Khóa luận Thiết kế và tổ chức dạy học Chuyên đề công nghệ Enzim

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế và tổ chức dạy học Chuyên đề công nghệ Enzim

1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ====== ĐINH THỊ NHƢ QUỲNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ ENZIM (Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông mới môn Sinh học) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Sinh học HÀ NỘI, 2019
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ====== ĐINH THỊ NHƢ QUỲNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ ENZIM (Theo chƣơng trình giáo dục phổ thông mới môn Sinh học) KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Sinh học Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. AN BIÊN THÙY HÀ NỘI, 2019
3. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này tôi đã nhận được sự dạy bảo, giúp đỡ tận tình của các thầy cô, bạn bè và gia đình. Đặc biệt, khóa luận này tôi được sự hướng dẫn tận tình của TS. An Biên Thùy – giảng viên khoa sinh, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong ban chủ nhiệm khoa Sinh – KTNN và các thầy cô trong tổ bộ môn phương pháp giảng dạy môn Sinh đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành khóa luận của mình. Tôi xin được gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Hiền – giáo viên trong tổ Hóa – Sinh- Công nghệ trường THPT Ngô Gia Tự ( Bắc Ninh) đã tận tình giúp đỡ tôi trong việc học tập, nghiên cứu giảng dạy chuyên đề tại nhà trường. Trong quá trình nghiên cứu thực hiện, do còn hạn chế về thời gian và bước đầu làm quen với phương pháp giảng dạy mới nên đề tài này cũng không tránh khỏi những hạn chế, thiếu xót. Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp cuả quý thầy cô và các bạn để đề tài này hoàn thiện hơn nữa. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên Đinh Thị Nhƣ Quỳnh
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng mọi thông tin và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực và không lặp lại với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. An Biên Thùy. Nếu tôi sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 5 năm 2019 Sinh viên Đinh Thị Nhƣ Quỳnh
5. DANH MỤC VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa PPDH Phương pháp dạy học SV Sinh viên THPT Trung học phổ thông HĐKĐ Hoạt động khời động HĐHTKT Hoạt động hình thành kiến thức HĐVD Hoạt động vận dụng HĐTT – MR Hoạt động tìm tòi – mở rộng
6. DANH SÁCH BẢNG BIỂU, SƠ ĐỒ BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ TÊN BẢNG Bảng 1.1 Thực trạng sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học Bảng 1.2 Khảo sát ý kiến áp dụng dạy học theo chuyên đề Bảng 1.3 Khảo sát về mức độ dạy học theo chuyên đề của GV Bảng 1.4 Khảo sát về hiệu quả của dạy học theo chuyên đề Bảng 2.1 Hệ thống chuyên đề tự chọn môn Sinh học Bảng 2.2 Mục tiêu cần đạt chuyên đề Công nghệ enzim Bảng 2.3 Ngân hàng câu hỏi, bài tập chuyên đề Công nghệ enzim Bảng 3.1 Bảng thống kê điểm các bài kiểm tra Biều đồ 1.1 Tỉ lệ sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học Biểu đồ 3.1 Kết quả điểm kiểm tra Sơ đồ 2.1 Các giai đoạn thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề Sơ đồ 2.2 Các bước thiết kế tài liệu chuyên đề Sơ đồ 2.3 Quy trình thiết kế các hoạt động của chuyên đề Sơ đồ 2.4 Các bước tổ chức chuyên đề dạy học
7. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3 5. Giả thuyết khoa học 3 6. Phạm vi nghiên cứu 3 7. Phương pháp nghiên cứu 3 8. Dự kiến những đóng góp của đề tài 3 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5 1.1. Tổng quan những nghiên cứu liên quan đến đề tài 5 1.1.1. Những nghiên cứu trên thế giới 5 1.1.2. Những nghiên cứu ở Việt nam 6 1.2. Cơ sở lí luận của đề tài 7 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài 9 1.3.1. Khảo sát hoạt động thiết kế và dạy học theo chuyên đề dạy học môn sinh học tại trường THPT 9 1.3.2. Nội dung và phương pháp điều tra 10 1.3.3. Kết quả khảo sát 10 Kết luận chương 1 13 Chƣơng 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ ENZIM 14
8. 2.1. Giai đoạn 1: Thiết kế tài liệu 14 2.2. Giai đoạn 2: Thiết kế các hoạt động của chuyên đề 20 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 41 3.1. Mục đích thực nghiệm 41 3.2. Nội dung thực nghiệm 41 3.3. Địa điểm và thời gian thực nghiệm 41 3.4. Phương pháp thực nghiệm 41 3.4.1. Chọn đối tượng tham gia 41 3.4.2. Phương pháp bố trí thực nghiệm 41 3.5. Kết quả thực nghiệm 41 3.5.1. Phân tích định lượng 41 3.5.2. Phân tích định tính 42 Kết luận chƣơng 2 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC
9. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới giáo dục Chủ tịch Hồ Chí Minh đã từng nói: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu”, vì vậy từ trước đến nay Đảng và Nhà nước ta rất coi trọng công tác giáo dục và đào tạo. Để nâng cao chất lượng dạy học các bộ môn nói chung và môn Sinh học nói riêng cần phải thực hiện đổi mới chương trình, nội dung, phương pháp và những phương tiện dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học. Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 Khoá XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo xác định: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học và học theo hướng hiện đại, pháp huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học, khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Khác biệt lớn nhất là Chương trình Sinh học mới ở phổ thông sẽ đi sâu hơn để cung cấp cho học sinh những mô hình, lý thuyết để có thể giải thích và thiết kế các mô hình ứng dụng công nghệ sinh học. Công nghệ sinh học là một lĩnh vực hiện đại trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, do đó được xây dựng cốt lõi nhất của chương trình THPT môn Sinh. 1.2. Xuất phát từ ý nghĩa dạy học theo chuyên đề Sinh học là một môn khoa học thực nghiệm. Các kiến thức sinh học cần được hình thành bằng phương pháp quan sát và thực nghiệm. Điều này đòi hỏi người giáo viên cần phải lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp để phát huy được tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh. Giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm đến việc học sinh học được cái gì đến chỗ quan tâm học sinh làm được cái gì qua việc học. Thay cho việc dạy học đang được thực hiện theo từng bài/tiết trong SGK như hiện nay, các tổ/nhóm chuyên môn căn cứ vào chương trình và SGK hiện hành, lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp với việc sử dụng phương pháp dạy học tích cực trong điều kiện thực tế của nhà trường. 1
10. 1.3. Xuất phát từ thực trạng dạy học môn Sinh học ở trường phổ thông Trong những năm qua, phần lớn giáo viên đã được tiếp cận với các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực. Tuy nhiên, việc nắm vững và vận dụng chúng còn hết sức hạn chế, có khi còn máy móc, lạm dụng. Chính vì vậy, mặc dù cố gắng nhưng việc sử dụng các phương pháp dạy học tích cực hiện nay chưa thực sự tổ chức được hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo và bồi dưỡng phương pháp tự học cho HS, chưa kết hợp được sự đánh giá của giáo viên và sự đánh giá của HS trong qúa trình dạy học. 1.4. Xuất phát từ thực tiễn mức độ thiết kế và giảng dạy theo chuyên đề “Công nghệ Enzim” trong trường phổ thông Hiện nay chưa có sách giáo khoa mới, giáo viên chưa được tiếp cận chương trình, giáo viên còn lúng túng trong việc tiếp cận với phương pháp dạy học mới- Dạy học theo chuyên đề. Thiết kế các nội dung sinh học góp phần phát triển ở học sinh năng lực gắn khoa học với cuộc sống. Quan tâm tới những nội dung gần gũi với cuộc sống hằng ngày của học sinh; tăng cường vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn , giúp học sinh thấy được sinh học vừa gần gũi, thiết thực với cuộc sống con người, vừa là lĩnh vực hứa hẹn nhiều thành tựu về lý thuyết và công nghệ hiện đại trong bối cảnh của cách mạng công nghiệp 4.0. Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này, tôi chọn đề tài nghiên cứu “Thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề Công nghệ enzim”. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế chuyên đề Công nghệ enzim nhằm nâng cao chất lượng dạy học, phát huy năng lực học tập của học sinh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về phương pháp dạy học chuyên đề định hướng phát triển năng lực của học sinh. 3.2. Điều tra thực tế về tổ chức dạy học chuyên đề ở trường phổ thông 3.3. Xác định nội dung kiến thức và kỹ năng cần đạt được trong chuyên đề Công nghệ enzim 2
11. 3.4. Thiết kế chuyên đề dạy học Công nghệ enzim 3.5. Đánh giá chuyên đề được xây dựng bằng phương pháp chuyên gia. 4. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu 4.1. Khách thể nghiên cứu - Hoạt động tổ chức dạy học theo chuyên đề ở các trường phổ thông. 4.2. Đối tượng nghiên cứu - Nội dung phần Công nghệ enzim - Quy trình thiết kế dạy học theo chuyên đề. 5. Giả thuyết khoa học - Nếu biên soạn được chuyên đề: “Công nghệ enzim” theo yêu cầu cần đạt môn Sinh học và tổ chức dạy học chuyên đề theo hướng dẫn của công văn 5555/BGDĐT-GDTrH thì sẽ góp phần hình thành năng lực Sinh học cho học sinh THPT. 6. Phạm vi nghiên cứu Thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề Công nghệ enzim 7. Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các văn bản liên quan đến đổi mới phương pháp dạy và học của Đảng, Nhà nước. - Nghiên cứu những nội dung lý thuyết liên quan đến Công nghệ enzim 7.2. Phương pháp chuyên gia - Tham khảo, xin ý kiến nhận xét, đánh giá 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 7.4. Phương pháp xử lý số liệu 8. Dự kiến những đóng góp của đề tài 8.1. Về lý luận - Hệ thống hóa cơ sở lí luận về dạy học chuyên đề dạy học gồm: những nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam; ưu điểm, thuận lợi và khó khăn khi tổ chức dạy học. 3
12. - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về thiết kế và tổ chức chuyên đề dạy học gồm: nguyên tắc và quy trình thiết kế tài liệu chuyên đề, thiết kế hoạt động chuyên đề và tổ chức hoạt động chuyên đề. - Xây dựng được quy trình dạy học theo chuyên đề phát triển năng lực nhận thức kiến thức sinh học; năng lực giải quyết vấn đề; năng lực tìm tòi, khám phá thế giới sống dưới góc độ sinh học, năng lực vận dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn cho HS. 8.2. Về thực tiễn - Biên soạn nội dung chuyên đề: Công nghệ enzim - Xây dựng được ngân hàng câu hỏi và bài tập trong dạy học chuyên đề: Công nghệ enzim - Tài liệu tham khảo cho giáo viên, học sinh, sinh viên sư phạm khoa Sinh 4
13. Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan những nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.1.1. Những nghiên cứu trên thế giới Theo như chúng tôi tìm hiểu phương pháp dạy học theo chuyên đề không chỉ đơn thuần bó hẹp ở một nước mà nhiều quốc gia trên thế giới cũng đã áp dụng phương pháp dạy học theo chuyên đề vào giảng dạy như: Phần Lan là một trong những quốc gia có nền giáo dục chất lượng nhất thế giới, theo bảng xếp hạng của Chương trình đánh giá học sinh quốc tế (PISA), do hiệp hội các nước phát triển (OECD) đánh giá. Từ những năm đầu thập niên 90 của thế kỉ XIX, các nhà giáo dục học Phần Lan đã có những nghiên cứu về PPDH theo chuyên đề. Năm 2015, Chính phủ Phần Lan đã thông báo sẽ tiến hành cải cách chương trình giáo dục theo chuyên đề [9] Ở Nhật Bản là một trong những nước tiếp cận dạy học theo chuyên đề từ rất sớm, họ cho rằng đây là một cách dạy và học trong đó nhiều khu vực của chương trình giảng dạy được kết nối với nhau và tích hợp trong 1 chủ đề. Kết quả của việc tiếp cận chuyên đề là trẻ em có nhiều niềm vui, tích cực tham gia các hoạt động học nhiều hơn phát triển kĩ năng học tập một cách nhanh chóng, sẽ tự tin và có động lực phát huy năng lực của mình. Những năm đầu thế kỉ 20, tại Malaysia đã tiến hành sử dụng PPDH theo chuyên đề. Theo Trung tâm Phát triển chương trình dạy Malaysia (2003), PPDH theo chuyên đề là một nỗ lực để tích hợp kiến thức, kỹ năng, giá trị học tập và sáng tạo tư duy. Tại Mỹ, phương pháp dạy học theo chuyên đề đã và đang được nhiều nhà giáo dục học nghiên cứu và được tiến hành, phát triển rộng khắp trong phong trào giáo dục và đào tạo. Một số các nhà giáo dục học đã nghiên cứu về vấn đề này như: Theo Henderson và Landesman (1995), hướng dẫn chuyên đề có thể cung 5
14. cấp một cách hiệu quả ngữ cảnh hóa giảng dạy, vừa kết hợp một phương thức học tập rõ ràng vừa làm định hướng để tạo điều kiện cho các cơ hội học tập hợp tác và tương tác trong lớp học Ngoài ra trên thế giới còn rất nhiều nước việc đổi mới nội dung chương trình và cách tiếp cận nội dung chương trình dạy học ở nhiều quốc gia đang có xu hướng thay đổi. PPDH theo chuyên đề đã phát triển một cách mạnh mẽ trên một nấc thang mới, với hang loạt các tổ chức có tầm cỡ quốc gia ở Australia, Anh, Canada, Pháp, Đức, Hunggari, New Zealand, Nhật Bản, Hàn Quốc, v.v đã áp dụng thành công PPDH chuyên đề. 1.1.2. Những nghiên cứu ở Việt nam Trong những năm qua, cùng với việc đổi mới phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng giáo dục ở tất cả các môn học, thì việc đổi mới phương pháp dạy học ở bộ môn Sinh học cũng được đặc biệt quan tâm. Tại Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã xác định “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ và đồng bộ các yếu tố cơ bản của giáo dục, đào tạo theo hướng coi trọng phát triển phẩm chất, năng lực của người học”. Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 – 2020 ban hành kèm theo Quyết định 711/QĐ-TTg ngày 13/6/2012 của thủ tướng Chính phủ “Tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học và đánh giá kết quả học tập, rèn luyện theo định hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo và năng lực tự học của người học”. Theo Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH, ngày 8/10/2014 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá; tổ chức và quản lí các hoạt động chuyên môn của trường trung học/trung tâm giáo dục thường xuyên qua mạng nhằm mục đích “Giúp cho cán bộ quản lý, giáo viên bước đầu biết chủ động lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học trong mỗi môn học và các chuyên 6
15. đề tích hợp, liên môn phù hợp với việc tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh; sử dụng các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực để xây dựng tiến trình dạy học theo chuyên đề nhằm phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh”. Đội ngũ giáo viên tại các trường THPT cũng đã được tập huấn về xây dựng chuyên đề dạy học phù hợp với phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực; biên soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh; thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động học tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực theo Kế hoạch số 984/KH-BGĐT, ngày 4/11/2014 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về kế hoạch tập huấn cán bộ quản lý, giáo viên THPT xây dựng chuyên đề dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực HS. Do đó, đông đảo giáo viên đã hiểu được sự cần thiết và có nhận thức đúng đắn về phương pháp dạy học theo chuyên đề. Nhìn chung, hiện nay dạy học theo chuyên đề đang được nhiều trường THPT lựa chọn và thực hiện áp dụng vào giảng dạy nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh. Phương pháp này cũng đã mang lại những hiệu quả nhất định đối với quá trình hình thành và phát triển năng lực của HS. 1.2. Cơ sở lí luận của đề tài 1.2.1. Khái niệm dạy học theo chuyên đề Dạy học theo chuyên đề là một phương pháp dạy học trong đó có sự tích hợp liên môn làm cho nội dung có ý nghĩa hơn, thực tế hơn và học sinh có thề hoạt động nhiều hơn để tìm ra kiến thức, và có khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Căn cứ vào nội dung chương trình các tổ nhóm chuyên môn sẽ lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp với việc sử dụng phương pháp dạy học tích cực trong điều kiện thực tế của nhà trường thay cho việc dạy học theo từng bài/ tiết. 7
16. Trên cơ sở già soát chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ theo chương trình hiện hành và các hoạt động dự kiến sẽ tổ chức cho học sinh, xác định các năng lực và phẩm chất có thể hình thành cho mỗi học sinh trong chuyên đã xây dựng 1.2.2. Các đặc trưng của dạy học theo chuyên đề - Nội dung chuyên đề là một nội dung trọn vẹn chỉnh thể thống nhất - Lượng nội dung khá lớn, được sắp xếp theo hệ thống - Nội dung của chuyên đề sẽ được tổng hợp từ các phần kiến thức có liên quan của nhiều môn khác nhau 1.2.3. So sánh một số đặc điểm của dạy học theo chuyên đề và dạy học theo cách truyền thống hiện nay Dạy học theo cách tiếp cận truyền Dạy học theo chuyên đề thống hiện nay 1. Tiến trình giải quyết vấn đề tuân 1. Các nhiệm vụ học tập được giao, theo chiến lược giải quyết vấn đề: học sinh quyết định chiến lược học logic, chặt chẽ, khoa học do GV áp đặt tập với sự chủ động hỗ trợ, hợp tác (GV là trung tâm) của giáo viên (HS là trung tâm) 2. Dạy học theo từng bài riêng lẻ với 2. Dạy học theo chuyên đề được tổ một thời lượng cố định chức lại từ một phần trong chương trình học 3. Kiến thức thu được rời rạc, hoặc chỉ 3. Dạy học theo một chuyên đề thống có mối liên hệ tuyến tính (một chiều nhất được tổ chức lại từ một phần theo chương trình học) trong chương trình học 4. Trình độ nhận thức sau quá trình 4. Trình độ nhận thức có thể đạt được học thường dừng lại ở mức độ biết, ở mức độ cao: phân tích, tổng hợp, hiểu, và vận dụng (giải bài tập) đánh giá 5. Kiến thức còn xa rời thực tiễn 5. Kiến thức gần gũi với thực tiễn mà 8
17. Dạy học theo cách tiếp cận truyền Dạy học theo chuyên đề thống hiện nay học sinh đang sống hơn do yêu cầu cập nhật thông tin khi thực hiện chuyên đề 6. Sau khi kết thúc một chương trình 6. Kết thúc một chuyên đề học sinh học, học sinh không có một kiến thức có một tổng thể kiến thức mới, tinh tổng thể mà có kiến thức từng phần giản, chặt chẽ và khác với nội dung riêng biệt hoặc có hệ thống kiến thức trong sách giáo khoa liên hệ tuyến tính theo trật tự các bài học 7. Thường không hướng tới nhiều mục 7. Thường hướng tới, bôì dưỡng các tiêu nhân văn quan trọng như: rèn kĩ năng làm việc với thông tin, giao luyện các kỹ năng sống và làm việc, tiếp, ngôn ngữ, hợp tác giao tiếp, hợp tác, quản lý, điều hành, ra quyết định 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài 1.3.1. Khảo sát hoạt động thiết kế và dạy học theo chuyên đề dạy học môn sinh học tại trường THPT  Mục tiêu khảo sát - Xây dựng cơ sở thực tiễn cho việc thiết kế và áp dụng phương pháp dạy học theo chuyên đề dạy học chương trình Sinh học 10  Đối tượng khảo sát - 5 GV giảng dạy môn Sinh học của trường THPT Ngô Gia Tự , Từ Sơn, Bắc Ninh - 85 HS của trường THPT Ngô Gia Tự , Từ Sơn, Bắc Ninh 9
18. 1.3.2. Nội dung và phương pháp điều tra - Nội dung khảo sát: 1) Hiệu quả và hoạt động yêu thích của HS về học tập theo chuyên đề Công nghệ Enzim 2) Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình xây dựng chuyên đề Công nghệ Enzim - Phương pháp điều tra Điều tra bằng phiếu điều tra, phỏng vấn trực tiếp GV, tổng kết kinh nghiệm của GV để thu thập thông tin về thực trạng nghiên cứu, thống kê toán học ( dùng để xử lý số liệu thu được) Chọn mẫu khảo sát: 5 GV giảng dạy môn Sinh học và 85 HS trường THPT Ngô Gia Tự, Từ Sơn, Bắc Ninh Thời gian khảo sát: ngày 20/3/2019 1.3.3. Kết quả khảo sát 1.3.3.1. Điều tra đánh giá về thực trạng học môn Sinh học ở trường THPT Thông qua câu hỏi trong phiếu điều tra (phụ lục) kết quả ý kiến phản hồi của 85 HS cho thấy: Bảng 1.1: Thực trạng sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học PPDH Số lượng Tỉ lệ(%) (HS) Thuyết trình 15 17,64% Hỏi – đáp 40 47,06% Làm thí nghiệm 17 20% Quan sát mẫu vật, tranh ảnh, chiếu video 9 10,6% Phương pháp khác 4 4,7% 10
19. Từ bảng trên chúng ta thấy tỉ lệ phương pháp thuyết trình được sử dụng là 17,64%, tỉ lệ phương pháp hỏi – đáp được sử dụng là 47,06%, tỉ lệ sử dụng phương pháp làm thí nghiệm chiếm 20%, tỉ lệ sử dụng phương pháp quan sát mẫu vật, tranh ảnh, chiếu video là 10,6%, và tỉ lệ sử dụng phương pháp khác là 4,7%. Như vậy hiện nay phương pháp hỏi đáp vẫn đang được sử dụng nhiều nhất trong dạy học môn Sinh học ở trường phổ thông. 4.7% 10.60% 17.64% Thuyết trình Hỏi - đáp Làm thí nghiệm 20% Quan sát mẫu vật, tranh ảnh, video Phương pháp khác 47.06% Biểu đồ 1.1: Tỉ lệ sử dụng các phương pháp dạy học trong dạy học 1.3.3.2 . Điều tra giáo viên về việc thiết kế và giảng dạy theo chuyên đề Thông qua câu hỏi trong phiếu điều tra (Phụ lục) kết quả hỏi ý kiến của 5 GV cho thấy: Bảng 1.2: Khảo sát ý kiến áp dụng dạy học theo chuyên đề Nội dung Số lượng (GV) Không nên áp dụng 0 Nên áp dụng 5 Từ bảng trên chúng tôi thấy rằng có 05/05 GV cho rằng nên áp dụng dạy học theo chuyên đề vào môn Sinh học. 11
20. - Khảo sát về mức độ dạy học theo chuyên đề của GV cho kết quả như sau: Bảng 1.3: Khảo sát về mức độ dạy học theo chuyên đề của GV Mức độ dạy học theo chuyên đề Số lượng (GV) Tỷ lệ (%) Rất ít 2 40% Thỉnh thoảng 3 60% Thường xuyên 0 0% Qua bảng trên, có 40% GV có mức độ dạy học theo chuyên đề là rất ít, có 60% GV có mức độ dạy học theo chuyên đề là thỉnh thoảng. Kết quả trên cho thấy việc dạy học theo chuyên đề môn Sinh học ở trường phổ thông là chưa thường xuyên. - Tiến hành khảo sát về hiệu quả của dạy học theo chuyên đề cho kết quả như sau: Bảng 1.5: Khảo sát về hiệu quả của dạy học theo chuyên đề của GV Hiệu quả của dạy học theo Số lượng (GV) Tỷ lệ (%) chuyên đề Ít hiệu quả 0 0% Tương đối hiệu quả 1 20% Hiệu quả 3 60% Rất hiệu quả 1 20% Qua khảo sát chúng ta thấy có 20% GV cho rằng dạy học theo chuyên đề tương đối hiệu quả, 60% GV cho rằng có hiệu quả và 20%GV cho rằng rất hiệu quả khi dạy học theo chuyên đề. 12
21. Kết luận chƣơng 1 Trong chương này, chúng tôi đã tìm hiểu về lịch sử nghiên cứu của dạy học chuyên đề trên thế giới cũng như ở trong nước. Chúng tôi nhận thấy rằng dạy học theo chuyên đề đã xuất hiện khá lâu về trước nhưng chưa có hướng đi mới được nghiên cứu. Chúng tôi đã tìm hiểu và trình bày về cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn của đề tài. Để giải quyết các nhiệm vụ của đề tài chúng tôi chú trọng tới những cơ sở về những đặc điểm của dạy học chuyên đề, quy trình thiết kế chuyên đề dạy học Sinh học. Ngoài ra, những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thiết kế chuyên đề dạy học ở trường THPT, thực trạng thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề dạy học môn Sinh học tại trường THPT cũng là những điều cần chú trọng dựa vào nội dung và phương pháp điều tra và kết quả khảo sát. Những vấn đề này sẽ được chúng tôi vận dụng trong thiết kế chuyên đề : “Công nghệ enzim “trong chương 2 13
22. Chƣơng 2: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ ENZIM Sau quá trình nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học theo chuyên đề cũng như những khó khăn GV hay mắc phải khi xây dựng cũng như tổ chức, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã cùng đưa ra quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chuyên đề một cách khoa học và hiệu quả được chúng tôi đề xuất như sau : Thiết kế tài Thiết kế Tổ chức liệu chuyên hoạt động hoạt động đề chuyên đề chuyên đề Sơ đồ 2.1. Các giai đoạn thiết kế và tổ chức chuyên đề dạy học 2.1. Giai đoạn 1: Thiết kế tài liệu Đặc điểm của dạy học chuyên đề là mạch nội dung sẽ được kết cấu lại hoàn toàn khác so với chương trình SGK hiện hành. Vậy nên, bước đầu tiên ta cần phải làm chính là biên soạn tài liệu dùng cho dạy và học chuyên đề đó. 2.1.1. Nguyên tắc thiết kế Khi thiết kế tài liệu cho chuyên đề dạy học ta cần phải đản bảo tuân thủ các nguyên tắc: - Bám sát yêu cầu cần đạt của chuyên đề: yêu cầu cần đạt được cụ thể hóa trong chương trình sinh học mới năm 2018 - Đảm bảo tổng thời lượng của các môn học và các hoạt động giáo dục trong năm học không ít hơn thời lượng quy định trong chương trình hiện hành - Tính logic của mạch kiến thức và tính thống nhất trong từng môn học, giữa các môn học và các hoạt động giáo dục - Phù hợp với điều kiện của nhà trường, đối tượng học sinh, và sở trường 14
23. của giáo viên - Định kì kiểm tra, đánh giá và xếp loại HS - Đảm bảo tính khả thi thực hiện trong khung thời gian năm học theo quy định của Bộ GD & ĐT, UBND tỉnh. 2.1.2. Quy trình thiết kế tài liệu Căn cứ vào chương trình và SGK hiện hành, dựa trên cơ sở chuẩn kiến thức - kĩ năng - thái độ - năng lực theo thông tư mới, lựa chọn nội dung để xây dựng các chuyên đề dạy học phù hợp. Trong bước này, GV cần xác định tên ( tên phải khái quát được nội dung của cả chủ đề và gắn liền với thực tiễn), mạch nội dung chuyên đề (liệt kê những nội dung chính, xác định mối quan hệ giữa các đơn vị kiến thức và chỉ rõ nội dung được tích hợp), xác định thời lượng (dạy học trong bao nhiêu tiết học, đã bao gồm dạy học cả trên lớp và ngoài giờ lên lớp). Để thiết kế được tài liệu chuyên đề đảm bảo về mặt chất lượng, GV cần bám sát vào quy tắc xây dựng chuyên đề. Quy trình thiết kế tài liệu chuyên đề được hệ thống hóa theo sơ đồ dưới đây: 15
24. Bước 1: Xác định mục tiêu và yêu cầu cần đạt của chuyên đề Bước 2:Tìm kiếm thông tin liên quan đến nội dung chuyên đề Bước 3: Sắp xếp và xử lý thông Bước 4: Viết bản thảo chuyên đề Bước 5: Xin ý kiến chuyên gia Bước 6: Hoàn thiện tài liệu Sơ đồ 2.2: Các bước thiết kế tài liệu chuyên đề Bước 1: Mục tiêu cần đạt của chuyên đề được cụ thể trong chương trình Sinh học mới. Tập trung hình thành năng lực nhận thức kiến thức Sinh học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tìm tòi và khám phá dưới góc độ Sinh học, năng lực vận dụng kiến thức sinh học để giải quyết những vấn đề thực tiễn. Bước 2: Thông tin được đưa vào chuyên đề cần tham khảo ở nhiều nguồn khác nhau ví dụ như sách báo; tài liệu tham khảo hay các webside đáng tin cậy (webside của chuyên gia hay cơ quan tổ chức, webside quốc tế), trao đổi với các thành viên trong tổ / nhóm chuyên môn để đảm bảo tính chính xác và nội dung phong phú Bước 3: Khi xác định được những nội dung cần đưa vào chuyên đề xong, GV cần xử lí thông tin theo mục đích của riêng mình và sắp xếp chúng sao cho hợp lí và logic (từng chương, từng mục), nội dung chuyên đề đáp ứng yêu cầu cần đạt. 16
25. Bước 4: Viết bản thảo tài liệu chuyên đề dựa trên khung nội dung và ý tưởng sắp xếp. Ngôn ngữ viết tài liệu đơn giản, trong sáng. Bản thảo tài liệu theo kết cấu: trang bìa, mục lục, chương, các mục. Bước 5: Xin ý kiến chuyên gia trong lĩnh vực về nội dung bản thảo: sau khi hoàn thiện bản sơ thảo nội dung tài liệu chuyên đề cần được đánh giá thông qua chuyên gia. Nội dung đánh giá gồm các tiêu chí: nội dung đúng, đủ, có yếu tố thực tế và trích dẫn đầy đủ, mức độ bám sát mục tiêu, sự phù hợp trong hình thức trình bày, sự phù hợp về kết cấu tài liệu, đáp ứng đủ yêu cầu về độ dài. Bước 6: Dựa trên góp ý từ chuyên gia hoàn thiện lại nội dung tài liệu chuyên đề. Có 2 trường hợp xảy ra: - Trường hợp 1: tài liệu đã đạt yêu cầu, có thể sử dụng để thiết kế tiến trình tổ chức dạy học - Trường hợp 2: tài liệu chưa đạt yêu cầu, từ yêu cầu chỉnh sửa của chuyên gia để tiến hành chỉnh sửa (thêm tài liệu, bớt tài liệu, sửa lỗi diễn đạt, bổ sung tư liệu thực tế, ) 2.1.3. Ví dụ minh họa về các chuyên đề trong chương trình sinh học phổ thông mới Bảng 2.1: Hệ thống chuyên đề tự chọn môn Sinh học Stt Tên chuyên đề Số tiết Lớp 1 Công nghệ tế bào và một số thành tựu 15 2 Công nghệ enzim 10 10 3 Công nghệ vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường 10 4 Dinh dưỡng khoáng – tăng năng suất cây trồng và nông 10 nghiệp sạch 5 Một số bệnh dịch ở người và cách phòng chống 15 11 6 Vệ sinh an toàn thực phẩm 10 17
26. 7 Sinh học phân tử 15 8 Kiểm soát sinh học 10 12 9 Sinh thái nhân văn 10 Tuân thủ các bước thiết kế tài liệu chuyên đề, chúng tôi đề xuất được tài liệu về chuyên đề: “Công nghệ enzim” Trong chuyên đề “ Công nghệ enzim” tôi đã thực hiện theo 6 bước trên: Bước 1: Xác định mục tiêu và yêu cầu cần đạt của chuyên đề: - Trình bày được một số thành tựu của công nghệ enzim. - Phân tích được cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ enzim. - Trình bày được quy trình công nghệ sản xuất enzim. Lấy được một số ví dụ minh hoạ. - Trình bày được một số ứng dụng của enzim trong các lĩnh vực: công nghệ thực phẩm; y dược; kĩ thuật di truyền. - Phân tích được triển vọng công nghệ enzim trong tương lai Bước 2: Tìm kiếm thông tin liên quan đến nội dung của chuyên đề: Để tìm kiếm được thông tin phù hợp với nội dung của chuyên đề, tôi đã tìm kiếm thông tin trên mạng về những cuốn sách, giáo trình, bài báo khoa học liên quan đến nội dung để chắt lọc những thông tin ngắn gọn, cần thiết nhất. Một số giáo trình hay như: - Giáo trình Công nghệ enzim . PGSTS. Đặng Thị Thu. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật - Sách giáo khoa sinh học lớp 10 - Giáo trình công nghệ sinh học. TS. Bùi Xuân Đông - Giáo trình enzim .Biên tập bởi: TS. Trần Thanh Phong - Giáo trình công nghệ sản xuất enzim, protein và ứng dụng của PGS- TS Nguyễn Thị Hiền 18
27. Bước 3: Sắp xếp và xử lý nội dung Sau khi tìm kiếm được những nội dung liên quan, tôi sắp xếp chúng vào những mục tương ứng sao cho mạch nội dung phù hợp về mặt logic. Bước 4: Viết bản thảo nội dung chuyên đề: Sau khi sắp xếp nội dung hợp lý, tôi viết bản thảo chuyên đề, gồm 3 chương lớn Mỗi chương sẽ tương ứng với một nội dung: Chương 1: Khái quát về enzim Chương 2: Quy trình công nghệ sản xuất enzim Chương 3: Ứng dụng của enzim trong công nghệ thực phẩm, y dược và kĩ thuật di truyền. Bước 5: Xin ý kiến chuyên gia Sau khi đã viết bản thảo xong, tôi gửi bản thảo tài liệu cho chuyên gia là giảng viên về công nghệ vi sinh, hóa sinh trong khoa để nhận được những đóng góp ý kiến từ các chuyên gia, Bước 6: Hoàn thành tài liệu Sau khi nhận được phản hồi từ chuyên gia, tôi đã biên soạn được nội dung tài liệu phù hợp với yêu cầu cần đạt trong chương trình phổ thông mới môn Sinh học. 2.1.4. Tài liệu của chuyên đề Tuân thủ các bước thiết kế và nguyên tắc xây dựng chuyên đề, chúng tôi đã xây dựng được tài liệu chi tiết chuyên đề: “Công nghệ enzim” gồm 30 trang được xếp ở phần phụ lục 3. Mạch nội dung của chuyên đề như sau: 1.Khái quát về enzim 1.1. Khái niệm enzim 1.2. Tính chất của enzim 1.3. Cấu trúc của enzim 1.4. Cơ chế tác động 19
28. 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim 1.6. Triển vọng của công nghệ enzim trong tương lai 2. Quy trình công nghệ sản xuất enzim 2.1. Nguồn nguyên liệu thu enzim 2.2. Quy trình sản xuất enzim từ vi sinh vật 3. Ứng dụng của công nghệ enzim trong công nghiệp thực phẩm, y dược, và kĩ thuật di truyền 3.1.Tình hình ứng dung của enzim trong công nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam 3.2. Ứng dụng của công nghệ enzim trong công nghiệp thực phẩm 3.3. Ưng dụng của công nghệ enzim trong y dược 3.4. Ứng dụng của công nghệ enzim trong kĩ thuật di truyền 2.2. Giai đoạn 2: Thiết kế các hoạt động của chuyên đề 2.2.1. Nguyên tắc thiết kế hoạt động của chuyên đề Trong quá trình thiết kế bài soạn dạy học chuyên đề, GV cần tuân thủ theo các nguyên tắc sau: Xây dựng mục tiêu phải phù hợp với mục đích chung của chương trình đổi mới giáo dục, nội dung chuyên đề, trình độ HS và điều kiện cơ sở vật chất của trường học Các hoạt động học tập phải phù hợp với mục tiêu đặt ra, sử dụng hiệu quả các PPDH và KTDH đã chọn Việc lựa chọn hay sử dụng PPDH và KTDH tích cực cần đảm bảo linh hoạt và phong phú; khai thác triệt để hiệu quả của các phương pháp; phù hợp với đặc thù của từng môn, từng nội dung; tăng cường liên hệ thực tế, hoạt động trải nghiệm, hợp tác nhóm, 2.2.2. Quy trình thiết kế Để thiết kế được bài soạn dạy học chuyên đề theo chuẩn đổi mới giáo dục hiện nay, chúng tôi đã đưa ra quy trình gồm 4 bước như sơ đồ dưới đây: 20
29. Bước 1: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực hướng tới Bước 2: Xác định và mô tả mức độ yêu cầu Bước 3: Biên soạn ngân hàng câu hỏi và bài tập Bước 4: Thiết kế tiến trình dạy học theo chuyên đề Sơ đồ 2.3. Quy trình thiết các hoạt động của chuyên đề Bước 1: Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực hướng tới Xác định chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ theo chương trình hiện hành và các hoạt động dự kiến sẽ tổ chức cho học sinh theo phương pháp dạy học tích cực, từ đó xác định được các phẩm chất mà học sinh cần đạt được sau khi học xong chuyên đề. Bước 2: Xác định và mô tả mức độ yêu cầu Xác định và mô tả mức độ yêu cầu theo các mức độ ( nhận biết, thông hiểu, vận dụng, vận dụng cao) của mỗi loại câu hỏi/ bài tập có thể sử dụng để kiểm tra, đánh giá năng lực và phẩm chất của học sinh trong dạy học Bước 3: Biên soạn câu hỏi và bài tập Biên soạn câu hỏi và bài tập cụ thể theo các mức độ yêu cầu đã mô tả để sử dụng trong quá trình tổ chức các hoạt động dạy học và kiểm tra, đánh giá, luyện tập theo chuyên đề đã xây dựng. Bước 4: Thiết kế tiến trình dạy học theo chuyên đề Thiết kế tiến trỉnh dạy học theo chuyên đề hành các hoạt động được tổ chức cho học sinh có thể thực hiện ở trên lớp và ở nhà, mỗi tiết học trên lớp có 21
30. thể chỉ thực hiện một số hoạt động trong tiến trình sư phạm của phương pháp và kĩ thuật thuật dạy học được sử dụng. Trong chuỗi hoạt động học, đặc biệt quan tâm xây dựng tình huống xuất phát. Tiếp theo tình huống xuất phát là các hoạt động học như: đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề, báo cáo, thảo luận, kết luận, nhận định, hợp thức hóa kiến thức . Dựa vào các bước của quy trình trên giáo viên có thể thiết kế các chuyên đề dạy học phù hợp 2.2.3. Ví dụ minh họa từng bước Bước 1. Bước 2: Xác định mục tiêu của chuyên đề và mô tả yêu cầu về mức độ của mục tiêu Bảng 2.2.Mục tiêu về kiến thức chuyên đề công nghệ enzim 22
31. MĐ ND Nhận iết Hiểu Vận dụng Vận dụng cao Năng lực hƣớng tới Phần I: - Củng cố được một - Trình bày được các tính - Làm được thí - Đề xuất được - Năng lực Khái quát số kiến thức về sinh chất của enzim(6) nghiệm phân tích một số thí nghiệm nhận thức về enzim hóa tế bào,enzim với - Phân tích được cơ chế sự ảnh hưởng của chứng minh tính kiến thức mục đích làm cơ sở hoạt động của enzim(7) một số yếu tố chất của sinh học cho công nghệ - Phân tích được các yếu liên quan đến enzim(16) enzim(1) tố ảnh hưởng đến hoạt hoạt tính của - Mô tả được cấu tính của enzim(8) enzim(12) trúc của enzim(2) - Phân tích được ưu, - Lấy được ví dụ - Kể tên được một số nhược điểm của mỗi loại về một số nguồn nguồn thu enzim enzim(9) vật liệu thu thường được sử enzim(13) dụng(3) Phần II: - Trình bày được quy trình - Trình bày được -Năng lực Quy trình công nghệ sản xuất enzim. quy trình sản xuất giải quyết công nghệ (10) của một số loại vấn đề 23
32. MĐ ND Nhận iết Hiểu Vận dụng Vận dụng cao Năng lực hƣớng tới sản uất enzim cơ bản(14) enzim từ vi sinh vật Phần III: - Kể tên được - Trình bày được một số - Lấy được ví dụ - Phân tích được -Năng lực Ứng dụng cácloại enzim ứng dụng của công nghệ về các sản phẩm vai trò của các vận dụng của enzim thường sử dụng enzim trong các lĩnh vực: công nghiệp đã loại enzim được kiến thức trong các lĩnh vực: công nghệ thực phẩm, y được tạo thành từ sử dụng trong các sinh học thực phẩm, y dược, dược, kỹ thuật di enzim(15) lĩnh vực(17) vào thực kỹ thuật di truyền (11) tiễn truyền (4) 24
33. Kĩ năng - Rèn được kĩ năng quan sát, phân tích hình ảnh - Kĩ năng so sánh và tổng hợp - Phát triển được kĩ năng: trình bày thông tin, thuyết trình thông tin, phản biện, ra quyết định - Có khả năng đưa ra giải pháp nhằm giải quyết vấn đề - Phát triển được kĩ năng làm thí nghiệm và phân tích kết quả thí nghiệm Thái độ - Nâng cao được nhận thức đúng đắn và khoa học về enzim và công nghệ enzim - Hình thành thái độ yêu thích khoa học tìm tòi nghiên cứu Định hướng các năng lực được hình thành và phát triển - Trình bày, giải thích và vận dụng được các kiến thức sinh học để giải thích những hiện tượng thường gặp trong tự nhiên và đời sống hằng ngày có liên quan đến sinh học Bước 3: Xây dựng ngân hàng câu hỏi, bài tập. Bảng 2.3. Bảng ngân hàng câu hỏi, bài tập Nội dung Câu hỏi 1.Khái quát về enzim Câu 1: Em hãy nêu khái niệm Enzim và mô tả cấu trúc của enzim Câu 2: Trình bày các tính chất của enzim Câu 4: Phân tích cơ chế hoạt động của enzim Câu 5: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim Câu 6: Tại sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzim thì hoạt tính của enzim bị giảm thậm chí còn mất hoàn toàn? Câu 7: Đề xuất được một số thí nghiệm chứng minh tính chất của enzim Câu 8: Theo em cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ enzim là gì? Em hãy kể tên một số thành tựu của công nghệ enzim mà em biết. 25
34. Câu 9: Có phải enzim chỉ được sinh ra từ cơ thể người hay không? Kể tên được một số nguồn thu enzim thường được sử dụng. 2. Quy trình công nghệ Câu 10: Tại sao trong công nghệ sản xuất enzim sản xuất enzim người ta thường sử dụng nguồn enzim từ vi sinh vật? Câu 11: Trình bày quy trình công nghệ sản xuất enzim. Trình bày được quy trình sản xuất của một số loại enzim cơ bản 3. Ứng dụng của Câu 12: Kể tên được các loại enzim thường sử dụng enzim trong công trong các lĩnh vực: thực phẩm, y dược, kỹ thuật di nghiệp thực phẩm, y truyền dược, và kĩ thuật di Câu 13: Trong công nghệ sản xuất bánh mì người ta truyền thường sử dụng một loại phụ gia có tên “bột nở”. Theo em bản chất của bột nở là gì ? Có tác dụng gì ? Nên bổ sung bột nở vào giai đoạn nào của quy trình làm bánh thì chất lượng bánh sẽ tốt nhất? Câu 14: Một công ty sản xuất sữa chua uống men sống quảng cáo trên tivi về một loại thức uống mới có khả năng bổ sung lợi khuẩn tiêu hóa thức ăn nhanh. a. Cơ sở khoa học của “ tiêu hóa thức ăn nhanh” ở sản phẩm trên là gì? Em hãy thiết kế thí nghiệm để kiểm chứng lời tuyên bố của công ty đó b. Thiết kế một porter để quảng cáo về tác dụng của việc uống sữa chua hàng ngày với sức khỏe con ngừơi Câu 15: Em hãy trình bày quy trình làm siro quất theo tiêu chí ở bảng sau: (Trình bày ra giấy khổ A0, hình thức báo cáo: thuyết trình) 26
35. Quy trình làm siro quất Nguyên liệu Các bước tiến hành Enzym tham gia Bí kíp để làm được siro ngon là gì? Bước 4: Thiết kế tiến trình dạy học theo chuyên đề: gồm các hoạt động trong phần tổ chức dạy học chuyên đề cho học sinh 2.3. Giai đoạn 3: Tổ chức dạy học chuyên đề Công nghệ Enzim ở trường phổ thông 2.3.1. Nguyên tắc tổ chức dạy học theo chuyên đề Trong quá trình thiết kế bài soạn dạy học chuyên đề, GV cần tuân thủ theo các nguyên tắc sau: - Tuân thủ tiến trình 5 hoạt động theo công văn 5555/BGDĐT-GDTrH - Linh hoạt trong cách thức tổ chức, áp dụng các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực - Tập trung hướng tới hình thành và phát triển năng lực người học - Hình thức phù hợp với nội dung, trình độ nhận thức người học và điều kiện cơ sở vật chất nhà trường. 2.3.2. Quy trình tổ chức dạy học chuyên đề Theo chuẩn chương trình đổi mới giáo dục hiện hành, quá trình tổ chức dạy học chuyên đề đi theo tiến trình 5 hoạt động dưới đây: 27
36. B1: Hoạt động khởi động (HĐKĐ) B2: Hoạt động hình thành kiến thức ( HĐHTKT) B3: Hoạt động luyện tập (HĐLT) B4: Hoạt động vận dụng( HĐVD) B5: Hoạt động tìm tòi - mở rộng( HĐTT- MR) Sơ đồ 2.4. Các bước tổ chức dạy học chuyên đề HĐKĐ: giai đoạn này HS được khởi động về cả 2 mặt tâm lí và tư duy. HS trong tâm thế sẵn sàng, vui vẻ, tích cực, động não suy nghĩ, nảy sinh những câu hỏi và mong muốn được tìm hiểu và giải đáp. Mục tiêu của HĐKĐ là tạo mâu thuẫn nhận thức cho người học về những kiến thức đã biết và chưa biết, kiến thức lí thuyết và thức tế, kiên thức cũ và mới; qua đó hình thành nhu cầu giải quyết vấn đề của người học. HĐHTKT: đây là giai đoạn giải quyết các những mâu thuẫn tạo ra cho người học ở HĐKĐ. Thông qua đó hình thành, phát triển năng lực người học và hình thành kiến thức. Nên sử dụng các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực như: dạy học hợp đồng, dạy học dự án, kĩ thuật phòng tranh, kĩ thuật sân khấu hóa, HĐLT: đây là giai đoạn củng cố, hoàn thiện và khắc sâu những kiến thức và kĩ năng mới hình thành. Tính hiệu quả của hoạt động thể hiện ở việc HS mô tả được kiến thức theo cách riêng của mình, áp dụng được vào các tình huống, các vấn đề trong học tập và thực tiễn. 28
37. HĐVD: giai đoạn này tổ chức cho HS vận dụng kiến thức/ kĩ năng mới học vào vấn đề / tình huống tương tự trong thực tiễn và nên diễn ra ngoài lớp học HĐTT - MR: giai đoạn này tương tự với HĐVD, chỉ khác ở điểm các hoạt động tổ chức nhằm cho HS vận dụng kiến thức/ kĩ năng mới học vào vấn đề / tình huống mới trong thực tiễn 2.3.3. Ví dụ minh họa tiến trình dạy học chuyên đề Công nghệ Enzim  Hoạt động khởi động - Chuyển giao nhiệm vụ học tập: GV tổ chức trò chơi: “Ai nhanh hơn” (mỗi bàn sẽ cử 1 bạn đại diện sau đó chia đều thành hai nhóm, sau đó 2 nhóm sẽ xếp thành 2 hàng dọc,mỗi nhóm sẽ có một nhiệm vụ riêng, trong thời gian 1 phút, nhóm nào có nhiều đáp án chính xác hơn sẽ chiến thắng ). Nhiệm vụ của 2 nhóm như sau: + Nhóm 1:Kể tên những loại thực phẩm được tạo thành từ quá trình ủ chua + Nhóm 2: Kể tên những loại nước chấm mà em biết - Thực hiện nhiệm vụ: HS làm theo hiệu lệnh của GV - Báo cáo kết quả và thảo luận: GV sẽ kiểm tra kết quả của 2 đội và công bố kết quả - Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập: GV nhận xét về thái độ tham gia hoạt động chung của lớp. GV đặt vấn đề: Để tạo thành tất cả các loại sản phẩm các em vừa kể trên thì đều có sự góp mặt rất lớn của enzim. Vậy enzim là gì? Enzim có vai trò gì trong những quy trình sản xuất, đời sống hàng ngày? Chúng ta cũng nhau tìm hiểu chuyên đề: Công nghệ enzim.  Hoạt động hình thành kiến thức Hoạt động 1: Tìm hiểu khái quát về enzim (mục tiêu 1,2,3,6,7,8,9,12,16) Hoạt động của GV - HS Nội dung 1. Tìm hiểu khái niệm, tính chất 29
38. Hoạt động của GV - HS Nội dung của enzim GV: Vì sao cơ thể người có thể tiêu hóa được tinh bột mà không tiêu hóa được xenlulozo? HS: suy nghĩ trả lời câu hỏi? ( Vì cơ thể người không có enzim phân giải xenlulozo) GV: Bằng sự hiểu biết của mình, mỗi bạn sẽ kể tên một loại enzim mà mình biết 1.Khái niệm enzim - Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ của phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng 2. Tính chất, Cấu trúc và cơ chế tác động của enzim Enzim có bản chất là protein nên GV : nghiên cứu tài liệu + SGK cho dễ bị biến tính và mất hoạt tính xúc tác biết khái niệm enzim ? Và enzim có như axit đặc, kiềm đặc, muối kim loại nặng . bản chất là gì? Enzim có cường lực xúc tác rất HS : nghiên cứu tài liệu và trả lời lớn: ở điều kiện thích hợp, hầu hết các phản ứng có xúc tác enzim xảy ra với câu hỏi tốc độ nhanh gấp 108 – 1011 lần so với ( Enzim có bản chất là protein) phản ứng không có chất xúc tác GV:Hoạt động sân khấu hóa: chia lớp thành 4 nhóm. Và phân công nhiệm vụ như sau: 30
39. Hoạt động của GV - HS Nội dung Mỗi nhóm sẽ có thời gian trong vòng 30 phút để tìm hiểu và chuẩn bị những tính chất, cấu trúc, cơ chế tác động của enzim ( dựa vào thông tin tài liệu+ sgk) bằng các hoạt động sân khấu hóa ( tiêu chí trình bày đúng, đủ, hài hước, và có tính khoa học). Sau đó mỗi nhóm sẽ có 7 phút để trình bày sản phẩm của mình. GV : nhận xét, chốt lại kiến thức bằng chiếu hình cấu trúc của enzim và phân tích cơ chế hoạt động của enzim 2. Những yếu tố ảnh hưởng đến Những yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hoạt tính của enzim của enzim: GV: Dựa vào tính chất của enzim Nhiệt độ: mỗi enzim có 1 nhiệt độ tối hãy dự đoán những yếu tố có thể ưu, tại đó enzim có hoạt tính tối đa làm ảnh hưởng đến khả năng xúc tác của cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất enzim? Độ pH : mỗi enzim có 1 độ pH thích HS: trả lời hợp. Ví dụ, enzim pepsin của dạ dày người cần pH = 2 - Chất ức chế hoặc hoạt hóa enzim: Một GV: Chiếu hình ảnh hưởng của số chất hóa học có thể ức chế sự hoạt nhiệt độ động của enzim. Một số chất khác khi liên kết với enzim lại làm tăng hoạt tính của enzim. Chẳng hạn , thuốc trừ sâu 31
40. Hoạt động của GV - HS Nội dung DDT là những chất ức chế một số enzim quan trọng của hệ thần kinh người và động vật. - Nồng độ enzim: với một lượng cơ chất xác định, khi nồng độ của enzim càng cao thì hoạt tính của enzim càng Dựa vào biểu đồ nhận xét sự ảnh tăng hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính - Nồng độ cơ chất: với một lượng của enzim ở người và vi khuẩn suối enzim xác định nếu tăng dần lượng cơ nước nóng ? chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt Tương tự nhận xét sự ảnh hưởng của tính của enzim tăng dần, nhưng đến độ Ph, nồng độ cơ chất, nồng độ một lúc nào đó thì sự gia tăng về nồng enzim đến hoạt tính xúc tác của độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt enzim thông qua các biểu đồ sau tính của enzim. Vì tất cả trung tâm hoạt động của enzim đã được hoạt động bởi cơ chất 32
41. Hoạt động của GV - HS Nội dung GV: Đề xuất một số thí nghiệm để chứng minh sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hoạt tính của enzim. 3. Triển vọng của enzim trong Một số hướng nghiên cứu công nghệ tương lai enzim hiện nay và trong tương lai. GV: Yêu cầu học sinh tìm hiểu - Sàng lọc, tuyển chọn hoặc tạo nguổn những triển vọng của enzim trong nguyên liệu giàu enzim ( sử dụng công tương lai nghệ tái tổ hợp) mong muốn HS : trả lời - Thu nhận chế phẩm enzim với hiệu suất, hoạt độ và độ bền cao, giá thành ngày càng thấp. - Nghiên cứu liên quan giữa cấu trúc và chức năng phân tử, cơ chế điều hòa của phân tử enzim và hệ thống enzim - Phát triển nghiên cứu protcome góp phàn giải thích cơ chế các quá trình bệnh lý ở mức phân tử - Nghiên cứu tạo thành các chip enzim 33
42. Hoạt động 2: Tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất enzim công nghiệp (mục tiêu 10,14) Hoạt động của GV Nội dung 1. Tìm hiểu về 1,Nguồn nguyên liệu thu enzim: nguồn nguyên - Enzim động vật liệu thu enzim - Enzim thực vật GV: dựa vào hiểu biết - Enzim vi sinh vật của mình, em hãy cho Enzim được tách chiết từ vi sinh vật được sử biết enzim có thể được dụng phổ biến tách chiết từ đâu? HS: trả lời câu hỏi GV: kể tên những nguồn nguyên liệu thu enzim, sau đó yêu cầu học sinh tìm ví dụ về những loại enzim được tách từ những nguồn đó GV: Theo em thì enzim được thu từ nguồn nào là có tiềm năng nhất trong việc sản xuất enzim công nghiệp (HS Tham khảo mục II.1 tài liệu) 2. Quy trình sản Như vậy trong 3 nguồn thu trên, nguồn thu từ vi xuất enzim công sinh vật là kinh tế nhất vì có hàng loạt những ưu nghiệp từ vi sinh điểm sau: 34
43. Hoạt động của GV Nội dung vật - Vi sinh vật có khả năng chuyển hóa một khối GV: giao nhiệm vụ cho lượng cơ chất lớn hơn khối lượng cơ thể chúng HS đọc tài liệu + kết hàng ngàn lần sau một thời gian ngắn hợp tìm kiếm thông tin - Enzim thu nhận từ vi sinh vật có hoạt tính cao trên mạng tìm hiểu về - Tốc độ sinh sản của vi sinh vật mạnh, trong thời những chủng vi sinh vật gian ngắn có thể thu được lượng sinh khối vi sinh thường được sử dụng để vật rất lớn, giúp trong thời gian ngắn thu được thu enzim lượng enzim nhiều hoặc lượng các sản phẩm trao GV: tại sao vi sinh vật đổi chất cao lại được dùng phổ biến - Một đặc điểm riêng có của vi sinh vật đó là cơ thể để sản xuất enzim công nhỏ bé nên việc vận hành, kiểm soát thiết bị lên nghiệp? men trong quá trình sản xuất đơn giản hơn rất nhiều GV: Có những phương - Trong sản xuất, quá trình sinh trưởng, phát triển pháp nuôi cấy vi sinh và sinh tổng hợp enzim của vi sinh vật hoàn toàn vật nào? không phụ thuộc vào khí hậu bên ngoài. Trong khi Gv: Tiêu chuẩn để lựa đó sản xuất enzim từ nguồn thực vật và động vật chọn vi sinh vật là gì? không thể đưa vào quy mô công nghiệp được. GV: Nêu các bước cơ bản của quá trình sản xuất enzim công nghiệp từ vi sinh vật. Hoạt động 3: Tìm hiểu về ứng dụng của enzim trong các lĩnh vực, công nghệ thực phẩm, y học và trong kĩ thuật di truyền( mục tiêu 4,11,15,17) Thời Nội dung công việc Sản phẩm đạt đƣợc gian 35
44. Thời Nội dung công việc Sản phẩm đạt đƣợc gian 1 tiết Giới thiệu nội dụng dự án, phân công công việc Tổ chức cho học sinh nghiên cứu tài liệu: SGK và nguồn học liệu bổ sung do giáo viên chuẩn bị Chia nhóm thực hiện: 5- 6 HS/ nhóm. Mỗi nhóm đóng vai trò riêng để thực hiện các hoạt động nghiên cứu về các quy luật di truyền. Tổ chức cho HS phát triển ý tưởng, hình thành các tiểu chủ đề. Hoạt động theo nhóm, chia sẻ các ý tưởng. Cùng GV thống nhất các tiểu chủ đề nhỏ: Nhóm 1: Ứng dụng của enzim trong công nghiệp thực phẩm Nhóm 2: ứng dụng của enzim trong y học Nhóm 3: Ứng dụng của enzim trong kĩ thuật di truyền. 1-2 tuần Nhóm 1:Tìm hiểu thông tin : Bài thuyết trình Sản phẩm : dưa chua, siro (ngoài + Ứng dụng của enzim trong quất, sữa chua. 36
45. Thời Nội dung công việc Sản phẩm đạt đƣợc gian giờ lên ngành công nghiệp thực phẩm lớp) + Những loại enzim nào thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm + Nêu 1 số quy trình sản xuất 1 số loại thực phẩm có sử dụng enzim và phân tích được vai trò của enzim trong các quy trình đó + Giai thích được câu hỏi ở phần hoạt động khởi động + Làm sữa chua, siro quất, dưa chua. Đưa ra quy trình làm và nêu vai trò của các loại enzim có trong quy trình đó. Nhóm 2: Tìm hiểu thông tin về + Những ứng dụng của enzim trong ngành y dược + Lấy 1 ví dụ về ứng dụng của enzim trong ngành y ( dược) và phân tích vai trò của enzim trong các ví dụ đó + Kể tên 1 số loại dược liệu được dùng trong dân gian về hỗ trợ đường tiêu hóa. Nêu cơ sở của việc sử dụng những loại dược liệu 37
46. Thời Nội dung công việc Sản phẩm đạt đƣợc gian đó. Nhóm 3: Tìm hiểu về thông tin sau: + Thu thập ít nhất 2 video về ứng dụng của enzim trong kĩ thuật di truyền + Nêu và phân tích vai trò của enzim trong các kĩ thuật di truyền đó 1tuần -Các nhóm thảo luận nhóm để xử Từng nhóm phân tích kết quả lý thông tin,thống nhất ý kiến và thu thập được và trao đổi về lập dàn ý báo cáo. cách trình bày sản phẩm. -Hoàn thành báo cáo của nhóm, Xây dựng báo cáo sản phẩm viết nội dung của nhóm Bảng nội dung hoàn chỉnh về các yêu cầu, nhiệm vụ của mỗi nhóm  . Hoạt động luyện tập Câu 1: Em hãy nêu khái niệm Enzim và mô tả cấu trúc của enzim Câu 2: Trình bày các tính chất của enzim Câu 4: Phân tích cơ chế hoạt động của enzim Câu 5: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim Câu 6: Tại sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzim thì hoạt tính của enzim bị giảm thậm chí còn mất hoàn toàn? 38
47. Câu 7: Đề xuất được một số thí nghiệm chứng minh tính chất của enzim Câu 8: Theo em cơ sở khoa học của việc ứng dụng công nghệ enzim là gì? Em hãy kể tên một số thành tựu của công nghệ enzim mà em biết. Câu 9: Có phải enzim chỉ được sinh ra từ cơ thể người hay không? Kể tên được một số nguồn thu enzim thường được sử dụng. Câu 10: Tại sao trong công nghệ sản xuất enzim người ta thường sử dụng nguồn enzim từ vi sinh vật? Câu 11: Trình bày quy trình công nghệ sản xuất enzim.Trình bày được quy trình sản xuất của một số loại enzim cơ bản Câu 12: Kể tên được các loại enzim thường sử dụng trong các lĩnh vực: thực phẩm, y dược, kỹ thuật di truyền Câu 13: Trong công nghệ sản xuất bánh mì người ta thường sử dụng một loại phụ gia có tên “bột nở”. Theo em bản chất của bột nở là gì ? Có tác dụng gì ? Nên bổ sung bột nở vào giai đoạn nào của quy trình làm bánh thì chất lượng bánh sẽ tốt nhất?  Hoạt động vận dụng – mở rộng Câu 1: Một công ty sản xuất sữa chua uống men sống quảng cáo trên tivi về một loại thức uống mới có khả năng bổ sung lợi khuẩn tiêu hóa thức ăn nhanh. a. Cơ sở khoa học của “ tiêu hóa thức ăn nhanh” ở sản phẩm trên là gì? Em hãy thiết kế thí nghiệm để kiểm chứng lời tuyên bố của công ty đó b. Thiết kế một porter để quảng cáo về tác dụng của việc uống sữa chua hàng ngày với sức khỏe con người Câu 2: Một công ty sản xuất sữa chua uống men sống quảng cáo trên tivi về một loại thức uống mới có khả năng bổ sung lợi khuẩn tiêu hóa thức ăn nhanh. a. Cơ sở khoa học của “ tiêu hóa thức ăn nhanh” ở sản phẩm trên là gì? Em hãy thiết kế thí nghiệm để kiểm chứng lời tuyên bố của công ty đó b. Thiết kế một porter để quảng cáo về tác dụng của việc uống sữa chua hàng 39
48. ngày với sức khỏe con ngừơi Câu 3: Em hãy trình bày quy trình làm siro quất theo tiêu chí ở bảng sau: (Trình bày ra giấy khổ A0, hình thức báo cáo: thuyết trình) Quy trình làm siro quất Nguyên liệu Các bước tiến hành Enzym tham gia Bí kíp để làm được siro ngon là gì? Kết luận chương 2 Dạy học theo chuyên đề không phải mới được hình thành và phổ biến ở Việt Nam, nhưng do mới chỉ một số bộ phận nhỏ tiếp cận nên vẫn mang tính mới với với đông đảo GV. Từ quá trình thiết kế tới tổ chức dạy học đều khác với mô hình dạy học truyền thống. Đầu tiên phải thiết kế tài liệu chuyên đề, trong đó nội dung được kết cấu lại từ nhiều nguồn khác nhau và tích hợp nhiều yếu tố thực tiễn. Tiếp theo là bước thiết kế kế hoạch dạy học, mục tiêu trọng tâm là hướng tới hình thành năng lực qua đó hình thành kiến thức, tiến trình dạy học tổ chức thành chuỗi các hoạt động liên tiếp, trong mỗi hoạt động cần nêu rõ các khâu: chuyển giao nhiệm vụ học tập, thực hiện nhiệm vụ, báo cáo và thảo luận, nhận xét và đánh giá. Cuối cùng là bước tổ chức dạy học lần lượt qua 5 hoạt động: HĐKĐ, HĐHTKT, HĐLT, HĐVD, HĐTT-MR; có thể linh hoạt trong cách tổ chức. 40
49. Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm - Để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài 3.2. Nội dung thực nghiệm - Tổ chức hoạt động học chuyên đề: Công nghệ enzim - Đánh giá kết quả học tập 3.3. Địa điểm và thời gian thực nghiệm - Địa điểm thực nghiệm: lớp 10A3, 10A7 trường THPT Ngô Gia Tự - Bắc Ninh - Thời gian thực nghiệm từ ngày : 7/3/2019 đến ngày 5/4 /2019 3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm 3.4.1. Chọn đối tượng tham gia - Học sinh 2 lớp 10A3 và 10A7 là những lớp có trình độ nhận thức đồng đểu ( dựa vào kết quả khảo sát và phân loại HS theo đánh giá của GV bộ môn 3.4.2. Phương pháp bố trí thực nghiệm - Thu thập dữ liệu thực nghiệm bằng phương pháp: quan sát, phỏng vấn, trắc nghiệm khách quan - Đánh giá kết quả thực nghiệm thông qua trao đổi với HS,GV trong quá trình học tập theo chuyên đề chúng tôi đánh giá được: + Thái độ của HS khi tham gia học tập theo chuyên đề + Mức độ hiểu biết của HS về Công nghệ enzim và ứng dụng của công nghệ enzim trong + Vấn đề khó khăn của GV khi tổ chức dạy học theo chuyên đề 3.5. Kết quả thực nghiệm 3.5.1. Phân tích định lượng 41
50. Bảng 3.1: Thống kê kết quả học tập của HS sau chuyên đề Đạt mức Số lượng HS Quy đổi (%) Mức yếu ( 9) 2 3,4 Qua bảng thông kê trên, ta có biểu đồ sau: Yếu Trung bình Khá Giỏi Xuất sắc Biểu đồ 3.1: Kết quả điểm kiểm tra 3.5.2. Phân tích định tính 3.5.2.1. Phân tích các hoạt động và thái độ của HS trong quá trình dạy học - Thông qua việc dạy học chúng tôi nhận thấy rằng HS rất hứng thú với việc học theo chủ đề - Một số hình ảnh giờ học thực nghiệm và sản phẩm học sinh đã làm 42
51. 3.5.2.2. Phân tích chất lượng bài kiểm tra của HS Qua bài kiểm tra cuối chuyên đề, chúng tôi nhận thấy thái độ nhận thức của các em rất tốt, chất lượng bài kiểm tra cao. Kết luận chƣơng 2 Qua việc điều tra, thăm dò ý kiến, nguyện vọng của GV và HS về việc đổi mới phương pháp dạy học theo chuyên đề ở trường THPT, chúng tôi nhận thấy việc ứng dụng PPDH theo chuyên đề là phù hợp với nguyện vọng của hầu hết GV – HS. Thông qua quá trình thực nghiệm tôi nhận thấy dạy học theo chuyên đề bước đầu đạt được những kết quả như sau: Dạy học theo chuyên đề giúp cho việc học của HS có tính mục đích và liên hệ với thực tiễn tốt hơn. Huy động được kiến thức, kinh nghiệm của HS trong học tập, phát huy khả năng tự học, nâng cao hiệu quả rèn luyện cho HS các kĩ năng làm việc hợp tác, kĩ năng nghiên cứu và tìm kiếm thông tin, kĩ năng tiến trình khoa học. Thông qua quá trình thực nghiệm sư phạm, bước đầu đã thấy hiệu quả của PPDH theo chuyên đề rất khả quan. Song, chúng tôi nhận thấy mẫu thực nghiệm còn nhỏ, tính phổ quát chưa cao. Để có kết luận mang tính tổng quát và tin cậy hơn, cần được tiếp tục kiểm tra trên mẫu lớn, tiêu biểu và có tính phổ quát hơn. 44
52. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Qua nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã rút ra được một số kết luận củng cố thêm cơ sở lí luận cho phương pháp dạy học chuyên đề môn Sinh học ở trường phổ thông như sau: Thông qua dạy học theo chuyên đề, học sinh sẽ tăng hứng thú học tập, tăng khả năng tự học, tự tìm kiếm, giúp cho khả năng phát triển tư duy có hệ thống, phát triển các kĩ năng quan trọng đông thời nâng cao khả năng ứng dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống. Qua điều tra thực tiễn cho thấy, thực trạng áp dụng dạy học chuyên đề ở trường phổ thông vẫn chưa được áp dụng rộng rãi và thường xuyên. Chúng tôi cũng đã đề xuất được các bước thiết kế chuyên đề, các bước thiết kế hoạt động và các bước tổ chức dạy học. Từ đó, giáo viên có thể áp dụng để tham khảo thiết kế được các chuyên đề khác ở các khối lớp khác nhau. 2. Kiến nghị Tại các trường đại học sư phạm, chúng tôi mong muốn tiếp tục có những nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa về thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề cho học sinh phổ thông. Đối với các trường phổ thông nên triển khai việc dạy học theo chuyên đề đối với môn Sinh học và các môn học khác đến rộng rãi để đem lại nhiều hiệu quả tích cực trong việc dạy học. Và đặc biệt là các giáo viên phổ thông cần chủ động xây dựng, thiết kế 45
53. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo trình Công nghệ enzim .PGSTS. Đặng Thị Thu. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật 2. Sách giáo khoa sinh học lớp 10 3. Giáo trình công nghệ sinh học. TS. Bùi Xuân Đông 4. Giáo trình enzim .Biên tập bởi: TS. Trần Thanh Phong 5. Applications of Enzims | Their Uses in Medicine Food & IndustriesEnzims are na. enzims-role. 6. Enzim Technology: Application and Commercial Production of Enzims Article. technology/enzim-technology-application-and-commercial-production-of- enzims/10185. 7. Giáo trình công nghệ sản xuất enzim, protein và ứng dụng. PGS – TS.Nguyễn Thị Hiền 8. Giáo trình Công nghệ enzim – Nguyễn Đức Lượng chủ biên 9. Báo giáo dục Pandu . 46
54. PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: PHIẾU ĐIỀU TRA (Dành cho giáo viên) NHẰM CUNG CẤP THÔNG TIN VỀ THỰC TRẠNG THIẾT KẾ CHUYÊN ĐỀ DẠY HỌC MÔN SINH HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH Ở TRƢỜNG THPT NGÔ GIA TỰ Kính mong thầy (cô) hợp tác và giúp đỡ bằng cách trả lời các câu hỏi sau: Câu 1: Theo thầy cô dạy học theo chuyên đề là gì? Câu 2: Những kĩ năng mà học sinh có thể lĩnh hội được sau khi tham gia dạy học theo chuyên đề là gì? A. Kĩ năng khai thác kiến thức theo chiều sâu B. Kĩ năng học tập và làm việc theo nhóm C. Kĩ năng giao tiếp, trình bày , hợp tác và giải quyết vấn đề D. Cả 3 phương án trên Câu 3: Trong dạy học sinh học 10, các thầy ( cô ) đã thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề chưa? Nếu có thì ở mức độ nào? A. Đã tổ chức, thường xuyên B. Đã tổ chức, ít sử dụng C. Chưa từng tổ chức Câu 4: Theo thầy (cô) những bài như thế nào có thể thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề? A. Bài học có chứa một nội dung hay chủ đề lớn, thường bao gồm trong đó các phần nội dung hay chủ đề nhỏ có sự liên quan đến gắn kết chặt chẽ với nhau B. Bài nào cũng áp dụng được PL1
55. C. Ý kiến khác Câu 5: Thầy (cô) đánh gía như thế nào về tầm quan trọng của việc thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề trong dạy học môn sinh học? A. Rất quan trọng B. Quan trọng C. Không quan trọng D. Ý kiến khác Câu 6: Những ưu điểm của việc thiết kế và tổ chức dạy học theo chuyên đề trong dạy học môn sinh học? A. Kích thích sự tham gia tích cực của học sinh trong các hoạt động B. Giúp học sinh có nhiều kiến thức thực tế hơn C. Giúp học sinh phát triển kĩ năng sống D. Tất cả các ý kiến trên Câu 7: Để hoàn thiện 1 tiết học dạy học theo chuyên đề có hiệu quả, thầy (cô) có những định hướng, đề xuất gì? Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của thầy (cô)! Thầy(cô) vui lòng cho biết những thông tin sau : Họ tên: Nơi công tác: SĐT: PL2
56. 1.1. PHIẾU ĐIỀU TRA DÀNH CHO HỌC SINH THPT Em hãy cho biết ý kiến của mình về những vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu X vào ô vuông và viết câu trả lời vào phần để trống ( ).Thông tin của em chỉ để dùng cho mục đích nghiên cứu, không dùng cho bất cứ mục đích nào có thể ảnh hưởng tiêu cực đến em. Câu 1: Em mong muốn việc dạy học môn sinh học đem lại cho bản thân những lợi ích gì? ( em hãy đánh dấu X vào ô phù hợp mỗi hàng ngang) Mong muốn của học sinh khi học môn Rất Khá Không Không sinh học đúng đúng đúng đúng lắm Làm tốt các bài kiểm tra môn sinh học, đạt kết quả học tập tốt ( điểm cao) Kiến thức để thi đỗ tốt nghiệp THPT/ Thi đại học đạt điểm cao Kiến thức để vận dụng vào cuộc sống, công việc. Kỹ năng, phương pháp làm việc để vận dụng vào cuộc sống, công việc Câu 2: Cho biết ý kiến về việc học môn sinh học của bản thân em Ý kiến Rất Đồng ý Phân Không đồng ý vân đồng ý Em thích học sinh học Em tự tìm thông tin sinh học ngoài sgk và sách bài tập Em thích học các kiến thực sinh học có ứng dụng thực tế PL3
57. Em không mấy hứng thú với các nhiệm vụ được giao trong giờ học sinh học Sinh học gần gúi, có ý nghĩa với cuộc sống Em không tự tin khi học sinh học Câu 3: Em hãy cho biết tần suất tiếp cận với phương pháp, hình thức dạy học dưới đây trong môn sinh học Phương pháp, hình thức dạy học Chưa Rất Thỉnh Thường bao giờ hiếm thoảng xuyên Làm việc nhóm, trao đổi, thảo luận nhóm,làm bài tập theo nhóm Theo các phương pháp, hình thức dạy học hiện đại ( ví dụ: dạy học theo dự án, học theo góc ) Theo dự án Giáo viên giao các nhiệm vụ mở, nhiệm vụ gắn với thưc tiễn Học sinh tự đánh giá lực học của bản thân và của các bạn trong lớp (kết quả do em đánh giá được GV tính vào điểm số môn học) Câu 4: Em hãy tự đánh giá các kỹ năng hoặc khả năng của mình khi thực hiện nhiệm vụ được nêu dưới đây: PL4
58. Các kỹ năng Em Em có Em có cần thể tự thể tự GV thưc thực hướng hiện hiện dẫn nhưng được 1 mới chưa cách thực thành thành hiện thạo thạo được Lập kế hoạch cho các nhiệm vụ học tập Vận dụng những điều đã học được vào thực tiễn Sử dụng sơ đồ tư duy để thể hiện ý tưởng Làm việc nhóm Thu thập và xử lí thông tin Thuyết trình Đánh giá và tự đánh giá Sử dụng máy tính PL5
59. PHỤ LỤC 2: PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG CHỦ ĐỀ Để đánh giá chất lượng đề tài “thiết kế và tổ chức chuyên đề dạy học Công nghệ enzim trong dạy học môn Sinh học (theo chương trình giáo dục phổ thông mới môn Sinh học), xin thầy cô nhận xét nội dung có trong chủ đề. 1. Tính mới 2. Tính khoa học 3. Tính thực tiễn 4. Tính cần thiết và ứng dụng 5. Tính phù hợp 6. Những góp ý khác Người nhận xét PL6
60. PHỤ LỤC 3: TÀI LIỆU THAM KHẢO NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ (DÀNH CHO HỌC SINH) 1. Khái quát về Enzim 1.1. Khái niệm Enzim Enzim là chất xúc tác sinh học được tổng hợp trong các tế bào sống. Enzim chỉ làm tăng tốc độ của phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng[1] Hình 1.1. ví dụ về enzim pepsin có trong dạ dày phân giải protein trong thức ăn 1.2. Tính chất của Enzim Enzim có bản chất là protein nên dễ bị biến tính và mất hoạt tính xúc tác như axit đặc, kiềm đặc, muối kim loại nặng . Enzim có cường lực xúc tác rất lớn: ở điều kiện thích hợp, hầu hết các phản ứng có xúc tác enzim xảy ra với tốc độ nhanh gấp 108 – 1011 lần so với phản ứng không có chất xúc tác - 1 gam pepsin phân giải được 5kg protein trứng trong 2 giờ - 1 gam renin làm đông tụ được 72 tấn sữa trong sản xuất phomat - 1 mol catalase phân hủy được 5.106 mol H2O2/phút trong khi đó 1mol 3+ Fe chỉ phân hủy được 10 mol H2O2/phút PL7
61. Enzim có tính đặc hiệu cao: mỗi enzim chỉ xúc tác làm chuyển hóa được một hoặc một số cơ chất nhất định theo một kiểu liên kết hóa học nhất định, và một kiểu phản ứng nhất định. Enzim có tính đặc hiệu nên không tạo ra các sản phẩm phụ Enzim tác dụng trong điều kiện “êm dịu”. Enzim thường tác dụng ở nhiệt độ 30- 500C, pH trung tính và ở áp suất thường , không cần nồng độ axit hay nồng độ kiềm mạnh, áp suất cao, do đó không đòi hỏi các thiết bịn chịu axit, kiềm và chịu áp suất cao đắt tiền Tất cả các enzim có nguồn gốc tự nhiên không độc. Điều này có nghĩa quan trọng trong công nghiệp thực phẩm và trong y học 1.3. Cấu trúc của Enzim Enzim 1 thành phần Enzim 2 thành phần Là các enzim không đòi hỏi các nhóm Là các enzim đòi hỏi thành phần hóa học cho hoạt động của chúng hữu cơ cho hoạt động của chúng Là các enzim mà phân tử của chúng chỉ Là các enzim có cấu tạo từ protein là các phân tử protein và các chất cộng tác như các ion Fe2+, Mn2+, Zn2+ Enzim có phân tử lượng lớn từ 20 - 1.000 Kda nên không qua được màng bán thấm Trong phân tử enzim có vùng cấu trúc không gian đặc biệt chuyên liên kết với cơ chất (chất chịu tác động của enzim) được gọi là trung tâm hoạt động. Thực chất, đây là một chỗ lõm hoặc khe nhỏ trên bề mặt enzim. Cấu hình không gian của trung tâm hoạt động của enzim tương thích với cấu hình không gian của cơ chất. Tại đây các cơ chất liên kết tạm thời với enzim và nhờ đó phản ứng được xúc tác[2] PL8
62. Hình 1.2. Hình ảnh về cấu trúc của enzim 1.4 Cơ chế tác động Bước 1: Enzim liên kết với cơ chất tại trung tâm hoạt động tạo nên phức hợp enzim- cơ chất. Bước 2: Enzim tương tác với cơ chất để tạo ra sản phẩm và enzim được giải phóng, không bị biến đổi sau phản ứng (hình 1). Liên kết enzim – cơ chất mang tính đặc thù. Vì thế mỗi enzim thường chỉ xúc tác cho 1 phản ứng[2] Hình 1.3. Sơ đồ mô tả cơ chế tác động của enzim saccaraza – một loại enzim phân hủy đường saccarozo thành glucozo và fructozo 1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của Enzim • Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim Nhiệt độ: mỗi enzim có 1 nhiệt độ tối ưu, tại đó enzim có hoạt tính tối đa làm cho tốc độ phản ứng xảy ra nhanh nhất PL9
63. Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzim ở người và ở vi khuẩn suối nước nóng Độ pH : mỗi enzim có 1 độ pH thích hợp. Ví dụ, enzim pepsin của dạ dày người cần pH = 2 Hình 1.5. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hường của độ Ph đến hoạt tính của enzim pepsin và enzim tripsin Nồng độ cơ chất: với một lượng enzim xác định nếu tăng dần lượng cơ chất trong dung dịch thì thoạt đầu hoạt tính của enzim tăng dần, nhưng đến một lúc nào đó thì sự gia tăng về nồng độ cơ chất cũng không làm tăng hoạt tính của enzim. Vì tất cả trung tâm hoạt động của enzim đã được hoạt động bởi cơ chất PL10
64. Hình 1.6. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến hoạt tính của enzim Chất ức chế hoặc hoạt hóa enzim: Một số chất hóa học có thể ức chế sự hoạt động của enzim. Một số chất khác khi liên kết với enzim lại làm tăng hoạt tính của enzim. Chẳng hạn , thuốc trừ sâu DDT là những chất ức chế một số enzim quan trọng của hệ thần kinh người và động vật. Nồng độ enzim: với một lượng cơ chất xác định, khi nồng độ của enzim càng cao thì hoạt tính của enzim càng tăng.[2] Hình 1.7. Biều đồ thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ enzim đến hoạt tính của enzim 1.6. Triển vọng của Công nghệ Enzim trong tương lai Enzim là thành phần không thể thiếu được trọng mọi tế bào sống của mọi sinh vật. Chúng đóng vai trò quyết định cho mọi chuyển hóa vật chất trong tế bào và quyết định mối quan hệ giữa cơ thể sống và môi trường sống. PL11
65. Enzim là chất tham gia trao đổi chất và là chất tham gia chuyển hóa sinh học. Chính vì vai trò to lớn của chúng trong sự sống của tế bào và sự chuyển hóa vật chất ngoài tế bào nên enzim đã trở thành đối tượng rất quan trọng trong nghiên cứu sinh học và các ngành khoa học liên quan. Từ cuối thế kỉ 19 đến nay, nhiều kết quả nghiên cứu enzim đã được đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp, thúc đẩy công nghệ enzim trở thành một trong những ngành công nghệ rất quan trọng trong công nghệ sinh học, Trong những năm cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21, công nghệ enzim phát triển rất mạnh, dự báo cho những thành công lớn trong khoa học và trong kinh tế. Các nhà khoa học cũng đưa ra nhiều dự báo tùy theo lĩnh vực nghiên cứu và chuyên môn sâu của mình. Những dự báo đó được tóm tắt trong những nội dung chính như sau: 1 – Tạo nguồn enzim có chất lượng cao và có thể sản xuất ở quy mô công nghiệp Mục tiêu của công nghệ sinh học là tiến tới ngành công nghiệp công nghệ sinh học. Các quá trình sinh học để tạo ra sản phẩm phải được sản xuất hàng loạt, có thể sản xuất chất lượng sản phẩm và sản phẩm đó phải đáp ứng được yêu cầu khắt khe của con người. Dựa vào tốc độ phát triền rất mạnh của công nghệ sinh học trong những năm cuối thế kỉ 20, đầu thế kỉ 21, dựa vào nhu cầu phát triển của công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp, y học, các nhà khoa học cho thấy việc tạo giống cho công nghệ enzim là quan trọng nhất, do đó thế kỷ 21 sẽ có nhiều giống có giá trị hơn. 2 – Phát hiện ngày càng nhiều enzim trong thế giới vi sinh vật Trong những năm qua, các nhà khoa học đã phát hiện rất nhiều enzim và đã có nhiều loại enzim đã được nghiên cứu kĩ và cũng đã được đưa vào ứng dụng có hiệu quả trong sản xuất công nghiệp. Nhờ những nghiên cứu đó mà các ngành sản xuất thực phẩm, dược phẩm phát triển rất mạnh. Từ sự hiểu biết còn rất hạn chế, loài người đã hiểu được bản chất của từng loaị enzim, biết ứng dụng PL12
66. của chúng và đã thiết lập được nhiều quy trình công nghệ sản xuất nhờ hoạt động của enzim theo quy mô công nghiệp. Nhiều công nghệ truyền thống đã được phát triển theo quy mô công nghiệp. Chính những tiến bộ công nghệ này đã giúp cho công nghệ sinh học có một nền tảng sản xuất công nghiệp bền vững. Một trong những hướng sẽ phát triển mạnh mẽ nhất trong công nghệ enzim là hướng tạo ra những enzim mới trong tế bào sinh vật bằng kĩ thuật gen. 3 - Mở rộng ứng dụng enzim trong nhiều lĩnh vực kĩ thuật tinh vi Thế kỷ 21 sẽ là thế kỷ hoàn thiện nhiều loại máy móc cảm ứng sinh học và sẽ tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong việc phân tích nhạy cảm, cho kết quả phân tích rất nhanh để ứng dụng trong y học, trong phân tích chất độc, trong phân thích thành phần thực phẩm và cả phân tích VSV gây bệnh trong thực phẩm, trong y học. Ngoài ra các nhà khoa học cũng dự báo, enzim sẽ thâm nhập vào lĩnh vực rất mới đó là tin sinh học. Chính những cơ chế chuyển hóa enzim trong lĩnh vực sinh học phân tử sẽ giúp các nhà kỹ thuật tạo ra cơ chế truyền thông tin mới. Nếu thành công trong lĩnh vực này cả về mặt kỹ thuật và kinh tế, nó sẽ là cuộc cách mạng lớn nhất trong những cuộc cách mạng tin học • Ý nghĩa thực tiễn của việc phát triển công nghệ enzim - Tạo được các chế phẩm enzim với quy mô lớn, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong thực tế - Tạo ra các thuốc mới có tác dụng đặc trị cao để điều trị các bệnh, kể cả các bệnh hiểm nghèo như ung thư, AIDS vvv - Phát triển công nghệ enzim có thể hạ giá thành chế phầm enzim, tạo điều kiện để mở rộng enzim trong thực tế, sẽ cải tiến được quy trình sản xuất, cải thiện điều kiện lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm ô nhiễm môi trường[1] 2. Quy trình công nghệ sản xuất enzim PL13
67. 2.1.Nguồn nguyên liệu thu enzim Enzim là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học, mà người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật, hoặc vi sinh vật. 2.1.1. Enzim động vật: Một số mô động vật chứa nhiều enzim: dạ dày, tụy tạng, tim, gan, lá lách Tụy tạng: là cơ quan chứa nhiều enzim nhất như amylase, mantase, lipase, cholesterol esterase, nuclease, trypsin, kimotrypsin, elastase. Tất cả các enzim này được tiết ra ngoài tế bào cùng với dịch tụy Dạ dày: màng nhày của dạ dày lợn, chó, gà, thỏ chứa pepsin, riêng dạ dày lợn có gastrinsin. Dạ dày của loài động vật có sừng non ( bê, nghé) chứa renin ( enzim làm đông tụ sữa trong sản xuất phomat) Gan: là cơ quan chứa nhiều enzim có chung ở mọi cơ quan, còn thấy những hệ enzim chỉ gan mới có : enzim tổng hợp urê, chính nhờ sự phong phú về enzim này mà gan tham gia nhiều vào quá trình trao đổi chất Tuyến nước bọt: trong nước bọt ngoài các enzim tiêu hóa như: amylase, mantase. Huyết thanh: trong huyết thanh chứa nhiều enzim, bình thường hoạt độ các enzim này không lớn. Một số enzim được coi như là chỉ thị để theo dõi bênh tật như là: - Amylase ( tăng khi viêm tụy cấp) - Phosphatase kiềm ( tăng khi bị còi xương, tắc mật) - Transaminase ( tăng khi viêm gan, nhồi máu cơ tim) Tuy nhiên không thể thu nhận enzim động vật ở quy mô công nghiệp vì thời gian nuôi cấy quá dài và không kinh tế. 2.1.2. Enzim thực vật: Papain từ nhựa đu đủ PL14
68. Bromelain từ thân, lá dứa chồi và vỏ dứa Papain và bromrlain có tác dụng giống nhau: làm mềm thịt, đẩy nhanh quá trình thủy phân protein và dùng để phá đục protein trong bia, rượu Enzim amilase có trong mầm lúa đại mạch và mầm hạt thóc Polyphenoloxydase có trong lá chè, chuyển hóa hợp chất polyphenol thành qiunol tương ứng , có màu sắc đặc trưng của chè Peroxydase tác dụng với tanin tạo thành sản phẩm ngưng tụ không màu Ngoài ra trong lá chè non còn chứa một số enzim protease, pectinase, 2.1.3. Enzim vi sinh vật Đây là nguồn thu enzim rất phong phú. Từ vô số loài vi sinh vật, người ta có thể thu rất nhiều loại enzim khác nhau, trong đó có những enzim mà cơ thể thực vật và động vật không thể tổng hợp được Hệ enzim vi sinh vật có khả năng thay đổi bằng cách thay đổi điều kiện nuôi cấy và dùng các tác nhân điều chỉnh. Từ một loài vi sinh vật có khẳ năng tổng hợp mạnh hoặc một số loại enzim nào đó theo ý muốn Vi sinh vật có khả năng sinh sản, phát triển và sinh tổng hợp enzim với tốc độ cực kì lớn, do đó cho phép thu được một lượng lớn enzim trong một thời gian ngắn một cách dễ dàng Enzim vi sinh vật có hoạt tính rất mạnh, vượt xa enzim từ các nguồn khác. Người ta đã tính rằng, trong vòng 24 giờ vi sinh vật có thể chuyển hóa lượng lớn thức ăn gấp 30- 40 lần so với trọng lượng cơ thể của chúng. Trong khi đó hệ enzim của con lợn trên 50kg chỉ có thể chuyển hóa vài kg thức ăn trong một ngày.[1] => Như vậy trong 3 nguồn thu trên, nguồn thu từ vi sinh vật là kinh tế nhất vì có hàng loạt những ưu điểm sau: 1. Vi sinh vật có khả năng chuyển hóa một khối lượng cơ chất lớn hơn khối lượng cơ thể chúng hàng ngàn lần sau một thời gian ngắn PL15
69. 2. Enzim thu nhận từ vi sinh vật có hoạt tính cao 3. Tốc độ sinh sản của vi sinh vật mạnh, trong thời gian ngắn có thể thu được lượng sinh khối vi sinh vật rất lớn, giúp trong thời gian ngắn thu được lượng enzim nhiều hoặc lượng các sản phẩm trao đổi chất cao 4. Một đặc điểm riêng có của vi sinh vật đó là cơ thể nhỏ bé nên việc vận hành, kiểm soát thiết bị lên men trong quá trình sản xuất đơn giản hơn rất nhiều 5. Trong sản xuất, quá trình sinh trưởng, phát triển và sinh tổng hợp enzim của vi sinh vật hoàn toàn không phụ thuộc vào khí hậu bên ngoài. Trong khi đó sản xuất enzim từ nguồn thực vật và động vật không thể đưa vào quy mô công nghiệp được. => Vi sinh vật thích hợp nhất để sản xuất enzim trên quy mô công nghiệp. 2.2. Quy trình sản xuất enzim vi sinh vật 2.2.1. Nguồn vi sinh vật thu enzim Các chủng vi sinh vật sinh enzim thường được sử dụng trong sản xuất enzim công nghiệp Vi sinh vật Các enzim chính Aspergillus oryae KC Amylaza và proteaza Aspergillus oryae 1467 Amylaza và proteaza Aspergillus awamori Pectinaza Aspergillus terricola Proteinaza Bacillus subtitis Amylaza + proteaza Bacilus diastaticus Amylaza chịu nhiệt Streptomyces fradiae Ptoteinaza + estraza Trichoderma lignorum Xenlulaza 2.2.2. Nguyên tắc chung PL16
70. Ngày nay enzim được được sản xuất để ứng dụng vào thực tế cấp độ khác nhau từ quy trình sản xuất lớn mà ở đó enzim được xem như hàng hóa đến ứng dụng nhỏ để nghiên cứu các đặc tính và sử dụng enzim tinh khiết mà ở đó được xem xét các tính chất riêng. Từ đó xác định mức độ sản xuất và loại hình ứng dụng enzim đó. Quá trình sản xuất có thể phân chia theo bốn giai đoạn sau: Tổng hợp enzim : được thực hiện ở giai đoạn nhân giống ( pha tăng tốc) của tế bào sản xuất Thu nhận enzim: được thực hiện quá trình tách chiết enzim từ hệ thống tế bào sản xuất và liên quan đến phân tách pha rắn/lỏng, chiết xuất tế bào hoặc cô đặc enzim Tinh sạch enzim: được tiến hành hàng loạt các thao tác để khi thu nhận enzim đã được loại bỏ các chất không mong muốn Tạo chế phẩm enzim: bao gồm các công đoạn khác nhau dựa vào việc tạo ra sản phẩm enzim cuối như cố định enzim, lập công thức, nghiên cứu độ bền và tiêu chuẩn hóa sản phẩm.[7] 2.2.3. Thiết kế các quá trình lên men công nghiệp Các quá trình lên men đòi hỏi các yêu cầu sau: - Giống thuần của một cơ thể đã chon cả về chất lượng cũng như trạng thái sinh lí - Phải vô trùng, cần quan tâm đến môi trường cho sinh trưởng của vi sinh vật - Thiết bị nhân giống: thiết bị trung gian để phát triển giống đáp ứng cho nồi lên men chính - Thiết bị lên men: cấp độ phòng thí nghiệm và cấp độ sản xuất lớn - Thiết bị để lấy môi trường nuôi cấy ở trạng thái ổn định, phân tách tế bào( sinh khối), thu nhận dịch nuôi đã loại bỏ tế bào; tinh sạch sản phẩm và xử lý chất thải, nước thải đầu ra. PL17
71. 4. Quy trình sản xuất a. Lựa chọn sinh vật :Các tiêu chí quan trọng nhất để lựa chọn vi sinh vật là: - Cơ thể sinh vật phải tạo ra số lượng enzim mong muốn nhất trong một thời gian ngắn trong khi số lượng chất chuyển hóa khác được sản xuất là tối thiểu. - Một khi cơ thể được chọn, việc cải tiến chủng để tối ưu hóa sản xuất enzim có thể được thực hiện bằng các phương pháp thích hợp (đột biến, tia UV). Từ cơ thể được chọn, chất cấy có thể được chuẩn bị trong môi trường lỏng. b. Xây dựng môi trường nuôi cấy - Môi trường nuôi cấy được lựa chọn phải chứa tất cả các chất dinh dưỡng để hỗ trợ sự phát triển đầy đủ của vi sinh vật mà cuối cùng sẽ tạo ra số lượng enzim sản xuất tốt. - Các thành phần của môi trường phải sẵn sàng với chi phí thấp và an toàn về mặt dinh dưỡng. - Một số chất nền thường sử dụng cho môi trường là thủy phân tinh bột, mật đường, rượu ngâm rượu ngô, chiết xuất nấm men, và bột đậu nành. Một số ngũ cốc (lúa mì) và đậu (đậu phộng) cũng đã được sử dụng. - Độ pH của môi trường nên được giữ tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật tốt và sản xuất enzim. c. Qúa trình sản xuất: Các phương pháp nuôi cấy: - Phương pháp nuôi cấy bề mặt: là nuôi cấy trên giá thể rắn với hàm lượng nước thấp khoảng 15-20%. Ngoài thành phần dinh dưởng là protein, tinh bột, khoáng có thể trộn các chất làm xốp để thoáng khí. Tùy chủng để khống chế nhiệt độ , pH môi trường , độ ẩm, thời gian nuôi cấy cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp enzim cao nhất. - Phương pháp nuôi cấy chìm: là nuôi cấy trong môi trường dịch thể, hàm PL18
72. lượng chất khô tối đa từ 25-30%, thường từ 10-15%. Ngoài protein, tinh bột, khoáng còn có thể bổ sung kích thích tố. Cũng như trên, tùy chủng để khống chế nhiệt độ , pH môi trường, độ ẩm, thời gian nuôi cấy cho đạt hiệu quả sinh tổng hợp enzim cao nhất. => Với hai phương pháp trên, mỗi loại có ưu khuyết điểm riêng. Nuôi cấy bề mặt thường cho hiệu suất cao, dễ gở bỏ từng phần nếu bị nhiễm , nhược điểm là tốn mặt bằng nhiều, khó tự động hóa. Phương pháp nuôi cấy chìm dễ tự động hóa, phải loại bỏ hoàn tòan khi bị nhiễm. - Môi trường có thể được khử trùng bằng cách sử dụng kỹ thuật khử trùng liên tục hoặc theo đợt. Quá trình lên men được bắt đầu bằng cách cấy môi trường. Các điều kiện tăng trưởng (pH, nhiệt độ, cung cấp O2 , dinh dưỡng bổ sung) được duy trì ở mức tối ưu. - Việc sản xuất enzim chủ yếu được thực hiện bằng quá trình lên men theo lô và ở mức độ thấp hơn do quá trình liên tục. Hệ thống phản ứng sinh học phải được duy trì vô trùng trong suốt quá trình lên men. Thời gian lên men thay đổi khoảng 2-7 ngày, trong hầu hết các quy trình sản xuất. Ngoài các enzim mong muốn, một số chất chuyển hóa khác cũng được sản xuất. (Các) Enzim phải được thu hồi và tinh chế. d. Phục hồi và tinh chế các enzim: - Enzim mong muốn được tạo ra có thể được bài tiết vào môi trường nuôi cấy (enzim ngoại bào) hoặc có thể có trong tế bào (enzim nội bào). Tùy theo yêu cầu, enzim thương mại có thể là tinh khiết hoặc tinh khiết cao. Hơn nữa, nó có thể ở dạng rắn hoặc lỏng. Các bước liên quan đến quá trình xử lý sẽ phụ thuộc vào tính chất của enzim và mức độ tinh khiết mong muốn. - Nói chung, việc thu hồi một enzim ngoại bào là đơn giản hơn so với enzim nội bào. Đối với việc giải phóng các enzim nội bào, cần có những kỹ thuật đặc biệt để phá vỡ tế bào. Tế bào vi khuẩn có thể bị phá vỡ bằng các PL19
73. phương tiện vật lý (sonication, áp lực cao, hạt thủy tinh). Các tế bào tế bào của vi khuẩn có thể được lysed bởi các enzim lysozyme. Đối với nấm men, enzim β- glucanase được sử dụng. Tuy nhiên, các phương pháp enzim là tốn kém. - Các bước phục hồi và thanh lọc (được mô tả ngắn gọn dưới đây) sẽ giống nhau đối với các enzim nội bào và ngoại bào .Việc xem xét quan trọng nhất là để giảm thiểu sự mất mát hoạt động enzim mong muốn. + Loại bỏ các mảnh vỡ tế bào: Lọc hoặc ly tâm có thể được sử dụng để loại bỏ mảnh vỡ tế bào. + Loại bỏ axit nucleic: Các axit nucleic cản trở việc phục hồi và tinh chế các enzim. Chúng có thể được kết tủa và loại bỏ bằng cách thêm các poly-cation như polyamines,streptomycin và polyethyleneimine. + Tách bằng phương pháp sắc ký:Có một số kỹ thuật sắc ký để tách và tinh chế các enzim. Chúng bao gồm trao đổi ion, loại trừ kích thước, ái lực, tương tác hydro nước và sắc ký lỏng. Trong đó, sắc ký trao đổi ion được sử dụng phổ biến nhất để làm sạch enzim. + Làm khô và đóng gói: Dạng cô đặc của enzim có thể thu được bằng cách sấy khô. Điều này có thể được thực hiện bằng máy bốc hơi hoặc máy sấy đông khô. Enzim khô có thể được đóng gói và đưa ra thị trường. Tất cả các enzim được sử dụng trong thực phẩm hoặc các phương pháp điều trị y tế phải có độ tinh khiết cao và phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật theo yêu cầu của cơ quan quản lý. Các enzim này phải hoàn toàn không có các chất độc, các vi sinh vật gây hại và không gây dị ứng.[4] 3. Ứng dụng công nghệ enzim trong công nghiệp thực phẩm, y dƣợc, kĩ thuật di truyền 3.1. Tình hình ứng dụng của enzim trong công nghiệp trên thế giới và ở Việt Nam PL20
74. Từ khi phát hiện ra enzim và khả năng chuyển hóa của enzim, con người đã tăng nhanh quá trình sản xuất và ứng dụng của enzim trong công nghiệp. Số lượng enzim phát hiện ngày càng nhiều và số lượng enzim được ứng dụng vào công nghiệp cũng ngày càng nhiều. Các enzim quan trọng, được ứng dụng rộng dãi trong công nghiệp được trình bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1.1. Mức độ ứng dụng của một số enzim quan trọng hiện nay trên thế giới STT Loại enzim Tỷ lệ ứng dụng 1 Enzim protease 59% - Trypsine 3% - Rennet 10% - Protease acid 3% - Protease trung tính 12% - Protease kiềm yếu 6% - Protease kiềm mạnh dùng trong 25% chất tẩy rửa 2 Cacbonhydrase 28% - Pectinase 3% - Isomease 6% - Cellulase 1% - Amylase 26% 3 Lipase 3% 4 Các enzim khác sử dụng trong y học và 10% phân tích Qua bảng trên ta thấy được các enzim thuộc nhóm protease hiện đang được ứng dụng nhiều nhất. Trong đó enzim protease kiềm được ứng dụng trong chất tẩy rửa với số lượng lớn nhất so với các loại enzim khác. Trong số enzim được sản xuất và ứng dụng trên thế giới, các nước châu Âu sản xuất và bán ra thị trường với số lượng lớn nhất thế giới. Bảng 3.1.2. Thị trường enzim ở Châu Âu( nguồn Frost và Sullivan,1992) Stt Loại enzim Giá trị Stt Loại enzim Giá trị buôn bán buôn bán enzim( enzim ( triệu USD) triệu USD) PL21
75. 1 Cacbonhydrase 83,2 4 Pectinase 41,6 2 Protease 187,2 5 Những loại enzim đặc biệt 20,6 3 Lipase 31,6 6 Các loại enzim khác 41,6 Riêng trong công nghệ thực phẩm, lượng enzim được tiêu thụ nhiều nhất. Số lượng enzim được ứng dụng chủ yếu ở các nước châu Mỹ, châu Âu. Bảng 3.1.3. Thị trường enzim trong công nghệ thực phẩm, thức ăn gia súc trên thế giới Stt Lĩnh vực công nghiệp và Giá trị Stt Lĩnh vực công nghiệp và Giá trị enzim buôn enzim buôn bán bán enzim enzim ( triệu ( triệu USD) USD) 1 Chuyển hóa tinh bột 4 Công nghiệp bánh kẹo Amylo glucosidase 55 Amylase nấm sợi 10 - 12 Glucose isomerase 20 Protease 1 – 2 Cellulase,Hemicellululase 5 Cellulose,hemicellulase 1 – 2 Enzim nấm sợi 3 Pullulanase 1 2 Công nghiệp sữa 5 Thực phẩm hỗn hợp Rennet động vật 75 Invertase 8 Rennet vi sinh vật 20 Lipase 2 Lipase – esterrase 8 Bromelain 3 – 4 lizzyme 6 Glucoseoxidase 1 – 2 3 Rượu, bia, nước giải 6 Thức ăn gia súc khát Cellulase,Hemicellululase 2 – 3 Pectianase 10 Glucoseoxidase 1 – 2 Papain 8 Protease vi khuẩn < 0,5 Amyloglucosidase 1 – 2 Cellulase,Hemicellululase 3 – 4 Glucose – oxidase 0,5 Ở Việt Nam, công nghệ enzim chưa phát triển. Các nghiên cứu có đề cập đến hầu hết các loại enzim của động vật, thực vật, vi sinh vật, nhưng chưa có enzim PL22
76. nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp. Việt Nam vẫn hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn enzim từ nước ngoài. Trong đó các loại enzim đang được sử dụng nhiều ở Việt Nam là các loại enzim của hãng NOVO của Đan Mạch. Điều đó cho thấy sự hiểu biết, nghiên cứu và phát triển công cuộc sản xuất enzim ở Việt Nam là vô cùng cần thiết. 3.2. Ứng dụng công nghệ enzim trong công nghiệp thực phẩm Bảng 3.2.1.Ứng dụng của enzim trong công nghiệp thực phẩm[7] Công nghiệp Sự ứng dụng Enzim Nguồn gốc Bánh nướng Làm biến đổi bột Proteaza Nấm mốc nhào bánh mì Amylaza Mail Tẩy trắng màu tự Lipoxidaza nghiền nhiên của bột Nấm men bánh mì Bột đậu nành Bia và đồ uống có Nấu mait Proteasa Malt cồn Giảm hàm lượng Amylaza Nấm, vi dextrin Amyloglucooxydaza khuẩn Papain Nấm mốc Kẹo Làm mềm kẹo Invectasza Nấm men Mứt kẹo Chống “sạn” đường Amylaza Vi khuẩn Ngũ cốc Xử lý sơ bộ ngũ cốc Amylaza Malt, nấm Cà phê Khử chất nhày từ Pectinaza Nấm mốc những quả mọng Amylaza Làm loãng độ đặc Pectindaza Công nghệ sản Làm đông sữa trong Rennet Nấm dạ dày PL23
77. xuất bơ, sữa sản xuất phomat Proteaza bê Thủy phân protein Glucooxydaza Nhựa quả Khử oxy từ bột Catalaza đu đủ trứng Nấm mốc Vi khuẩn Lên men rau quả Làm chua rau, quả Glucooxydaza Vi khuẩn lactic Công nghệ cá Thủy phân thịt cá Proteaza Vi khuẩn Đóng gói thịt Làm mềm thịt Proteaza Nhựa quả đu đủ Quả dứa Nấm mốc Quả và nước ép p, lọc và cô đặc Pectinaza Nấm mốc quả nước quả Natringinaza Tinh bột Chế tạo siro ngô Amylaza Nấm mốc khác nhau. Amyloglucodaza Nâm mốc Sản xuất Glucoizomezara Vi khuẩn dextroza,fructoza Công nghệ sản Hóa lỏng Amylaza Vi khuẩn xuất Alcol Đường hóa Amyloglucooxydaza Mail, nấm mốc Ví dụ 1: Quy trình công nghệ sản xuất bắp cải muối Bắp cải muối là một trong những thực phẩm lên men khá phổ biến được sử dụng thường xuyên trong những bữa ăn hàng ngày do một số ưu điểm như: hàm lượng calo thấp, hàm lượng chất xơ cao, giàu các yếu tố vi lượng và hầu như không PL24
78. chất béo. Quy trình: Thu hoạch bắp cải => loại bỏ lá xanh, lõi, lá hỏng, dập=> rửa sạch, để ráo=> cắt nhỏ thành sợi => cho thêm muối, đường theo tỉ lệ => nén chặt => lên men => sản phẩm Ví dụ 2: Quy trình làm ánh mì Các loại hạt ngũ cốc như lúa mì, lúa nước, bắp (ngô), khoai mì( sắn) như là những nguồn nguyên liệu chính để làm bánh. Trong đó, chỉ có bột từ lúa mì mới có thể là nguyên liệu sản xuất bánh mì. Trước kia bánh mì chỉ phổ biến ở các nước Tây âu, nhưng trong vài thập niên gần đây, bánh mì được coi như là 1 khẩu phần lương thực của Việt Nam Trong sản xuất bánh mì, enzim được coi như là chất phụ gia cho vào quá trình làm bánh để tăng chất lượng bánh mì., và giải quyết một số vấn đề như: + Làm tăng nhanh thể tích của bánh + Làm màu sắc của bánh đẹp hơn + Làm tăng mùi thơm cho bánh PL25
79. Trong quá trình sản xuất bánh mì, người ta sử dụng những loại enzim sau: Enzim protease: được sử dụng nhằm làm giảm độ nhớt của bột nhào do gluten gây ra, làm tăng hệ số tiêu hóa của protein. Protease được sử dụng trong sản xuất bánh mì là những protease trung tính. Enzim amylase: có tác dụng thủy phân tinh bột thành đường. Nhờ đó nấm men Saccharomyces cerevisiae sẽ dễ dàng chuyển hóa chúng thành cồn, CO2, làm tăng thể tích của bánh và tạo ra màu sắc, hương vị thơm ngon cho bánh. Ngoài ra, người ta còn sử dụng enzim lipoxygenase từ đậu nành để tăng khả năng làm trắng bột, phospholipase từ nguồn động vật, hemicellulase để làm tăng chất lượng bột. Tùy theo hoạt tính enzim và điều kiện xử lý bột mà người ta sẽ cho một lượng enzim khác nhau. Thông thường, để làm bánh mì người ta thường cho 2gam/100kg bột, bánh biscuit là 15 gam/100kg bột. Ý nghĩa quan trọng của việc sử dụng chế phẩm enzim trong sản xuất bánh mì là khi ta sử dụng enzim, nhờ họa động của nó mà lượng đường được tạo thành từ từ, không tập trung quá nhiều ở giai đoạn đầu hoặc giai đoạn cuối của quá trình nhào bột. Chính vì thế mà enzim như một chất điều hòa trong suốt quá trình kỹ thuật. Như vậy, ở một góc độ nào đó ta sử dụng enzim trong sản xuất bánh mì như một yếu tố điều khiển kỹ thuật cho quá trình sản xuất này PL26
80. Ví dụ 2: Quy trình sản xuất phomat từ sữa tƣơi Pho mát hay còn gọi là phô mai là thực phẩm làm bằng cách kết đông và lên men sữa của bò, trâu, dê, cừu Tên ƣớc Mục đích Cách làm Thời gian Thanh trùng Tiêu diệt các Sữa được thanh trùng ở nhiệt 15- 20 phút Pasteur nhóm vi sinh vật độ 72- 73 độ C gây bênh Bổ sung Làm đông tụ sữa Sau khi làm nguội, cấy giống 30 phút giống khởi khởi động( vi khuẩn lactic, động và các propionibacterium) vào sữa chất đông tụ 5- 20 gam CaCl2 /100 lít sữa, sữa CaCO3, muối Nitrat( KNO3, NaNO3) với lượng tối đa 30 g/ 100 ml sữa, rennet theo tỷ lệ 10ml rennet,/ 100- 150 lít sữa Cắt gel Làm tăng diện tích Trước khi cắt gel, kiểm tra 30 phút bề mặt giúp quá chất lượng đông tụ bằng dao, trình thoát Whey nếu vết cắt gọn và bóng thì được dễ dàng quá trình đông tụ hoàn thành, PL27
81. Tên ƣớc Mục đích Cách làm Thời gian Gel được cắt thành những miếng nhỏ, kích thước 3-15 mm, phụ thuộc vào loại phomat. Miếng cắt càng nhỏ, lượng nước thoát ra càng lớn Khuấy trộn Làm cho các Khuấy trộn nhẹ nhàng nhưng 30 phút và rút nƣớc miếng gel không cũng cần đủ nhanh để các an đầu bị kết lắng xuống miếng gel không bị kết lắng đáy( tránh ảnh xuống đáy, hưởng đến kết cấu Whey thường được rút theo của phomat cũng mẻ, mỗi mẻ khoảng 30- 35% như làm mất casein trong Whey) giảm thể tích gia nhiệt Gia nhiệt và Điều chỉnh mật độ Tăng nhiệt độ nồi nấu hoặc 60 phút khuấy trộn và Ph của gel, loại bổ sung trực tiếp vào nước dần nước khỏi gel nóng Loại bỏ nƣớc Tách hết nước ra Sau khi gel sữa đạt được độ 2- 2,5h trong và ử khỏi khối đông, cứng và độ axit cần thiết , lý phomat nâng tỉ lệ chất lượng nước tồn dư(Whey) sẽ tƣơi dinh dưỡng trong được loại bỏ theo các phương sản phẩm pháp khác nhau tùy theo dạng phomat cần sản xuất Nén phomat Tạo độ cứng và Phomat tươi được chuyển vào 20 – 24g giờ hình dạng của khối khuôn, rồi nén lại. mức độ phomat nén tùy từng loại phomat cần PL28
82. Tên ƣớc Mục đích Cách làm Thời gian sản xuất Muối Tạo vị mặn thích Ngâm khối đông trong dung 5- 6 giờ, hoặc phomat hợp, tạo điều kiện dịch nước muối hoặc rắc 1-2 ngày cho chủng vi sinh muối khô lên bề mặt khối vật phát triển, ức đông chế sự phát triển của vi sinh vật có hại, chủ yếu là trực khuẩn đường ruột Làm chín Tạo cho từng loại Phomat được đưa vào hầm Vài tuần đến phomat phomat có mùi vị, làm chín ở 50- 57 độ C , có hàng năm cấu trúc và màu độ ẩm là 80- 90% sắc riêng biệt đặc trưng Hình ảnh về phomat tươi Ví dụ 3: ứng dụng của enzim pectinase trong sản xuất nước hoa quả và rượu vang Trong sản xuất nước quả và rượu vang, người ta thường sử dụng một trong sáu PL29
83. nhóm enzim sau: Nhóm chế phẩm enzim dùng để sản xuất nước hoa quả đục. Mục đích sử dụng nhóm chế phẩm enzim này là làm tăng hiệu suất trích ly để thu được lượng sản phẩm lớn. Nhóm chế phẩm enzim dùng để sản xuất nước quả trong, không chứa pectin. Mục đích sử dụng nhóm chế phẩm này là làm tăng hiệu suất trích ly và thủy phân hoàn toàn các chất protein., làm giảm độ nhớt và làm triệt tiêu nguyên nhân làm đục nước quả. Nhóm chế phẩm enzim dùng để tăng khả năng đồng hóa nước quả và thịt quả, làm tăng khả năng trích ly nước quả. Nhóm chế phẩm enzim dùng để sản xuất bán sản phẩm rượu vang, nhằm tăng hiệu suất trích ly của bán sản phẩm. Nhóm chế phẩm enzim được dùng vào mục đích chống lại sự đường hóa trong sản xuất siro thành phẩm. Nhóm enzim làm ngăn cản quá trình oxy hóa và làm cản trở sự phát triển của VSV hiếu khí phát triển trong nước quả, trong rượu vang. Cơ chế tác động của enzim pectinase: + Phá vỡ thành tế bào thực vật nhằm nâng cao hiệu suất thu nước quả + Làm trong và ổn định chất lượng nước: nước quả sau khi được tách khỏi tế bào thường chứa nhiều chất khác nhau, trong đó chất pectin chiếm lượng đáng kể và pectin thường gây nhớt và gây đục nước quả. Nho là loai trái cây thơm ngon mà vô cùng bổ dưỡng, nho không chỉ cung cấp lượng đường cần thiết cho cơ thể mà còn giúp ngăn ngừa lão hóa và các loại bệnh tật. Quy trình sản xuất rượu vang nho như sau PL30
84. Nho tươi Rửa, chọn lọc Quả hư Nghiền xé 0 Gia nhiệt, t= 60- 63 C Xử lý bằng enzim, t= 30-60 phút SO E. pectinase 2 Lọc sơ bộ Dịch lọc p Bã Trộn Dịch lọc Tách cặn, gia nhiệt 80- 850 C, t= 2 phút Tinh lọc loại bỏ cặn Thanh trùng Đóng chai và bảo quản, sử dụng - Trong nho có nhiều xơ, hemicellulose gây đục sản phẩm, vì vậy sử dụng enzim nhằm cắt những khối lượng phân tử lớn thành khối lượng phân tử nhỏ. Như vậy hàm lượng cặn sẽ giảm đi, quá trình làm trong sẽ đơn giản hơn nhiều. PL31
85. - Enzim pectinase đóng vai trò chuyển hóa propectin thành pecin hòa tan, sử dụng vỏ nho làm cơ chất. Nhờ đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết thu dịch nho, dịch nho thu được sẽ nhiều hơn, chất lượng tốt hơn. Phương pháp này cũng thu được nhiều chất có lợi cho công nghệ như: chất màu, tanin - Bổ sung SO2 với tác dụng làm trong dịch nho, làm chậm sự oxy hóa Hình ảnh minh họa nước nho ép 3.2. Ứng dụng công nghệ enzim trong y dược Trong y học có thể sử dụng enzim để chữa bệnh, để sản xuất các sinh tố và các chất kháng sinh. Ví dụ: Có thể dùng enzim để tăng thêm lượng enzim cho cơ thể, chữa các bệnh thiếu enzim bẩm sinh, hoặc làm các nội quan nhân tạo, có thể dùng enzim để chữa bệnh, về tiêu hóa kém hoặc để loại bỏ các phần mô bị hỏng, bị thối ở các ổ viêm, các vết thương, hoặc hòa tan cục máu đông làm tắc nghẽn mạch máu. Ngoài ra có thể dùng enzim để phân giải thuốc khi cơ thể bị dị ứng mạnh với các thuốc này. Ví dụ dùng penixinaza khi cơ thể bị dị ứng mạnh với pinixilin, Chữa bệnh do siêu vi trùng gây nên bằng các loại enzim phân giải axit PL32
86. nucleic( nucleaza) Dùng kẹo cao su có chứa 2 loại enzim( lactat dehydrogenaza và invectaza) để chống sâu răng. Hai loại enzim này có khả năng phân giải, hòa tan lớp keo bền ở chân răng do liên cầu khuẩn gây ra Dùng enzim chuẩn đoán nhanh một số bệnh như dùng glucooxydaza và peroxydaza cùng với các phụ liệu khác tạo giấy chỉ thị cực nhanh để kiểm tra bệnh tiểu đường. Giấy này được làm bằng xenluloza đặc biệt, được tẩm dung dịch 2 enzim trên và chất tiếp nhận sinh màu octodiamizin hoặc octotoluidin. Khi nhúng giấy chỉ thị này vào nước tiểu, nếu nước tiểu có chứa glucoza thì sau 1- 2 phút nhấc giấy ra khỏi dung dịch nước tiểu, giấy sẽ chuyển từ mầu trắng sang xanh, hoặc sang màu khác. Cơ chế chuyển màu như sau: Glucoxydaza Glucoza + O2 Axit gluconic + H2O Peroxidaza H2O + chất tiếp nhận sinh màu chất tiếp nhận sinh màu (không màu) ( có màu) ( tr 9- Giáo trình công nghệ sản xuất enzim, protein và ứng dụng. PGS – TS.Nguyễn Thị Hiền Một số sản phẩm được sanr xuất bằng công nghệ enzim PL33
87. 3.3. Ứng dụng công nghệ enzim trong kĩ thuật di truyền Enzim- chiếc kéo và keo gắn kì diệu trong tay các nhà sinh học phân tử Các nhà sinh học phân tử từ lâu đã có ý tưởng chuyển gen từ loài này sang loài khác hoặc thay thế các gen bị hỏng gây bệnh ở người bằng các gen lành. Tuy nhiên vấn đề là làm sao để cắt tách các gen cần chuyển để gắn nó vào các nhiễm sắc thể của tế bào nhận? Chiếc kéo cắt gen là gì và keo gắn gen là gì, lấy ở đâu? Cuối cùng họ đã tìm ra được những enzim đặc biệt của vi khuẩn làm “kéo” đặc chủng để tách các gen cũng như tìm được các enzim làm “keo dính” để gắn gen. Với các công cụ này các nhà khoa học có thể cắt rời một gen nào đó từ loài này rồi chuyển sang loài kia để tạo nên những sinh vật chưa từng có trong tự nhiên. Ví dụ, cây thuốc lá được cấy gen “ phát sáng” lấy từ đom đóm có thể phát sáng trong đêm. Một số loại enzim thường được sử dụng trong kĩ thuật di truyền như: a. Enzim giới hạn - Là ezim có khả năng nhận biết những đoạn trình tự AND nhất định và cắt AND ở ngay điểm này hay điểm kế cận. b. Các enzim polymerase - Enzim polymerase xúc tác cho quá trình sao chép của axit nucleic (ADN và ARN). Các enzim này tổng hợp axit nucleic bằng cách nối các nucleotid với nhau theo NTBS dựa theomạch khuôn. Quá trình tổng hợp mạch mới bổ sung diễn ra theo chiều 5’→3’ và sự khởi đầu cần đầu 3’-OH tự do. - ADN polymerase: tổng hợp ARN mồi có nhóm 3’-OH tự do. - ARN polymerase: enzim này xúc tác tổng hợp ARN từ mạch khuôn ADN theo chiều 5’-3’ (mạch khuôn có chiều 3’- 5’) c. Enzim phiên mã ngược: - Là enzim có khả năng tổng hợp ADN một mạch từ khuôn mARN. PL35
88. d. Enzim nối (ligase) - Là enzim nối quan trọng trong tế bào, enzim này xúc tác hình thành liên kết photphodieste để nối các đoạn axit nucleic với nhau. - Có hai loại: ADN ligase và ARN ligase.[4] PL36