《生物分离技术》课堂教学演示实验探讨

摘要：结合该课程教学实践，对《生物分离技术》课堂教学演示实验的开展进行了探讨，举例说明启发性、验证性、强化性和调节性等各类教学演示实验，最后探讨了教学演示实验的几个注意点。

关键词：生物分离技术；课堂教学；演示实验

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）06-0242-02

《生物分离技术》理论课是我院的专业选修课，开设迄今已有6个学年，目前笔者承担并已主讲两次该课程，获得学生好评，同时主持相关科研项目，力争将生物分离这门技术在教学、科研与生产实践上融会贯通。我校所设《生物分离技术》理论课服务于生物技术本科专业，坚持理论与实践相结合，并以应用为主，指导学生如何将该技术应用于工农业生产，而生物分离涉及的诸多原理性问题不是教学重点。为提高教学效率，笔者曾从多方面综合考虑，在前人基础上对该课程的教材选择、课件制作、考核导向等方面做了调整，充分利用原有教学资源，尽量改变过去陈旧的教学方法[1]。《生物分离技术》课程实践性强，重在操作，但由于条件所限，目前该课程尚未开设实验课。而实验课的开设需要场地、仪器设备、人员配置、经费支持以及教学计划调整等多方面，牵一发而动全身，虽已在申请中，但短期内难以实行。为提高学生学习兴趣，活跃课堂气氛，增强教学互动，笔者拟在课堂上开展教学实验演示，本文即对此展开详细探讨。

一、教学演示实验的分类

根据要达到的目的，《生物分离技术》教学演示实验可简单分为以下几种：

1.启发性的演示实验。是由实验结果启发学生思考，从而继续设计实验，引出新的结果。例如在讲沉淀技术时，首先指出沉淀技术是指在溶液中加入沉淀剂使溶质溶解度降低，形成固相从溶液析出从而达到分离的一种技术。继而将预先准备的牛血清白蛋白溶液调至等电点，结果表明等电点沉淀技术不能完全沉淀蛋白，此时可启发学生思考原因，并考虑其他沉淀方式，并可当场选择若干加以验证。

2.验证性的演示实验。是对一些难以理解又不容易解释的问题，设法简单验证。比如萃取技术，它是指当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。因此萃取的关键是配置互不相容的两相，而这两项的形式在不断发展，例如在讲传统萃取时，可演示四氯化碳萃取碘水中的碘，在讲双水相萃取时，可配置聚乙二醇/磷酸盐体系，演示用于从奶酪中分离β乳球蛋白，在讲反胶束萃取时，可向有机溶剂中加入表面活性剂配置反胶束溶液，演示从棕色固氮菌培养液中直接萃取胞内酶，在讲固相萃取时，可直接将固相萃取装置做一介绍。使得学生对萃取技术的特点、操作方式、发展现状有较深入理解。

3.强化教学效果的演示实验。是通过把一些深奥难懂的问题直观地反映出来，使学生在获得感性认识的同时，进一步加深对知识点的理解，从而达到深入浅出的教学效果。例如在介绍色谱分类时，学生不易理解，可通过运用多媒体动画演示离子交换色谱、凝胶色谱和亲和色谱的原理，接着展示纸色谱、薄层色谱和柱色谱等多种色谱形式。然后针对离子交换色谱做演示实验，以羟基磷灰石为树脂，预先处理、装柱、平衡好，以红藻为原料，预先破碎、离心、盐析、透析、过滤等处理得紫红色溶液，在课堂上讲解理论知识的同时将溶液上羟基磷灰石柱，并用离子强度不断增加的磷酸盐缓冲液洗脱，可逐次洗下红色、蓝色等多种条带，代表不同的蛋白组分。该实验简单直观地解释离子交换的原理和基本过程，可激发学生兴趣，能收到令人满意的教学效果。

4.调节性的演示实验。许多学生都认为生物分离技术课理论知识枯燥难学，在课堂上，可以打开生物教学工具箱，或者带一些新颖的小型分离设备，如超滤膜包、电动移液器、超滤离心管等，先让学生识别，然后逐个介绍功能和使用方法。

二、教学演示实验的注意点

1.演示实验重在引导、启发学生。引导学生质疑问难，或创设若干个富有探究性的新问题，这样课堂教学效果会更好。比如教师可提出如下问题诱导学生思考：鸭蛋蛋黄中脂肪的含量高达31%，为什么看不到一点油？可是在咸蛋的蛋黄中，却经常可以看到黄色的油滴往外流？从这两种不同的处理过程得到不同的结果，又会引发怎样的结论？这些很有探究意义的问题，可以激发学生的探究欲望，使学生产生浓厚的学习兴趣。

2.在演示实验中增加学生的参与。演示实验是教师在课堂上为学生演示操作，同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析。以往的课堂教学，后边的学生看不清演示实验过程，影响教学效果。因此，在演示实验中，应积极引导学生观察、讨论、分析、归纳总结，甚至在实验操作上让学生积极参与，充分了解实验的内容。

3.变验证性实验为探索性实验。生物课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验，前者占大部分。验证性实验是对知识的正确与否加以验证，巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用[2]。因此，在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验，多让学生想，启迪学生思路。例如前述从牛血清白蛋白溶液中分离蛋白，除了沉淀方法，还有浓缩，干燥，结晶，电泳，离心，色谱，萃取、膜分离等，几乎每一种生物分离技术都能达到同样目的，具体选择哪一类哪一种，就是一个深入研究探讨的问题，可以让学生展开讨论，各抒己见，同时分组设计实验方案做实验，综合考虑实验效果和成本，让学生由学知识变为主动探索自然规律，对知识学得更扎实更牢固。

4.合理运用多媒体，优化演示实验教学。教学演示实验可提高学生动手能力，而结合利用多媒体教学，可扩展教学视野，是教学现代化的重要标志。如应用多媒体展示工业化的生物分离设备，全自动分离的流程演示，最新的生物分离技术，从而突破时间和空间的束缚，进行逼真地模拟，灵活地放大或缩小生物分离场景，将生物分离过程生动形象地展现于学生眼前，使学生认识加强，理解透彻。

总之，教学演示实验是介于纯理论教学与实验课之间的过渡形式，但对于《生物分离技术》这门重在操作的课程来说很有意义，使学生的学习活动符合学科内容的认知规律，并提高课堂教学的有效性，实现素质教育决胜于课堂的教学战略转移。除了演示实验，也可安排学生参观实验室中各种生物分离实验设备，并安排对生物分离实验感兴趣的学生在实验室继续深造。通过这种课堂教学的延伸，可提高学生的学习积极性和主动性，激发学生对该专业课的兴趣，达到全面提高素质教育质量的目标。

参考文献：

[1]蔡春尔，贾睿，胡燕，何培民.《生物分离技术》理论课教学体会[J].教育教学论坛，2013，（43）：72-73.

[2]韩恒才.浅谈高中物理课堂教学实验演示[J].快乐阅读：下旬刊，2013，（1）：93.

基金项目：2013年市教委三大人才计划产学研践习，上海海洋大学博士启动基金（A-2400-12-0000343），2012分子生物学校级双语示范课程建设，上海市教委重点学科项目（S30701）。

作者简介：蔡春尔（1980―），男，博士，实验师，上海海洋大学水产与生命学院，研究方向为天然产物分离纯化与应用。