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1優選實驗教學材料
基礎化學實驗是農業院校最重要的公共基礎課之一，我校每年有三十多個本科專業共計近6000多名學生修讀此課程，是一門獨立開設實驗課程，所以選擇一些與農業相關的實驗項目作為教學對象對學生今后的學習有一定的幫助。微生物中產生抗生素種類和數量最多的類群是放線菌群，作為開發新農藥的潛力較大，用于植物病害生物防治中的主要是鏈霉菌屬(Streptomyces)及其相關類群，其中許多已經被開發成除草劑、殺菌劑和殺蟲劑等。作為農業院校，開設一些與農業專業相關的實驗項目有助于學生以后的專業學習，也可以培養學生學習對未來專業的了解并培養對本專業的興趣。而從學生實驗教學的時效性考慮，鏈霉菌屬成為首選，同時，作為學生實驗，也不宜采用未研究過的新奇菌株為教學對象。所以從本實驗室已篩選獲得的具有抑菌及除草活性的放線菌中，選擇了一株對稻田主要雜草稗草(Echinochloacrusgalli)具備強烈抑制作用的鏈霉菌(Streptomyces)4903菌株作為研究性實驗設計教學的材料。實驗方法的設計，學生通過查閱大量的相關資料獲知，在微生物發酵液農用活性物質提取研究中，可以采用溶媒萃取，但溶媒萃取需要大量互不相容的溶劑，萃取過程中還可能會產生乳化現象，定量分析回收率低，萃取時間長，消耗溶劑量大。而大孔吸附樹脂具有吸附容量大、吸附速度快、選擇性好、再生處理簡單、用少量樹脂就可以處理大量發酵液等優點，而且在提取的同時也有一定的純化作用，該方法克服了液液萃取過程因溶劑揮發而污染環境，并且吸附樹脂還可以再生后繼續使用。從學生實驗高效化、綠色化的角度考慮，我們采用了大孔吸附樹脂法替代有機溶劑提取法。所以選擇了4種不同極性的大孔吸附樹脂對活性微生物發酵液中的農用活性物質進行吸附實驗。
2設計實驗技術流程
近年來，一些新的綠色化的實驗方法更多被引進到化學實驗教學中來，運用這些新的實驗方法及新的實驗技術，讓學生探索實驗規律，優化反應條件，降低化學實驗室污染，保護環境，同時也可以激發學生學習化學的興趣。以活性微生物發酵液為原料，用活性跟蹤的方法測定4種不同極性的大孔吸附樹脂填料對該菌株發酵液除草活性物質的吸附能力，從中篩選最佳的吸附樹脂，并篩選其最佳洗脫劑。
3實驗方案實施流程及結果分析
3.1實驗具體操作過程
首先學生查閱了大量相關文獻，對所用的大孔吸附進行了預處理。然后進行分組，大約4~5個人一組，學生自由組合。發酵液是老師提前準備好，分發給各組學生的。然后學生用所學的實驗方法按實驗步驟進行，分別開始往分離柱加填料，加載發酵液，接受吸附余液、水洗脫液及醇洗液，最后用所學到生物測定方法對其活性進行生測。各個小組成員進行獨立操作實驗，分工合作，同時進行，實驗過程中出現的問題也需要自己想辦法解決和大家協商解決。在吸附樹脂篩選過程中，學生需要自行裝柱，裝柱的時候要經過壓柱、上樣、不同溶劑洗脫等步驟。在樹脂靜態吸附量測定過程中，將吸附發酵液后飽和的樹脂置于三角瓶中，需要用水洗，醇洗等，我們選用超聲波，再用布氏漏斗抽濾，與普通靜態洗脫相比，本方法只用三分之一的溶劑即可洗脫出相同的提取量，節省了大量的時間和能源。對于收集到不同洗脫溶劑采用旋轉蒸發儀進行減壓蒸餾，可以在較低的溫度下快速地對溶劑進行濃縮，減少了因試劑揮發而造成對環境的污染，收集到的減壓蒸餾的試劑還可以回收再利用，洗脫完成后用蒸餾水對樹脂進行洗滌再生，樹脂可再次循環使用。學生要把握好實驗的每一個步驟，記錄每一個現象，每組學生獨立完成實驗的各個環節。研究性教學要取得好的教學效果，必須把教學過程看成是一個系統性的工程，協調處理好教師、學生與教學環境等各個要素之間的相互作用和相互聯系。為了滿足研究性實驗的順利進行，實驗室對學生實行全天式的開放，學生可以根據自己實驗的進展情況，自己選擇時間，在一周內完成全部實驗步驟，得出實驗結果并用數據處理軟件對實驗結果進行數據統計。
3.2實驗結果分析總結
實驗結束后，大家集中共同分析實驗過程出現的問題并分析實驗結果。在實驗過程中，有些學生因為裝填料時沒裝密實，加載發酵液的時候，吸附樹脂會浮起來。在生測過程中，由于消毒不夠徹底，很多都被污染，長滿霉菌而無法得出正確的實驗結果。大家熱情的討論實驗的每一個步驟，交流經驗，對不滿意的實驗內容進行重做，直到得出較為滿意的實驗結果。要求學生采用SPSS11.5版統計采用軟件進行統計分析，使用鄧肯氏新復極差測驗法(Duncan'sMultipleRangeTest，簡稱DMRT法)進行差異顯著性檢驗，數據以平均值±標準誤表示。小組長匯集組員們的實驗過程資料和實驗結果，分析實驗過程中出現的問題、解決的方法及實驗后組員討論的實驗結果，提出實驗存在的問題，把實驗結果進行整理，制作成PPT，大家相互交流，共同提高。大部分的實驗都能得出較理想的實驗結果。
4實驗教學成效及展望
4.1實驗教學的成效
激發了學生的成就感與創新欲望，該實驗有助于學生深刻地認識微生物化感活性物質提取方法的科學研究流程、學生運用學到的知識，結合教師的引導和自己的實驗操作等環節解決問題，增加學生學習興趣、提升學生操作技能和創新能力。學生根據自己查閱的相關資料，根據自己選擇的實驗方案，自己安排時間，獨立進行實驗。實驗中遇到問題需要自己解決，或與本小組成員討論解決，培養了學生解決實際問題的能力、團隊精神和合作學習能力。從查閱資料、確定方案到實驗操作等全過程，培養了學生的創新意識，培養了學生科學的工作態度，調動學生學習化學的積極性，增強了學生的科研意識和科研能力。學生具有初步的科研思維能力，為學生今后畢業論文的研究打下良好的科研基礎。近年來，學生獲得的校級及以上獎勵50~60項，其中國家級三等獎2項，廣東省特等獎1項，一等獎3項，二等獎5項，獲得大學生科技創新項目國家級5項，省級8項，校級30多項，在國際國內刊物上發表的學術論文50余篇，其中SCI和EI收錄20多篇。
4.2展望
對于經典的液-液提取方法的低回收率、溶劑量大及后續處理困難等缺陷，而大孔吸附樹脂具有的低消耗、高效率、高選擇性、后續處理簡單并且樹脂可再生等優勢，大孔吸附樹脂已經被廣泛地應用于具生物活性的化感物質的分離和純化。其在農藥、生化藥物的分離純化以及中成藥的制備等方面的應用越來越廣泛。下一步將積極配合學校實踐教學改革，將重點放在學生科研能力的培養上，充分激發學生的科學激情，并隨時根據實驗情況調整實驗教學方式，真正做到對學生的科學意識及科研能力的培養。
作者：陳敏 盧其明 劉海峰 單位：華南農業大學公共基礎課實驗教學中心 華南農業大學理學院
