容、需要学生达到的目标、内容时间的分配及重点难点进行说课。课程负责人对授课教师的授课情况、疑难点、重点之处及教案进行点评并做好相应的备课记录。实施该项以来，明显地感觉学生对知识系统有了更强的逻辑能力。

2.2 增加学生部分的自主讲课

在传统讲课模式基础上，让学生亲自走上讲台，讲述老师所布置的部分章节内容，让学生7人一组通过课后查阅相关文献，制作PPT，上台进行讲授。学生自主授课的内容通常为酶工程目前发展的某些前沿性知识，如“酶在医药、轻工、化工、食品等行业方面的应用，抗体酶、模拟酶、核酶等最新的研究进展，酶与医药相关技术等方面”的课题，分组同学课外通过上网查阅相关内容、PPT制作、上台讲述，课后讨论分析等环节的锻炼，加强学生对课程相关知识点深度与广度的了解，提高学生分析、概括的逻辑思维能力，增强学生之间的科技创新能力和团队协作精神。

2.3 增加师生互动环节的综合运用

在酶工程教学过程中，笔者总结了4个策略的教学方法，即：综合运用“课前预习-课堂提问-学生讨论-课后小结”等。以酶反应器的设计和放大模块为例。

第一步要课前预习。比如在酶反应器的设计和放大章节里课堂教学之前，给学生布置酶反应器这章节的重点问题，让学生带着问题进行预习，提供给他们参考书和相关网站，再寻找答案，与教师课堂讲授内容进行预测对比，通过这一方法可以锻炼学生的阅读理解能力和自学能力。第二步要进行课堂提问，课堂上老师将内容进行串联，学生可根据自己在预习过程中碰到的疑惑向老师提出，或者是教师根据学生的问题，结合教材的知识点提出设问，比如如何根据生产需要筛选出所需的反应器类型？学生从教师的提示中去寻找答案，通过这一方法可以培养学生分析问题和解决问题的能力。第三步要进行课堂讨论，课堂上留出时间给学生就课堂内容进行讨论，也是课堂教学的核心，教师再就典型问题进行讲解，并和学生进行讨论，以解决学生的疑惑，通过这一方法可以培养学生创造性的思维能力。最后一步小结，在课堂教学即将结束时，老师总结教学过程的重点和难点，针对学生疑惑的地方细讲，巩固学生所学知识，通过这一方法可以培养学生的复习能力和总结归纳能力。

2.4 定期展开座谈会

座谈会是学生对老师授课方式的意见或建议，一般设在每学期的期中和期末召开。通过召开座谈会，让学生对课程内容的安排上有无意见，课堂教学气氛是否喜欢，实验教学有无需要改进的地方，以及任课教师的课堂态度、精神面貌等，及课程教材的适合度等方面展开讨论。任课老师作为今后需要提高的方面。

3 实验教学改革

根据学校教务处的精神，工科学生实验应提高设计综合性实验和开创性实验，减少验证性实验的要求，综合性实验主要为与目前生产和生活密切相关的木瓜蛋白酶或菠萝蛋白酶的提取和活性测定等内容，所有实验小组约7人为单元，采用学时制小实验授课及考核方式，实验报告以研究论文的形式计入实验成绩中。

4 考核方式改革

考核不仅仅是期末考试的成绩，而是将平时成绩、课堂提问、出勤情况和实验成绩汇总到一起的总成绩。评定方式包括两个部分。

（1）平时成绩占40%，主要包括课堂提问10%，课堂授课25%，出勤情况5%等。在教学过程中，老师与学生进行不定时的互动，以提问的方式计入平时成绩，同时对学生自主讲课部分，以查阅资料的充实度、课件的完成效果等为主要评判标准作为学生的平时成绩。（2）实验成绩占20%，主要对实验报告及实验过程的评定，主要参考学生在实验环节中的准备情况、实验态度和实际操作技能，客观公正地显示学生对实验的重视程度。（3）期末试卷成绩占40%，在理论课试卷命题时，以主观题为主，减少客观命题的分量，同时增加生产应用和最新的酶学研究进展在生活中的应用，使学生感到学以致用、学有所用的真实感。

《酶工程》教学改革 第4篇

酶工程是生物工程专业的核心课程, 其实践性和应用性很强, 在本专业具有很重要的地位。酶工程实验课的开设既增强了学生学习酶工程理论课程的效果, 同时还可以提高学生的实际应用能力、分析问题及解决问题的创新思维能力。因此, 在大三下学期或大四上学期科学地合理地安排酶工程实验教学是十分重要的。近年来, 我们就如何造就一批具有较扎实的专业理论基础、较强实际动手能力、能够适应社会发展需求的创新型人才, 针对工科专业实验课的特点和存在的实际问题, 探索了采用自主设计型实验教学方法在本科生酶工程技术实验实践教学中的应用。

1 酶工程技术实验课程的教学模式改革

1.1 原有实验课程教学模式存在的问题

过去的实验课程项目之间无联系, 且以老师讲解为主, 学生只需听从安排, 然后按部就班地完成规定的实验步骤, 因而学生提不起学习兴趣, 出现应付实验课的现象, 对于研究能力和创新能力的培养则更谈不上, 大多数同学互相抄袭实验报告。由此可见, 学生对工程实践环节的宏观认识和整体把握, 就更不用说了, 因此严重影响了实践教学的效果。

随着现代教育观念的改革和人才培养模式的转变, 知识也在不断地更新, 部分验证性的实验内容已陈旧、过时, 严重落后于当代科学的发展并阻碍了实验教学水平和教学质量的提高。我们在生物工程专业新开设了工程技术实验课程——酶工程技术实验课, 并作出以下实践与探索。

1.2 优化实验课教学内容

系统性地整合过去酶工程实验课中相对独立的实验内容, 并把研究与实际生产应用融入教学过程, 同时编入到酶工程技术实验课教材。针对目前市场上酶在农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面的广泛作用及其经济发展的前景前, 我们开发了酶工程技术的系列实验:酶的提取、酶的分离与纯化、酶学性质研究、酶的固定化等。在整个实验过程中, 让学生从实验项目的选择到实验方案的制定, 从样品的筛选、酶的提取、酶的性质学研究到酶的分离纯化、固定化, 最后把制备的产品应用于实践中等, 整个过程综合利用多种原理与技术方法, 实验技术路线环环相扣, 涉及到了多种技术环节。由此, 学生从中不仅掌握了基本技能, 同时激发了科研兴趣, 从中学到了新知识和新技术。

1.3 改革实验教学方式

在酶工程技术实验课的教学中, 我们采用启发式、注重创新思维, 自主设计性实验教学方式, 课前提出所要解决的问题, 然后引导学生去思考、分析, 综合所学知识, 在教师的帮助下选定研究题目, 自己查阅文献, 自行制定出实验方案和安排完成实验的时间, 例如, “乙醇脱氢酶的提取及应用”曾为老师的科研课题, 我们将其与酶工程技术实验课结合, 并将其编写到实验教材中。在实验过程中, 让学生从文献的查阅检索到设计实验方案, 从确定实验材料、配制实验试剂到所研究的酶的提取、分离纯化、检测、鉴定等操作环节全部由学生自己进行。过程中遇到了问题时在教师的帮助下, 查找原因、分析问题、独立解决, 最后总结实验中的问题, 并写出实验论文, 从而使学生得到了全面的训练, 能力也得到了全面的提高。这样的教学方式为大四时的毕业论文 (设计) 工作的开展打下了良好的基础。这种实验教学方式激发了学生实验的兴趣和潜在的创新能力, 有利于因材施教。与传统型实验比较, 设计性实验能更好地培养学生的动手能力和创新能力, 对学生是一种较高层次的实践实验训练。在如此激烈的竞争社会, 学生能更好地武装自己, 提升自身踏入社会的竞争力。

2 酶工程技术实验的安排与实施

与实际生产密切结合的专业课程——酶工程技术实验, 应用性非常强, 而实验课是加强学生对理论课理解最好的方式, 同时也加强了学生的动手能力的培养。另外, 我们开设的酶工程技术实验具有一定的连续性。我们将酶工程技术实验课相对集中安排, 实验室实行全天候开放, 对学生采用分组的方式, 每个课题组选择1种酶作为研究对象, 如果学生选定某种酶的研究后, 从酶的提取分离, 到酶的检测、鉴定、性质学研究、再到酶的固定化及其应用, 就是一个内容完整的大实验, 需要连续一段时间才能完成此内容, 因此需要根据学生完成其它课程的时间合理安排该实验。同时在教师的指导下, 学生则以课题组的形式自由组合共同完成1个人不可能完成的全部实验内容。完成此实验内容除了按教学计划规定的时间按时集中实验外, 课外时间学生根据自己的安排与实验中心预约完成全部实验。

实验完毕, 要求学生对结果进行讨论、分析, 然后按照科技论文的写作方式写出完整的实验论文。这种方法使学生学会了对实验结果进行科学总结和归纳的方法, 养成了严谨的科学态度和良好科研工作习惯, 同时也锻炼了学生的科研写作能力, 为今后的工作、学习、深造奠定了良好的基础。

3 自主设计型实验的考核方式

考核标准的公平与否对学生学习的积极性和热情有很大的影响。为了对学生的实验技能进行客观的评价, 对实验教学效果进行有效的检验, 我们修订了以往仅根据实验报告的质量给予实验成绩评定的方式, 制定了新的考核标准。考核内容具体包括三个方面: (1) 实验论文的撰写。主要看论文是否有完善的文献综述, 方案设计是否合理, 有无创新性、是否可行, 实验结果计算是否正确等。 (2) 实验及具体操作。主要看仪器设备的正确使用, 实验操作是否规范, 完成全部实验所用的时间等。 (3) 实验态度是否端正、出勤情况及数据记录是否完全、结果是否真实, 团队协作是否良好等。新的考核标准的实行, 对以往考核方式的缺点进行了弥补, 真正达到提高学生的综合能力考查和创新培养的目的。

4 酶工程技术实验效果与讨论

4.1 效果

在武汉长江工商学院工学院和学校实验中心的大力支持下, 我们从2009年开始在酶工程技术实验技能的强化训练中探索以自主、综合、设计型实验教学模式进行改革, 其实验教学效果令人较为满意。学生反馈的信息表明, 实行自主、综合、设计型的实验教学模式以来, 学生学习的自觉性和积极性普遍高涨, 动手能力得到了较大的提高;学会了文献的查阅方法, 通过对实验的探索, 培养了独立研究问题、解决问题的能力, 克服了想当然, 急于求成的毛病, 激发了创新思维的能力, 提高了科技论文的写作能力;同时增强了学生实验的责任感和团结协作精神。

4.2 讨论

(1) 酶工程技术实验课教学模式改革探索与实践, 紧密地将综合设计性实验与创新性实验进行了糅合, 实现了课内与课外相结合、教学与实际生产相结合的教学方法;在考核方面, 打破了以往的教师单一评价的机制, 通过学生小组互评、自评与教师考核相结合的方法对学生的实验操作能力进行客观的评价, 提高了学生的自信心;在具体实施上, 以学生独立操作, 教师观察指导, 最终以论文的形式对文献的查阅、实验的方法设计及结果进行总结、讨论等, 使学生受到了现代化工程技术实验技能的较为完整的训练, 从而达到应用型、创新性人才培养的目的。 (2) 经过酶工程技术实验教学模式改革与实践, 得到了绝大多数学生的支持, 在整个教与学过程中学生思维活跃, “动手”之前充分“动脑”, 有效培养了学生的科学研究能力、知识和实验技能的综合运用能力、分析和解决问题的能力。 (3) 酶工程技术实验教学的改革与实施, 使学生解除了不愿动手的依赖心理, 并积极争取实际动手的锻炼机会, 而且增强了学生对实验原理的理解和认识, 提高了学生的实验兴趣, 激发了学生积极参与实验的热情, 大大地提高了实践教学效果和教学效率。同时值得注意的是经过该课程的教与学, 学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中积累知识和获得探索科学知识的乐趣, 其团队协作的精神得到了培养, 对于实验的考核机制, 学生普遍反映新的考核机制比以前更公平、更合理。

由上述可见, 酶工程技术实验教学综合设计型模式的改革是培养学生理论应用能力和科研创新能力的有效途径, 不仅可以激发学生的学习热情, 调动学生学习的主动性、创造性, 而且还可提高学生的综合素质, 最终实现对学生的应用创新能力的培养。

参考文献

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《酶工程》教学改革 第5篇

罗玉维河北省霸州市第五中学

摘要：在当今的课堂教学中，信息技术中的多媒体技术得到了广泛应用。这种教学手段与中学生物学教学相结合，通过提供图文、声、像等多元化的教育情境，以及协作学习、交互式的学习环境，全方位地调动学生的各种感官，不仅能够培养学生自主学习、探究学习和创新学习能力，使三维目标顺利实现，而且能够促进教师素质的提高。在信息技术的具体运用过程中，要注意适时、适度，根据生物学科的特点，与其它教学手段有机结合起来，才能发挥信息技术的最大功效。

关键词：信息技术优化课堂教学教师素质

现代教育的发展对教育教学提出了更高的要求，特别是课堂教学。作为完成教学任务重要手段，课堂教学要扩大学生的知识面，增强学生的自主学习能力，使教学的三维目标顺利完成。因此作为教师必须依据新的课程标准，更新自己的教学理念，创造出全新的教育时空。从根本上促进教学方式和学习方式的变革。

适应时代的要求，以多媒体和网络为基础的信息技术与生物课堂教学整合了。实现了信息资源、信息技术、信息方法与生物教学内容的有机结合，优化了教育教学过程，提高了学生的创新精神和实践能力。信息技术在生物的课堂教学中起到了生物催化剂——“酶”的作用。

作为生物催化剂，“酶”在生化反应中的作用具有高效性、专一性和作用条件较温和的特点。信息技术应用于课堂教学，它的作用和“酶”有一定的相似性。下面结合本人在近几年的生物教学中的实践，谈谈信息技术在课堂教学中运用与发挥。

一、信息技术优化了课堂教学，提高了教学效率。

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，作为21世纪的主导科学，随着科学技术的不断进步，它所研究的内容从细胞水平深入到分子水平，研究的领域从植物、动物的生命活动涉及到基因工程、生态工程等现代生物科技领

域。有很多内容看不见，摸不着，学生理解起来有一定的困难。如果在课堂教学中合理地利用信息技术中的多媒体进行教学，这些困难不但迎刃而解，而且还会收到良好的教学效果。

1、优化了教学程序——变枯燥单一为生动丰富

原有的教学主要以教师的讲、问与学生的听、答为主，有的章节结合板画、挂图、模型等。课堂气氛不仅枯燥无味，很难调动学生学习的积极性和主动性，而且对于一些抽象的内容，学生很难理解和掌握。运用了多媒体教学以后，学生学习的积极主动性提高了，因为信息技术可帮助学生直观地感知生物过程。把课本中的知识点、情境、模型、状态、生理过程等以不同颜色的文字、图片、声音、动画、视频等形式进行生动呈现,就能使学生容易地理解复杂抽象的概念和生理过程。例如：在学习《降低化学反应的活化能——酶》这一节时，学生很难理解酶的作用原理与无机催化剂作用原理的区别，我用flash做了一个跳高的动画就解决了。我把酶和无机催化剂比作是两个队的队员，某化学反应的活化能比作是跳杆的高度。无机催化剂组的队员跳过这个高度的队员很少，而酶组的队员想办法降低了这个高度，就有很多队员跳过了。这样学生对酶的作用原理有了深刻的理解。

信息多媒体技术不仅能够把知识形象化、趣味化，使学生乐于接受，而且能够使教师的主导作用和学生的主体性得以充分发挥。教师利用多媒体中的图片、视频，让学生去仔细观察、提出问题，在教师的引导下解决问题，更好地体现教学的互动性。信息技术作为直观的教学工具，是对传统教学的有力补充，通过为学生的学习和发展提供了丰富多彩的教育环境和有力的学习工具，使教学程序更加完善，使教学效果更加明显。

2、优化了教学目标——使三维目标更易实现

新的课程标准要求我们的教学要面向全体学生，着眼于学生全面发展和终身发展的需要。通过探究性学习，促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力。这就是三维目标，即知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观。

在课堂教学中合理利用信息技术，使三维目标的实现更加可能。每节课开始，首先利用多媒体向学生展示三维目标，让学生理解知识性目标、技能性目标和情感性目标中的行为动词，了解各层次水平的要求，分清本节课的重点和难点，使探究过程更具有目的性和方向性。

在师生共同的探究过程中，有一些内容只用语言是无法表达清楚的，有一些实验是受条件限制的，这时信息多媒体就有了它的用武之地。例如，在学习《生物的起源与进化》时，充分运用多媒体展示的超媒体性,可把一个自然界中无法变动的生物进化过程随意加快,将几十亿年生命起源及生物进化过程的时间缩短,帮助学生对生命现象及生物发展进化规律的理解,使他们更好地形成感性认识。无籽西瓜的培育是学生们十分感兴趣的问题，但这个实验中用到的秋水仙素是有毒的，所以用视频演示这个过程，即满足了学生的求知欲，又没有危险性。

为了使学生更好地认识科学的本质，理解科学、技术、社会的相互关系，以及人与自然的相互关系，逐步形成科学的世界观和价值观。教师利用信息网络技术搜集相关的内容，以拓展视野的方式呈现给学生，或引导学生自主搜集，从而实现学生的情感目标。

3、优化了教师素质——由教育型向教研型发展

信息技术整合于生物教学对教师也提出了更高的要求。目前,现代信息技术的硬件已成为学校发展水平的重要标志,丰富的硬件条件为教学方式的多样化提供了物质保证。作为一名教师应充分利用，科学高效地使用这些教学硬件设施,不断积累素材、不断总结筛选、优化与提高自身的教学素质。首先,教师要掌握和运用信息技术。能够熟练地利用计算机从网络上收集生物资料和素材，能利用ppt、austhorware、flash等软件制作多媒体课件。用自己精心设计和制作的，反映着自己教学意图、思路和观点的，形象、生动、具体的课件，提高学生的学习兴趣，加深对教材知识点的理解。创造出一个和谐、高效的课堂气氛,促进学生思维能力的发展。其次,教师应具有较强的驾驭课堂的能力和课堂应变能力。信息技术在给课堂教学带来生机和活力的同时，也会使学生的注意力出现偏差，重点、难点分不清。所以教师在引导学生共同探讨问题、解决问题同时, 防止学生偏离教学目标，使学生的学习有目的、有成效地进行。再次，教师要利用网络资源与同行们多交流、多研究。生物资源非常丰富，如：中华基因网、中国生物论谈、中华生物信息网、北京大学生物信息中心等。生物教师可以利用这些资源进行备课、信息检索、资料收集、问题探讨和学术交流。提高教育教学水平，使课堂教学发挥它的最大优势。

二、信息技术在课堂教学的应用有一定的条件。任何教学手段都是由教学内容决定的，在运用过程中是受一定的条件限制的。因此，在课堂教学过程中不可滥用信息技术，而且在应用的过程中不可哗众取宠，为了应用而应用，流于形式。应该明确应用信息技术的重要意义在于充分恰当应用它来增强教学的有效性，提高教学质量，全面提高学生的综合素质。

1、运用信息技术要适时、适度 在当前的课堂教学中，有的教师为了增加信息量，拓宽知识面，整堂课大量使用多媒体课件，而且在课件中集中了大量的声音、图像信息，过分追求多媒体课堂教学的高密度、大容量、新颖别致，导致学生的创造空间被侵占，想像力和创造力被扼杀，给课堂教学带来了负面影响，达不到三维目标的基本要求。

在学习“生物间的关系”这一节时，生物与生物间关系的图片和录像很多，如果都用多媒体展示的话，需要很长时间。虽然满足了学生的视听需求，但不利于学生对知识的掌握和分析能力的培养。我在教学时，对生物间的关系进行了分类：首先展示互利共生、捕食、寄生和竟争的图片，通过图片理解这4种关系的本质。然后展示几张具有代表性的图片，让学生去分析讨论甄别。这样做给学生留下深刻的印象。

2、运用信息技术要与传统教学手段和方法相结合尽管信息技术作为直观的教学工具，同传统的直观教具：标本、模型、挂图、幻灯、录像等相比具有表现力强、交互性好、信息量大等优点。为学生的学习和发展提供了丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。但是传统的黑板、粉笔、挂图、模型等工具，录音机、幻灯机、放映机等电化教学手段仍有用武之地。只有把各种教学工具和教学手段充分结合使用才可得到最佳的教学效果。

在学习《细胞分裂》时，我首先让学生们观察了动物细胞分裂的动画，强调了注意细胞核中染色体的变化，但让同学复述分裂特点时，表达困难。我又用板书展示了细胞分裂的过程，同时与学生进行语言交流，学生很快理解了细胞分裂的过程。

3、运用信息技术要注意生物学科的特点

生物学是一门以实验为基础的科学，在课程标准中，明确要求培养学生能够正确使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作的能力。信息技术的应用为生物实验教学注入了新的活力，可以帮助师生完成许多原先没法亲自动手完成的实践活动，可以通过影像等手段模拟各项生命活动,。多媒体模拟实验再好，也只是课堂教学的辅助手段，它不能解决一切，更不可能越俎代庖。有些能让学生亲手完成的实践活动或实验就应该让学生亲自去做，因为“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，听来的忘的快、看到的记得住、动手做学的会。如有条件更应带学生走进大自然，去亲身感受、观察和热爱真实的生物。

如“制作人的口腔上皮细胞”的实验，无论取材、操作、观察都很方便，让学生分组去做，相互观察细胞的形态结构，用事实来验证知识。即能够培养学生基本的实验操作能力，又能培养学生的合作精神。

《酶工程》教学改革 第6篇

[关键词]温度对酶活性的影响 实验教学

高中生物必修一《分子与细胞》模块第五章第一节《酶的特性》中设计了一个学生探究性实验，即“探究温度对酶活性的影响”。该实验原理是淀粉遇碘液呈蓝色。适宜条件下a-淀粉酶使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖。（a-淀粉酶的最适温度是60℃左右）麦芽糖和葡萄糖遇碘液不显色，但二者都是还原糖，加入斐林试剂后在55～60℃水浴加热会产生砖红色沉淀。教学目标是学会设置对照；学会控制自变量，观察和检测因变量的变化；概述温度对酶的活性的影响；体验探究过程，领悟科学探究方法，学会用准确的语言阐明实验探究的结果。实验结论为：酶促反应需要适宜的温度，高温会使酶变性失活；低温降低酶的活性。真正的实验能否得出这样的结论呢？

在认真阅读了课本和教学参考书的相关内容，并进行了仔细的思考和分析之后，我形成了自己的授课思路。

[新课引入]让学生思考加酶洗衣粉的包装袋上注明的适用温度范围含义，引导学生理解“不同的温度对酶的活性是有影响的”的含义。那么，如何证明自己的观点是正确的呢？（接下来引导学生探究）

[分组情况]将学生分成四人一个小组，让学生小组合作探究温度对酶活性的影响，每组确定一个主发言人。

[实验材料]教师参照高中生物必修一《实验探究报告册》第38页提供的实验材料、器具提供多种实验材料供学生选择。

[探究过程]探究一：探究实验所用的酶材料。

教师：展示a-淀粉酶，新鲜的肝脏研磨液，提问：肝脏研磨液里主要包含哪种酶？

学生：过氧化氢酶。

教师：如果选用过氧化氢酶来探究温度对酶活性的影响，合适吗？

学生：不合适。

教师：为什么？

学生：因为高温会加速H2O2的分解，影响实验结果。

教师总结：对，如果我们在实验中设置高温条件，温度不仅会对酶的活性产生影响，还会对化学反应本身的速率产生影响。这样的实验设计不够严密。建议用淀粉酶来探究温度对酶活性的影响。

探究二：探究如何控制实验变量

教师：控制变量对于设计一个严谨的、可行性高的实验来说尤为重要。请大家思考大屏幕上所列出的问题。

（1）你设计实验的自变量是什么？怎么控制自变量？

（2）因变量是什么？衡量因变量大小的指标是什么？如何检测该指标？

（3）该实验有哪些无关变量？怎么控制？

学生：认真思考、讨论、完成上述問题后，选择实验试剂、用具，根据所选材料对要探究的问题作出假设，并设计实验步骤。

教师：设计思考题，列出实验中控制的自变量，观察和检测因变量指标以及控制无关变量中容易出现的问题，指导学生按照探究实验的基本步骤设计好实验，帮助学生解决问题。

（由设计较好的几组进行交流、展示。）

教师：在每个小组介绍完实验步骤时，询问各组设计中的自变量及其控制方法，因变量指标的观察和检测方法。

（其他同学认真倾听，听完后讨论。）

教师对设计较好的地方给予肯定和鼓励，及时纠正出现的问题，和学生一起对探究时出现的问题进行归纳与总结：（1）没有对照，我们无法判断实验结果是否正确。（2）实验组和对照组只有一个变量。（3）要严格控制无关变量，遵循无关变量相同且适宜原则。（4）因变量指标的检验方法一定要简便可行。

（5）酶的量和底物的量会影响酶促反应的速率，所以实验中每种酶和反应物的加入量必须相同且适宜。

探究三：探究实验时要注意的一些问题

教师：请同学们思考、讨论以下问题。

问题1：因变量指标的检验用碘液好还是用斐林试剂好？

提示：探究“温度对酶活性的影响”是要观察不同温度对酶活性的影响，如果选碘液作为指示剂，可通过溶液中蓝色的深浅，直观地显示出不同温度条件下淀粉的分解情况。特别是当温度设置较密时，如温度分别为0℃，10℃，20℃，…，60℃，…，100℃时，选用碘液可以看到随淀粉分解反应的进行，蓝色逐渐消失的过程，而不能选择斐林试剂，因为其他温度条件下也可能生成砖红色沉淀，但是如果实验中只设置了三个温度条件，如O℃（冰水中）、60℃和100℃（沸水中），加入斐林试剂只有60℃条件下处理的淀粉溶液才有砖红色沉淀生成，即反应在60℃时能够进行，其他两个温度条件下无砖红色沉淀生成，反应不能进行。这时可以选用斐林试剂作为指示剂。两相比较，选择碘液更好。

问题2：控制底物温度还是控制酶温度？不同温度溶液混合会改变原有溶液的温度吗？

提示：既要控制底物温度又要控制酶温度，而且二者混合前温度必须相同。原因是酶具有高效性，如不先进行同温处理，而是先混合后调温，可能出现温度还未调好反应就已经进行，以至于影响到实验结果。不同温度溶液混合会改变原有溶液的温度。

学生：讨论后及时找出本组设计方案的不足，进一步修改完善。

教师：师生共同讨论归纳，总结出比较合理的实验设计，展示如下：

（1）取六支洁净的试管，分别标号1，2，3，4，5，6。

（2）向1～3号试管中各加人lmL a一淀粉酶溶液，向4～6号试管中各加入2mL淀粉溶液。

（3）将1号和4号试管放入0℃冰水浴中，2号和5号试管放人60℃水浴中，3号和6号试管放入100%沸水浴中，均保温5分钟。

（4）分别将置于相同温度下的两支试管中的溶液混合均匀，仍然分别在0℃、60℃、100℃条件下保温，让混合液反应5分钟。

（5）将反应后的三支试管取出，分别加入等量碘液，震荡摇匀，观察溶液颜色变化，是否变蓝及变蓝程度，记录结果。

[教学反思]人们总说，实验教学特别简单，教师教起来既容易，又省心。而实行新课改后，探究实验要求学生们通过探究去开拓自身的创造性思维，让学生在解决问题的过程中去发现问题，进一步探究。新课程的探究实验要求学生改变学习方式、提高解决实际问题的能力，也要求教师不断学习、拓宽自己的知识面，改变教学观念，勤奋探索，从而更好地驾驭新教材，做好实验教学和高中生物教学工作。新课程的实验教学改革给学生和教师的共同成长提供了契机，使学生和教师在共同探索问题、解决问题中交流沟通，在共同查找资料、摄取信息中增加互动，增进了解。

这节探究实验课，使我认识到思考是打开知识大门的金钥匙。每当人们思考着如何去解决问题时，就会在不知不觉中获得许多知识；同时在解决问题的过程中，会发现自己存在的不足，从而激发自身学习和探究的欲望，在不断解决问题的过程中丰富知识，增长才干，提高自身的学习能力。

《酶工程》教学改革 第7篇

关键词：酶工程,实验教学,改革,林学院校

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[4,5,6]。

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, 阻碍了实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。

参考文献

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《酶工程》教学改革 第8篇

一、构建现代生物技术背景下的酶工程课程体系

应用型本科人才的规格特点要求必须围绕应用型本科人才知识、能力、素质和谐发展的目标要求,以能力培养为重心,构建相对独立、内在统一的人才培养体系。 通过改革和探索,构建起能敏锐地反映社会需求,实基础、强能力、高素质、多样化的人才培养模式[2]。

酶工程学科发展迅速,需要不断地更新所使用的教材,才能让学生掌握新的、前沿的酶学知识。传统的酶工程教学主要围绕酶的生产、分离纯化和应用等进行,酶的修饰、酶的人工模拟、酶的固定化等内容只做概略介绍。本次教改后,选用了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《酶工程》作为主要参考教材,同时参考国内外其他优秀教材,如《Fundamentals of Enzymology》、《酶学》 (陈石根)、《酶工程》(罗贵民)等,对酶的修饰、人工模拟、固定化等详细地介绍了具体的方法、实例;引入酶的非水相催化、酶分子定向进化及核酶的研究及应用等新内容。在教学中融入一些文献资料补充扩展教学内容, 使教学内容更加丰富,关注酶学的应用与研究前沿。

二、运用理论联系实践的酶工程教学方式

酶工程是一门理论联系实践很强,又很抽象的学科。根据这一特点,在教学方法改革中,充分体现理论联系实践,调动学生的积极性。突出教与学的密切结合、教学与研究的密切结合、课内与课外的密切结合[3]。

(一)理论课增加互动

在介绍理论知识时,从身边教师科研中的一些酶学案例开始或先提出学生感兴趣的问题,例如在介绍酶分子修饰前,先让学生查阅哪些酶作为药物使用具有较好的疗效,同时天然的药用酶在临床使用时有哪些不良反应、如何解决等。引导学生积极思考,调动学生的积极性,使学生由“被动地学”变成“主动地要学”;同时启发他们多提问题,多查阅相关文献,并组织分组讨论等。这样的授课方式不仅能增强师生之间的“互动”,还能培养学生独立思考、分析解决问题的能力。

(二)实验课与理论课密切配合

整合、更新酶工程实验课内容,充分体现酶工程现有技术手段,如卷心菜中过氧化物酶热稳定性测定的实验涵盖了细胞的破碎、酶的分离提取、酶活力测定的原理、酶残余活力测定、热稳定性测定等多个知识点及相关实验技术,进一步巩固基本理论知识,训练学生基本操作技能。通过开设综合性、设计性实验,让学生熟悉酶学研究的基本思路、方法和手段,锻炼学生开展酶学研究的能力。

(三)增设开放实验室项目与创新创业课题

传统观念中,只有研究生阶段才能进入实验室,参加科研活动。在黑龙江大学面向全体探索以创新意识培养为主旨的创业教育模式的背景下[4],积极申报开放实验室项目酶学研究课题,鼓励学生申报酶技术相关的创新创业项目,吸纳学有余力或有志于科研的学生进入到实验室,将酶工程专业实践教学与创新创业教育相对接,缩短学生学习理论知识与实践的距离,形成了良好的专业知识指导实践,实践促进专业知识学习的良性循环,学生逐步完成“我应该学”到“我要学”的这一转变过程。同时锻炼了学生独立设计实验方案、实施等从事科研的基本能力,激发其科研热情及学习潜力,培养其创新意识,锻造其坚忍不拔的科研精神。

三、注重多媒体辅助教学手段的应用

生物技术飞速发展,面对日新月异的新技术、新成果,如何提高有限的教学时间效率,增大课堂容量,是酶工程课程的重大挑战之一。

(一)采用多媒体辅助教学

酶工程内容具有抽象性、复杂性。在教学中,借助文字、图像、动画和声音相结合的方法来传递信息,是解决授课抽象难懂的一种快捷、有效的教学手段。在课件制作中,精心策划和组织文本,做到层次分明,重点突出, 文字精练。合理使用图片、动画等资料,适时、适度,使教学内容直观、形象,学生能够愉快地接受知识,增强对知识的理解和记忆。在课堂上,也邀请学生作5-10min的幻灯片汇报,内容可以是其开放实验室的研究成果、综合设计试验结果,也可以是国外酶学研究论文。引导学生积极参与学习,而非被动接受知识。

(二)充分利用校园网资源,发展网络教学

在网络教学资源库中,上传教师的教案、教学周历、 课件、教师授课的录像等教学文件,使学生在课下仍然可以自学酶工程课程;同时链接相关网站,方便学生直接查阅酶工程的最新研究状况。

四、考核方式以理论为本,突出实践及动态学习能力

为了改变以往学生突击学习应付考试的状况,课程加大考试改革力度,取消“一张卷定终身”的做法。酶工程课程成绩由四部分组成:期末笔试55 分,实践教学20 分,读书工程15 分(开课时布置要读的科目、文献等),课堂专题讨论10 分。笔试试卷题型多样,引入综合题、设计题,引导学生全面掌握酶学基本理论和概念,不猜题,不死记硬背。读书工程、课堂专题讨论培养学生查阅科研论文,总结归纳,得出结论的能力。实践教学体现了学生对酶学手段的掌握程度。四部分体现了学生基本理论知识掌握程度,酶技术及研究手段的掌握,酶学研究与应用领域的动态学习及动向捕捉能力,衡量了学生在从课本到理论前沿,从理论到实践的学习过程中的表现。引导学生以课本为本,理论联系实践,关注酶学前沿和知识更新。

五、加强双语课程建设

在全球经济一体化,酶工程学科发展迅速的背景下,学生走向工作岗位时,要面临适应日新月异技术发展的考验。学生应该熟悉酶工程专业英语,能够熟练阅读仪器的英文操作界面及说明书;具备获取国际最新酶工程技术信息内容的英文材料是学生重要的基本素质。 培养受教育者形成“双语、双文、双能”的素养[5]。

为实现上述培养目标,采取以下主要措施。

第一,在中文教材的基础上,选择英文教材如《Fun- damentals of Enzymology》等为参考,同时查阅国内外酶工程最新研究成果,经过整理,不断为学生提供与中文教材章节相匹配的英文参考资料,作为学生双语课程学习的阅读资料,在教学过程中逐渐完善酶工程英文教学内容。

第二,在课件等辅助手段的建设上,专业术语要清晰、明了。酶工程双语课程教学课件以英文为主,针对学生的英文接受能力,课堂讲授时可以使用中文将主要知识点、概念表述清晰,以便学生能够准确把握知识点,同时介绍英文术语和英文定义,要求学生掌握英文术语, 了解英文定义。

第三,搜集整理国内外权威期刊、书籍上的文章,从教师搜集整理,逐步过渡到学生能够自行查阅资料,下载所需内容。从教师提纲挈领总结文献研究内容及研究意义,逐步过渡到大多数学生能够对所获得资料进行点评。整理积累能够体现酶工程技术发展趋势或先进实验室或机构的研究内容,逐步消化吸收,成为后续课堂教学内容。

第四,在教学方式上,结合学生实际情况,不断调整中英文教学比例。学期初,选择难度适中的英文参考文献和教材,同时与学生在本课程双语教学方面进行沟通,明确教学目标,动员学生学习新知识,调动他们攻克难关的积极性。帮助学生逐渐适应英文教学环境,在教学过程中逐渐增加英语教学内容,调整双语教学速度, 增加课件中的英文比例。

通过对酶工程课程教学内容的梳理,改革后的酶工程课程体系融入新的酶学分支,以适应现代生物技术发展;通过教学方法、考核方式上的改革,使学生掌握现代酶学技术研究手段,扩展了学生国际化视野,培养学生学习国内外酶学前沿知识的能力及创新能力,体现教学和科研相结合的人才培养模式。本课程的改革与实践获得了学生普遍好评,在历届评教过程中均名列前茅。在考核、评价体系中引导学生不但学习酶工程知识和技能,同时培养学生相互学习、自我完善及追求卓越的思想、情感、意志和品质[6]。

摘要：酶工程是高校生物技术、生物工程及食品科学与工程专业的基础课,随着生物技术的发展其内涵发生了明显的改变。从课程体系、教学方式、教学手段、考核方式、双语课程建设五个方面,探索了酶工程课程体系改革的路径,以体现现代生物技术背景下酶工程科学技术内容。

酶工程在食品加工中的作用探讨 第9篇

近年来, 酶工程技术发展较为迅速。由于其绿色、安全、高效的特点, 使其在食品工业中的应用范围愈来愈大, 为食品工业发展提供了重要的技术支持。酶工程 (Enzyme engineering) 又被称为蛋白质工程学, 指通过利用酶的生物特性及催化功能, 大幅度提升原料转化效率, 从而促进整体生产效率提升的一种方法。目前, 医药工业、食品工业及轻工业是酶工程技术的主要应用领域, 特别是在食品工业当中, 酶工程技术发挥了重要的作用。近年来, 随着固定化细胞技术、固定化酶反应器的不断推广及应用, 为食品新产品开发创造了新的途径。这些新型生物酶技术的应用, 不仅丰富了食品产品种类, 也促进了食品生产质量水平提升, 为食品工业创造了巨大的经济效益。

生物酶的功能性分析

不同类型的食品, 其组织结构存在着一定差异性, 并且与酶存在密切联系。例如:肉类食品的肉纤维中含有大量蛋白而使其质地坚韧, 通过蛋白酶对这些胶原蛋白进行处理, 有利于改善肉质品的口感;又如:部分水果当中含有大量淀粉, 通过淀粉酶处理可让水果产品的黏度下降, 增强口感。由此可见, 经过生物酶作用, 可让食品的部分属性发生变化, 并获取更好的口感、观感、营养价值等。从功能性角度来看, 生物酶应用于食品加工中, 主要可发挥以下作用。

调味

食品味道的形成是一个综合化的过程。部分食品之所以能够形成独特的风味, 是通过贮存、加工等多项工艺产生的。以腌制肉类食品来说, 需要经过一段时间的贮存、发酵, 并通过特殊工艺处理, 才能获取成熟的腊香风味。然而, 朱建军等发现采用蛋白酶、脂肪酶等对腌制肉类食品进行处理, 可加速产品形成, 并且会产生一些其他副产品如游离氨基酸等, 让食品的风味特征更为显著。由此可见, 经过生物酶催化处理后, 不仅能加速风味产品形成, 还可从一定程度增强产品风味特性。

保鲜

食品贮藏过程中, 会受到各种氧化作用, 进而造成食品腐败。利用葡萄糖氧化酶对食品进行除氧处理, 可延长食品保质期, 并起到保鲜作用。由于生物酶具有专一性特点, 只会对特定物质产生作用, 并不会改变食品中其他物质组分, 所以不会破坏食品原有的风味。在食品中加入少许溶菌酶, 并配合甘氨酸、磷酸盐等, 可有效增强食品的防腐效果。同时, 溶菌酶可对肠道中的腐败霉菌产生抑制作用, 有利于人体健康, 具有一定的保健价值。谢晶等将复合生物保鲜剂 (1.0% 壳聚糖+0.4% 溶菌酶) 结合气调包装, 在带鱼二级鲜度内, 既延长了货架期, 又能较好维持感官品质, 取得良好的保鲜效果。

添加剂

将生物酶作为食品添加剂, 可改善食品部分特性。例如:采取蛋白酶对鸡蛋进行处理, 可降低鸡蛋过敏原的致敏性。另外, 通过蛋白酶水解作用可除去虾、蟹中的原肌球蛋白 (过敏原) , 进一步提升食品的安全性。将生物酶置于饮料类食品中, 可改善饮料口感, 并起到保鲜、保质的作用。

酶工程技术在食品加工中的应用分析

固定化技术

酶在实际应用过程中, 尽管会促成某个化学反应进行, 但其本身并不会参与到化学反应当中, 且反应条件较为温和、反应效率高、能耗较低, 但多数生物酶受到酸、碱、热条件刺激, 其稳定性会受到影响, 甚至会出现失活, 且将酶置于溶液中进行反应, 所生成的残留物也不易处理。正是酶的不稳定性, 使其具体应用受到了一定程度阻碍。近年来, 生物酶固定化技术发展较快, 该技术有效弥补了上述缺陷, 极大程度上促进了酶工程的发展。经过固定化技术处理, 可让酶对抑制剂的敏感程度降低, 使其可重复利用, 并可实现连续化操作。例如:将固定化酶对牛奶进行处理, 可分解牛奶中存在的乳糖, 并生成葡萄糖与半乳糖。若采取固定化乳糖酶进行连续化处理, 即可得到低乳糖奶。王静等通过利用固定化乳糖酶连续生产低乳糖奶, 得到了一定的成果。相对于普通牛奶, 低乳糖奶营养价值更高, 易于吸收, 甜度与口感也更好, 受到了消费者的欢迎。

食品检测

食品检测也是生物酶工程应用的重要领域之一。酶的特异性使其在植物或动物材料的化合物定量分析中发挥了重要作用。例如:食品残留农药检测过程中, 采取ELISA检测方法, 可准确获取农药残留量;饮用水检测过程中, 采取CI-ELISA检测方法可有效检测出重金属离子含量, 以准确获取水质污染情况。

食品烘烤

在烘烤类食品如面包等中应用生物酶, 可扩大其体积, 并改善表面色泽。同时, 采取生物酶可优化面粉质量, 提升其柔软度, 延长其保存时间。相关研究表明, 在面粉中置入0.1% 的淀粉酶, 可大幅度提升面粉产品质量, 使其变得完善。面包制作期间, 加入特殊的蛋白酶进行处理, 可让面团的理化性质得到改善, 有助于提升面团的延展性, 加速其成熟。另外, 在鸡蛋液中加入蛋白酶制剂, 可改善鸡蛋液乳化性与持泡性, 有利于面包发酵。

结语

浅析环境工程中固定化酶技术的应用 第10篇

关键词：环境工程,固定化酶,应用

0 引言

固定化酶的形式多样, 可制成机械性能好的颗粒装成酶柱用于连续生产;或在反应器中进行批式搅拌反应;也可制成酶膜、酶管等应用于分析化学。经过多年的发展在环境工程领域也得到了广泛的应用。

1 固定化酶的研究与发展

上个世纪起, 固定化酶的研究就已开始了, 但将固定化酶引入环境工程, 却是近几年的事, 固定化酶是从实验室筛选、培育获得的活性菌体内提取出来的活性较高的酶, 再用包埋法将其固定在载体上面, 经过多道高科技程序制成不溶于水的固态酶, 通过这种方法制得的酶, 就是固定化酶。在几年的发展之后, 固定化酶技术已经得到了很大的发展, 到目前为止, 技术人员通过各种实验与方法, 取得了很多成果, 只是, 到目前为止, 已经开发的固定化酶多限于胞外酶——水解酶类。也有少数胞内酶, 但是我们知道酶的作用是用于催化降解的化学反应, 需要其中包含许多氧化物, 胞外酶中含有很多的氧化物, 而胞内酶的氧化物则较少, 无法满足环境工程的需要, 所以, 在目前环境工程中, 通常使用的都胞外酶, 也就是水解酶。固定化酶性能、稳定性、降解有机物能力、耐毒性、抗杂菌性及耐冲击负荷等也有待进一步提高。

2 环境工程中固定化酶技术的具体应用

2.1 用于有机废水处理

在环境工程中, 通常用来进行污水处理的固定化酶有很多种, 常见的固定化酶有辣根过氧化物酶、漆酶、酪氨酸酶等等, 这些酶都有一个共同的特点, 可以强势有效的降解有机污水中的毒性非常强的酚类物质。这些酶可降解有机废水中毒性很强的酚类, 对于环境工程的污水处理有很大的帮助。在环境工程中, 技术人员使用固定化辣根过氧化物酶对含有苯、酚等化学污染物的污水进行有效处理, 去除率可以高达80%, 使用了壳聚糖微球固定化辣根过氧化物酶来处理含酚的废水, 去除率也高达70%。可见酶的去污效果。利用固定化酶去除污水中的杂质是一个十分有效的办法, 但是工程实践中也发现, 有的时候去除效果并不是十分理想, 经过在投放固定化酶的同时, 考察酚浓度对固定化酶去除率的影响, 大量的研究表明, 当污水中酚的浓度低于80mg/L时, 酚的去除率达95%以上, 但是, 随着酚浓度的不断增加, 酚的去除率也会逐渐的下降。在另外的实验中, 技术人员还发现, 利用固定化酶处理受污染水体中的农药成份也非常的有效果, 技术人员通过聚丙烯负载二氧化钛膜固定农药降解酶, 有效降解农药甲基对硫磷, 通过大量的研究数据, 我们可以看出, 甲基对硫磷在30 min内降解了70%以上。技术人员通过大量的研究表明, 在酸性的条件下, 固定化漆酶对氯苯嘧啶醇具有非常好的降解作用。

2.2 用于环境污染物的监测

在环境工程中, 固定化酶还可以用于对环境污染物的有效监测。随着各地污染事件的不断发生, 对各类水体中的每一种有害物质进行细致的监测越来越有必要。同时, 固定化酶技术还可以实现对水中有毒生物体、有毒污性物体的有效检测。

3 固定化酶在环境工程中应用的展望

前文所述是目前固定化酶已经得到的应用, 但是技术人员仍然在开发固定化酶更多的用途, 近期发现, 固定化酶还可以用于污泥的处理。而在普通的环境工程中, 施工人员对污泥的处置方式通常就是简单的处理后进行小面积的填埋, 对环境的威胁很大, 且破坏周边的土壤地质, 有着很大的环境风险。固定化酶技术可以用来处理污泥, 根据最新的技术分析与相关报道, 要想有效实现活性污泥法中剩余污泥的零排放, 就可以通过嗜热溶菌酶溶解法, 通过溶解法, 不仅可以实现污泥的零排放, 还可以有效解决在剩余污泥中接种的嗜热菌, 一举两得。除此以外, 技术人员还对VSS、TSS、蛋白质等物质的溶解情况进行了分类测定, 测定的方法就是在不同温度下查看它们的溶解况, 通过测定, 技术人员最终判定嗜热菌分泌的胞外酶能够有效促进悬浮固体及蛋白质的溶解, 溶解后产生物质也是无害的, 所以, 利用固定化酶技术处理剩余污泥一定对固定化酶技术的发展有很大的影响。与此同时, 固定化酶技术在清洁生产领域也具有潜在的应用价值, 技术人员通过大量的实验表明, 部分固定化酶可以用来清洁环境工程中大面积表明污染, 同时, 固定化的木聚糖酶和漆酶还可以用于纸浆漂白, 可以避免产生传统造纸工艺过程中用氯漂白产生的难以生物降解的各类氯代有机物。

4 结论

在现代环境工程中, 固定化酶的应用已经越来越广泛, 污染监测、废水处理等都会用到固定化酶的技术。但是, 固定化酶的技术仍然存着一系列的问题, 比如成本较高、酶的分离纯化非常复杂等等, 所以该项技术仍然需要得到进一步的改良与完善。伴随着科技的不断发展, 越来越多的新型载体材料以及一些重要的固定化酶不断的被开发出来, 这些材料、固定化酶的开发, 对环境工程的治理有着非常的重要的作用。并且, 相关技术人员还在不断在开发固定化酶在环境工程中新的用途, 随着高级固定化方法的广泛应用以及无载体固定化酶的兴起, 相信在未来的环境工程中, 固定化酶技术的应用会越来越广泛, 作用也会越来越大。

参考文献

[1]李贵宝, 周怀东, 郭祥云.我国水环境监测存在的问题及对策[J].水利技术监督, 2005 (3) .

[2]袁振, 韩相奎, 赵金宝.固定化酶技术在环境工程中的应用[J].中国资源综合利用, 2009 (4) .

[3]于宏兵, 吴睿, 林学钰.固定化酶酸化反应器/UASB处理黄浆废水的研究[J].中国给水排水, 2007 (23) .

[4]吴东亮, 赵巧玲, 郭杨龙, 王莹, 王筠松, 詹望成, 卢冠忠.含环氧基团的聚合物载体合成方法的改进及其固定化青霉素酰化酶[J].催化学报, 2010 (3) .

固定化酶技术在环境工程中的应用 第11篇

1 用于有机废水处理

污水处理中常用的酶有辣根过氧化物酶、漆酶、酪氨酸酶等[1,2]。这些酶可降解有机废水中毒性很强的酚类。Siddique等利用固定化辣根过氧化物酶去除污水中的4-氯酚,去除率高达80%。马秀玲等[3]用壳聚糖微球固定化辣根过氧化物酶处理含酚废水,并考察酚浓度对去除率的影响。研究表明,酚浓度低于100 mg/L时,酚的去除率达90%以上,随着酚浓度的增加,酚的去除率逐渐下降。

用固定化酶处理受污染水体中的农药也取得了很好的效果。张庆庆等[4]用聚丙烯负载二氧化钛膜固定农药降解酶,降解农药甲基对硫磷。研究发现,甲基对硫磷在30 min内降解了70%以上。尤其等[5]以壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂,固定化真菌漆酶对农药氯苯嘧啶醇进行降解。研究认为,在酸性条件下,固定化漆酶对氯苯嘧啶醇具有良好的降解作用。

“用于污染水源修复的固定化酶复合材料及其制备方法”发明专利[6]也用到了固定化酶。这种复合材料造价低,广泛应用于废水处理工程,是一种经济实用、前景广阔的新型环保材料,具有综合交叉学科集成创新的特点,为环保领域水处理工程技术带来崭新的突破。

联合固定化技术使酶的特性得到了更好的发挥[7],扩展了固定化酶的应用范围。宋文华等[8]将脱色酶与苯胺降解菌混合固定用来处理染料废水。结果表明,脱色率及苯胺降解率分别达到80%和90%以上。用苯酚甲醛树脂吸附结晶型枯草杆菌—淀粉酶处理造纸厂废水,废水在反应器中停留4.5 h,可去除废水中78%的悬浮胶态淀粉[9]。

2 用于环境污染物的监测

随着各地水污染事件的不断发生,对各类水体中的每一种有害物质进行细致的监测越来越有必要[10]。

由固定化酶制成的酶反应器可以直接或与其他检测器组成酶电极、酶传感器等分析检测系统来实现对环境污染物的监测[11]。

由于农药的面源污染、未经处理的污水直接灌溉等问题,食品中的有毒有害物质成为环境监测对象[12]。固定化酶技术可以实现对食品中有害物质的有效检测。李德昆等[13]用固定化草酸氧化酶完成了对河豚鱼中河豚毒素的快速检测。黄永春[14]用聚乙烯醇苯乙烯吡啶固定乙酰胆碱酯酶,与捣碎提取设备、酶标仪组合了一套检测设备,对200多个蔬菜样品进行了成功的检测。

3 其他应用

CO2是一种重要的温室气体。目前全球每年排放的数十亿吨CO2需要得到妥善的处置。固定化酶技术在固定CO2方面也取得了成果。据报道[15],以工业固体废弃物为原料,利用固定化碳酸酐酶和超重力强化反应可得到CO2的有效固定。

固定化酶技术在清洁生产领域具有潜在的应用价值。张召等[16]认为固定化的木聚糖酶和漆酶用于纸浆漂白,可以避免产生传统造纸工艺过程中用氯漂白产生的难以生物降解的各类氯代有机物[17]。

固定化酶技术还在污水生物处理工艺中得到了应用。于宏兵等[18]用大孔树脂固定水解酶类到两相厌氧反应器中处理黄浆废水。陈亚[19]对厌氧滤池中的以纳米改性陶粒为载体固定化木瓜蛋白酶开展研究,都取得了一系列相应的成果。

李淑展等[20]用脱水污泥、高岭土和土壤固化酶制备垃圾填埋场的防渗材料,认为添加土壤固化酶能显著改善防渗材料的抗渗透性能。一种用生物类固化蛋白酶处理淤泥、污泥及有毒有害固体废弃物的方法[21]也应用了固定化酶技术。

4 展望

污泥的处置方式往往是简单处理后填埋,具有很大的环境风险[22]。固定化酶技术可用来处理污泥。据报道[23],嗜热溶菌酶溶解法可以实现活性污泥法中剩余污泥的零排放。赵维纳等[24]在剩余污泥中接种嗜热菌,考察了不同温度下VSS、TSS、蛋白质等的溶解情况,认为嗜热菌分泌的胞外酶能有效促进悬浮固体及蛋白质的溶解。利用固定化酶技术处理剩余污泥也有发展潜力。

5 结语