開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索之“牛奶中酪蛋白的提取及檢測(cè)”

曹榮月　卞筱泓　平濤　宋瀟達(dá)　劉煜

摘要：選拔大學(xué)一、二年級(jí)不同專業(yè)本科生，通過“牛奶中酪蛋白的提取及檢測(cè)”開放實(shí)驗(yàn)，分別從脫脂牛奶和全脂牛奶中用鹽析法提取酪蛋白，在不同干燥時(shí)間下（0h、16h、72h）稱重比較粗制品收率。通過此系列實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案以及列出操作中可能出現(xiàn)的問題、注意事項(xiàng)，理解科研的意義，認(rèn)識(shí)到研究性實(shí)驗(yàn)與教學(xué)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的不同。掌握并拓展了相關(guān)理論知識(shí)，為培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；酪蛋白的提取；開放實(shí)驗(yàn)；鹽析法；科技創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）21-0271-02

開放實(shí)驗(yàn)源于20世紀(jì)60年代初期美國(guó)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，又稱“開放式實(shí)驗(yàn)”。1979年我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中首次提出開展“開放實(shí)驗(yàn)”的倡議[1]，中國(guó)藥科大學(xué)從2006年開始，嘗試轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路，建立符合本校實(shí)際情況的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為不同學(xué)習(xí)水平的學(xué)生提供不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，提高了學(xué)習(xí)積極性[2]。

本項(xiàng)目選拔尚未開始生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的大一學(xué)生和剛剛完成生物化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容學(xué)習(xí)的大二學(xué)生，他們來自四年制的生科基地、生物制藥、藥學(xué)、食品、生物技術(shù)以及五年制臨床藥學(xué)等不同專業(yè)，通過此項(xiàng)目，引導(dǎo)一年級(jí)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)什么是科學(xué)研究，同時(shí)指導(dǎo)二年級(jí)學(xué)生如何查資料、如何寫出具體實(shí)驗(yàn)方案，通過實(shí)際操作的過程和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比較教學(xué)性實(shí)驗(yàn)與做科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)的異同點(diǎn)。本文重點(diǎn)圍繞牛奶中酪蛋白的提取為例討論學(xué)生和教師在此過程中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、體會(huì)和收獲。

一、牛奶中酪蛋白的提取及性質(zhì)檢測(cè)開放實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

項(xiàng)目開始前2周，教師列出供學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)資料，請(qǐng)做過實(shí)驗(yàn)的學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)過程、試驗(yàn)中的注意事項(xiàng)等，時(shí)間以一周為限。

建立實(shí)驗(yàn)小組的QQ討論群，實(shí)驗(yàn)方案一旦確定下來，組長(zhǎng)掛在QQ里，學(xué)生有大約一周的時(shí)間充分了解、討論實(shí)驗(yàn)，一年級(jí)同學(xué)有不懂的問題，在群里一提出來，馬上有二年級(jí)學(xué)長(zhǎng)給予解答，同時(shí)教師也在群里與學(xué)生討論，通過QQ群了解學(xué)生對(duì)課題的掌握程度。

實(shí)驗(yàn)之前，先由做過實(shí)驗(yàn)的開放實(shí)驗(yàn)組長(zhǎng)給參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生講解基本理論、概念、術(shù)語、儀器的使用方法和具體操作步驟等，老師對(duì)講解中可能存在的不足之處加以補(bǔ)充，并對(duì)試驗(yàn)中的注意事項(xiàng)加以強(qiáng)調(diào)，杜絕實(shí)驗(yàn)過程中可能出現(xiàn)的安全事故。

二、鹽析法分離、提取牛奶中的酪蛋白

參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生18人，9名一年級(jí)本科生與9名二年級(jí)本科生，使用的牛奶樣品為兩種（A為全脂牛奶，B為脫脂牛奶），具體實(shí)驗(yàn)過程參考講義[3]。

三、鹽析法提取的牛奶中酪蛋白的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

準(zhǔn)確量取5mL A樣品（全脂牛奶）、B樣品（脫脂牛奶），等體積飽和（NH4）2SO4溶液沉淀牛奶中的酪蛋白，真空干燥不同時(shí)間（0h、16h、72h），獲得的粗制酪蛋白的結(jié)果以及數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表1、表2所示。

四、部分參與實(shí)驗(yàn)者對(duì)開放實(shí)驗(yàn)的感受與體會(huì)

一年級(jí)本科生：這次的開放實(shí)驗(yàn)持續(xù)了兩個(gè)多月的時(shí)間，我學(xué)會(huì)了不少實(shí)驗(yàn)技能，也有了一定的經(jīng)驗(yàn)，在一定程度上了解了科研和教學(xué)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別，但仍然有不少不明白的地方，希望在以后的學(xué)習(xí)中會(huì)有一種恍然大悟的感覺，“原來是這樣”的感覺。

一年級(jí)本科生：在實(shí)驗(yàn)中我發(fā)現(xiàn)自己沒有太大的熱情，特別是那天洗了一整天的試管后，感覺熱情有點(diǎn)被消磨掉了。也使我反思自己適不適合呆在實(shí)驗(yàn)室，看著有些同學(xué)每次都能如此有熱情、有耐心地做實(shí)驗(yàn)我很佩服。我還是想努力一把，因?yàn)椴砰_始，不要輕言放棄。

一年級(jí)本科生：通過參加這輪開放實(shí)驗(yàn)感受養(yǎng)成規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作以及良好的實(shí)驗(yàn)思維的重要性。活躍的思維、吃苦的精神、善于提出問題并解決問題等能力的不足，需要虛心向比自己優(yōu)秀的人請(qǐng)教學(xué)習(xí)。積淀升華，時(shí)間會(huì)帶來驚喜。

二年級(jí)本科生：作為科研性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課堂教學(xué)性實(shí)驗(yàn)是相同的，但實(shí)驗(yàn)要求比上課做的實(shí)驗(yàn)要嚴(yán)謹(jǐn)很多。教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們就是根據(jù)講義上寫的步驟，按部就班的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后記錄數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可，最多再回答一些后面的問題。然而這輪的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前就要查資料、看資料、刷離心管、烘干，并對(duì)空離心管和實(shí)驗(yàn)后裝有樣品的離心管進(jìn)行稱重，每一步的結(jié)果都記錄在案，分析實(shí)驗(yàn)操作的差異性。上實(shí)驗(yàn)課時(shí)的一些疑問，例如全脂牛奶和脫脂牛奶鹽析時(shí)清液的位置不同，為什么要使用不同濃度的乙醇等問題也在本輪實(shí)驗(yàn)中得到了解決。操作中獲得知識(shí)的直觀和深刻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越教學(xué)課堂的效果。

五、帶教老師的感受與體會(huì)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容太多，從開始準(zhǔn)備到實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以及結(jié)果分析和總結(jié)需要近3個(gè)月，包含了純化、定量、純度等實(shí)驗(yàn)，容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥和疲勞感，特別是尚未學(xué)過相關(guān)內(nèi)容的大一學(xué)生。老師也因?yàn)榧嬗衅渌虒W(xué)和科研任務(wù)，被此輪實(shí)驗(yàn)拖得有點(diǎn)自顧不暇。

2.挑選的學(xué)生跨專業(yè)太多，想找一個(gè)共同時(shí)間聚在一起做實(shí)驗(yàn)比較困難。建立的QQ討論也只解決課題的共同討論而實(shí)驗(yàn)室的開放和儀器使用上無法做到統(tǒng)一進(jìn)行，無法保證所有實(shí)驗(yàn)平行操作。

3.開放性實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作比較繁瑣，要花大量時(shí)間洗涮試管、離心管、吸量管、量筒、試劑瓶等，包括配試劑、貼標(biāo)簽、反復(fù)多次的稱量等，讓有的學(xué)生失去了耐心，更讓一部分學(xué)生意識(shí)到以后的科研工作很多要從細(xì)微做起而不是別人替你做好一切準(zhǔn)備工作，同時(shí)也意識(shí)到良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣對(duì)人對(duì)己的重要性。

4.培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，通過此實(shí)驗(yàn)過程，明顯感覺不同年級(jí)、不同專業(yè)之間的學(xué)生溝通、協(xié)作、配合、組織等能力有了很大提高，便于學(xué)生今后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或者走上社會(huì)能夠更快地融入周圍環(huán)境。

5.就實(shí)驗(yàn)結(jié)果而言：表1表明真空干燥的效果與時(shí)間呈正相關(guān)，但因?yàn)闀r(shí)間有限只做了0、16、72三個(gè)時(shí)間點(diǎn)，如果繼續(xù)干燥結(jié)果如何？表2顯示三個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)同一種樣本粗品的收率影響的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；另外全脂奶酪蛋白的干燥和脫脂牛奶酪蛋白的干燥效果不同，即使是同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，差異仍然有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這種不同樣品間的同一時(shí)間點(diǎn)的差異是否說明脂類對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響？提示樣品中的脂類對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不可小覷。這些結(jié)果尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

6.通過開放實(shí)驗(yàn)，教師可以為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)挑選到既有學(xué)習(xí)熱情又有吃苦耐勞精神、能夠長(zhǎng)期堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)的學(xué)生。

六、結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革一直是國(guó)內(nèi)外高校的研究熱點(diǎn)，在如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生潛能、發(fā)揮學(xué)生才智等方面做了大量有益探索[4]。此次跨專業(yè)、跨年級(jí)的開放實(shí)驗(yàn)使學(xué)生接觸到實(shí)驗(yàn)課課堂以外理念、方法、手段。通過這次開放實(shí)驗(yàn)，參與的學(xué)生普遍提高了查閱文獻(xiàn)、解決實(shí)驗(yàn)問題、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，并對(duì)蛋白類藥物的研究有了更全面的了解，拓展了知識(shí)面，開闊了研究視野，對(duì)實(shí)驗(yàn)中所涉及的實(shí)驗(yàn)方法、試驗(yàn)方案的制定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析有更加系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。也比較了科研性實(shí)驗(yàn)與教學(xué)性實(shí)驗(yàn)的異同點(diǎn)，對(duì)科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)、艱辛有了一定的思想準(zhǔn)備，也體驗(yàn)到完成實(shí)驗(yàn)、取得好結(jié)果時(shí)樂在其中的成就感，為學(xué)生未來從事科研工作和實(shí)際應(yīng)用工作奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬志成.論化學(xué)開放實(shí)驗(yàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（1）：113-117

[2]黃銳，花春陽.高校開放實(shí)驗(yàn)管理教學(xué)模式研究——以中國(guó)藥科大學(xué)為例[J].文教資料，2015，（9）：164-165

[3]曾富華.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教程[M].牛乳中酪蛋白的制備，高等教育出版社，2011：77-79

[4]Chong L L，Lai M M，Ong H B et al. Innovative Educational Program：A New Edge of Education[J].Journal of Applied Sciences，2008，8（10）：1832-1840.