【說明】：此教學設計任務由南京曉莊學院現代教育技術課程老師yqiong參與教師-維基星光計畫進行wiki教學而發布。此詞條為範例詞條，由王藝蓓選定主題並負責、參與現代教育技術課程的所有同學協作共同完成！
基本信息
科目：生物教學對象：高中三年級
課時：2教學環境：多媒體教室
學習者特徵分析
同學們通過前一章節的學習，已經對酶有了初步的認識，本次教學在前面的學習基礎上進一步的介紹了酶工程，從而加深學生對酶的認識。
學習內容分析
本次教學的內容高中必修模組和選修模組中均有安排，既有學習的階段性，又有必修、選修的層次性，學生概念的形成和發展呈現一種螺旋式上升的形態。本部分內容是對前兩節內容的拓展和延伸，通過學習使學生對酶的認識更深入、更全面。
酶工程就是將酶或者微生物細胞，動植物細胞，細胞器等在一定的生物反應裝置中，利用酶所具有的生物催化功能,藉助工程手段將相應的原料轉化成有用物質並套用於社會生活的一門科學技術。它包括酶製劑的製備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應器等方面內容。酶工程的套用，主要集中於食品工業，輕工業以及醫藥工業中。
教學目標
1、知識與能力：
1.說出酶家族的概況及酶製劑的生產方法。
2.舉例說明酶在工業生產中的套用。
3.嘗試分析和收集有關酶的專利文獻資料。
4.認同解決現實生活中的許多問題離不開科學技術，以及科學技術是不斷發展的。
2、過程與方法：
本節課主要採取學生通過小組合作探究的方法，採用“問題----探究----新問題----再探究”的教學模式。在小組合作探究中理解科學、技術、社會三者的關係。培養學生的合作探究精神，和自我學習、蒐集信息和處理信息的能力。認同解決現實生活中的許多問題離不開科學技術，以及科學技術是不斷發展的。
3、情感態度與價值觀：
培養學生關愛社會,關愛身體健康、熱愛生活的情感，培養他們社會責任感，形成關心現代農業發展的情感。
教學重點和難點
教訓重點：
1.利用基因工程技術生產酶的方法。
2.酶在基工業生產中的套用。
教學難點：
利用基因工程技術生產酶的方法。
教學策略的選擇與設計
講授法和學生合作學習相結合
教學過程與媒體資源
| 教學階段 | 教師活動 | 學生活動 | 設計意圖 | 媒體及資源準備 |
| 第一階段 | 教師進行第一節課教學
1、利用從社會來的材料，引入課題
材料：在我國，每年死於冠心病者約60萬人，死於腦梗塞、腦溢血者約120萬人，約有80％的病例是由於阻止血液流向大腦的凝血塊引起而導致突發性死亡的。最近，天津市輕工學院研究人員從一種根霉中分離出了一種溶血栓的物質——“血栓溶解酶”，對血栓溶解活力很高，而對血細胞無分解作用，即有很強的專一性，用於治療因血栓而引起的疾病起到了很好的實驗效果。
教師提問：那人們怎樣把生物體內的酶提取出來，並套用到社會生活中去呢？這就是我們今天要討論的“酶工程”所要達到的目的。什麼是酶工程呢？
2、展示酶工程產品的標本，並做適當介紹（加酶洗衣粉、溶菌酶針劑等）。
教師教學：加酶洗衣粉，由於把從生物體內提取的蛋白酶、脂肪酶等多種酶加工成了固體酶製劑加入到了洗衣粉中，從而使洗衣粉能更有效地清除衣物上的污漬；溶菌酶製劑，由於加入了從生物體內提取、加工而成的液體溶菌酶製劑，所以對多種細菌有很強的抑制作用，因此，溶菌酶製劑常用於抗菌、消炎。這些都是酶工程的產品。
教師總結：由此我們不難看出所謂酶工程就是將酶所具有的生物催化功能，藉助工程手段套用於社會生活的一門科學技術。 | 1、課前閱讀本節課的內容並查閱有關資料 2、思考並回答老師提出的問題 | 引起學生學習本節的興趣 | 相關材料 |
| 第二階段 | 教師進行課程教學：我們剛才看到了酶工程的產品——酶製劑有固態的也有液態的，那這些酶製劑是怎樣產生的呢？
（一）酶製劑的生產。
教師提問：我們知道，酶是活細胞產生的具有催化作用的有機物，它廣泛存在於動植物和微生物的體內。如豬的胰臟中有蛋白酶，大麥麥芽中有澱粉酶，人們是怎樣獲取這些酶的呢？
教師通過啟發引導和討論得出如下結論：
1．可以採用一定的技術直接從動植物或微生物的組織、細胞中將酶提取出來。
例如：在屠宰廠，可以從家畜胰臟中提取出胰酶；在水果加工廠，可以從鳳梨皮中提取出鳳梨蛋白酶。
2．可以通過微生物發酵獲得所需要的酶。如果是胞外酶，可以從發酵液中直接提取；如果是細胞內酶，則可將細胞弄碎再經過提取純化而得到。
3．對已知分子結構的酶，可以用人工合成法獲得。
①教師提出問題並啟發學生思考：從生物體的細胞或組織中提取出來的酶，能不能直接用於催化化學反應呢？
教師通過啟發講解使學生了解：提取出來的酶還要經過分離、純化，再加入適量的穩定劑和填充劑，製成相應的酶製劑後才能用於催化化學反應。
②教師提出問題引導學生思考：酶製劑的生產成本是較高的，很多酶製劑卻只能用一次，而且，如果將酶製劑直接用於催化化學反應，反應結束後酶製劑會和反應的產物混合在一起。酶製劑既不能重複使用，也影響了產物純度。怎樣才能解決這個難題呢？下面我們就來看看科學家們是如何解決的。
③教師出示酶的固定方式示意圖，指導學生觀察，井作適當的的講解。
通過啟發講解使學生了解：科學家是通過固定酶來解決酶不能重複使用和影響產物純度這個難題的。即將分離純化後的酶固定到一定的載體上，形成固定化酶。使用時，將固定的酶投放到反應溶液中，催化反應結束後又能將固定的酶回收。這樣，既可反覆使用又不影響反應物純度。
④介紹固定酶的方法：
1．將酶吸附在固體表面上。
2．將酶相互連線起來。
3．將酶包埋在細微格線里。
教師通過小結，概括出酶製劑生產的大致過程。 | 1、自己學習課本的內容，養成自學習慣 2、歸納出問題的答案 | 通過不斷的提問—討論—回答—總結，向學生有條理的介紹教學內容，循序漸進，由淺入深 | ppt、相關視頻 |
| 第三階段 | 教師進行第二堂課教學
（二）酶工程的套用
教師組織學生以“酶工程在社會生活中的套用”為主題展開討論，交流收集到的資料、信息、並引導學生通過討論概括出酶工程產生的酶製劑的主要用途。
1．酶製劑可用於治療疾病。
從麴黴中提取的澱粉酶可用於治療消化不良、。溶菌酶可用於抗菌、消炎。尿激酶可用於治療血栓病。
2．酶製劑可用於加工生產一些產品。
（1）用於食品加工：果膠酶可用於澄清果酒和果汁。用木瓜蛋白酶製成的嫩肉粉，可以使肉絲肉片等烹調後吃起來嫩滑可口。
（2）用於生產一些藥品：青黴素酞化酶可用於生產氨卞青黴素。
3．酶製劑可用於化驗診斷和水質監測。
①有關這部分內容的討論，教師可以先做如下的演示實驗：
在幾條尿糖試紙上分別滴上兩滴不同濃度的葡萄糖溶液。並讓學生對比幾條試紙上所出現的不同顏色。
再通過啟發講解使學生了解尿糖試紙中葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶用於檢測尿糖的原理。
由此可以看茁，葡萄糖的量不同產生的氧氣量則不同。進而，氧化而成的顏色也就不同。
②以上述的原理為依託啟發學生理解尿糖快速測試儀——酶感測器的原理：不同濃度的葡萄糖，在固定化酶膜上的葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶的作用下產生不同濃度的氧氣。再通過變換器，將氧氣的變化量轉換成電信號在顯示器上反映出來。這樣，就可以快速檢測出尿液中尿糖的含量。
③再通過啟發、講解使學生理解：用不同的固定化酶可以製成不同類型的感測器，用於化驗和檢測。例如：科學家利用固定化多酚氧化酶研製成多酚氧化酶感測器。這種感測器可以快速檢測出水中質量分數僅有百萬分之二的酚。
4．酶製劑可用於生物工程其他分支領域。
①通過回憶基因工程和細胞工程的相關知識使學生了解：基因工程離不開內切酶和連線酶；植物細胞工程中體細胞雜交離不開纖維素酶和果膠酶；動物細胞的培養過程中，防止細胞黏連離不開胰蛋白酶。這些酶都是用酶工程的方法來生產的。
提出問題：到現在為止，我們先後討論了基因工程、發酵工程、細胞工程、酶工程，那么生物工程中的這些分支之間存在著怎樣的聯繫呢？
教師組織學生以用大腸桿菌通過發酵工程生產人的胰島素的過程為例，就前面所提問題展開討論。
②通過討論使學生理解：人們要想獲得某些生物工程產品，往往要用基因工程和細胞工程的方法首先對物種進行定向的改造，再通過發酵工程的方式來實現人們的願望。而基因工程和細胞工程中所需的酶往往要靠酶工程來獲得。當然，酶工程中酶的生產一般也需要通過微生物發酵的方法來進行。
在此基礎上概括出生物工程各分支領域的相互關係：既相互獨立，又有錯綜複雜的聯繫。在生物工程的研究，開發和產業化過程中要靠彼此合作來實現。隨著生物工程的發展，各分支領域的界限會趨於模糊，相互交叉滲透，高度結合的趨勢會越來越明顯。 | 1、思考並解釋生活中和酶工程有關的事例 2.了解酶工程對人類生活的影響及其意義 | 通過與生活相關的事例的引入，逐一介紹酶工程的套用，形象生動 | ppt、相關視頻 |
| 第四階段 | 1、教師提問以“生物工程的現在和未來”為題讓學生展開討論，通過討論使學生了解生物工程在當今世界的發展現狀和未來的發展趨勢，以及在世界經濟中的重要地位，加深科技是第一生產力的認識。
2、布置課堂作業以及課後作業。 | 1、完成討論，陳述各自觀點
2、完成課堂練習
3、課後完成作業並及時複習此次教學內容
4、查閱生活和生產中運用酶工程，並解釋 | 從而激發學生的創造欲望和學習興趣。
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教學流程圖
《酶工程》的教學流程圖教學評價
教師主要從兩個方面對學生的學習開展評價： 1、讓學生完成討論以及作業，通過對作業的檢查，從整體上評價學生這節課在收集信息、寫作和評析等方面的學習結果。 2、針對本節課合作學習的內容建立了相應角度的評價標準。要求學生自己根據量表自我評價，同時對本小組的其他同學做出評價，然後把評價結果反饋給教師和學生本人。
參考資源
科學網以及相關必修、選修教材
課後作業
生物技術《酶工程》期末複習題
一、解詞
1.酶工程16.水活度
2.比活力17.溶劑工程
3.葡萄糖效應18.酶反應器
4.產酶動力學19.酶感測器
5.雙向凝膠電泳20.酶自殺性底物
6.等密度梯度離心
7.親和層析
8.固定化酶
9.固定化細胞
10.酶化學修飾
11.模擬酶
12.分子印跡
13.酶定點突變
14.酶定向進化
15.酶性DNA
二、問答
1.酶工程的概念及其研究內容？
2.簡述對微生物產酶菌種的要求？
3.根據細胞生長與酶產生的關係，簡述酶生物合成模式特點，以及如何提高酶的合成量。
4.酶分離純化操作的一般程式和目的？
5.如何檢查一種酶製劑是否達到了純的製劑？
6.有三種酶蛋白，其相對分子質量和等電點各不相同，試設計一個方案來分離純化這三種蛋白質。
7.常見固定化方法有哪些類型？其概念和特點？
8.簡述固定化細胞作為生物催化劑的優點和缺點。
9.簡述酶分子化學修飾的基本原理。
10.為什麼要開展對酶的人工模擬？目前這方面的研究和套用有哪些成果?
11.酶定點突變的概念、特點和套用？
12.試述DNA改組與交錯延伸PCR的區別？
13.核酶作為一種金屬依賴酶，金屬離子在Ⅰ型內含子中發揮的作用是什麼？
14.脫氧核酶具有哪些催化功能？
15.酶在有機介質中有哪些酶學特性發生改變？
16.在有機介質中如何通過控制pH條件提高酶活性？
17.酶反應器在使用過程中應注意哪些方面問題？
18.電流型酶電極與電位型酶電極有哪些不同？
19.簡述酶抑制劑的設計方法。
20.簡述酶抑制劑在新型農藥研製中有何套用？
備註與反思
本節課酶工程中的很多產品已進入我們的生活，在學習過程中聯繫學生已有的知識和實際生活中的體驗，激發學生的學習意識、增強創新精神、增強學生的問題意識，學會發現問題解決問題。學生討論的非常熱烈、發表自己的見解也非常的獨到。
