生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的建設(shè)與實(shí)踐

侯　芳

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的建設(shè)與實(shí)踐

侯芳

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院河南濟(jì)源459000）

隨著我國農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展壯大，生物化學(xué)技術(shù)正在向這一領(lǐng)域滲透，生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中產(chǎn)生的廢氣污染物也需要進(jìn)行綠色化處理。文章闡述了如何將綠色化的教學(xué)理念貫徹落實(shí)在生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，并取得較為理想的環(huán)保效果。

生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)；綠色化；教學(xué)實(shí)踐

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將學(xué)生在理論課堂上從學(xué)習(xí)到的知識具體運(yùn)用的過程。現(xiàn)在人們生活水平的提高，對生活的各方面也有了更高的要求。農(nóng)業(yè)生物化學(xué)技術(shù)的發(fā)展能夠合理提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，保證人們的食品安全。作為農(nóng)業(yè)院校開設(shè)的基礎(chǔ)課程，生物化學(xué)在教學(xué)過程中起著舉重若輕的作用生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)占據(jù)學(xué)時(shí)比例較大，且該專業(yè)的學(xué)生數(shù)量較多。在進(jìn)行生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)材料和試劑的消耗量急劇上升。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)造成的污染如果得不到及時(shí)處理，對師生和自然環(huán)境都會(huì)造成一定的傷害。隨著人們環(huán)保意識的提高，將綠色化理念合理引入到生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是師生都重點(diǎn)關(guān)注的問題。

要想實(shí)現(xiàn)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，綠色化就需要借助綠色化理念去指導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過程。對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，逐步取締部分有毒有害的實(shí)驗(yàn)操作，從而降低環(huán)境污染，樹立學(xué)生的環(huán)保意識。將綠色化理念合理引入到實(shí)驗(yàn)中，不僅能讓學(xué)生的生物化學(xué)基礎(chǔ)理論知識得到更深層次的理解，同時(shí)，借助綜合性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭€能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力，從而為社會(huì)培養(yǎng)出高素質(zhì)的綜合型人才。

1 傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室存在問題

生物化學(xué)作為農(nóng)業(yè)專業(yè)的必修課，在授課時(shí)要突出專業(yè)特色，使得本專業(yè)的學(xué)生更具備社會(huì)競爭力。本專業(yè)的學(xué)生可以到農(nóng)業(yè)育種公司工作、從事農(nóng)產(chǎn)品的銷售或者繼續(xù)選擇深造。在理論授課過程中，既要保證基礎(chǔ)知識能夠牢固掌握，做到有詳有略。同時(shí)需要同時(shí)開設(shè)實(shí)驗(yàn)和理論課程，在保證課程課時(shí)的前提下，實(shí)驗(yàn)課時(shí)占據(jù)比例相對較少。受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料的限制，實(shí)驗(yàn)也不能夠全部順利開展，只能進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。主要是針對蛋白質(zhì)、核酸、酶等性質(zhì)的驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教師往往先大致講述實(shí)驗(yàn)的整體流程，學(xué)生照著PPT按步驟進(jìn)行。教師在課程結(jié)尾也沒有特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生對污染廢棄物進(jìn)行綠色環(huán)保處理。此外，由于部分設(shè)備的限制導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法開設(shè)。許多實(shí)驗(yàn)設(shè)備可能需要學(xué)科交叉相互使用，需要教師合理安排教學(xué)課時(shí)。

2 教學(xué)環(huán)節(jié)綠色化的具體實(shí)施

2.1 提高學(xué)生環(huán)保意識

要想在教學(xué)環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)綠色化教學(xué)，需要在課前讓學(xué)生樹立綠色環(huán)保意識。目前，網(wǎng)站上有許多關(guān)于綠色生物化學(xué)的小視頻，老師可以選取其中一些典型的視頻在理論課堂的結(jié)束之后播放或者通知學(xué)生線下自主學(xué)習(xí)。通過觀看視頻讓學(xué)生傳播了綠色環(huán)保的意識，在生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課堂上能夠有意識地講一些消耗的材料和試劑合理丟棄的知識。

2.2 教學(xué)過程綠色化

2.2.1 選擇試劑遵循綠色化

為了達(dá)到最終的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模S多生化實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行中需要使用有一定毒性的試劑，例如：氯仿、苯酚等物質(zhì)。這些化學(xué)物品對人體危害程度較大，除了需要強(qiáng)調(diào)在使用過程中注意自身的安全，同時(shí)也盡可能選取擁有相同效果，但毒性較小的試劑進(jìn)行替代。在進(jìn)行生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很可能會(huì)用到DMSO—二甲基亞砜，雖然它的用途極為廣泛，但是對皮膚有較強(qiáng)的滲透性，有時(shí)也可以作為農(nóng)藥的添加劑，在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)用到，但是由于其較強(qiáng)的毒性，在開展時(shí)盡可能尋找具有相同效果但毒性較小的試劑。如果沒有相同效果的試劑，教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行二甲基亞砜試劑的使用時(shí)，應(yīng)叮囑學(xué)生格外小心，對于使用過后的廢棄物也應(yīng)該妥善處理，保證師生健康。

2.2.2 取消部分有毒有害實(shí)驗(yàn)

有時(shí)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)不可避免會(huì)進(jìn)行一些有害有毒的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。有時(shí)學(xué)生不具備較強(qiáng)的操作能力和強(qiáng)烈的自我安全意識，在操作過程中存在著較大的安全隱患。鑒于此，教師可利用多媒體技術(shù)將這些暫時(shí)找不到可替代的毒性試劑，通過仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模擬演練。時(shí)代不斷發(fā)展，多媒體技術(shù)水平也日漸提升。在高校的課堂教學(xué)中，多媒體技術(shù)已被廣泛使用，輔助教師的日常教學(xué)工作，達(dá)到理想的教學(xué)效果。將實(shí)驗(yàn)過程通過仿真動(dòng)畫出現(xiàn)在學(xué)生面前，或者學(xué)生操作系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)操作有更精準(zhǔn)的了解，同時(shí)也調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)該科目的積極性。整個(gè)學(xué)習(xí)過程無需化學(xué)試劑的參與，真正做到了對環(huán)境的零污染。

2.2.3 采取微量或半微量實(shí)驗(yàn)

通過控制生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中試劑的使用量，可以使得最終的化學(xué)殘?jiān)陀泻怏w的生成量減少，在確保實(shí)驗(yàn)最終效果的前提下進(jìn)行微量或范圍量的實(shí)驗(yàn)，能夠有效地降低對環(huán)境的污染。在測定維生素C的含量時(shí)，實(shí)驗(yàn)書中標(biāo)明所選取的橘子質(zhì)量為8 g，同時(shí)需要草酸60 mL，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可以用柚子2 g，草酸25 mL同樣取得相同的實(shí)驗(yàn)效果。在這一過程中減少了實(shí)驗(yàn)試劑的使用含量，同時(shí)也能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏p少了對環(huán)境的污染，一舉兩得。

2.2.4 教學(xué)環(huán)境綠色化

在教學(xué)環(huán)節(jié)的過程中，要貫徹落實(shí)綠色化理念，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室時(shí)也需要良好的教學(xué)環(huán)境。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室必須要時(shí)常通風(fēng)換氣，針對實(shí)驗(yàn)室所在位置的采光，可以在朝陽的地方擺放一些吸光、能有效降低污染的植物。在背光的實(shí)驗(yàn)室可以擺放一些不喜光的植物，對室內(nèi)的甲醛、二氧化硫等污染性物質(zhì)或氣體進(jìn)行吸收，減少室內(nèi)的環(huán)境污染，保護(hù)師生在課堂上的身體健康情況。一些花卉植物能夠愉悅學(xué)生的心情，在課堂上也會(huì)更能集中注意力。

2.2.5 廢棄物處理綠色化

生化實(shí)驗(yàn)主要廢棄物有廢氣、廢渣、廢水三類。如果這三類污染物不經(jīng)處理就隨意排放，將會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此，在實(shí)驗(yàn)技術(shù)之后，教師應(yīng)組織學(xué)生對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行有效處理：針對廢液可以采取酸堿中和的方式，將pH值調(diào)到中性之后，再排入下水道。對于實(shí)驗(yàn)過程中需要使用的一些生化試劑或有機(jī)溶劑，根據(jù)各自的儲(chǔ)存特點(diǎn)將未使用的剩余溶液歸放到原處使用過的試劑，按照學(xué)校標(biāo)明的廢液桶進(jìn)行定點(diǎn)投放；生化實(shí)驗(yàn)也會(huì)產(chǎn)生一定的廢氣，這些廢氣可以通過實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)櫥排出，室內(nèi)所擺放的一些植物花卉也能夠?qū)ζ溆行У匚眨瑥亩行У亟档蛯Νh(huán)境的污染；實(shí)驗(yàn)廢渣主要有培養(yǎng)基、凝膠，動(dòng)物組織等。對培養(yǎng)基可以采用高溫滅菌的方式，將其中的維生素殺死，再進(jìn)行焚燒；凝膠毒性較小，可以直接焚燒；實(shí)驗(yàn)過程中一些鼠、魚等動(dòng)物組織使用完之后統(tǒng)一回收尸體焚燒處理。

3 教學(xué)準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)綠色化的方式

3.1 購買實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

上文提到之所以生化實(shí)驗(yàn)的開設(shè)項(xiàng)目有限，是由于缺乏進(jìn)行某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的專業(yè)設(shè)備。要想實(shí)現(xiàn)生物化學(xué)教學(xué)綠色化，可以補(bǔ)充購買一批新型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：無菌工作臺、電泳儀、離心機(jī)、PCR儀等都是進(jìn)行基礎(chǔ)生物實(shí)驗(yàn)所必備的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，只有引進(jìn)這些設(shè)備才能夠保證實(shí)驗(yàn)的順利開展，得到更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 增加綜合和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的增加是為了讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中增強(qiáng)對知識的運(yùn)用能力和應(yīng)用能力。除了要樹立綠色化的理念之外，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置要著重培養(yǎng)學(xué)生對于理論知識的綜合理解能力。因此，需要在傳統(tǒng)的驗(yàn)證型教模式上進(jìn)行改革創(chuàng)新，加大綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)力度。比如在進(jìn)行糖含量測定等系列實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了確保學(xué)生能夠?qū)碚撜n堂上所學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行驗(yàn)證，教師也應(yīng)該設(shè)計(jì)一些新型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目讓學(xué)生能夠跳出學(xué)習(xí)舒適圈。糖含量測定時(shí)可以對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展，包括如何提取糖，如何進(jìn)行定量分析等實(shí)驗(yàn)步驟。在保證綠色化的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，盡可能地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)著重培養(yǎng)學(xué)生的知識運(yùn)用能力。由于在涉及實(shí)驗(yàn)過程中需要耗費(fèi)大量的精力去查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，并且在實(shí)驗(yàn)過程中所需要的一些設(shè)備不能保證校內(nèi)是否具備。因此，要想有序地開展設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，需要將妥善解決以上問題。

3.3 改革實(shí)驗(yàn)評價(jià)體系

往日的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過程中，只注重學(xué)生的操作能力和對實(shí)驗(yàn)中一些理論知識的理解程度。為了讓綠色化理念深入學(xué)生的內(nèi)心，可以將學(xué)生每次課堂的操作表現(xiàn)和課后對廢棄物的處理方式納入期末測評的考核標(biāo)準(zhǔn)中。這樣學(xué)生在生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課堂上就會(huì)更加留心，對實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生了一些“三廢”物品能夠掌握其處理方法。此外，教師在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的課堂講述中也需要注重貫徹落實(shí)綠色化理念，同樣可以將此納入教師的績效考核。只有師生共同努力才能夠使得環(huán)保意識逐漸養(yǎng)成。學(xué)生在撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，也可以在最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果添加上對實(shí)驗(yàn)廢棄物的處理方式，方便教師檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成果。

3.4 實(shí)驗(yàn)工作人員專業(yè)培訓(xùn)

由于學(xué)生只能對實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行初步處理，后續(xù)的焚燒以及動(dòng)物組織的實(shí)體收集工作需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)工作人員完成。在實(shí)驗(yàn)課程前找到班級內(nèi)的負(fù)責(zé)人，讓他對本節(jié)課所使用的試劑種類和計(jì)量進(jìn)行核實(shí)。課程結(jié)束之后工作人員應(yīng)及時(shí)核對試劑的使用量，并記錄在冊。工作人員與班級內(nèi)的班長進(jìn)行協(xié)商，讓班長統(tǒng)一收集一些重要試劑，之后送到辦公室再進(jìn)行進(jìn)一步的清點(diǎn)核對，方便查找人數(shù)和后續(xù)追蹤。對培養(yǎng)基進(jìn)行高壓滅菌以及體育物品的焚燒處理時(shí)，應(yīng)選取合適的地點(diǎn)，盡量能在通風(fēng)寬闊的空地上，以便于讓燃燒的氣體充分流通。

4 小結(jié)

生物化學(xué)作為高校農(nóng)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是許多后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。在開設(shè)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅需要探索創(chuàng)新，同時(shí)要注重綠色環(huán)保的理念。現(xiàn)如今，環(huán)境問題已經(jīng)成為全球各國人民重點(diǎn)關(guān)注的對象。在教育領(lǐng)域中，也需要將環(huán)保理念得以貫徹落實(shí)。各大高校的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中盡量減少一些有毒物品的使用，盡可能地采用一些毒性較小的試劑代替。同時(shí)建立綠色化的實(shí)驗(yàn)室，對實(shí)驗(yàn)結(jié)束后所產(chǎn)生的廢物能夠綠色化處理。真正落實(shí)這一系列的措施才能夠減少實(shí)驗(yàn)過程對人類和環(huán)境的污染，真正地實(shí)現(xiàn)綠色化實(shí)驗(yàn)。

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Q5-4

A

2095-1205(2020)05-91-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.05.44