扫描电子显微镜在农业院校农业类课程教学中的应用

2014-03-21陈璐，王运

安徽农业科学 2014年2期

陈璐，王运

(华中农业大学理学院，湖北武汉 430070)

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)是诞生于20世纪60年代的大型光学成像仪器，主要用于表面微区的立体成像和表征。扫描电子显微镜在矿产、地质学、生命科学、化学、医学等领域有着广泛的应用。其主要原理是利用高压电子与样品作用以后产生的光学信号来反映样品表面的形貌。其信号来源有二次电子、背散射电子、俄歇电子等。收集这些电子的信号便可以得到样品微区表面的成像图[1]。与一般的光学显微镜相比，扫描电子显微镜有着更大的放大倍数、更高的分辨率和图像清晰度，能够客观、清晰地反映出样品材料表面的结构和形貌特征，可为研究微观区域提供有效的表征手段。目前，在农业院校的教学过程中，已引入扫描电子显微镜作为实验必备手段，为土壤地质、物种培育及食品科学等专业提供了有力的教学手段和实验表征方法，极大地提高了学生探究微观世界的兴趣，为提高农业院校相关专业的人才培养素质开辟了一条新的教学模式和教学手段，受到广大师生的一致好评。

1 在土壤地质学教学中的应用

扫描电子显微镜已经广泛用于土壤地质学的教学实践中，针对不同的土壤地质条件，需要开展种植不同的农作物以最大化地利用土壤条件和气候条件，达到最高的农作物产量和产品质量。因此，在选择种植土壤之前，首先必须针对不同的土壤条件进行检测和评估。利用扫描电子显微镜，可以有效地观察土壤中细小颗粒的形貌和低丰度的有机物或者其他成分的表面结构，用以评估土壤层是否为栽培农作物的有利条件。学生通过在电子显微镜下观察土壤的表面形貌，可以从微观角度直接判断土壤的质量和特点[2]。

2 在物种培育学教学中的应用

扫描电子显微镜在物种选择和培育学科的教学中发挥着重要作用。农业院校最重要的基础专业是农业生物学。在该学科的教学中，常涉及选择和培育新物种的工作。因此，在本科教学过程中，有必要让学生掌握用显微技术分辨物种的方法。扫描电子显微镜可以帮助学生直观地从形貌学角度区别物种。如利用扫描电子显微镜可以观察同一植物不同变异体的叶子形状和微区形貌差别，从而选择质量更加优良的植株培养新的子代作物。一般的光学显微镜的分辨率和清晰度达不到区分微小差别的条件，不利于选择最优的物种去繁衍后代[3]。学生通过在电镜下直接观察可以区分高质量品种和低劣品种，从而提高教学效率。

3 在食品科学中教学中的应用

在食品科学中，也将扫描电子显微镜应于教学的过程中[4]。如“食品中低含量成分检测”可以利用扫描电子显微镜观察食品样品中的某一组分，并分析该组分在食品样品中所占的浓度比率。如牛奶中三聚氰胺含量就可以直接在扫描电子显微镜下观察得到其含量，并进行半定量检测。在食品科学专业有一门必修课程是食品包装工艺，食品包装工艺很大程度属于材料学的范畴。在给学生讲授包装材料的性质时，利用扫描电子显微镜，可以直接从微观角度观察材料的表面形貌和微区性质，还可以观察表征包装材料与食品样品之间的相互作用程度。

4 在水族科学教学中的应用

水族科学是探讨水生生物的学科，在以往的教学过程中，未引入扫描电子显微镜的应用。自扫描电子显微镜在教学中广泛运用以来，在水族科学中，也利用扫描电子显微镜观察水生生物的形貌。如运用扫描电子显微镜观察鱼鳞片，可以直接观察鱼鳞片的特征，从而大大简化了教学过程中的累述，使学生直观地了解各种鱼鳞片的种类和形貌特征。