針對《紡織生物化學》課程的教學進行探索和思考

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植物源纖維(如棉、麻)與動物源纖維(如毛、絲)在紡織工業中佔有舉足輕重的地位,現代生物技術不但在這些纖維材料的生產和品質改良中扮演越來越重要的角色,在紡織材料處理和紡織加工過程中的應用也越來越廣泛。特別是近年隨著紡織清潔生產的發展,酶製劑開始在紡織工業中大量使用,紡織工業與生物工程呈現出越來越多的交叉性。基於此,江南大學紡織工程專業輕化方向碩士研究生新開設了一門專業基礎課程《紡織生物化學》。紡織生物化學旨在講授有關酶製劑在紡織加工過程中應用的共性問題、紡織廢水的生化處理,以及上述生物紡織材料生物改性方面的知識。通過學習有關紡織生物化學方面的知識將拓展紡織工程專業碩士研究生的眼界和思路,為將來的科研和工作打下良好的基礎。本文擬圍繞該門課程的教學作一些探索和思考。

針對《紡織生物化學》課程的教學進行探索和思考

一、教學目的和主要內容

隨著人們環保意識的逐漸增強,紡織印染技術已圍繞生態平衡和清潔化生產的主題展開。要從根本上改變紡織工業高消耗、高汙染的傳統粗放型生產方式,必須大力推動和發展紡織工業清潔生產技術,實現紡織工業汙染防治由“末端治理”向“源頭預防”的轉變。用高效生物催化劑參與的酶處理工藝替代傳統的化學處理工藝,可以顯著降低水耗、能耗,廢水量顯著減少並且容易處理,是紡織工業清潔生產技術的未來發展方向之一。

通過這門課程的學習,旨在使紡織工程專業碩士研究生了解紡織清潔生產的必要性,重點掌握酶對紡織材料的作用原理、在紡織生產過程中的具體應用情況和最新發展研究,並瞭解紡織廢水的生化處理特徵及生物技術在紡織其它方面的應用。本課程的目的在於進一步擴充套件紡織工程專業碩士研究生的知識面,為今後進行相關研究打下良好的基礎。

二、教學實施過程中的若干要點

1.教學內容的安排

本門課程沒有專門的教材,主要參考書為《酶在紡織中的應用》[1],《生物化學戶》[2],《紡織材料學戶》[3]等,要求學生先行修過有機化學和纖維化學。紡織專業學生生物知識基礎薄弱,為了使同學能更好的理解授課內容,教學初期有必要介紹一些生物技術方面的基本知識。主要內容有以下幾方面:

第一章導論。介紹生物技術與紡織工程的關係及紡織清潔生產的必要性。

第二章酶對紡織材料的作用原理。介紹酶的作用原理、紡織用酶製劑的配製與效能、紡織酶催化反應的特點及其動力學模型、纖維素酶對纖維素纖維的作用原理、酶對蛋白纖維的作用機理、澱粉酶在退漿中的作用機理、果膠酶在纖維精練中的作用機理及基因工程在紡織用酶製劑生產中的應用。

第三章紡織品的生物前處理技術。介紹紡織品前處理用酶。

第四章紡織品的生物後整理技術。介紹紡織品生物後整理用酶。

第五章酶在纖維改性中的應用。介紹酶在纖維素纖維、羊毛纖維、駱駝毛、晴綸及滌綸改性中的應用。

第六章其它新型酶製劑及其在紡織中的應用前景。介紹漆酶、葡萄糖氧化酶、半纖維素酶與木質素酶、聚乙烯醇降解酶。

第七章紡織廢水的生化處理特徵。介紹印染廢水的生化處理機理和印染廢水有機物的生化降解途徑。

第八章生物技術在紡織其它方面的應用。介紹紡織材料的生物合成及降解技術、紡織纖維的生物著色技術、來源於植物的生物染料等。

為了使同學們能夠了解國際上關於生物技術應用於紡織領域中的最新動態,經常查閱外文期刊資料和關注國際會議等以補充授課內容是必不可少的。

2.充分調動學生學習積極性

與本科生相比,碩士研究生具有一定的獨立思考能力、理解能力,並具有一定的自學能力。作為研究生課程的教師,在教學活動中要確立以教師為主導、以學生為主體的觀念,要注重學生自身能力的提高,要將簡單地傳授知識轉變為對學生學習的指導和啟發,使學生由被動的接受知識轉變為主動的學習,學會如何發現問題、分析問題及解決問題。

我們在授課過程中,希望更深層次的向學生解釋“為什麼”,以使學生在以後的課題研究過程中,在解釋實驗現象時,能夠利用發散性思維,儘可能從不同角度進行思考,大膽假設,小公求證,力求提出獨到的見解。

例如在講授如何減輕纖維素酶對靛藍牛仔布進行返舊整理時的返沾現象問題時,我們先提出問題:為什麼採用纖維素酶對靛藍牛仔布進行返舊整理,和傳統處理方法相比,使用酶處理的優勢體現在哪些方面?造成靛藍粒子返沾的原因是什麼,有哪些因素會影響處理效果?已有一些什麼措施可以減輕靛藍粒子返沾現象,還存在什麼不足?鼓勵學生除了閱讀專業書籍外,通過查閱資料得到自己的見解,再加上教師的講解,有利於使學生了解蘊含其中的科學創造方法,做到教學與科研相結合,提高學生的科學思維能力。還可組織學生和教師共同進行討論,學生不僅從教師這裡,同時,也從其他同學那裡獲得有價值的資訊。

3.考核方式的確定

本課程採取撰寫學術論文的形式對學生進行考核。選題時由教師確定選題內容,一般為本學科發展前沿或與實際聯絡密切的內容,如生物過氧化氫酶的研究進展;仿蜘蛛絲紡絲的方法等。學生根據自己的興趣或隨後要研究的課題情況,選擇一個主題。選定主題後,學生必須查閱相關文獻。隨著計算機檢索系統和學校圖書館資料庫的發展,查閱文獻已非常快捷和方便。研究生經過本階段的學習,已掌握了一定的計算機及手工檢索文獻的能力。研究生在查閱文獻的過程中,教師應著重培養學生在接受別人研究成果基礎上進行自己思考的能力,培養學生善於發現文獻創新點的能力及概括能力。

學生撰寫的論文一般是綜述性的,圍繞著選定主題的研究現狀、存在的問題以及需要進一步研究的問題等內容進行撰寫,要求論文字數在4000字左右,並且外文資料引用必須達到3篇以上。在寫作過程中,教師要指導學生積極思考、歸納總結並大膽提出自己的見解。在有條件的情況下組織學生以報告的方式,向教師和其他同學介紹自己的論文,每位學生的報告時間為10分鐘左右。在學生報告過程中,教師應仔細聽講,評價學生表達的`條理性,對問題的理解程度以及是否具有獨到的見解等,學生講完之後,教師根據報告情況進行適當補充並加以講評。

三、《紡織生物化學》課堂教學思考

1.幻燈片的使用

目前,高校授課基本採用powerpoint(ppt)課件進行授課。準備pPt課件是一項艱苦而費時的備課工作,特別是第一次備課。認真的備課有助於教師熟悉授課內容的每一處細節,以提高課堂教學效果。幻燈片的數量並非越多越好,幻燈片內容應與課堂語言的解說內容相匹配,幻燈片在課堂教學中只是一種輔助工具,授課的主體仍應是教師的思路。

2.學生積極性和主動性的調動

授課過程中相關例項在課堂上的講授有助於加深學生對教學內容的掌握。一些已經成功應用於紡織工業中酶製劑或生物處理工藝過程開發的介紹,有助於增加生動性,活躍課堂氣氛,從而提高教學效果。

3.學生能力的培養和提高

授課過程特別是在主題討論和撰寫學術綜述過程中,我們發現一些學生在查閱和閱讀外語資料方面存在一定的困難,而在研究進行過程中為了瞭解在研課題最新國際研究動向,檢索和閱讀外文資料是必不可少的。在今後授課過程中,我們擬增加外文資料讀書報告和教師講評等內容,以提高學生查閱和閱讀外語資料能力。

4.研究經驗的運用

目前授課教師都具有相關學科博士學位,同時也從事著相應學科的研究與開發工作,因此大都具有這方面實驗研究經驗。與此相反,學生是剛剛進人研究生課程學習的研一新生,缺乏科研經驗,並且大部分學生生物知識薄弱,在很多教師看來非常簡單的概念,如酶的活性測定等,學生可能感到抽象。因此在講授課程內容時,適當地加人一些相關實驗方法的演示,並輔以相應的研究例項講解,對於增加概念的掌握和理解具有重要的作用,並有利於學生在以後的課題研究中利用發散性思維去設計實驗和解釋實驗現象,有利於激發學生大膽探索、努力創新的動機。

[參考文獻]

[1]周文龍.酶在紡織中的應用[M].北京:中國紡織出版社,2002.

[2]魏述眾.生物化學[M].北京:中國輕工業出版社,1996.

[3]姚穆.紡織材料學[M].北京:紡織工業出版社,1993.