《生物分離技術》課堂教學演示實驗探討

摘要：結合該課程教學實踐，對《生物分離技術》課堂教學演示實驗的開展進行了探討，舉例說明啟發性、驗證性、強化性和調節性等各類教學演示實驗，最后探討了教學演示實驗的幾個注意點。

關鍵詞：生物分離技術；課堂教學；演示實驗

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）06-0242-02

《生物分離技術》理論課是我院的專業選修課，開設迄今已有6個學年，目前筆者承擔并已主講兩次該課程，獲得學生好評，同時主持相關科研項目，力爭將生物分離這門技術在教學、科研與生產實踐上融會貫通。我校所設《生物分離技術》理論課服務于生物技術本科專業，堅持理論與實踐相結合，并以應用為主，指導學生如何將該技術應用于工農業生產，而生物分離涉及的諸多原理性問題不是教學重點。為提高教學效率，筆者曾從多方面綜合考慮，在前人基礎上對該課程的教材選擇、課件制作、考核導向等方面做了調整，充分利用原有教學資源，盡量改變過去陳舊的教學方法[1]。《生物分離技術》課程實踐性強，重在操作，但由于條件所限，目前該課程尚未開設實驗課。而實驗課的開設需要場地、儀器設備、人員配置、經費支持以及教學計劃調整等多方面，牽一發而動全身，雖已在申請中，但短期內難以實行。為提高學生學習興趣，活躍課堂氣氛，增強教學互動，筆者擬在課堂上開展教學實驗演示，本文即對此展開詳細探討。

一、教學演示實驗的分類

根據要達到的目的，《生物分離技術》教學演示實驗可簡單分為以下幾種：

1.啟發性的演示實驗。是由實驗結果啟發學生思考，從而繼續設計實驗，引出新的結果。例如在講沉淀技術時，首先指出沉淀技術是指在溶液中加入沉淀劑使溶質溶解度降低，形成固相從溶液析出從而達到分離的一種技術。繼而將預先準備的牛血清白蛋白溶液調至等電點，結果表明等電點沉淀技術不能完全沉淀蛋白，此時可啟發學生思考原因，并考慮其他沉淀方式，并可當場選擇若干加以驗證。

2.驗證性的演示實驗。是對一些難以理解又不容易解釋的問題，設法簡單驗證。比如萃取技術，它是指當含有生化物質的溶液與互不相溶的第二相接觸時，生化物質傾向于在兩相之間進行分配，集中到一相中，而原來溶液中所混有的其它雜質分配在另一相中，這樣就能達到某種程度的提純和濃縮。因此萃取的關鍵是配置互不相容的兩相，而這兩項的形式在不斷發展，例如在講傳統萃取時，可演示四氯化碳萃取碘水中的碘，在講雙水相萃取時，可配置聚乙二醇/磷酸鹽體系，演示用于從奶酪中分離β乳球蛋白，在講反膠束萃取時，可向有機溶劑中加入表面活性劑配置反膠束溶液，演示從棕色固氮菌培養液中直接萃取胞內酶，在講固相萃取時，可直接將固相萃取裝置做一介紹。使得學生對萃取技術的特點、操作方式、發展現狀有較深入理解。

3.強化教學效果的演示實驗。是通過把一些深奧難懂的問題直觀地反映出來，使學生在獲得感性認識的同時，進一步加深對知識點的理解，從而達到深入淺出的教學效果。例如在介紹色譜分類時，學生不易理解，可通過運用多媒體動畫演示離子交換色譜、凝膠色譜和親和色譜的原理，接著展示紙色譜、薄層色譜和柱色譜等多種色譜形式。然后針對離子交換色譜做演示實驗，以羥基磷灰石為樹脂，預先處理、裝柱、平衡好，以紅藻為原料，預先破碎、離心、鹽析、透析、過濾等處理得紫紅色溶液，在課堂上講解理論知識的同時將溶液上羥基磷灰石柱，并用離子強度不斷增加的磷酸鹽緩沖液洗脫，可逐次洗下紅色、藍色等多種條帶，代表不同的蛋白組分。該實驗簡單直觀地解釋離子交換的原理和基本過程，可激發學生興趣，能收到令人滿意的教學效果。

4.調節性的演示實驗。許多學生都認為生物分離技術課理論知識枯燥難學，在課堂上，可以打開生物教學工具箱，或者帶一些新穎的小型分離設備，如超濾膜包、電動移液器、超濾離心管等，先讓學生識別，然后逐個介紹功能和使用方法。

二、教學演示實驗的注意點

1.演示實驗重在引導、啟發學生。引導學生質疑問難，或創設若干個富有探究性的新問題，這樣課堂教學效果會更好。比如教師可提出如下問題誘導學生思考：鴨蛋蛋黃中脂肪的含量高達31%，為什么看不到一點油？可是在咸蛋的蛋黃中，卻經常可以看到黃色的油滴往外流？從這兩種不同的處理過程得到不同的結果，又會引發怎樣的結論？這些很有探究意義的問題，可以激發學生的探究欲望，使學生產生濃厚的學習興趣。

2.在演示實驗中增加學生的參與。演示實驗是教師在課堂上為學生演示操作，同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析。以往的課堂教學，后邊的學生看不清演示實驗過程，影響教學效果。因此，在演示實驗中，應積極引導學生觀察、討論、分析、歸納總結，甚至在實驗操作上讓學生積極參與，充分了解實驗的內容。

3.變驗證性實驗為探索性實驗。生物課堂演示實驗可分為驗證性實驗和探索性實驗，前者占大部分。驗證性實驗是對知識的正確與否加以驗證，鞏固和加深對基本規律和基本原理的認識。而探索性實驗對培養學生思維能力、創造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用[2]。因此，在教學中可把一些驗證性的實驗變為探索性的實驗，多讓學生想，啟迪學生思路。例如前述從牛血清白蛋白溶液中分離蛋白，除了沉淀方法，還有濃縮，干燥，結晶，電泳，離心，色譜，萃取、膜分離等，幾乎每一種生物分離技術都能達到同樣目的，具體選擇哪一類哪一種，就是一個深入研究探討的問題，可以讓學生展開討論，各抒己見，同時分組設計實驗方案做實驗，綜合考慮實驗效果和成本，讓學生由學知識變為主動探索自然規律，對知識學得更扎實更牢固。

4.合理運用多媒體，優化演示實驗教學。教學演示實驗可提高學生動手能力，而結合利用多媒體教學，可擴展教學視野，是教學現代化的重要標志。如應用多媒體展示工業化的生物分離設備，全自動分離的流程演示，最新的生物分離技術，從而突破時間和空間的束縛，進行逼真地模擬，靈活地放大或縮小生物分離場景，將生物分離過程生動形象地展現于學生眼前，使學生認識加強，理解透徹。

總之，教學演示實驗是介于純理論教學與實驗課之間的過渡形式，但對于《生物分離技術》這門重在操作的課程來說很有意義，使學生的學習活動符合學科內容的認知規律，并提高課堂教學的有效性，實現素質教育決勝于課堂的教學戰略轉移。除了演示實驗，也可安排學生參觀實驗室中各種生物分離實驗設備，并安排對生物分離實驗感興趣的學生在實驗室繼續深造。通過這種課堂教學的延伸，可提高學生的學習積極性和主動性，激發學生對該專業課的興趣，達到全面提高素質教育質量的目標。

參考文獻：

[1]蔡春爾，賈睿，胡燕，何培民.《生物分離技術》理論課教學體會[J].教育教學論壇，2013，（43）：72-73.

[2]韓恒才.淺談高中物理課堂教學實驗演示[J].快樂閱讀：下旬刊，2013，（1）：93.

基金項目：2013年市教委三大人才計劃產學研踐習，上海海洋大學博士啟動基金（A-2400-12-0000343），2012分子生物學校級雙語示范課程建設，上海市教委重點學科項目（S30701）。

作者簡介：蔡春爾（1980—），男，博士，實驗師，上海海洋大學水產與生命學院，研究方向為天然產物分離純化與應用。endprint