開放實驗教學探索之“牛奶中酪蛋白的提取及檢測”

曹榮月　卞筱泓　平濤　宋瀟達　劉煜

摘要：選拔大學一、二年級不同專業本科生，通過“牛奶中酪蛋白的提取及檢測”開放實驗，分別從脫脂牛奶和全脂牛奶中用鹽析法提取酪蛋白，在不同干燥時間下（0h、16h、72h）稱重比較粗制品收率。通過此系列實驗指導學生查閱文獻、設計實驗方案以及列出操作中可能出現的問題、注意事項，理解科研的意義，認識到研究性實驗與教學性驗證實驗的不同。掌握并拓展了相關理論知識，為培養大學生科技創新能力積累經驗。

關鍵詞：實踐教學；酪蛋白的提取；開放實驗；鹽析法；科技創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0271-02

開放實驗源于20世紀60年代初期美國的物理實驗教學改革，又稱“開放式實驗”。1979年我國高校實驗教學改革中首次提出開展“開放實驗”的倡議[1]，中國藥科大學從2006年開始，嘗試轉變實驗教學思路，建立符合本校實際情況的開放式實驗教學模式，為不同學習水平的學生提供不同層次的實驗內容，鍛煉了學生的實驗技能，提高了學習積極性[2]。

本項目選拔尚未開始生物化學實驗的大一學生和剛剛完成生物化學相關實驗課內容學習的大二學生，他們來自四年制的生科基地、生物制藥、藥學、食品、生物技術以及五年制臨床藥學等不同專業，通過此項目，引導一年級學生初步認識什么是科學研究，同時指導二年級學生如何查資料、如何寫出具體實驗方案，通過實際操作的過程和分析實驗結果，比較教學性實驗與做科學研究實驗的異同點。本文重點圍繞牛奶中酪蛋白的提取為例討論學生和教師在此過程中的實驗結果、體會和收獲。

一、牛奶中酪蛋白的提取及性質檢測開放實驗前的準備

項目開始前2周，教師列出供學生學習的相關資料，請做過實驗的學生寫出實驗方案、實驗過程、試驗中的注意事項等，時間以一周為限。

建立實驗小組的QQ討論群，實驗方案一旦確定下來，組長掛在QQ里，學生有大約一周的時間充分了解、討論實驗，一年級同學有不懂的問題，在群里一提出來，馬上有二年級學長給予解答，同時教師也在群里與學生討論，通過QQ群了解學生對課題的掌握程度。

實驗之前，先由做過實驗的開放實驗組長給參加實驗的學生講解基本理論、概念、術語、儀器的使用方法和具體操作步驟等，老師對講解中可能存在的不足之處加以補充，并對試驗中的注意事項加以強調，杜絕實驗過程中可能出現的安全事故。

二、鹽析法分離、提取牛奶中的酪蛋白

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

三、鹽析法提取的牛奶中酪蛋白的實驗結果

準確量取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，真空干燥不同時間（0h、16h、72h），獲得的粗制酪蛋白的結果以及數據分析結果如表1、表2所示。

四、部分參與實驗者對開放實驗的感受與體會

一年級本科生：這次的開放實驗持續了兩個多月的時間，我學會了不少實驗技能，也有了一定的經驗，在一定程度上了解了科研和教學實驗的區別，但仍然有不少不明白的地方，希望在以后的學習中會有一種恍然大悟的感覺，“原來是這樣”的感覺。

一年級本科生：在實驗中我發現自己沒有太大的熱情，特別是那天洗了一整天的試管后，感覺熱情有點被消磨掉了。也使我反思自己適不適合呆在實驗室，看著有些同學每次都能如此有熱情、有耐心地做實驗我很佩服。我還是想努力一把，因為才開始，不要輕言放棄。

一年級本科生：通過參加這輪開放實驗感受養成規范的實驗操作以及良好的實驗思維的重要性。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秀的人請教學習。積淀升華，時間會帶來驚喜。

二年級本科生：作為科研性實驗，實驗內容與課堂教學性實驗是相同的，但實驗要求比上課做的實驗要嚴謹很多。教學實驗中，我們就是根據講義上寫的步驟，按部就班的進行實驗，最后記錄數據完成實驗報告即可，最多再回答一些后面的問題。然而這輪的實驗，實驗前就要查資料、看資料、刷離心管、烘干，并對空離心管和實驗后裝有樣品的離心管進行稱重，每一步的結果都記錄在案，分析實驗操作的差異性。上實驗課時的一些疑問，例如全脂牛奶和脫脂牛奶鹽析時清液的位置不同，為什么要使用不同濃度的乙醇等問題也在本輪實驗中得到了解決。操作中獲得知識的直觀和深刻遠遠超越教學課堂的效果。

五、帶教老師的感受與體會

1.實驗內容太多，從開始準備到實驗進行以及結果分析和總結需要近3個月，包含了純化、定量、純度等實驗，容易讓學生產生枯燥和疲勞感，特別是尚未學過相關內容的大一學生。老師也因為兼有其他教學和科研任務，被此輪實驗拖得有點自顧不暇。

2.挑選的學生跨專業太多，想找一個共同時間聚在一起做實驗比較困難。建立的QQ討論也只解決課題的共同討論而實驗室的開放和儀器使用上無法做到統一進行，無法保證所有實驗平行操作。

3.開放性實驗準備工作比較繁瑣，要花大量時間洗涮試管、離心管、吸量管、量筒、試劑瓶等，包括配試劑、貼標簽、反復多次的稱量等，讓有的學生失去了耐心，更讓一部分學生意識到以后的科研工作很多要從細微做起而不是別人替你做好一切準備工作，同時也意識到良好的實驗習慣對人對己的重要性。

4.培養和鍛煉了學生團隊合作精神，通過此實驗過程，明顯感覺不同年級、不同專業之間的學生溝通、協作、配合、組織等能力有了很大提高，便于學生今后進入實驗室或者走上社會能夠更快地融入周圍環境。

5.就實驗結果而言：表1表明真空干燥的效果與時間呈正相關，但因為時間有限只做了0、16、72三個時間點，如果繼續干燥結果如何？表2顯示三個時間點對同一種樣本粗品的收率影響的差異有統計學意義；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，即使是同一個時間點，差異仍然有統計學意義，這種不同樣品間的同一時間點的差異是否說明脂類對實驗的影響？提示樣品中的脂類對實驗結果的影響不可小覷。這些結果尚需進一步驗證。

6.通過開放實驗，教師可以為大學生創新實驗挑選到既有學習熱情又有吃苦耐勞精神、能夠長期堅持實驗的學生。

六、結語

實驗教學的改革一直是國內外高校的研究熱點，在如何提升學生學習熱情、激發學生潛能、發揮學生才智等方面做了大量有益探索[4]。此次跨專業、跨年級的開放實驗使學生接觸到實驗課課堂以外理念、方法、手段。通過這次開放實驗，參與的學生普遍提高了查閱文獻、解決實驗問題、分析實驗結果的能力，并對蛋白類藥物的研究有了更全面的了解，拓展了知識面，開闊了研究視野，對實驗中所涉及的實驗方法、試驗方案的制定、實驗數據的分析有更加系統的認識。也比較了科研性實驗與教學性實驗的異同點，對科學研究的嚴謹、艱辛有了一定的思想準備，也體驗到完成實驗、取得好結果時樂在其中的成就感，為學生未來從事科研工作和實際應用工作奠定了基礎。

參考文獻：

[1]馬志成.論化學開放實驗[J].實驗室研究與探索，2009，28（1）：113-117

[2]黃銳，花春陽.高校開放實驗管理教學模式研究——以中國藥科大學為例[J].文教資料，2015，（9）：164-165

[3]曾富華.生物化學實驗技術教程[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.