《生物分離技術(shù)》課堂教學(xué)演示實驗探討

摘要：結(jié)合該課程教學(xué)實踐，對《生物分離技術(shù)》課堂教學(xué)演示實驗的開展進行了探討，舉例說明啟發(fā)性、驗證性、強化性和調(diào)節(jié)性等各類教學(xué)演示實驗，最后探討了教學(xué)演示實驗的幾個注意點。

關(guān)鍵詞：生物分離技術(shù)；課堂教學(xué)；演示實驗

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

《生物分離技術(shù)》理論課是我院的專業(yè)選修課，開設(shè)迄今已有6個學(xué)年，目前筆者承擔(dān)并已主講兩次該課程，獲得學(xué)生好評，同時主持相關(guān)科研項目，力爭將生物分離這門技術(shù)在教學(xué)、科研與生產(chǎn)實踐上融會貫通。我校所設(shè)《生物分離技術(shù)》理論課服務(wù)于生物技術(shù)本科專業(yè)，堅持理論與實踐相結(jié)合，并以應(yīng)用為主，指導(dǎo)學(xué)生如何將該技術(shù)應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而生物分離涉及的諸多原理性問題不是教學(xué)重點。為提高教學(xué)效率，筆者曾從多方面綜合考慮，在前人基礎(chǔ)上對該課程的教材選擇、課件制作、考核導(dǎo)向等方面做了調(diào)整，充分利用原有教學(xué)資源，盡量改變過去陳舊的教學(xué)方法[1]。《生物分離技術(shù)》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(shè)實驗課。而實驗課的開設(shè)需要場地、儀器設(shè)備、人員配置、經(jīng)費支持以及教學(xué)計劃調(diào)整等多方面，牽一發(fā)而動全身，雖已在申請中，但短期內(nèi)難以實行。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛，增強教學(xué)互動，筆者擬在課堂上開展教學(xué)實驗演示，本文即對此展開詳細(xì)探討。

一、教學(xué)演示實驗的分類

根據(jù)要達到的目的，《生物分離技術(shù)》教學(xué)演示實驗可簡單分為以下幾種：

1.啟發(fā)性的演示實驗。是由實驗結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考，從而繼續(xù)設(shè)計實驗，引出新的結(jié)果。例如在講沉淀技術(shù)時，首先指出沉淀技術(shù)是指在溶液中加入沉淀劑使溶質(zhì)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(shù)。繼而將預(yù)先準(zhǔn)備的牛血清白蛋白溶液調(diào)至等電點，結(jié)果表明等電點沉淀技術(shù)不能完全沉淀蛋白，此時可啟發(fā)學(xué)生思考原因，并考慮其他沉淀方式，并可當(dāng)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(shè)法簡單驗證。比如萃取技術(shù)，它是指當(dāng)含有生化物質(zhì)的溶液與互不相溶的第二相接觸時，生化物質(zhì)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(zhì)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(guān)鍵是配置互不相容的兩相，而這兩項的形式在不斷發(fā)展，例如在講傳統(tǒng)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(yǎng)液中直接萃取胞內(nèi)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(xué)生對萃取技術(shù)的特點、操作方式、發(fā)展現(xiàn)狀有較深入理解。

3.強化教學(xué)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(xué)生在獲得感性認(rèn)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(xué)效果。例如在介紹色譜分類時，學(xué)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(yù)先處理、裝柱、平衡好，以紅藻為原料，預(yù)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(fā)學(xué)生興趣，能收到令人滿意的教學(xué)效果。

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

二、教學(xué)演示實驗的注意點

1.演示實驗重在引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生。引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑問難，或創(chuàng)設(shè)若干個富有探究性的新問題，這樣課堂教學(xué)效果會更好。比如教師可提出如下問題誘導(dǎo)學(xué)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(jīng)?？梢钥吹近S色的油滴往外流？從這兩種不同的處理過程得到不同的結(jié)果，又會引發(fā)怎樣的結(jié)論？這些很有探究意義的問題，可以激發(fā)學(xué)生的探究欲望，使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2.在演示實驗中增加學(xué)生的參與。演示實驗是教師在課堂上為學(xué)生演示操作，同時又引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行觀察、思考和分析。以往的課堂教學(xué)，后邊的學(xué)生看不清演示實驗過程，影響教學(xué)效果。因此，在演示實驗中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生觀察、討論、分析、歸納總結(jié)，甚至在實驗操作上讓學(xué)生積極參與，充分了解實驗的內(nèi)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(guī)律和基本原理的認(rèn)識。而探索性實驗對培養(yǎng)學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力、自學(xué)能力、觀察實驗?zāi)芰敖鉀Q實際問題的能力有獨到的作用[2]。因此，在教學(xué)中可把一些驗證性的實驗變?yōu)樘剿餍缘膶嶒?，多讓學(xué)生想，啟迪學(xué)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(jié)晶，電泳，離心，色譜，萃取、膜分離等，幾乎每一種生物分離技術(shù)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(xué)生展開討論，各抒己見，同時分組設(shè)計實驗方案做實驗，綜合考慮實驗效果和成本，讓學(xué)生由學(xué)知識變?yōu)橹鲃犹剿髯匀灰?guī)律，對知識學(xué)得更扎實更牢固。

4.合理運用多媒體，優(yōu)化演示實驗教學(xué)。教學(xué)演示實驗可提高學(xué)生動手能力，而結(jié)合利用多媒體教學(xué)，可擴展教學(xué)視野，是教學(xué)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。如應(yīng)用多媒體展示工業(yè)化的生物分離設(shè)備，全自動分離的流程演示，最新的生物分離技術(shù)，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(xiàn)于學(xué)生眼前，使學(xué)生認(rèn)識加強，理解透徹。

總之，教學(xué)演示實驗是介于純理論教學(xué)與實驗課之間的過渡形式，但對于《生物分離技術(shù)》這門重在操作的課程來說很有意義，使學(xué)生的學(xué)習(xí)活動符合學(xué)科內(nèi)容的認(rèn)知規(guī)律，并提高課堂教學(xué)的有效性，實現(xiàn)素質(zhì)教育決勝于課堂的教學(xué)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。除了演示實驗，也可安排學(xué)生參觀實驗室中各種生物分離實驗設(shè)備，并安排對生物分離實驗感興趣的學(xué)生在實驗室繼續(xù)深造。通過這種課堂教學(xué)的延伸，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生對該專業(yè)課的興趣，達到全面提高素質(zhì)教育質(zhì)量的目標(biāo)。

參考文獻：

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

[2]韓恒才.淺談高中物理課堂教學(xué)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(chǎn)學(xué)研踐習(xí)，上海海洋大學(xué)博士啟動基金（A-2400-12-0000343），2012分子生物學(xué)校級雙語示范課程建設(shè)，上海市教委重點學(xué)科項目（S30701）。

作者簡介：蔡春爾（1980—），男，博士，實驗師，上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，研究方向為天然產(chǎn)物分離純化與應(yīng)用。endprint