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摘要:尽管生物化学理论内容抽象、难学,但生物化学对于培养农林医药院校学生解决问题能力和创新能力是至关重要的。该文以乳糖操纵子教学为例,从导课、授课、知识拓展、强化训练、小结5个环节阐述生物化学的教学设计,以期激发学生学习兴趣,提高学生的学习主动性,确保教学目标的实现。
关键词:生物化学;乳糖操纵子;教学设计
生物化学是从分子水平探讨生命现象本质的一门学科,也是医学、生物学、农学等学科科学研究的工具学科。该学科对于培养农林医药院校学生解决问题的能力和创新能力是至关重要的。然而,由于生物化学学科非常抽象,主要是阐述体内蛋白质、DNA和RNA以及其他分子的相互作用过程,导致学生很难理解,使得生物化学课程成为农林医药院校最难学、不及格比例最高的学科之一。尽管在当前的教学改革过程中,以PBL为主导的理学教学方式[1]和以任务驱动型教学为主导的实验教学方式[2]对于实现真正的“以学生为中心”教学理念提供了新的教学方法,但传统的由教师主导的讲授法授课模式仍然是无法替代的。因而如何在教学过程中激发学生学习兴趣,如何能够深入浅出的将复杂的机制通俗化,一直是生化教学老师不懈的追求。本文以较抽象的基因表达调控中的乳糖操纵子为例,从导课、授课、知识拓展、强化训练、小结5个环节阐述如何进行生物化学教学设计。
1设疑导课激发学生学习兴趣
由于乳糖操纵子内容非常枯燥,而且比较复杂,所以在教学过程中先给学生讲述一个现象(给出一张细菌生长曲线图):当培养基中同时含有葡萄糖和乳糖时,细菌的生长曲线不是大家熟悉的迟缓期、对数期、稳定期、衰亡期,而是出现了2个对数生长期,中间有一个迟缓期。那么为什么会出现这种现象呢?接着给出一张细菌培养基中糖消耗曲线图,学生就会分析发现第一个对数生长期主要是培养基中的葡萄糖被消耗了,而第二个对数期是乳糖被消耗了。那么为什么葡萄糖和乳糖分别在第一个和第二个细菌生长对数期会被消耗呢?学生通过前面代谢部分的学习,一般都明白代谢葡萄糖和乳糖都需要酶,而且需要的酶不同,第一个对数期细菌体内有分解葡萄糖的酶,第二个对数期有分解乳糖的酶。也就是说培养基中同时含有葡萄糖和乳糖时,细菌优先利用葡萄糖。那么这是为什么呢?最后给出细菌生长过程中lacmRNA、β半乳糖苷酶和β半乳糖透性酶,此时学生会发现乳糖代谢的基因——lacmRNA并没有表达,而且对应的基因表达产物β半乳糖苷酶和β半乳糖透性酶含量也很低,所以第一对数期不能分解乳糖,只有第二对数期才能分解乳糖。那么细菌体内如何实现这一复杂的基因表达调控过程呢?通过4次层层设疑,抽丝剥茧,引出乳糖操纵子的调控机制,大部分学生会好奇细菌是如何实现这一复杂调控过程的。
2始终围绕培养基中不含葡萄糖、只含有乳糖时乳糖操纵子才开始表达这一现象进行授课
1研究型教学的准备
1.1教师的准备:
教师改变传统教学模式下的主导地位,只是起到提炼讨论题目,引导学习者参与到教学过程中来,积极参与题目的解决。教师与学习者建立一种互动关系,增强学习者的自我效能感,有自主的学习内在动力。教师要提高自身素质,能够理论与实际相结合,从基础知识中提炼出与临床有关的应用型问题,还要能把知识形成连贯的体系,相互联系,融会贯通,归纳总结学习者形成解决问题的多种方案的可行性,评价参与者的贡献。要求教师在教学实践中不断调整方案,不断研究探索。
1.2学习者的准备:
学习者要端正学习态度,能在客观条件下主动寻找自己的学习兴趣,充分发挥主观能动性。学习者在学习过程中善于利用各方面的学习资料,讨论和研究式的学习,能发挥主体性、能动性和自觉性,培养学习者的学习能力。教师对学习者的尊重、认可和激励增强了学习者的学习能力。学习者通过解决问题的方式,学会运用所学的知识,提升独立思考和创新能力。学习者要能经过研究型教学模式找到适合自身学习特点的学习模式,形成一种分享式学习,把好的方法和措施介绍给其他人,能够共同进步。
2研究型教学的实施
一生物化学教学中运用医学相关知识的重要性
1有助于激发学生学习生物化学的兴趣
由于生物化学自身特点的原因,导致大多数学生对该门课程的学习产生畏惧心理和厌学情绪,平时很少有主动学习的动力,往往只是在考试前几天对可能的考点进行机械式记忆,以应付考试,因此,学生学习该门课程的效果普遍不佳。要解决这种现象,教师应尝试多样化的教学方法。其中之一就是在生物化学教学过程中结合医学相关知识,为学生提供利用生物化学知识解释临床现象的机会,使学生领悟生物化学在基础和临床医学中的应用,培养学生的学习兴趣和主观能动性,更好地学好生物化学课程。同时,临床知识的运用可促使学生带着问题学习,以充分调动学生主动思考的积极性。如在讲解蛋白质的理化性质时,告诉学生临床上消毒使用的乙醇浓度为75%左右,要求学生思考“为什么不用浓度为95%的乙醇?”又如在讲解酶这章时,让学生思考“为什么有些人喝牛奶会腹泻?吃菠萝为什么要用盐水浸泡?”等问题。再如糖代谢这章可结合糖尿病来学习,为什么糖尿病患者会出现“三多一”症状?需要用什么药物来降血糖?降血糖的机制是什么?教师在教学过程中应注重加强与医学知识的联系,既可以加深学生对基础知识的理解和记忆,也可以引导学生将基础知识灵活地应用于临床问题的分析,使学生了解生物化学与医学的关系,有利于提高学生的医学思维能力,为其将来走向临床工作岗位奠定良好的基础。
2有助于学生对学习生物化学重要性的认识
将生物化学知识与临床病例相结合可以消除学生心目中“生物化学不重要,与临床没关系”的错误观念,让学生对该课程的重视。由于维生素与无机物章节的内容直接涉及药理、营养学和内科学,与临床医学联系紧密,学生兴趣比较浓,课堂气氛比较活跃,教师可结合各种病例讲解各种维生素和无机物的性质和功能。以夜盲症为例,可讲述维生素A的功能及缺乏的临床症状;以佝偻病和骨质疏松症为例,可讲述钙对人体骨骼发育及更新的重要作用等。通过对这些临床病例的讲解与分析,可充分拉近生物化学与医学的距离,使学生深切体会到这些生物化学知识对了解和学习其他医学相关课程的重要性。
3有助于培养学生崇高的理想
1生物化学的教学理念需要顺应生命科学迅速发展的进程
随着生命科学发展的日新月异,一些专业艰深的术语如克隆、基因诊断、转基因食物以及致癌致畸的诱变因素等等,已经大量的出现在了我们的生活当中,理解这些问题的理论基础就是生物化学,而这些问题的探索和解决也将推动生命科学的进一步发展。因此,作为生物化学的教师需要思考的一个问题就是,我们所传授给学生的知识,除了使他们在课堂上学习之外,如何使他们在日常生活中也看到彼此之间的联系,如何运用所学的知识来辩证的思考或合理的解释以至于对日常生活加以指导和应用。
2PBL模式是目前最能实现新的教学理念的教学策略
教学最好的方式是教师和学生之间的互动,教师了解学生个性化的学习需求,学生则在学习过程中成为一个积极的合作者而不是被动的接受者。在PBL课程中,学生交流协作,积极响应他人的问题,厘清概念,用自己已有的知识来呈现一个更详细和复杂的解释,同时互相纠正某些误解,同时利用小组的学习氛围,带动安静的学生更多的参与。
3问题设立的合理和精妙决定PBL教学的效果
PBL问题的设立是否合理甚至精妙是决定PBL教学效果的首要因素。这些问题就是学生的教材,需要能够激起学生学习的兴趣并能持续引导学习的过程。通常问题的设计和提出是按阶段性来完成的,在每一次课后提供进一步信息,逐步引导学生求知的深度和广度。PBL实践的过程能否按预期的进行,直接检验了问题设计的质量。在PBL模式探索的初期,这些问题可以通过学生的使用和讨论进而发现不足之处,教师本身也能从中获益,实现真正的教学相长。
1蚌埠学院生物化学实验教学现状
生物化学实验的教学主要还是“填鸭式”模式,即先由实验老师讲解实验原理、实验操作步骤以及实验注意事项,然后再让学生进行实验操作的教学方式.这种教学模式实际上只注重结果,忽视学生的实验过程.结果导致学生普遍存在重视理论学习忽视实验操作、重视撰写实验报告忽视实验过程、重视理解实验原理忽视实验步骤的思想.实验的前期准备工作全部由实验老师完成,学生对此知之甚少,甚至一无所知.同时所选的实验教学内容绝大部分是验证性实验,实验结果学生已经知晓,导致部分学生对实验不感兴趣,从而限制了学生的扩散思维,束缚了学生的创新能力和创造思维的培养.
2蚌埠学院生物化学实验教学存在的问题
实践教学是实现教学目标最有效的方法,生物化学实验教学目前存在的主要问题有:(1)实验项目只是简单验证了理论知识(.2)部分实验内容与其他实验课程重复,同时又不完整,与其他课程没有密切的联系(.3)综合性、设计性实验相对较少(.4)实验内容更新速度相对较慢,没有赶上生物化学知识爆炸式增长的速度水平(.5)实验室、实验仪器没有充分整合,没有产生较高的利用效率(.6)专职实验老师缺口较大.
3我院生物化学实验教学改革及创新人才培养举措
2014年11月23日至28日,教育部专家对蚌埠学院进行了本科教学合格评估,我们以这次评估为切入口,改革现有的生物化学实验教学.根据蚌埠学院“地方性、应用型、工程化”的办学定位,对以前的实验教学体系进行多方位改革.根据我系目前所开设的制药工程、生物工程、食品科学与工程三个工学类本科专业的具体情况,在工学一级学科平台上构建完整的、贯通的实验课程教学体系.将这三个工学专业的生物化学实验课程进行整合、优化,具体分为《生物化学综合设计实验》、《生物化学专业实验》、《生物化学基础实验》三个不同层次,重新修订完成2014版生物化学实验大纲,组建综合实验室.