邵廷江

1本模塊目標(biāo)概述

本模塊是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，模塊中所說(shuō)的生物技術(shù)，是指廣義的生物技術(shù)，而不限于現(xiàn)代生物技術(shù)。本模塊內(nèi)容包括“微生物的利用”、“酶的應(yīng)用”、“生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用”和“生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用”4部分。根據(jù)我省普通高中實(shí)際教學(xué)狀況，建議將來(lái)傾向?qū)W習(xí)理工類(lèi)專(zhuān)業(yè)或?qū)W習(xí)生物科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)本模塊。在學(xué)習(xí)本模塊時(shí)，建議從專(zhuān)題2“酶的應(yīng)用”、專(zhuān)題3“生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用”、專(zhuān)題4“嘗試蛋白質(zhì)的提取和分離”中選做5～7個(gè)實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下能夠自己設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，給學(xué)生提供充分的實(shí)驗(yàn)條件及必要的參考資料等，引導(dǎo)學(xué)生自己搜集資料、設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，參加和輔導(dǎo)學(xué)生的討論。學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理時(shí)，教師要注意密切聯(lián)系必修1、2、3模塊和選修2、3模塊的有關(guān)知識(shí)。本模塊對(duì)實(shí)驗(yàn)室的硬件要求較高，各中學(xué)要積極加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施建設(shè)，盡快配齊必需儀器、藥品等，并做好實(shí)驗(yàn)儀器的清潔與維護(hù)工作，以保證實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)。在目前現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件下，要提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，如：適當(dāng)調(diào)整課時(shí)，合理分配實(shí)驗(yàn)室的使用時(shí)間；作好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、提前布置實(shí)驗(yàn)課目和實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，縮短實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)轉(zhuǎn)周期等。

2學(xué)習(xí)要求與教學(xué)建議

2．1酶的應(yīng)用

學(xué)習(xí)要求：參考課程標(biāo)準(zhǔn)“4.2酶的應(yīng)用”。

教學(xué)建議：這部分內(nèi)容的重點(diǎn)是研究酶在生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用，包括制作果汁、洗滌衣物以及通過(guò)細(xì)胞的固定化技術(shù)應(yīng)用酶。

關(guān)于酶的存在與簡(jiǎn)單制作方法內(nèi)容，重點(diǎn)是通過(guò)對(duì)果膠酶作用的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解酶的功能。這部分內(nèi)容可以由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成，通過(guò)資料查詢(xún)、網(wǎng)絡(luò)課件演示、小組合作研討等，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到酶的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用對(duì)于人類(lèi)生活的重要性。實(shí)驗(yàn)時(shí)教師讓學(xué)生自己動(dòng)手榨取果汁，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過(guò)學(xué)生的討論、交流，研討果膠酶的作用。

酶活力的測(cè)定的重點(diǎn)是通過(guò)對(duì)果膠酶作用最佳pH和最佳溫度的探究，了解酶的功能。實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)流程，并通過(guò)研討和評(píng)價(jià)，確定和實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。

關(guān)于加酶洗衣粉去除衣服污漬的效果，可以嘗試要求學(xué)生分成若干實(shí)驗(yàn)小組，每個(gè)小組制定不同的實(shí)驗(yàn)方案，用實(shí)驗(yàn)找出在什么條件下使用加酶洗衣粉效果最好，比較哪種洗衣粉能更有效地清除油漬。

在嘗試制備和應(yīng)用固相酶內(nèi)容中，固相酶的概念對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)并不難理解，但固定化酶技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，學(xué)生可能感覺(jué)比較抽象，所以教師要通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生嘗試用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞，再用制備的固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵葡萄糖液，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的成功與否，體會(huì)固定化酶的應(yīng)用價(jià)值，從而體會(huì)和探討固相酶的作用。

2．2生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

學(xué)習(xí)要求：參考課程標(biāo)準(zhǔn)“4.3生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用”。

教學(xué)建議：這部分內(nèi)容在必修模塊中出現(xiàn)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)主要包括原核生物與真核生物的結(jié)構(gòu)、功能、生殖方式的知識(shí)以及細(xì)胞的呼吸作用方式、過(guò)程、總反應(yīng)式、條件和原理的知識(shí)。另外，還出現(xiàn)了一些新概念新知識(shí)，例如芳香植物中的芳香油、發(fā)酵的原理、亞硝酸鹽的產(chǎn)生與危害等。教材在此安排了多種實(shí)驗(yàn)操作的方法和原理的學(xué)習(xí)，例如蒸氣蒸餾法的原理和方法，果汁酒、醋、腐乳、泡菜制作的原理和制作，比色法的原理和應(yīng)用等，這些內(nèi)容大多是學(xué)生在必修模塊中沒(méi)有接觸過(guò)的，因此學(xué)生在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)際操作過(guò)程中都有一定的難度。

在教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生先自學(xué)有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，弄清原理，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)各種途徑收集資料，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案要進(jìn)行審核，提出修改意見(jiàn)，并要幫助學(xué)生準(zhǔn)備有關(guān)實(shí)驗(yàn)器具材料，組織討論，作出評(píng)價(jià)。

從學(xué)生情感性目標(biāo)達(dá)成的角度看，教學(xué)中教師還應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生求實(shí)、創(chuàng)新和勇于實(shí)踐的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度；從學(xué)生安全和健康的角度看，一方面要在學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程中強(qiáng)化食品的安全性教育，另一方面要在實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程中加強(qiáng)儀器使用的安全性教育，為了縮短實(shí)際操作時(shí)間，制作果酒時(shí)，可以從市場(chǎng)上買(mǎi)一些菌株；制作果醋時(shí)可以先準(zhǔn)備一瓶醋，打開(kāi)蓋暴露于空氣中，一段時(shí)間后在醋的表面有一層薄膜(實(shí)際是醋酸菌)，用這層薄膜進(jìn)行接種。在制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量的操作中要注意：制備樣品處理液時(shí)，過(guò)濾操作花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，用離心的方法進(jìn)行過(guò)濾，可以縮短過(guò)濾時(shí)間，第三次離心后，濾液變得無(wú)色透明。

2．3生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

學(xué)習(xí)要求：參考課程標(biāo)準(zhǔn)“4.4生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用”。

教學(xué)建議：這部分內(nèi)容雖然在中學(xué)課程中首次出現(xiàn)，但在科學(xué)研究與應(yīng)用過(guò)程中是經(jīng)常運(yùn)用的技術(shù)，例如，在人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成過(guò)程中，人類(lèi)已跨入了后基因組和蛋白質(zhì)組的時(shí)代，經(jīng)常需要從復(fù)雜的細(xì)胞混合物中提取和分離高純度的蛋白質(zhì)。

在教學(xué)中，教師可以利用圖書(shū)報(bào)刊或網(wǎng)絡(luò)獲得豐富的參考資料，結(jié)合教材提供的資料讓學(xué)生自學(xué)，或讓學(xué)生查閱資料并進(jìn)行討論交流。同時(shí)，對(duì)于重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，教師應(yīng)給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，確保學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高。

教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要給學(xué)生充分的自主發(fā)揮的空間。由于實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作都有一定的難度，因此教師要引導(dǎo)學(xué)生深刻理解與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)操作中的精細(xì)化要求，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，接受教師和同學(xué)給予的客觀評(píng)價(jià)。

在進(jìn)行用凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有條件的學(xué)校應(yīng)該盡可能創(chuàng)造條件，給學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生充分體會(huì)參與科研實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，教師再引導(dǎo)學(xué)生分析討論，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。關(guān)于電泳，如果選用的是雞血，要注意：分離紅細(xì)胞時(shí)離心速度用2 000 r／rnin；檢測(cè)電泳可以使用非變性膠；雞血紅蛋白為4亞基，變性后與血紅素分離；若使用非變性膠，可以用血紅素作為指示劑，不用染色即可觀察。