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从2002年开始,我们结合我校人才培养目标及具体情况,制定了本科生《分子生物学实践》及《基因工程实践》的教学大纲,开设了相应独立的实践课程,设计了质粒提取、PCR技术、DNA电泳、限制性内切酶技术、DN段的胶回收、外源基因的连接及重组DNA的转化、筛选和鉴定等最基本需要掌握的实践。同时,我们还自编了内容详细、操作具体的实践教材。从2002年第一次开课至今已经过去了十多年,实践课取得了一定的成绩,根据课上学生上课情况和完成的实践报告上看,学生反应良好,能积极动手动脑并提出问题,实践报告也完成得认真、仔细。学生掌握了这些基本实践的原理和操作,对将来从事中药相关领域的研究工作有一定的帮助。但是在这十多年的教学实践中,我们也发现了问题,由于该课程的实践内容全都是验证性实践,实践设计为“教师包办型”,从试剂配制到操作步骤教师都已经准备好,学生只是按照规定的步骤按部就班地做实践就行了,在这样的教学模式下学生的行为受到限制,对教师和教材依赖性强,限制了发挥学生主动思维的空间。
二、改革实践教学内容,强调综合性和连贯性
由于验证性实践限制了学生发挥主动思维的空间,因此,必须建立分子生物学实践教学创新培养新模式,从验证性实践过渡到以设计性、综合性实践为主,重点培养学生在科研中的综合思维能力及实际动手操作能力,变被动灌输为主动思考,为学生今后进实践室从事相关领域的科学研究做准备。我们在改革中强调实践的综合性和连贯性,如学习重组DNA技术时,我们安排了5个实践:重组质粒的提取,DNA的酶切,DNA凝胶电泳及片断的胶回收,外源基因的连接,重组DNA的转化、筛选及鉴定。这五个实践包括了重组DNA技术的五个核心内容“分、切、接、转、筛”。我们把这5个实践串联成一个综合实践,使其具有连贯性。每次实践结束时的样品正好是下次实践的材料,这些实践将变成一整套前后关联的有机整体,一环扣一环,只有这5个实践全部操作成功了,才能最后得到自己需要的克隆。这种综合性实践使学生在整个过程中面临着挑战,也使最终成功得到产物的学生有成就感;不仅能培养学生综合实践操作能力,还能培养学生团结协作的精神和对科学研究的兴趣。
三、开放型教学模式,提高教学质量
在传统的实践课教学中,学生除了在规定的上课时间,机械地完成规定的实践任务外,几乎没有机会进入实践室,学生的主观能动性得不到发挥。开放实践室,为学有余力的学生提供更多时间和空间显得很有必要的。但对于多数中医院校来说,由于实践室资源紧张,在开放方面一直实行得不够。这次,我们尝试对学生开放实践室,鼓励学有余力的学生进入实践室,开展相关的分子生物学实践研究,取得了一些成绩。我们首先在课堂上向学生介绍本课程组教师在课题研究中所用到分子生物学实践技术。有不少学生对教师的科研课题感兴趣,我们组织感兴趣的学生,在业余时间来课题组和教师一起进行了相关分子生物学的实践研究。通过和研究生共同实践,加强了理论课的知识。其次,我们组织学生利用所学到的分子生物学知识,以小组为单位,通过课下查阅资料,完成了科研小课题的实践设计。学生在课堂上讨论了他们设计的小课题,通过教师评价并与教师一起讨论,调动了学生的学习兴趣,激发了学生活跃的思维,通过讨论进一步修正方案,使其更加完善。同时,教师利用业余时间,组织感兴趣的学生进行了正式实践。最后,在课堂中,我们抽出15分钟,让做实践的学生讲了具体实践的体会和出现的问题,与大家分享成功的快乐和失败的经验。学生听得都非常认真,讨论得也很热烈,大家都觉得这种实践教学模式非常好,增长了很多知识,如果时间允许,希望能多些这种实践教学模式。
针对不同特点的学生采用不同的教育手段,这有助于学生能力的培养和学生特长的形成。因材施教首先要求老师要正视学生的差异且根据差异制定不同的教学内容和侧重点,坚持“差的扶着走、中等的领着走、好的放开走”的教学思想。教师是学生的指导者、领路人,教师的义务是帮助学生学习,但最终学习的中心还是学生,教师的教学指导必须建立在坚持以学生为中心的前提下,才能更好地帮助学生获取知识,培养学生独立思考、自主完成学习任务的能力。
二、激发学生对生物的热情
1.改进教学方法
老师可以充分结合生物学的理论内容,联系生活中相关的生物现象,多多开展户外课堂,将学生从苦闷的课堂带出去,走进大自然,真正认识生命的本质与活力。如生物的进化过程往往是以化蛹成蝶为例来讲解的,但单单是在课本上讲蝴蝶经过卵期、幼虫期、蛹期到成虫期的过程,学生仅凭自己的想象去理解这样的过程,很难明白进化的真谛,而化蛹成蝶的过程在自然界又是极其常见的,如果老师能够带着学生到大自然里寻找蝴蝶破蛹而出的足迹,不仅能够加深学生对这一现象的认识,还能让学生体会到进化的真正意义,更能激发学生对生物的兴趣和热情。
2.重视学生的情感教育
中职学生多数是些活泼好动的青少年,生活态度散漫,漠视纪律是他们的常态,针对学生违纪现象,传统的处理手段是通告批评、劳力处罚,这对于处于叛逆期的青少年来说,只会激发其逆反心理,教育效果不明显。所以,在新型的教育方案中,针对这一现象,老师应该多注重学生情感方面的教育,打情感牌,找出学生心理脆弱的防线,与学生进行深入的真心的交谈,和学生做朋友,亦师亦友,才能真正为学生解除困惑,帮助学生走向正道。
三、开展实验课堂,培养学生动手操作能力
1资料和方法
1.1一般资料
本研究选取本校2014级中医八年制专业的138名学生作为PBL教学研究对象,授课教材使用中医药出版社《生物化学》第7版唐炳华主编教材,
1.2教学方法
目前我校针对中医专业特点,将中医专业生物化学授课内容整体优化后划分为三大版块,即物质化学、物质代谢和肝胆生化与疾病。物质代谢版块包括生物氧化、糖代谢、脂类代谢、氨基酸代谢四个部分。肝胆生化与疾病是第三版块。在有限的学时内,全程展开PBL教学有一定的困难。因此,我们结合中医专业特点,精选适合PBL教学的物质代谢版块和肝胆生化与疾病版块内容,选择合适的临床病例,在课堂中以微视频形式播放并讲解相关的具体临床病例情况并提供患者资料,要求学生针对此患者基本情况,利用网络查阅相关资料,分组讨论疾病的可能发病机制、目前中、西医临床治疗方案,并比较不同临床治疗方案之间的优劣,以促进学生从分析解决临床问题的角度理解生物化学物质代谢和肝胆生化版块授课内容,激发学生学习积极性,提高教学效果。例如:采用微课小视频在课堂展示以物质代谢紊乱引起的疾病如脂肪肝、多并发症糖尿病、动脉粥样硬化、胆结石和黄疸等疾病相关的临床病例,要求学生针对上述疾病从生物化学知识角度讨论疾病发生的机制及目前中、西医临床治疗方案,促进中医八年制学生从物质代谢角度理解并讨论疾病发生的具体机制以及中西医治疗差异,培养他们分析、解决临床问题的能力。
2评价和分析
PBL教学效果学生以小组为单位在固定的时间内对课堂中提到的问题,每组出一名学生代表回答问题。学生通过多种途径如电子版教材、网络精品课程视频、网络微课、慕课教学平台、手机移动百度搜索等搜集资料,进行分组讨论并在课堂中抢答积极讨论。鉴于课时的关系,有些复杂问题留给学生放在课后讨论。授课老师针对学生在讨论过程中出现的带有共性的问题进行讲解,并结合授课内容强调重点、难点。在整个过程中,教师应把控课堂讨论气氛,引导学生积极思考。在学生回答问题方面,结合目前我校实施的形成性评价考核进行评价。学生的形成性评价考核成分由期末考试成绩(70%)、平时成绩(20%)和实验成绩(10%)三部分构成。平时成绩占20分(由课堂讨论回答问题情况构成)。在PBL教学模式中,每组学生在回答问题方面的表现是平时成绩的组成部分。对于回答问题较好的每组同学给予更高的平时成绩。同时,教师对学生回答问题情况(问题回答的正确性,问题回答的深度和广度)进行点评,引导学生反思在解决和分析问题的过程中存在的不足。通过反思做出总结,巩固自己学到的知识。同时,也可让学生在课后整理自己以及本组在讨论过程中出现的问题、错误。教师根据学生在讨论中的表现做出客观的评定。当然,在PBL教学过程中,教师也可根据学生的反馈发现自己的不足,从而进一步拓宽自己的知识面,作出及时而有效的调整,使教和学双方面同时得到提高。采用PBL教学方法实施教学后,笔者对参加PBL教学的中医班学生发放问卷调查进行效果评价。调查内容包括临床问题分析能力、自主学习能力,对生物化学授课内容的理解能力,对本课程的学习兴趣、师生互动、课堂气氛、学习的积极性和主动性、学习思路开拓、知识的记忆能力等方面。此问卷主要评测中医八年制学生对生物化学课程物质代谢相关知识的掌握及对PBL教学方法在中医八年制生物化学课堂教学中实施的合适度等,共发放调查问卷138份,回收138份,应答率100%。调查的具体结果见表1。从以上问卷调查结果看出,在中医八年制生物化学教学中实施PBL教学法,82.60%学生认为提高了他们对生物化学课程的学习兴趣,85.50%学生认为PBL教学增强了他们对生物化学授课内容的理解,80.43%学生认为PBL教学提高了他们对生物化学授课内容的记忆能力。此外,调查结果还显示PBL教学活跃了中医班生物化学课堂气氛,在结合临床疾病发病机制和治疗方案基础上提高了中医八年制学生分析和解决临床问题能力。PBL教学开拓了学生思维,使学生在分析主观题时思路更广阔,能够引用其他学科知识,体现出较强的综合能力,尤其是在培养中医学生临床思维能力、综合分析能力和探索创新精神方面。
3讨论
PBL教学法的特色是以问题为基础,以学生为中心,以具体病例为切入点提出问题,以讨论这些问题为手段来激发和启迪学生的思维,培养学生临床思维能力[3-4]。在中医八年制生物化学PBL教学模式中,教师在课堂中采用微视频展示相关病例情况,介绍患者的具体情况并提出问题,学生围绕教师提出的问题,利用当今发达的网络资源进行深入思考并展开讨论。针对学生回答问题的积极程度和准确度,以给予平时成绩的形式对学生回答问题的表现情况进行形成性评价。通过结合PBL教学方式,在中医八年制班级中以讨论形式讲授物质代谢与疾病相关内容,充分调动学生积极性,在中医班形成了轻松愉悦的生物化学学习氛围。调查报告结果还显示,PBL教学促进中医专业学生对物质代谢中复杂代谢途径知识的理解和掌握,提高了学生临床思维和综合分析能力,有利于培养适应新时代的创新性的卓越中医人才。例如:教师通过以临床真实病例为出发点引导中医八年制学生对“不同类型糖尿病发病机制和中医临床治疗策略”和“肝性脑病的发病机制和中医临床治疗策略”等问题进行思考和分析,从分析临床问题角度充分挖掘中医八年制学生临床思维潜能。尽管PBL教学提高了中医八年制学生临床思维和生物化学教学效果,但是在顺利开展需要解决以下问题。首先,教师应结合理论知识精选临床病例,学生应对物质代谢授课内容十分熟练,并配合老师积极查阅相关资料熟悉临床疾病发病机制和临床治疗方案,才具备解决和分析临床问题能力。其次,在中医八年制班级生物化学中实施PBL教学,要求教师掌握丰富的中医中药理论知识和临床经验,具备一定的中医中药知识背景,凭临床和教学经验来分析教学内容,密切联系临床病例。再次,教师还应掌握医学最新发展动态,密切关注临床疾病发病动态和各种临床治疗方案,将生物化学代谢知识领域的最新研究成果与中医临床疾病防治紧密结合,才能对学生给予正确引导,保证教学活动顺利进行。
作者:陶怀 张波 周赛男 宋岚 胡梅 单位:湖南中医药大学医学院生物化学与分子生物学教研室
参考文献
[1]宋岚,胡梅,张波,等.在中医学临床拔尖班生物化学教学中培养学生科研素质的探讨[J].科教文汇,2016(19):73-74.
[2]张丽娜,金国琴,张学礼,等.提高中医药院校生物化学教学质量有效途径的探索[J].上海中医药大学学报,2015,29(2):8-10.
生物化学的教学内容十分丰富,许多知识点都与生活生产实践紧密相关,在教学过程中,如果能够结合一些学生感兴趣的话题进行讲解,可以有效提高学生学习兴趣。
1.1结合医学病例讲解生物化学是在分子水平上研究生命现象的一门学科,很多常见病症的致病机理都可以用所学的生物化学知识给与解答,在课堂教学中将这些知识点与病例结合起来讲授,可有效激发学生求知欲和学习的兴趣,让学生感受到学了不仅有趣而且有用[5]。比如讲授糖代谢章节时结合低血糖、糖尿病的致病原因及治疗、保健方法进行讲解;在脂代谢一章中,通过投影病例图片讲解肥胖症、脂肪肝、酮血酮尿症、结石症、动脉粥样硬化等与脂代谢反常的关系;讲授核苷酸代谢时则可增加痛风病的致病机理及饮食注意事项;讲授蛋白质、核酸结构和性质时可结合镰刀型贫血病、DNA突变导致的病例进行讲解,提醒学生注意预防日常生活中的一些致癌因素,通过每章一例典型病例,让学生认识到知识的学以致用,由此激发学生学习兴趣。
1.2结合饮食保健知识讲解在生物化学各章节教学内容中,除了与病例相关的知识外,还有大量跟日常饮食保健密切相关的基础知识,在教学中如果能够充分利用这些素材,适当增加一些生活保健常识,也是激发学生学习兴趣,提高其学习主动性的有效方法。例如,在学习维生素章节时,就可结合维生素缺乏症如口角炎、脚气病、佝偻病等进行讲解,用实例提醒学生不可过于挑食偏食,要注重饮食平衡;在脂类的学习中可引入必需脂肪酸、不饱和脂肪酸、脑磷脂、卵磷脂、DHA、EPA等保健知识的讲解;而核酸章节的学习中则可结合导致DNA结构变化的因素如亚硝酸盐、烷基化试剂、碱基类似物等,告诫学生不可过多实用油炸食品和腌制食品;此外还有必需氨基酸、生物活性肽、膳食纤维、功能性寡聚糖等保健食品也可以在相应教学章节适当加以介绍,通过这些与身体健康密切相关的饮食保健知识的讲解,极大的活跃了课堂气氛,学生也不再觉得生物化学枯燥难学。
1.3结合日常生活现象中的生化知识讲解生物化学教学内容丰富,其中有许多知识点都可以解释一些日常生活现象,例如酒精消毒、豆腐制作、煮熟的鸡蛋更容易消化、高蛋白饮品能够缓解重金属中毒等生活现象可以结合蛋白质变性讲解;加酶洗衣粉、发烧或酸中毒对人类的影响等机理可以结合酶催化作用讲解;而在核酸章节的授课过程当中,结合“种瓜得瓜,种豆得豆”、“龙生龙,凤生凤”、“一母生九子,九子各不同”等俗语开展教学,学生更能理解核酸的结构特点、功能及遗传信息传递表达的机理。总而言之,通过结合日常生活现象进行相关知识的讲解,解答了以往学生“知其然,不知其所以然”的问题,而这正是大多数学生最感兴趣的内容,激发学生学习兴趣的同时,也有效的促进了学生进一步学习探究的欲望。
1.4结合本校教师科研课题讲解教师的科研课题多具有前瞻性和实用性,将教师的科研工作与教学相结合,将学科发展的前沿动态或是与地方经济发展紧密相关科研课题融入到教学内容当中,这无疑也是激发学生学习探究欲望的有效法宝,比如学院有的教师开展的是纤维素酶、土壤脲酶、淀粉酶、果胶酶的专项研究,在酶化学一章中就可以适当结合这些内容进行引导;有的教师开展的是有丝素肽、蚕蛹蛋白、饲料蛋白的研究,这些内容可以结合蛋白质化学章节进行介绍;还有的教师开展的是中草药活性物质黄酮苷、皂苷、多糖等的提取方法研究,在讲授“生物膜的氧化损伤与保护”以及“呼吸链的电子传递与自由基的产生”等教学内容时可结合抗氧化剂的类型和功能进行讲解。通过教师科研课题的引入,让学生真正领会到学以致用的重要意义。此外,因为介绍的都是学生可以参与的科研课题,不仅提高了学习兴趣,也是鞭策学生努力学好本课程的重要动力因素之一。
2实用检测技术及先进分子生化技术的学习
生物化学是一门实践性很强的学科,在教学内容中除了大量与生活、生产紧密相关的基础知识外,有关生化技术的学习也不容忽视,而这些具有实用性的检测技术,或是对生活生产正造成日新月异变化的先进的生化技术,才是学生最感兴趣的,很多之前认为“生物化学学了没用、反正对专业没有影响、对就业也没什么帮助“等等之类的学生,但凡讲到有关生化技术的内容时都会集中注意力,因此可以通过在教学过程中结合实例强调学习生物化学的实用性与重要性来激发学生的学习兴趣和学习动力。
2.1实用检测技术的讲解生化技术在日常生产生活领域应用范围非常广,特别是一些跟产物分析相关的检测技术实用性更强,在教学中如果能够结合一些实例讲解这些技术的重要性,不仅可以加深学生对理论知识的理解,也无形中活跃了课堂,提高了教学效果。典型的例子是在学习蛋白质含量的测定方法时结合三鹿奶粉三聚氰胺事件进行对比讲解,让学生更能理解不同的测定方法之间的差别;又比如可以通过刑侦案例讲解PCR的原理及重要性;在学习油脂自动氧化与酸败作用的衡量值(酸值)的测定时引入对地沟油的思考;再其次可以通过维生素C含量测定让学生分析对比不同蔬果的营养价值;此外,还可以结合学生毕业论文实验讲解大分子物质如蛋白质、酶、核酸的纯化分离方法。所有这些生化技术的实用性,学生看得到、体会得到,不用再过多的强调,他们也能自觉加强对生物化学的学习。
2.2先进分子生化技术的讲解生物化学是生命科学领域中最活跃的分支学科之一,生化技术是发展生命科学各分支学科重要基础。新的实验技术方法的创建极大的影响了人类的生活,在教学中结合研究前沿介绍一些相关的技术方法,让学生通过实际的例子认识到学好本门课程的意义,从而激发他们的学习兴趣。具体做法是通过对“转基因食品、克隆人、物种杂交”等有争议的话题让学生探讨先进生化技术的利与弊,再展望如基因治疗、单克隆抗体、生物芯片、基因定点突变、定向分子进化等新技术新方法对人类未来生活的影响,鼓励学生热爱生物化学、学好生物化学。
3结束语
案例教学法,其最初的起源是在美国,而最初的应用领域,则是在法律、医学以及商业等学科的教学当中,并且也取得了明显成功。从那时开始,案例教学法就开始逐渐向世界各地传播,并且在多个教学领域当中都有着广泛运用。其被引入我国是在上个世纪八十年代中后期,现今案例教学法已经被认为是一种面向未来、代表未来的成功教学方法。首先,案例教学法是在教师的引导之下,根据相关课程,对教学大纲中的主要教学目标、实际要求等,有针对性地研究和调查,并且进行深入分析和思考,鼓励学生多多进行相关交流、合作、讨论等。通过这样的方式,再加上教师的正确引导,使得学生可以更加深刻地了解和领悟相关课程的知识重点,针对课程内容当中的难点,也可以有更加明晰的掌握,同时还可以提升学生分析问题以及解决问题的能力和技巧。生物化学主要研究对象是生物大分子结构、相关功能、代谢过程、基因表达以及变化、生物分子等。所以,针对现今的生物化学课程,很好地运用案例教学手段和方式,进行合理的提高,对于教学来讲是极为重要的。
案例教学法,其本质就是运用实际的案例进行教学,培养学生学习知识、运用知识的能力,改变了传统教学模式,使学习和技能的提升、合作研究等,形成一个整体。案例教学法的特点,主要有三个方面的内容:①其是一种讨论式、开放式以及启发式的教学手段,可以更加直观地将鲜活的案例资料引入到课堂当中,代替抽象并且枯燥的讲授,增强了学生的学习热情以及积极性。②其可以使学习环境发生质的变化,集合了教师以及学生的集体智慧,将知识单向传输有效地转变成为了每一个学生在学习过程中的多元化获取。③其体现出了以学生为主体的教学理念,更好地培养学生分析以及思维能力。
2案例教学法在生物化学教学当中的应用
2.1案例的设计以及选择案例选择需要保证其符合大纲教学内容和教学目标的要求,同时,在其设计的过程当中,还需要很好地遵循教学的目标和原则,达到借助案例来提升和培养学生能力的目的,并且在相关案例的学习过程当中,使学生能够更加清晰地了解到课程学习的重点和难点。此外,还需要注意案例的选择来源。首先,我们可以选择生物化学学科中典型的研究成果作为案例,不仅可以帮助学生掌握研究结果,更重要的是通过还原研究过程,使学生真正了解学科特点,提高学生分析解决问题的能力,如DNA双螺旋结构的构建、尿素生成的鸟氨酸循环等。其次,可以从临床或者文献报道中找寻案例,如通过糖尿病案例,可以帮助学生理解激素在糖代谢中的作用,了解糖、脂肪和酮体代谢的相互联系;通过肝性脑病案例,帮助学生了解氨的代谢过程和肝在氨代谢中的作用;还有胰腺炎和酶原的激活等。通过这些案例提高学生的学习兴趣,培养其综合运用知识的能力。
2.2案例教学的课前准备课前准备是案例教学法实施过程当中的重要内容,对于相关教学手段实施来讲,有着关键性意义。首先,在教学过程当中,使学生能够了解到案例教学法,针对教学的是实际内容以及教学的目标等,进行明确,并且提前将相关案例布置给学生,进而使学生能够围绕着案例展开探讨,并且有效预习相关内容,查阅相关资料,形成一个初始观点。在其中,教师要充分发挥自身的引导作用,很好地对学生进行指导。
2.3案例教学的课堂实施案例教学法的实施,可以借助多媒体等手段来对案例进行更加全面、直观以及充分的表达和展示,同时,可以将学生划分为多个组,利用相关案例来进行系列性工作。具体实施中有以下几个方面的重点内容:①初始讨论阶段,需要很好地引导学生进行案例分析和资料文献查阅,使其能够独立解决相关问题。再进一步形成初始观点,针对生物化学当中的相关问题,形成自己的见解。②疑难解答,需要很好地集中观点,各抒己见,进行综合性讨论和分析,教师在其中还需要注意进行充分引导。③具体问题的解决,针对一些重要难点,教师可以鼓励学生结合相关书本知识以及生物化学相关资料,来发表自己的见解;同时,教师还需要做总结性的论述,使学生更加巩固基础知识,并且培养和提升了分析问题、思考问题、解决问题的能力。