การทดสอบโปรตีน ( &alpha -amino acid) อาจทำได้หลายวิธี ซึ่งอาจเป็นวิธีทั่ว ๆ ไปหรือวิธีเฉพาะตัวก็ได้ สำหรับ บทความนี้จะทำเสนอการทดสอบโปรตีนทั่ว ๆ ไป เพียงวิธีเดียวคือ Ninhydrin Reaction เท่านั้น โดยมีปรัชญา หลักคือ ง่าย ประหยัด ปลอดภัย รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพยอมรับได้ และจะนำเสนอในรูปแบบการสอนที่ เรียกว่าวัฏจักรการเรียนรู้ (Learning Cycle) ซึ่งเป็นรูปแบบการสอนที่ ดร.คาร์พลัส (Karplus}1977) ได้ พัฒนาขึ้นบนพื้นฐานทฤษฎีการเรียนรู้ของเพียเจต์ ซึ่งผู้เขียนเคยเสนอบทเรียนลักษณะนี้มาแล้วครั้งหนึ่งเมื่อ ไม่นานมานี้ (ยินดี สวนะคุณานนท์, 2537) โดยมีลำดับขั้นของการเรียนการสอนเป็น 3 ขั้น ดังนี้

ขั้นที่ 1 ขั้นสำรวจ (Exploration) เป็นขั้นที่ให้นักเรียนมีโอกาสค้นหาคำตอบด้วยการลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง

ขั้นที่ 2 ขั้นพัฒนามโนมติ (Concept Formation) เป็นขั้นที่นักเรียนสรุปมโนมติจากผลการค้นคว้าในขั้นที่ 1

ขั้นที่ 3 ขั้นนำไปใช้ (Application) เป็นขั้นของการขยายมโนมติที่พัฒนาขึ้นในขั้นที่ 2 หรือนำมโนมติที่พัฒนา ไปใช้ในสถานการณ์ใหม่

อุปกรณ์และสารเคมี

- หลอดหยด

- เตาไฟฟ้า (hot plate) หรือเครื่องเป่าผม

- กระดาษกรองชิ้นเล็ก ๆ (อาจใช้กระดาษชำระแทนได้)

- สารละลายกรดอะมิโนชนิดต่าง ๆ เช่น ไกลซีน อะลานีน ลิวซีน

- สารอื่น ๆ ที่สนใจจะนำมาทดสอบ เช่น นมเปรี้ยว น้ำตาล สารละลาย วุ้น นมสด ฯลฯ

- สารละลาย 1% Ninhydrin (เตรียมใหม่ ๆ) ซึ่งเตรียมได้โดยละลาย Ninhydrin 0.1 กรัม ในเอทานอล 10 cm3

ขั้นที่ 1 ขั้นสำรวจ (Exploration)

1. ครูเริ่มต้นบทเรียนด้วยการถามนักเรียน

นักเรียนคิดว่า ถ้าเราใช้สารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ มาทำปฏิกิริยากับโปรตีน หรือกรดอะมิโน จะให้ผลอย่างไรให้นักเรียนบันทึกผลการทำนาย

2. ให้นักเรียนค้นหาคำตอบด้วยตนเองดังนี้

1) หยดสารละลายกรดอะมิโน ตัวอย่าง คือ ไกลซีน อะลานีน และลิวซีน อย่างละ 1 หยด ลงบนกระดาษ กรองให้ห่างกันพอที่จะไม่ซึมถึงกัน

2) หยดสารละลาย Ninhydrin 1% จำนวน 1 หยดทับลงไปบนหยดของสารละลายแต่ละชนิดในข้อ 1

3) นำกระดาษกรองนี้ไปทำให้ร้อนบนเตาไฟฟ้า หรือเป่าให้ร้อนด้วยเครื่องเป่าผมประมาณ 4-5 นาที

4) สังเกต และบันทึกผล

(หมายเหตุ : ผลที่สังเกตได้ในข้อ 4 ควรจะมีสีม่วง หรือม่วงแกมน้ำเงินปรากฏบนกระดาษกรองอย่าง ชัดเจน และสีนี้จะจางหายไปเมื่อทิ้งไว้นาน ๆ)

ขั้นที่ 2 ขั้นพัฒนามโนมติ (Concept Formation)

นักเรียนนำผลที่ได้จากการทดลองในขั้นที่ 1 มาสรุปเป็นมโนมติเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างโปรตีน หรือกรด อะมิโน และสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ ได้ว่า

1. ในสารละลายที่เป็นกลาง ไกลซีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ ให้สีม่วง

2. ในสารละลายที่เป็นกลาง อะลานีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ให้มีสีม่วง

3. ในสารละลายที่เป็นกลาง ลิวซีนสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ให้มีสีม่วง

ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิกิริยาการให้สีของโปรตีน และกรดอะมิโนชนิดอื่น ๆ กับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียมใหม่ ๆ จากแบบเรียน หรือสื ่ออื่น ๆ เพื่อนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่า

- โปรตีน หรือ -amino acid ในสารละลายที่เป็นกลางสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลาย Ninhydrin ที่เตรียม ใหม่ ๆ จะให้สีชมพู ม่วง หรือน้ำเงิน

- ปฏิกิริยาระหว่างสารละลายโปรตีน หรือ -amino acid กับ Ninhydrin ซึ่งเรียกว่า Ninhydrin reaction หรือ Ninhydrin Test นี้จัดเป็นปฏิกิริยาชนิดหนึ่งที่ใช้ทดสอบโปรตีนทั่ว ๆ ไป

ขั้นที่ 3 ขั้นนำไปใช้ (Application)

1. ถามนักเรียนว่าสารต่อไปนี้มีโปรตีน หรือ -amino acid เป็นองค์ประกอบหรือไม่ เพราะเหตุใด

- นมเปรี้ยว

- นมสด

- วุ้น

- น้ำตาล

ให้หาคำตอบโดยการทดลอง

2. จากผลการทดลองในข้อ (1) นักเรียนจะสรุปผลว่าอย่างไร

จากปฏิกิริยาการทดสอบโปรตีนที่นำเสนอนี้ท่านคงเห็นแล้วว่า ไม่ได้ใช้อุปกรณ์อะไรมากมาย แถมใช้สารเคมี เพียงอย่างละ 1 หยดเท่านั้นวิธีทำง่าย ผลที่ได้สามารถมองเห็นได้ชัดเจนในเวลาอันรวดเร็ว บทเรียนนี้สามารถ นำไปใช้ได้ทั้งในระดับมัธยมศึกษาและระดับวิทยาลัย

นอกจากนี้แล้ว จะเห็นได้ว่าการนำเสนอบทเรียนนี้ก็แตกต่างจากการสอนปฏิบัติการทั่ว ๆ ไป คือ

- บทเรียน มิได้เริ่มโดยการแนะนำนักเรียนว่า Ninhydrin reaction คืออะไร ดังเช่นในตำราเก่า ๆ ซึ่งวิธีการ เสนอเช่นนั้นเป็นการเสนอโดย ครูบอก นักเรียนรับทราบและเมื่อมีการปฏิบัติก็มักจะเป็นการปฏิบัติเพื่อ ยืนยันสิ่งที่ครูบอก และเมื่อครูออกข้อสอบก็มักจะถามให้นักเรียนตอบให้สิ่งที่ครูเคยบอก เพราะฉะนั้น นักเรียนมักจะไม่คิด แต่จะพยายามจำเพื่อจะได้ทำข้อสอบให้ได้ ตรงกันข้ามบทเรียนนี้เริ่มต้นด้วยปัญหา ครูถาม นักเรียนคิด และทำนายผลที่คาดว่าจะได้อาจถูกหรือผิด แต่ครูไม่เฉลย

- บทเรียนนี้ นักเรียนค้นหาคำตอบด้วยตนเอง (ขั้นที่ 1) นักเรียนทดลอง ครูมีหน้าที่แนะนำ และให้ความ ช่วยเหลือ

- บทเรียนนี้ นักเรียนสรุป พัฒนามโนมติด้วยตนเอง (ขั้นที่ 2) นักเรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเองครูเป็น ผู้ช่วยเหลือและต่อเติมให้สมบูรณ์ขึ้น

- บทเรียนนี้ นักเรียนมีโอกาสขยายความรู้ที่พัฒนาขึ้นให้กว้างออกไป โดยการค้นหาด้วยตนเอง (ขั้นที่ 3) ครูไม่บอก นักเรียนคิดและแก้ปัญหาด้วยตนเอง (โดยอาศัยความรู้ที่พัฒนาขึ้นจากขั้นที่ 2)

จากที่กล่าวทั้งหมดนี้ ท่านคิดว่าบทเรียนนี้ส่งเสริมให้นักเรียน คิดเป็น หรือคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical thinking) และเรียนรู้อย่างมีความหมาย (Meaningful Learning) หรือไม่ ถ้าท่านตอบว่าใช่ ผู้เขียนใคร่ขอ เชิญชวนให้ท่านที่เป็นผู้สอนวิทยาศาสตร์ให้ทดลองนำไปใช้ดู แล้วท่านจะติดใจ พร้อมทั้งอาจเกิดแนวคิดใหม่ๆ ที่จะพัฒนาบทเรียนเรื่องอื่น ๆ ในลักษณะที่ตรงตามปรัชญาต้น คือ ง่าย ประหยัด ปลอดภัย รวดเร็ว และมี ประสิทธิภาพยอมรับได้

เอกสารอ้างอิง

ยินดี สวนะคุณานนท์. "ปฏิกิริยาน่าพิศวงภายใต้กล้องจุลทรรศน์," วารสาร สสวท. 85 (เม.ย. - มิ.ย. 2537) : 22 - 25.

Karplus, R. "Science teaching and the development of reasoning," Journal of Research in Science Teaching. 14 (1977) : 169 - 175.

เอื้อเฟื้อข้อมูลโดย: สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)