六、典型教学案例
案例1
1.知识点
萃取法的基本概念、原理。
2.思政目标
通过我国著名科学家屠呦呦发现青蒿素的案例,培养学生对我国科研工作的自信心,打破学生对我国科研成果落后的认识。
3.教学过程
第一,以油、水互不相溶的现象入手,讨论油跟水不能互溶的原因。(3分钟)
第二,提出问题:这种现象我们可以利用来做什么?学生思考回答问题。教师针对学生的回答进行补充,油、水互不相融可以使得不同极性的物质在油与水中存在的量产生差异,从而将这类物质从原有溶液中分离出来,引出萃取的概念。(5分钟)
第三,介绍萃取法的基本概念,萃取就是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离操作过程。引导学生关注定义中的“液体”“超临界流体”“目标产物”等关键词,由萃取法的基本概念引出萃取法在使用过程中针对的对象的特征。(5分钟)
第四,提问:课前预习的萃取法有几种?学生回答问题,教师总结:有机溶剂萃取法、反胶束萃取法、超临界萃取法、双水相萃取法。简单介绍四种萃取法各自的特点,指出本节课重点讲解的有机溶剂萃取法原理。 (6分钟)
第五,介绍有机溶剂萃取法原理,关键词:互补相溶的溶剂,图片展示液液萃取过程图,图片模拟有机相、水相中溶质的分布状态,介绍分配定律和分配系数的概念。提问:生活中有哪些例子是遵循有机溶剂萃取法原理的?学生回答,教师点评,并例举生活中油炒胡萝卜油变黄,水洗胡萝卜不变色,说明胡萝卜素的脂溶性特点。(10分钟)
第六,介绍实验室进行物质分离时的主要操作步骤,将有机溶剂萃取法原理再次强调,并讲述如何利用有机溶剂萃取法原理完成分离的关键点。提问:有没有重大的科研发现是利用了萃取的方法实现的?学生回答。展示青蒿的植物图片,提问是否有学生认识?引发学生思考、讨论。引申出青蒿素与青蒿的关系,介绍抗疟疾活性成分青蒿素的脂溶性,及利用低温有机溶剂萃取法纯化过程,逐步引出因发现青蒿素而获得诺贝尔奖的中国科学家屠呦呦,并介绍其发现青蒿素的艰难历程,及青蒿素对世界抗疟疾的贡献。 (11分钟)
第七,总结本节课程的关键知识点——有机溶剂萃取法原理。以中国科学家的坚韧不拔的刻苦钻研精神获得世界认可的实例,增强学生对我国科学研究的信心,增强学生的民族自豪感,增加学生对科学研究的兴趣。 (5分钟)
4.学习资源
①“屠呦呦诺贝尔之路”,载https://v.youku.com/v_show/id_XMTQx-NDVIODg5Mg==.html(节选2分钟);
②王继刚等:“青蒿素的研究历程与价值”,载《新发传染病电子杂志》2019年第4期。
案例2(https://www.daowen.com)
1.知识点
利用沉淀法进行蛋白质分离过程。
2.思政目标
通过对我国近些年发生的各类疫苗事件进行分析,结合章节课程内容中蛋白质特性,培养学生增强职业道德意识和安全意识,以及遵守法律法规的重要意义。
3.教学过程
第一,以常见的生物产品——疫苗开始,引导学生讨论疾病治疗的药物重要类型之一——疫苗的本质特征——蛋白质。(3分钟)
第二,提出问题:这类生物药物在生产与分离过程中有哪些方法可以进行纯化和分离?学生思考回答问题。教师总结:目前已学课程中过滤、离心的方法可以进行生物药物的分离纯化,但这些方法的前提是要使蛋白质能够从溶液中析出,引出沉淀法分离生物制品知识点。(3分钟)
第三,沉淀法的理论知识教学。介绍沉淀法的基本概念,引导学生通过概念中的“沉淀剂”“溶解度”“固形物”等关键词,理解并熟悉沉淀法的基本概念。提出问题:生物产物分离使用沉淀法的目的是什么?学生回答。总结:目的一是浓缩;目的二是选择目的产物初步纯化;目的三是样品易于存储。(6分钟)
第四,教师根据学生对沉淀法概念的理解提问:是否可以解释为什么会出现沉淀?哪些实例反映出蛋白质沉淀现象?学生自由发言,回答问题。教师总结:改变溶液中的性质会产生沉淀,举例说明pH、离子强度、溶剂极性、温度等引起的生物样品沉淀现象,着重让学生从生活、科研实验中理解沉淀的原理,教师总结沉淀的基本原理,引出蛋白质表面特性的决定性作用。(8分钟)
第五,提问:蛋白质表面有什么特性?学生回答。教师列举两个例子,一是山西高温暴露疫苗事件,另一个是大连金港安迪狂犬疫苗非法添加事件,通过讲解事件背后的信息,引导学生思考疫苗事件与蛋白质表面特性间的关系,引起学生的好奇心。
学生思考疫苗事件的过程中,教师展示蛋白质表面的图示,介绍蛋白质表面特性,亲水区、疏水区、正电荷、负电荷等,学生直观理解蛋白的特征,增强理解和记忆。(10分钟)
教师提问:蛋白质表面特性与蛋白质溶解度有何关系?学生讨论。教师总结:改变蛋白质表面特性会促使蛋白质分子间产生聚集或排斥作用,影响蛋白质结构与活性。(5分钟)
第六,教师重新提出所列举的山西高温暴露疫苗事件与大连金港安迪狂犬疫苗非法添加事件,组织分组讨论如何由蛋白质特性解释上述事件?(3分钟)
第七,选取两个小组代表分别就两个事件进行简短分析总结。(3分钟)
第八,教师做本节课的总结。第一点是温度变化引起蛋白质防聚集屏障被打破,第二点是带电粒子改变蛋白质表面结构引起聚集沉淀。沉淀现象是把双刃剑,既可以有利于分离蛋白,也容易让生物药物失去活性。
教师最后列举山东非法疫苗事件,让学生清楚疫苗的运输、存放过程也是有相应规范的,要从生产到医院使用全流程符合要求才可以避免非法疫苗事件的出现,提醒学生在今后生产、销售工作环节要遵守职业道德、遵纪守法,保证生产规范有序。(4分钟)