开放实验教学探索之“牛奶中酪蛋白的提取及检测”

曹荣月　卞筱泓　平涛　宋潇达　刘煜

摘要：选拔大学一、二年级不同专业本科生，通过“牛奶中酪蛋白的提取及检测”开放实验，分别从脱脂牛奶和全脂牛奶中用盐析法提取酪蛋白，在不同干燥时间下（0h、16h、72h）称重比较粗制品收率。通过此系列实验指导学生查阅文献、设计实验方案以及列出操作中可能出现的问题、注意事项，理解科研的意义，认识到研究性实验与教学性验证实验的不同。掌握并拓展了相关理论知识，为培养大学生科技创新能力积累经验。

关键词：实践教学；酪蛋白的提取；开放实验；盐析法；科技创新能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0271-02

开放实验源于20世纪60年代初期美国的物理实验教学改革，又称“开放式实验”。1979年我国高校实验教学改革中首次提出开展“开放实验”的倡议[1]，中国药科大学从2006年开始，尝试转变实验教学思路，建立符合本校实际情况的开放式实验教学模式，为不同学习水平的学生提供不同层次的实验内容，锻炼了学生的实验技能，提高了学习积极性[2]。

本项目选拔尚未开始生物化学实验的大一学生和刚刚完成生物化学相关实验课内容学习的大二学生，他们来自四年制的生科基地、生物制药、药学、食品、生物技术以及五年制临床药学等不同专业，通过此项目，引导一年级学生初步认识什么是科学研究，同时指导二年级学生如何查资料、如何写出具体实验方案，通过实际操作的过程和分析实验结果，比较教学性实验与做科学研究实验的异同点。本文重点围绕牛奶中酪蛋白的提取为例讨论学生和教师在此过程中的实验结果、体会和收获。

一、牛奶中酪蛋白的提取及性质检测开放实验前的准备

项目开始前2周，教师列出供学生学习的相关资料，请做过实验的学生写出实验方案、实验过程、试验中的注意事项等，时间以一周为限。

建立实验小组的QQ讨论群，实验方案一旦确定下来，组长挂在QQ里，学生有大约一周的时间充分了解、讨论实验，一年级同学有不懂的问题，在群里一提出来，马上有二年级学长给予解答，同时教师也在群里与学生讨论，通过QQ群了解学生对课题的掌握程度。

实验之前，先由做过实验的开放实验组长给参加实验的学生讲解基本理论、概念、术语、仪器的使用方法和具体操作步骤等，老师对讲解中可能存在的不足之处加以补充，并对试验中的注意事项加以强调，杜绝实验过程中可能出现的安全事故。

二、盐析法分离、提取牛奶中的酪蛋白

参加实验的学生18人，9名一年级本科生与9名二年级本科生，使用的牛奶样品为两种（A为全脂牛奶，B为脱脂牛奶），具体实验过程参考讲义[3]。

三、盐析法提取的牛奶中酪蛋白的实验结果

准确量取5mL A样品（全脂牛奶）、B样品（脱脂牛奶），等体积饱和（NH4）2SO4溶液沉淀牛奶中的酪蛋白，真空干燥不同时间（0h、16h、72h），获得的粗制酪蛋白的结果以及数据分析结果如表1、表2所示。

四、部分参与实验者对开放实验的感受与体会

一年级本科生：这次的开放实验持续了两个多月的时间，我学会了不少实验技能，也有了一定的经验，在一定程度上了解了科研和教学实验的区别，但仍然有不少不明白的地方，希望在以后的学习中会有一种恍然大悟的感觉，“原来是这样”的感觉。

一年级本科生：在实验中我发现自己没有太大的热情，特别是那天洗了一整天的试管后，感觉热情有点被消磨掉了。也使我反思自己适不适合呆在实验室，看着有些同学每次都能如此有热情、有耐心地做实验我很佩服。我还是想努力一把，因为才开始，不要轻言放弃。

一年级本科生：通过参加这轮开放实验感受养成规范的实验操作以及良好的实验思维的重要性。活跃的思维、吃苦的精神、善于提出问题并解决问题等能力的不足，需要虚心向比自己优秀的人请教学习。积淀升华，时间会带来惊喜。

二年级本科生：作为科研性实验，实验内容与课堂教学性实验是相同的，但实验要求比上课做的实验要严谨很多。教学实验中，我们就是根据讲义上写的步骤，按部就班的进行实验，最后记录数据完成实验报告即可，最多再回答一些后面的问题。然而这轮的实验，实验前就要查资料、看资料、刷离心管、烘干，并对空离心管和实验后装有样品的离心管进行称重，每一步的结果都记录在案，分析实验操作的差异性。上实验课时的一些疑问，例如全脂牛奶和脱脂牛奶盐析时清液的位置不同，为什么要使用不同浓度的乙醇等问题也在本轮实验中得到了解决。操作中获得知识的直观和深刻远远超越教学课堂的效果。

五、带教老师的感受与体会

1.实验内容太多，从开始准备到实验进行以及结果分析和总结需要近3个月，包含了纯化、定量、纯度等实验，容易让学生产生枯燥和疲劳感，特别是尚未学过相关内容的大一学生。老师也因为兼有其他教学和科研任务，被此轮实验拖得有点自顾不暇。

2.挑选的学生跨专业太多，想找一个共同时间聚在一起做实验比较困难。建立的QQ讨论也只解决课题的共同讨论而实验室的开放和仪器使用上无法做到统一进行，无法保证所有实验平行操作。

3.开放性实验准备工作比较繁琐，要花大量时间洗涮试管、离心管、吸量管、量筒、试剂瓶等，包括配试剂、贴标签、反复多次的称量等，让有的学生失去了耐心，更让一部分学生意识到以后的科研工作很多要从细微做起而不是别人替你做好一切准备工作，同时也意识到良好的实验习惯对人对己的重要性。

4.培养和锻炼了学生团队合作精神，通过此实验过程，明显感觉不同年级、不同专业之间的学生沟通、协作、配合、组织等能力有了很大提高，便于学生今后进入实验室或者走上社会能够更快地融入周围环境。

5.就实验结果而言：表1表明真空干燥的效果与时间呈正相关，但因为时间有限只做了0、16、72三个时间点，如果继续干燥结果如何？表2显示三个时间点对同一种样本粗品的收率影响的差异有统计学意义；另外全脂奶酪蛋白的干燥和脱脂牛奶酪蛋白的干燥效果不同，即使是同一个时间点，差异仍然有统计学意义，这种不同样品间的同一时间点的差异是否说明脂类对实验的影响？提示样品中的脂类对实验结果的影响不可小觑。这些结果尚需进一步验证。

6.通过开放实验，教师可以为大学生创新实验挑选到既有学习热情又有吃苦耐劳精神、能够长期坚持实验的学生。

六、结语

实验教学的改革一直是国内外高校的研究热点，在如何提升学生学习热情、激发学生潜能、发挥学生才智等方面做了大量有益探索[4]。此次跨专业、跨年级的开放实验使学生接触到实验课课堂以外理念、方法、手段。通过这次开放实验，参与的学生普遍提高了查阅文献、解决实验问题、分析实验结果的能力，并对蛋白类药物的研究有了更全面的了解，拓展了知识面，开阔了研究视野，对实验中所涉及的实验方法、试验方案的制定、实验数据的分析有更加系统的认识。也比较了科研性实验与教学性实验的异同点，对科学研究的严谨、艰辛有了一定的思想准备，也体验到完成实验、取得好结果时乐在其中的成就感，为学生未来从事科研工作和实际应用工作奠定了基础。

参考文献：

[1]马志成.论化学开放实验[J].实验室研究与探索，2009，28（1）：113-117

[2]黄锐，花春阳.高校开放实验管理教学模式研究——以中国药科大学为例[J].文教资料，2015，（9）：164-165

[3]曾富华.生物化学实验技术教程[M].牛乳中酪蛋白的制备，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.