淺談“生物技術實踐”選修模塊的教學

邵廷江

1本模塊目標概述

本模塊是實驗內容，模塊中所說的生物技術，是指廣義的生物技術，而不限于現代生物技術。本模塊內容包括“微生物的利用”、“酶的應用”、“生物技術在食品加工中的應用”和“生物技術在其他方面的應用”4部分。根據我省普通高中實際教學狀況，建議將來傾向學習理工類專業或學習生物科學類專業的學生學習本模塊。在學習本模塊時，建議從專題2“酶的應用”、專題3“生物技術在食品加工中的應用”、專題4“嘗試蛋白質的提取和分離”中選做5～7個實驗。

通過本模塊的學習，使學生在教師的指導下能夠自己設計并進行實驗。教師應組織學生進行探究性學習，給學生提供充分的實驗條件及必要的參考資料等，引導學生自己搜集資料、設計和進行實驗，參加和輔導學生的討論。學習實驗原理時，教師要注意密切聯系必修1、2、3模塊和選修2、3模塊的有關知識。本模塊對實驗室的硬件要求較高，各中學要積極加強實驗室的硬件設施建設，盡快配齊必需儀器、藥品等，并做好實驗儀器的清潔與維護工作，以保證實驗的開設。在目前現有實驗室條件下，要提高實驗室的利用率，如：適當調整課時，合理分配實驗室的使用時間；作好實驗計劃、提前布置實驗課目和實驗的準備工作，縮短實驗室的運轉周期等。

2學習要求與教學建議

2．1酶的應用

學習要求：參考課程標準“4.2酶的應用”。

教學建議：這部分內容的重點是研究酶在生產生活中的實際應用，包括制作果汁、洗滌衣物以及通過細胞的固定化技術應用酶。

關于酶的存在與簡單制作方法內容，重點是通過對果膠酶作用的實驗來了解酶的功能。這部分內容可以由學生自主學習完成，通過資料查詢、網絡課件演示、小組合作研討等，讓學生認識到酶的研究、生產和應用對于人類生活的重要性。實驗時教師讓學生自己動手榨取果汁，分組進行實驗，然后通過學生的討論、交流，研討果膠酶的作用。

酶活力的測定的重點是通過對果膠酶作用最佳pH和最佳溫度的探究，了解酶的功能。實驗時，教師引導學生設計實驗方案和實驗流程，并通過研討和評價，確定和實施實驗方案。

關于加酶洗衣粉去除衣服污漬的效果，可以嘗試要求學生分成若干實驗小組，每個小組制定不同的實驗方案，用實驗找出在什么條件下使用加酶洗衣粉效果最好，比較哪種洗衣粉能更有效地清除油漬。

在嘗試制備和應用固相酶內容中，固相酶的概念對學生來說并不難理解，但固定化酶技術在生產中的應用，學生可能感覺比較抽象，所以教師要通過指導學生嘗試用包埋法制備固定化酵母細胞，再用制備的固定化酵母細胞發酵葡萄糖液，檢驗實驗的成功與否，體會固定化酶的應用價值，從而體會和探討固相酶的作用。

2．2生物技術在食品加工中的應用

學習要求：參考課程標準“4.3生物技術在食品加工中的應用”。

教學建議：這部分內容在必修模塊中出現過的基礎知識主要包括原核生物與真核生物的結構、功能、生殖方式的知識以及細胞的呼吸作用方式、過程、總反應式、條件和原理的知識。另外，還出現了一些新概念新知識，例如芳香植物中的芳香油、發酵的原理、亞硝酸鹽的產生與危害等。教材在此安排了多種實驗操作的方法和原理的學習，例如蒸氣蒸餾法的原理和方法，果汁酒、醋、腐乳、泡菜制作的原理和制作，比色法的原理和應用等，這些內容大多是學生在必修模塊中沒有接觸過的，因此學生在理論知識的學習和實際操作過程中都有一定的難度。

在教學中，教師可以讓學生先自學有關基礎知識，弄清原理，再設計實驗。在設計實驗過程中，教師要引導學生通過各種途徑收集資料，對實驗設計方案要進行審核，提出修改意見，并要幫助學生準備有關實驗器具材料，組織討論，作出評價。

從學生情感性目標達成的角度看，教學中教師還應重視培養學生求實、創新和勇于實踐的科學精神和科學態度；從學生安全和健康的角度看，一方面要在學習的整個過程中強化食品的安全性教育，另一方面要在實驗的具體操作過程中加強儀器使用的安全性教育，為了縮短實際操作時間，制作果酒時，可以從市場上買一些菌株；制作果醋時可以先準備一瓶醋，打開蓋暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面有一層薄膜(實際是醋酸菌)，用這層薄膜進行接種。在制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量的操作中要注意：制備樣品處理液時，過濾操作花費時間較長，用離心的方法進行過濾，可以縮短過濾時間，第三次離心后，濾液變得無色透明。

2．3生物技術在其他方面的應用

學習要求：參考課程標準“4.4生物技術在其他方面的應用”。

教學建議：這部分內容雖然在中學課程中首次出現，但在科學研究與應用過程中是經常運用的技術，例如，在人類基因組計劃的完成過程中，人類已跨入了后基因組和蛋白質組的時代，經常需要從復雜的細胞混合物中提取和分離高純度的蛋白質。

在教學中，教師可以利用圖書報刊或網絡獲得豐富的參考資料，結合教材提供的資料讓學生自學，或讓學生查閱資料并進行討論交流。同時，對于重點、難點知識和實驗技能，教師應給予適當的指導，確保學生學習效率和學習質量的提高。

教師在指導學生實驗的過程中，要給學生充分的自主發揮的空間。由于實驗原理和實驗操作都有一定的難度，因此教師要引導學生深刻理解與實驗有關的基礎知識，明確實驗操作中的精細化要求，學會分析實驗結果，接受教師和同學給予的客觀評價。

在進行用凝膠色譜法分離蛋白質的實驗時，有條件的學校應該盡可能創造條件，給學生動手操作實驗的機會，讓學生充分體會參與科研實驗的樂趣。在實驗操作的基礎上，教師再引導學生分析討論，加深對所學知識的理解和掌握。關于電泳，如果選用的是雞血，要注意：分離紅細胞時離心速度用2 000 r／rnin；檢測電泳可以使用非變性膠；雞血紅蛋白為4亞基，變性后與血紅素分離；若使用非變性膠，可以用血紅素作為指示劑，不用染色即可觀察。