论沉浸三式助力医学生物化学课堂教学

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摘要：生物化学(简称生化)是医学生的专业核心课程，如何阐述临床疾病的生化机制，如何让学生在生化学习中培养科学思维和创新能力，是生化教学的重点和难点。沉浸式教学为此提供了新的方法。采用案例沉浸式引导学生探讨临床案例中的生化机制，将生化理论与临床疾病紧密融合；采用历史沉浸式引导学生思考科学问题，培养创新思维。采用分生(分子的一生)沉浸式帮助学生构建完整、立体的生化知识体系，真正将生化知识融入机体中。沉浸三式的使用，不仅提高了学生在生物化学学习中的兴趣，引导学生在学习过程中的主动思考，更让学生真正成为了课堂的主体，促进了多项能力的培养。

关键词：生物化学；沉浸式教学；医学教育

生物化学(简称生化)是研究生物体中化学进程的一门学科，研究内容侧重分子机制层面。对临床医学生来说，在生化课程的学习中，不仅要掌握基本的知识，还要具备探究临床疾病表象下的生化分子机制的能力，要知其然，更要知其所以然[1]。同时还要能够基于生化机制进而设计、创新临床疾病的治疗，最终实现“临床→机制→临床”的闭环学习。在这一过程中，医学生的理解分析、逻辑推理、应用创新的能力均得到培养和提高。但是，在目前的生物化学教学中，学生的学习状况还存在不少问题：(1)具有一定自学能力，但是缺乏学习兴趣，仍然以被动学习为主；(2)学生通过学习能掌握基本知识点，但缺乏对知识的理解和应用，仍然以记忆性学习为主；(3)缺乏科学思维、创新意识与创新能力[2]。卓越医生培养计划2.0的实施，对医学生能力培养的迫切需求。学生在教学中主体地位的确立与实现，成为医学教育的重要导向。传统的课堂教学中，学生的主体、中心地位难以实现，缺乏学习兴趣，不少学生都是漫不经心的观光式学习。如何改变这种现状？我们选择了沉浸式教学。沉浸式教育模式最早起源于20世纪60年代，初衷是促进第二语言的学习，取得了巨大成功[3-4]。沉浸式教学的关键是要给学习者带来沉浸体验，不仅能够构建个性化及情境式的课堂环境，而且能够重塑活力课堂，启发学生在交互与反思中获得全身心的学习体验。在沉浸式教学中，教师作为指导者和辅助者，通过情景设置、教学设计，引导学生主动学习，提高学生的学习兴趣和愉悦感，对知识的获得感和学习效率更高。在生物化学课堂教学中，我们采用了沉浸三式——案例沉浸式、历史沉浸式、分生(分子的一生)沉浸式。

1案例沉浸式

针对生物化学中与临床疾病紧密相连的内容，我们采用案例沉浸式。采用具体临床案例引导学生分析问题，主动思考，抽丝剥茧，探寻真相。物质代谢的整体性在传统教学中只是一个概念性问题，学生难以理解其深层含义。在案例沉浸式教学中，教师先以一个临床案例进行导入：老年男性，B超显示中度脂肪肝。通过超星学习通等平台进行课堂调查，让学生对该患者的身材和血脂情况进行推测。95%以上的学生认为，该患者应该体型肥胖，血脂升高。此时，再给出患者的具体情况：身高175cm，体重75kg；血糖、血脂均正常；不胖，常年严格素食，无饮酒，平时主食摄入量多。这个出乎意料的情况激发起了学生的兴趣，充满了一探究竟的好奇心。但是，教师没有直接给出解答，而是引领者学生一步步提出问题，再自己解答，犹如针对疑案，抽丝剥茧，拨开迷雾，去探寻真相。脂肪肝是以肝细胞中脂肪(甘油三酯)的过度贮积和脂肪变性为特征的临床病理综合征。于是，学生首先会提出第一个问题：肝细胞中的脂肪是从何而来的呢，是肝脏自己合成的，还是饮食中的脂肪吸收到了肝脏？结合之前脂代谢的学习，学生马上会得出答案：肝细胞中的甘油三酯是肝细胞合成的，所用原料主要由葡萄糖代谢提供。接下来，学生又提出了第二个问题：肝细胞合成的甘油三酯去路如何呢，运出肝外还是储存在肝细胞内？结合血浆脂蛋白的代谢，学生马上找到答案：肝细胞合成的甘油三酯会形成脂蛋白输出肝外，载脂蛋白是此过程中的关键分子。于是，学生继续探究，提出第三个问题：协助脂肪输出肝外的载脂蛋白是如何产生的呢？学生回顾之前所学后发现：载脂蛋白是肝细胞以自身基因为模板，利用氨基酸作为原料，通过翻译过程合成的。氨基酸中有9种为必需氨基酸，需要由食物提供。至此，关键知识点都已提出，但教师并未直接解答，而是让学生综合思考。通过超星学习通在课堂上直接进行选择，患者的脂肪肝是由于肝细胞中甘油三酯合成过多，还是由于肝细胞合成的甘油三酯无法顺利输出肝脏？此时，学生容易出现不同意见，再组织持不同观点的学生进行阐述和辩论，各抒己见，最终找到真正的答案。学生明确了氨基酸代谢、糖代谢对脂代谢的影响，深刻体会“物质代谢的整体性”。通过案例沉浸式，学生结合具体临床案例进行分析和思考，在兴趣驱动下主动学习，实现基础与临床的有机融合。在案例沉浸式中，学生始终是学习的中心与主体，教师只是引导者。

2历史沉浸式

随着科学的发展，近年疫情的侵袭，医学生科学创新能力的培养得到了大家的重视。老师们通过“科研实例”来实现知识重构[5]，而在生化课堂教学中，针对生化中与科学进展关系紧密的内容，我们采用历史沉浸式。将学生投入特定的历史时期，教师给学生提供那一时期的背景资料，让学生自己思考科学进展中每一步该做什么，如何做，然后给出数据，让学生自己分析得到结论。历史沉浸式有助于培养学生的创新能力。例如，遗传信息的传递是生物化学中的重要内容，也是难点。此部分讲述的是遗传信息的传递过程，跟临床关联较小，内容较为枯燥乏味。此时，我们选择历史沉浸式。将学生置于特定历史时期：已经发现了DNA是遗传信息的传递分子，引导学生思考，下一步的研究重点是什么？学生思考之后，认为接下来应该研究DNA的分子结构。此时，教师给出基础背景知识：查加夫规则，DNA的X线衍射图，引导学生尝试自行推理DNA的分子构象。最终，学生通过自己的推导和分析，确定了DNA的双螺旋结构。如此这般，引导学生步步思考，步步推测，仿佛自己真的身处历史长河中，通过自己的思考和分析，推动科学进展。历史沉浸式，充分锻炼了学生的逻辑思考和科研创新能力，而在这一学习过程中，学生与历史同步前进，从学习中获得了巨大的成就感和满足感，大大提高了学生的学习兴趣。

3分生(分子的一生)沉浸式

目前主流生物化学教材将基础的生化内容分解为生物大分子(蛋白质、核酸和酶)的结构和功能、主要物质(糖、脂、蛋白质、核苷酸)的代谢、遗传信息的传递(复制、转录、翻译、基因表达调控)这样几部分来分篇进行讲解。这种横向的教学方式可以让学生对生物化学的主要内容有所了解，对各部分的知识点精细掌握，但是学生往往很难将这些人为割裂开的生化知识重新整合到“人”这个整体中。这对学生整体掌握生化知识以及未来进入临床工作非常不利，这就要求我们在生物化学的教学过程中穿插使用纵向的教学方式来弥补传统教学方式和单纯按教材教学的缺陷。针对此，我们采用了分生(分子的一生)沉浸式。以“胰岛素”这一人体中唯一降低血糖的激素为例，教师通过“胰岛素的一生”这一议题，帮助学生将各部分生化知识纵向串联起来，了解生物体中各种生化过程的运作，使生物化学不再只停留在虚构层面。这一题目中包括了几乎整个生化教材的各章节内容：胰岛素基因(核酸的结构)通过遗传信息的表达(即转录、翻译)合成蛋白质(前胰岛素原)，而作为一种分泌型蛋白质，胰岛素的成熟需要进行翻译后加工，加工成熟的胰岛素(蛋白质的结构)释放进入血液，通过和靶细胞的细胞膜上的胰岛素受体结合进而发挥作用，经由信号转导从而影响靶细胞内部代谢相关酶的表达和活性(物质代谢)，作用结束的胰岛素则经血流入肝进行灭活(蛋白质的降解)。“纵向”的串联与内容重构，将生物化学理论课程中的蛋白质的结构，核酸的结构，酶的功能，糖、脂、蛋白质三大营养物质的代谢，基因的转录、翻译，蛋白质翻译后加工，细胞信号转导等内容连贯起来。如此，学生就能更加系统地了解这些生化机制在人体中究竟是如何运作和整合的以及它们所处的地位及发挥的作用。分生沉浸式，引导学生对生物化学内容进行重构，形成立体、系统的生化知识体系。

4讨论小结

在生物化学理论教学中，70%的学时为教师讲授，30%的学时则通过沉浸三式对知识进行整合重构。引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣，培养创新能力，将有助于构建立体知识体系。沉浸三式的使用，让学生的课堂学习由漫不经心的观光式学习转化为学生掌握主导的沉浸式学习，真正实现了学生的课堂主体和中心地位。同时，案例沉浸式促进了生化基础知识与临床疾病的融合，培养学生分析、推理和主动思考的能力；历史沉浸式以历史为主线进行内容重构，培养学生主动思考和科研创新的能力；分生沉浸式以一个分子的一生为主线进行内容重构，帮助学生构建立体、系统的知识体系。课程进行中，我们对学生的学习行为和学习成果进行了分析，对课程中的多次任务及考试试题进行分类分析，观察学生在基础识记性题目、逻辑推理类题目、理解分析类题目和应用创新类题目的得分。结果发现，与传统教学的学生相比，在沉浸式教学下学生的学习态度和基础知识掌握虽没有显著提升，但是，学习兴趣与积极性得到明显增强，同时，逻辑推理、理解分析、应用创新等能力均得到了大幅提升。可见，沉浸三式对学生能力的培养，实现岗位胜任力具有重要效用。在未来的生物化学教学中，我们将进一步完善改进，将沉浸式教学的优势充分发挥。

参考文献

[1]高云,缪明永,卢小玲,等.临床相关知识在医学专业生物化学教学中的运用.西北医学教育,2013,21(5):954-956

[2]黄晓,巫光宏,罗娜,等.本科《生物化学》课堂教学实战经验总结.广东化工,2021,48(9):272-273

[3]央青.美国犹他州汉语沉浸式教学模式——以UintahElementarySchool为例.民族教育研究,2016,27(4):130-136

[4]韦莉萍.加拿大沉浸式教学法对我国高校双语教学的启示.教育与职业,2015(2):162-163

[5]史金铭,薛哲勇,王晶英,等.围绕“科研实例”的知识重构在本科教学中的应用—以生物化学课程为例.中国生物化学与分子生物学报,2021.

作者：陈园园  单位：南京医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系