生物化学与生理学协同教学研究

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摘要：生物化学和生理学是高等院校生物类专业的重要基础课。两门课程分别从不同的角度和层次介绍生命有机体，但两者在内容上又有所交叉和重复。传统的分科教学存在着相同内容重复教学，相关知识点割裂无联系等弊端。文章从生物化学和生理学的紧密联系进行论述，提出了生理生化协同教学的新模式，并对两门课程协同教学的可能方式进行了探讨。

关键词：生物化学；生理学；协同教学；交叉融合；教育改革

生物化学和生理学是高等院校中生物类专业的基础课，其相关学习为学生们后续专业课的学习打下必要的理论基础。这两门课程也是生物学相关专业的三大基础课程中重要的科目，是考研中的必考科目，学好这两门课程对于学生未来进一步的学习也至关重要。这两门课程从不同的角度和方面阐述生命的现象和规律，各有侧重。生物化学是从分子水平阐明生命有机体化学本质的一门学科，它的主要内容包括生物大分子的结构和功能、三大营养物质在细胞内的代谢过程以及遗传物质的传递与表达[1]。生理学是一门研究机体生命活动现象和规律的科学，它主要研究在正常状态下机体内各细胞、组织、器官和系统的功能；各细胞、组织、器官、系统之间的相互作用；以及机体与外界环境相适应以维持机体整体生命活动正常的过程和机制[2]。简言之，生物化学是从分子水平，而生理学是从组织器官水平研究生命有机体的。虽然生理学和生物化学是两门不同的学科，所讲授的内容各有侧重，但是它们之间也有不少的交叉和融合，并不能完全的割裂。本文将论述生物化学和生理学之间的联系、探讨在教学中如何把两者交叉融合，协同共进教学，提高教学效果，构建生理生化协同教学的新模式。

一、动物生物化学与动物生理学之间的联系

（一）生物化学诞生于生理学。生物化学这门学科的形成与生理学密不可分。19世纪时生物化学还是普通生理学的一个组成部分。那时，虽然没有哪个生理学家专门探讨过细胞中的化学反应，但他们越来越认识到，他们所提出的任何涉及整个器官（或系统）功能的学说，都必须符合组成这些器官的单位即细胞的功能，也就是说细胞内部的那些生物大分子的结构和功能，是细胞功能的物质基础，进而构成了各种组织和器官的功能。19世纪60年代，有三类实验室运用了化学来解决生物学问题[3]：1.随着有机化学的兴起，一些化学小组开始研究生物学问题；2.医学院研究生命的化学；3.技术学校研究农业化学。这种分裂对于生物化学作为独立学科的成长和发展来说，是极为不利的。19世纪中叶，当细胞中所有的化学问题最终都显得需要研究时，在生理学家的推动下，才建立了独立的生物化学系。从生物化学作为一门独立学科的诞生历史来看，生物化学脱胎于生理学，与生理学的联系最为密切。（二）生物化学内容与生理学内容交叉融合。前已述及，虽然生理、生化是两门不同的课程，但就教学内容来说并不是完全割裂的。一方面是两门课程中内容有重合的部分。例如，生理学课本上在细胞的基本功能一章中介绍了细胞膜的结构、物质的跨膜和细胞间通讯，而生物化学课本上也有生物膜与物质转运的内容，两者相较，内容上并无太大的差别，无非是生物化学介绍膜脂、膜蛋白的结构多一些；生理学介绍功能时更详细些。再比如，生物化学课本中在蛋白质一章中讲解了血红蛋白的变构与携氧；生理学课本中在呼吸一章中讲到气体运输时也介绍了血红蛋白的结构。第二个方面是生理和生化知识内容相互融合，你中有我，我中有你。生物化学的主要内容是生物大分子的结构与“功能”，这个功能即是“生理功能”。例如，生物化学在蛋白质一章中就首先介绍了蛋白质在生命活动中的重要作用，换句话说就是介绍蛋白质在机体中的各种生理功能。生理学中讲授细胞电生理的知识，学生们认识到细胞膜的静息电位与K+离子通道有关，动作电位与Na+离子通道有关；而在生物化学中与之相关的内容是Na+/K+泵逆浓度梯度转运Na+、K+离子的工作原理，跨膜的离子梯度提供的是电化学势能，对于细胞的生物电现象具有特别重要的意义。生物化学中在胆固醇的代谢转变中讲授了胆固醇在肝实质细胞中经羟化酶作用转化为胆酸和脱氧胆酸，它们再与甘氨酸等物质结合生成胆汁酸盐。胆汁酸盐是一种强表面活性剂，可促进脂类的消化吸收。而脂类的消化与吸收是生理学中消化一章的内容。由此可见，生理、生化知识内容的相互嵌合不胜枚举。究其原因，生理与生化就是同一事物的两个方面，不过是从不同的角度和层次去了解同一个事物，这个“同一事物”就是大自然的杰作———“生命有机体”。生理学中讲“结构”是从组织、器官的水平上讲解的；生物化学也讲“结构”，它是构成细胞的各种生物大分子的水平去讲解的。生理学侧重于讲“功能”和“现象”；而生物化学侧重于“功能”和“现象”背后的“物质基础”，或者称之为“机制”。当人们在对一个复杂的事物进行研究的时候，通常会设定一些假设条件，使研究目标变成一个不与外界发生联系的独立个体，这样就使原本复杂的事物变得简单明了便于研究。这如同在高校的本科教育中生理与生化作为两门不同的学科进行教学，它有其合理之处———可以使学生获得逻辑严密和条理清晰的知识。但这样的“假设”也会带来问题，使研究对象的状态与实际情况不完全相符。对于本科教学来说，其缺陷是容易导致原本相互交融的知识间产生了割裂，使学生对于知识的了解片面化。如何突破生理与生化分科教学的局限呢？生理与生化课程的协同教学也许是一条解决之路。

二、动物生物化学与动物生理学协同教学

协同思维是一种寻找共同目标及相似点的自组织认知方式。它既能够集中表征人类各种思维方式间的共同点，又能体现创造性思维系统各要素间的有效协调与配合[4]。将协同思维运用于教学就产生了创新的教学模式———协同教学（TeamTeaching）。美国华盛顿大学教授夏普林将协同教学定义为在两个或两个以上教师的合作下，负责承担同一群学习者的全部教学或主要教学活动的一种教学组织形式[5]。协同教学是一种不同于以往的教学组织理论的新思想，是集各种教学组织形式之所长，积极调动教学中的各种因素而构建的一种合作、动态、弹性的教学组织形式[6]。在教学实践中，协同教学法已经形成了不同的类型，如全员模式、支持模式、平行模式、嘉宾模式等[6-8]。随着理论和实践的不断深入，新的模式还在不断产生。如何在生理与生化课程教学中运用协同教学法，笔者认为除了上述已有的模式，还有以下几种便于实践应用的模式可以探索。1.两门课程的教师在授课时将生理与生化内容融会贯通。这是协同教学最为简单易行的方式，但是对教师提出了更高的要求。教师对生理和生化两门课程的内容都要非常熟悉。讲解生化课程内容时，涉及到密切相关的生理内容时要为学生们简要讲解或提示。例如，三大物质的代谢是生物化学中的重要内容，主要讲解糖、脂类和蛋白质在细胞内的分解代谢和合成代谢过程。在讲述生化内容之前，教师简要回顾一下这三大物质是如何在消化道里被消化吸收、进入血液循环或者淋巴循环的，最终通过血液循环来到组织各处，被摄入到细胞内部，进行生物化学所要讲述的物质代谢过程。生命有机体从外界摄入营养物质，通过消化系统的消化吸收，再通过细胞内的生物化学反应过程才能实现为机体提供能量和组织更新材料的目的，对于生命有机体来说这是一个完整的过程，但是我们分科教学时人为将它们分割开来。在进行协同教学的过程中，教师要有意识的将分布在生理、生化两门课程中的相关知识整合在一起。2.充分利用网络教育平台以专题形式进行生理生化协同教学。信息技术迅速发展，随之出现的云教育平台、网络在线课程、基于移动端的教育软件等为教学方法的改革提供了便利条件。专题模式进行协同教学时，生理和生化两门课程的老师共同备课，挖掘出两门课程中可以构成一个完整专题的内容，然后进行教学设计，重新共同整理撰写讲义，最后将教学内容录制成微课上传到“中国大学慕课”等网络平台供学生们学习。例如，我们以“胰岛素对血糖的调节”为专题进行协同教学设计。这个专题包括两个方面的内容，1.胰岛素及其受体的分子结构（生物化学内容）；2.胰岛素的生理功能是降低血糖，那么它是如何降低血糖的呢？（生理与生物化学内容）。在第二部分内容中我们可以融入案例法进行教学。当人们进餐后，血糖值迅速升高。在胰岛素的作用下，餐后两小时血糖下降为正常值，这个过程是如何发生的呢？我们从胰岛素的分泌调节开始切入，然后介绍胰岛素与受体结合激活信号通路，通过酶分子磷酸化调节糖代谢通路上关键酶的活性，从而促进糖原合成和葡萄糖转变为脂肪，抑制糖原的分解和糖异生过程，结果使血糖水平下降。线下课堂上传统的分科教学使学生们在各自的学科框架下学习相应的知识。网络教学平台上我们以微课的形式将分科教学中割裂的知识点有效的整合起来，为学生们呈现一个完整而多元的知识体系。3.完全打破生理与生化的分科教学，形成一门新的课程。这种模式下需要生理与生化教师组成教学团队，共同制定教学大纲、教学计划，深入透彻了解生理与生化两门课程的主要内容、框架结构，重新组织规划章节内容。例如，我们把生理生化的主要内容重新规划成如下章节：细胞的基本功能、蛋白质的结构与功能、酶、生物氧化与能量代谢、血液化学与血液循环、呼吸、消化吸收与营养物质代谢、水盐代谢与酸碱平衡、泌尿、神经、内分泌、核酸分子的结构与遗传信息的表达等。这种形式的协同教学能够避免生理生化课本上相同内容的重复讲解，有效提高教学效率。打破分科局限，同课异构、同台讲授，让学生们感受到学科交叉的知识魅力，对生命产生多角度、全方位的透彻认识。实施起来需要更深层次的教学改革和政策的支持。教学模式是决定教学质量和效果的重要因素。在生物化学和生理学的教学中，传统的分科教学模式限制了学生们多角度、全面的了解“生命”，人为地造成了相关知识内容的割裂。协同教学法的实施，不仅有利于培养学生的全局观念、专业兴趣和合作精神，还有助于提高教师的内涵底蕴、教学水平和团队意识。只有不断创新教学模式，提高教学质量和水平，才能打造高等院校本科教学的“金课”，为国家培养出更多的复合型和创新型人才。

参考文献：

[1]邹思湘.动物生物化学（第五版）[M].北京：中国农业出版社，2013：1.

[2]朱敏佳，徐敬东.让生理学架起基础学科间的桥梁[J].继续医学教育，2018，32（10）：91-93.

[3][美]洛伊斯•N•玛格纳.生命科学史[M].李难，崔极谦，王水平，译.北京：百花文艺出版社，2002：35.

[4]邢维芹，李立平，张良波，等.大学专业导论课程协同教学体系的构建与实施[J].大学教育，2019（3）：65-67.

[5]赵珩君，夏兰，衡若愚.基于慕课的协同教学模式改革探索[J].湖北函授大学学报，2018，31（8）：129-131.

[6]蒋辉，龙兴武.民族地方性高校管理类专业基于工作能力导向的协同教学模式构建研究[J].当代教育论坛，2010（11）：15-17.

[7]王少非.协同教学：模式与策略[J].外国中小学教育，2005（3）：32-36.

[8]张强，刘晓剑.国家精品课程实施中的协同教学模式[J].高教探索，2008（5）：86-89.

作者:钟凯 朱河水 单位:河南农业大学