生物化学教学改革探索与实践

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摘要:随着生命科学、信息科学的迅猛发展，生物化学在深度和广度上都发生了巨大变化，其涵盖内容越来越多。为适应生物化学教学内容的要求，生物化学教学内容和方法都在不断改革。文章介绍了从案例引起学生兴趣、重复重点内容、加强师生互动、重点章节小结、设计思维导图、自主实验课堂的设计与实践到多元化考核等生物化学教学各个环节的一些体会。结果显示，通过这些教学方法的改进，既激发学生对生物化学的兴趣，促进师生交流，又培养了学生的分析解决问题以及创新能力，提高了学生的综合素质。

关键词:生物化学;教学改革;自主设计实验课堂

生物化学是一门医药学的必修课程，是研究生命物质的化学组成、结构及生命活动过程中各种化学变化的基础生命科学。所以生物化学课程应尽量提前，但应在有机化学课程之后，或与有机化学课并进;是病原生物学、内科学、人体解剖与组织胚胎学等专业的必修课程，因此应先打下较牢固的生物化学基础，并尽量加重生化课的分量，同时避免后继课程相关内容的重复。生物化学以其理论性强、概念抽象、名词繁多，各种代谢过程复杂繁琐，堪称生物学科中最抽象、最难懂的学科之一。如何激发学生的兴趣，寓教于乐，使学生喜欢听课，乐于参与，积极讨论，学到知识，解决实际问题，这是我们在生物化学教学中始终关注的问题。在教师指导下，学生要学会主动培养自己发现、吸收新信息和提出新问题的能力，积极主动学习，在学习中发展个性和创造力。为此，我们在教学方法和手段等方面作了一些有益的尝试，收到良好的效果。

1案例引起兴趣，穿插前沿科研

长期以来，我国的基础教育受应试教育的影响，使得进入本科医学院校学习的学生大多数学习被动，学习自主性差，学习方法机械、呆板，对所学知识不求甚解，知识基础不扎实、牢固［1］。首先我们的第一堂课，就要充分发挥教师的引导力，增加学生的兴趣，提高同学们的主观能动性。一些和生活相关案例可以引起学生较大兴趣，可以通过课前提问或课后留问方式引起学生注意力。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等的原因是什么?乙酰胆碱酯酶抑制药可以治疗阿尔茨海默病的原因?讲到DNA的二级结构模型时，可由双螺旋模型的提出者Watson和Crick讲起，设问他们由此发现获得了什么重要科学奖项，并可以借机讲一下当时诺贝尔评奖时的小插曲:因论文太短致使评委间产生分歧，最终获奖说明了科学发现主要在于其价值而非论文长短。教学效果取决于任课教师的水平，也与任课教师的严格要求密切相关［2］。本课程结合最新进展，涵盖动态与前沿知识。介绍国内外最新研究成果及历年与生物化学发展相关的诺贝尔奖成果，适度地超越教材，查找教材以外的重大事件等必要教学资源并合理组织教学。比如我校老师研究的命运分子cNumb在原肠期胚胎中的表达情况及其基因和编码蛋白的基本生物学特征，就是利用原位杂交技术检测cNumb基因在原肠期鸡胚中的表达情况，同时应用生物学软件和在线平台对cNumb基因及其编码蛋白进行生物信息学分析［3］。以及碘－淀粉法、Bernfeld法和ESP－G7速率法3种方法检测酸刺激前后唾液淀粉酶(SAA)活性及其活性比值的差异［4］，结合实验课题让学生对酶的特性有更好的理解。组织学生对研究热点进行查找资料，了解基础点，分组讨论，解决教师预先给出的问题，或者让学生自己发现问题，通过讨论甚至争论，学会分析问题并最终解决问题。鼓励学生参加本科、研究生校内外的学术活动，扩大知识面，开阔视野。

2重复重点内容，引入PBL教学促进师生互动

生物化学分为三部分内容，第一部分主要讲述各种生物分子的结构、功能以及相互作用，包括蛋白质、核酸、糖复合物、酶、生物膜、真核生物基因组及线粒体基因组等;第二部分讲述分子生物学部分，如基因信息的传递、基因工程的四大要素及实施要点、基因相关技术;第三部分讲述细胞信号转导技术原理及应用等。对于生物化学内容繁多的特点，我们对于重难点内容要重复教学，在同学脑中达到耳熟能详，举一反三，而基础知识点到为止。为了达到这样的效果，需要改变传统课堂填鸭式教学的呆板模式，老师的角色要发生变化，从直接教给学生知识的“灌输式”到教给学生如何学习的“自我学习式”，让学生主动吸收知识、能独立思考、分析问题。PBL(problem-basedlearning)教学模式即通过“提出问题→建立假设→自学解疑→论证假设”的逻辑过程来让学生主动获取知识，学生为主体、教师为导向的小组讨论式教学法，主要培养学生以解决问题为核心的发散性思维和主动学习意识，进而达到提高学生灵活运用知识的能力的目的［5］。通过互动式课堂教学充分利用学生的好奇心理，在对问题的好奇与求知欲中，增加学生对生物化学的兴趣，在此过程中，学生由被动旁观者变为主动参与者。如设计一些关注点引发学生参与互动，如烫发的生化基础是什么?磺胺类药物的治病机理是由于酶的抑制作用吗?课堂上运用PBL教学法，可以设置专题讲座，把学生分为几个小组，给出一个主题，每组成员分工合作，任务明确，每个人都是责任人。老师通过对每一环节的设定让每个学生都参与其中，减少了“南郭先生”和浑水摸鱼情况的发生。

3重点章节小结，设计思维导图

糖代谢设定为动态部分的重点;酶促反应动力学中Km值和Vmax的计算与应用、生物氧化(生物能学)、物质代谢的相互联系和调控机制等设定为难点。每章重难点都组织学生自己小结，老师评定和总结，帮助学生建立完整的知识框架系统。生物化学众多的动态反应记忆比较困难，如6－磷酸葡萄糖、ATP、乙酰CoA、NADH+H+、NAD-PH+H+等物质的来源和去路，全酶、酶的活性中心、酶原的激活、氧化磷酸化、底物水平磷酸化、三羧酸循环、脂肪酸的β-氧化、半保留复制、不对称转录。老师课堂上可以通过引导学生设计思维导图，先把总的章节框架勾画出来，再补充具体内容，引领学生的思维，整理归纳，联系整体，通过Flash动画或板书直观表示。老师应当尽量在每次课、每一章，乃至整学期内容都绘制出相应的思维导图，以突出教学的重点、难点，理清知识脉络，帮助学生有效地回顾和复习。可以课前预习让学生设计学习内容的思维导图，小结也可以用课堂考试形式，让学生自己绘出内容图，或者布置课后作业让学生自己选择动态反应，如三羧酸循环制作Flash动画，并进行课堂展示，考查学生归纳记忆、理解掌握知识的能力。每章都进行小结，但每一部分的小结书写的思路、侧重点各不同，单元小结和课程小结在知识点的把握及知识体系的梳理及运用也有所不同，能较全面、客观、公正反映学生的学习态度及综合素质和创新能力。部分学生平时不认真学习，习惯于期末突击应付考试，而小结模式可以较好预防这种现象的发生。

4虚拟实验课堂的设计与实践

所谓“自主设计式教学”，就是以自主设计为主的教学。具体说它是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供自由探究、讨论、研究问题的一种教学形式。生物化学探究式虚拟实验课堂教学的思路是以生物化学经典实验为主线进行发散性拓展，根据课程理论内容，给出学生一些和实际生活相关的小课题，由学生自主学习、小组研讨及班级交流等方式，培养学生的自主学习能力、创新能力、文献阅读能力、交流能力和团队合作精神。在教师层面，教师根据实验内容，引导设计虚拟实验题目，指导学生研读文献、制作实验流程并进行全班交流。在学生层面，学生根据兴趣选择实验专题，自由组合成学习小组，在充分研读文献的基础上，进行小组讨论，制作PPT。允许学生自己组织课题小组、自主设计小课题，教师只作方向指导，给予一定经费支持。学生设计实验流程，并给出具体实施过程，并在全班进行演讲、答疑和讨论［6］。自主设计实验课堂，能够提高学生学习能力、实践能力、创新能力及一定的科学研究能力，有利于创新型人才的培养，可以改变传统的实验教学在学生能力培养方面只强调共性的发展而忽视个性发展的情况。通过设计虚拟实验课堂，学生对实验设计及原理有了更深刻的理解，养成独立思考的习惯，首先对自己设计的实验课堂进行展示，进而走进实验室，从试剂配置到实验操作，从设计实验到进行具体实践的过程，从理论到实践，从各方面使自身得到锻炼。老师在其中进行一些必要的指导，允许学生出现一定的错误，让他们在实践中成长更快。我们将生物化学实验探究式教学按照预设计、设计阶段、具体化、实验阶段、竞赛阶段等五个阶段进行实施。①预设计:在任课老师理论课后，可以给出相应的与课堂内容有关的思路或者题目，让学生课后思考。②设计:通过网络图书馆等辅助查找资料，然后让学生设计实验，给出具体思路和实施过程。③具体化:通过设计虚拟实验课堂，让学生对实验设计及原理有更深刻的理解，使其养成独立思考的习惯、并对自己设计的实验课堂进行展示。④实验阶段:虚拟课堂结束后，部分学生的课题经过导师指导可以继续深入，让学生进入实验室进行实施，体会到自主学习的乐趣。⑤竞赛阶段:以此为依托组织一个专业的班级间进行比赛，乃至扩展到全校及其他学校进行，提高积极性，并给予奖励。这期间教师需要引导、鼓励同学申报省级乃至全国的创新项目实验，不但参加课题研究，还要挖掘学生潜能，让他们把实验结果整理成论文。我校生物化学系已获得部分成果。目前已有多人次获得挑战杯立项，以及国家及省级大学生创新创业项目，并顺利完成本科毕业论文，还有部分学生的实验正在进行中。在广东省大学生挑战杯比赛中，其中由多名学生共同完成的“近海红树林环境抗肿瘤细菌的筛选和鉴定”获得广东省大学生挑战杯二等奖。由系老师指导同学的“一种快速、低成本的叶酸代谢障碍遗传检测方法的建立”以及“药物代谢酶CYP2C19两个主要突变等位基因联合分型方法的建立”等课题获得国家级、省级大学生创新创业训练计划项目。由学生撰写的论文“一株抗肿瘤活性的红树林细菌的筛选及鉴定”在《河南科技大学自然科学学报》发表。这些实践活动培养了学生的创新意识及团队精神，促进其综合实验设计、分析能力的提高，使大学生动手能力和实践技能得以提升。

5多元化考核

“一考定终身”的评价模式忽视平时学习的考核和能力的培养，既不能准确反映教学质量和效果，也无法测试学生真实的学习能力，更抹杀了学生主动的学习精神和创造能力［7］。适当的考核机制不仅可以科学地检验教学效果，同时也能强化学生的学习动机。课程考核不应只注重期末考试，而是应贯穿学习全过程。考核内容应充分体现所学知识和技能及运用这些知识和技能的能力，更重要的是考核分析问题、解决问题的能力和实事求是的科学态度。因此我们将生物化学课程的考核分为平时成绩、章节小结、实验考查和期末考试四部分，从上课出勤态度、课程预习情况、课程小结成绩、课堂发言、任务完成表现、实验动手、创新能力多方面进行考查，最后给出每个学生的综合评价成绩。

参考文献:

［1］潘虹，吕红，吴立连．一般本科医学院校PBL教学模式的思考

［J］．中国高等医学教育，2009，(5):105－106．

［2］李月英，胡海涛，王唯析，等．加强综合管理提高留学生教学质量［J］．西北医学教育，2005，13(6):681．

［3］顾取良，陈佳园，王广，等．命运分子cNumb在原肠期胚胎的表达及其生物信息学分析［J］．广东药学院学报，2015，31(3):383－387．

［4］杨泽民，林静，杨小蓉，等．3种方法对酸刺激前后唾液淀粉酶活性及其活性比值检测的影响［J］．国际检验医学杂志，2015，36(11):1488－1490．

［5］黄亚玲，郑孝清，金润铭，等．PBL教学模式探索［J］．医学与社会，2005，18(6):56－57．

［6］杨志伟，张玮玮，陈志玲，等．生物化学探究式教学的设计和实施［J］．生命的化学，2013，33(1):105－108．

［7］崔炳权，何震宇，陈耕夫，等．“小结+考试”模式评价学生学习生物化学的实践与探讨［J］．中国高等医学教育，2012，(10):88－89．

作者：李荷 刘彩虹 单位：广东药学院基础学院 广东药学院研究生学院