生物化学课堂教学探索

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摘要：本文总结了提高生物化学教学效率的一些讲课细节。首先将生化知识与日常生活和应用相结合能增加学习的趣味性。其次从不同角度讲解新概念以助于学生全面和深入理解，并将生化基础知识与当今科研发展相联系进一步拓展学生认识；通过几种形式的提问多方调动学生积极思维；适时提醒学生科学研究的局限性，并通过对流行说法的考察调研和讨论，训练学生的思辨能力、严谨的科研态度和批判精神。最后建议利用好专业课堂培养学生的健全人格。

关键词：生物化学教学；细节；积极思维；思辨能力；人格培养

生物化学是现代生物学和分子生物学的共同语言和基础[1]，是生物学各专业重要的专业基础课。牢固的生物化学基础，对学生以后学习分子生物学、细胞生物学等课程以至将来的科研工作都非常重要。生物化学课程内容非常广泛丰富，因此如何在有限的课时内提高教学质量和效率，尤其在目前学生面临各种外界诱惑的情况下，如何抓住注意力，提高他们的学习积极性、提升学习兴趣，达到准确而全面的学习生物化学内容，进一步培养发现问题、解决问题的能力，引导学生独立思考，培养批判性思维，一直是生化教师不断探讨的课题[2-3]。近年各高校在教与学的新方法新平台上也进行了很多探索，如建立微信公众号及开设慕课和微课等[4-5]。但因其自身内容的原因，课堂教学仍是生物化学课程最重要的方式。我们在多年《生物化学》教学与实践的基础上，开展了精品课程和双语课程建设，同时结合开设其他相关课程的经历，总结了课堂教学与实践的细节和经验教训，与同行分享。

1怎么讲得有趣

除了将知识全面准确传授给学生，“讲得有趣”应该是现代教学最重要的技术。今天即便是大学课堂，讲课生动有趣也是非常必要的。生物化学因其内容与日常生活和医学的密切关系，更容易做到有趣。比如紫外线促进体内活性维生素D的合成，所以晒太阳可以促进钙和磷吸收及骨骼钙化；并不是所有的氨基酸都有密码子，如羟脯氨酸和羟赖氨酸，它们是在胶原蛋白合成中由羟基化酶催化修饰而成的；二硫键的断裂与重新形成是烫发的基础，α-螺旋使得毛发具有很好的延展性，真丝因β-折叠结构而柔软但几乎不能拉伸。有些基础知识内容与应用的结合,也会使得枯燥的知识变得生动。如转氨酶活性是临床检测指标之一，与肝功能有关；酶原激活是消化系统蛋白酶作用的关键步骤，如酶原在胰脏中提前活化会致胰腺炎；讲凯氏定氮测定蛋白质含量不得不提三聚氰胺事件，更重要的是进一步说明，任何指标测定都具有一定的局限，因而在科研中要认识方法的不足，培养学生的思辨能力；讲三大营养物质代谢时，可进一步引入并明确当代营养指标的表示，如食品包装上营养素参考值(nutrientreferencevalues,NRV)标识的概念和意义；在各物质代谢之间关系的学习中，探讨科学饮食和科学减肥并进行饮食教育。讲课中提示这些概念与日常生活的关系，还可以培养学生观察思考生活中知识点的习惯，并注意相关知识的应用，培养他们爱学习、勤思考及会批判的能力。其实有趣的内容不一定和课程直接相关，在讲到“枯燥乏味具有催眠功效”的内容时，讲一个课外话题或者笑话，也许更能调节气氛，有意想不到的效果。要想讲得有趣，要求教师首先注意对日常相关知识的积累，争取拥有广博的知识，注重自身思辨习惯的培养，并提升自身的幽默感，以自己的热情和兴趣去感染学生，以激起学生对生化课程学习的兴趣和热情[1]。

2概念的引入和复习

对新概念新知识，从不同角度讲解并注意及时复习，这样学新温故，是非常有效的方法。在初学氨基酸的结构时，适当引入侧链基团与蛋白质功能的关系，可以使得功能基“活起来”，就不会觉得结构学习太枯燥。如-SH与酶的活性中心必需基团、精氨酸的胍基与尿素生成、亮氨酸的侧链与“拉链结构”、丝氨酸和苏氨酸与羟基的磷酸化等。在讲述蛋白质的结构层次时，先从寡聚蛋白的四级结构讲起，这样较为宏观的概念是很容易理解的。然后讲每一个亚基的三级结构，再深入到二级(想象一下，将具三级结构的蛋白质链轻轻拉伸)、一级结构(将蛋白质的二级结构进一步拉伸)。再反过来从具有规律性的初级到高级结构进行更具体的概念讲解。这样先由表及里，再从内到外描述，有助于各结构概念及层次递进的理解。有些抽象的术语可以从其他具体的概念入手。学习酶活性的表示和检测时，先以长度或温度的单位为启示，引入酶活性是指酶催化某一化学反应的能力，而酶活力的大小可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度来表示，这样一步步引导，就使得活力及单位的意义容易理解。B族维生素与辅酶的关系可以扩展至教材下册要讲的代谢产物，比如泛酸形成的CoA，可以先给出乙酰-CoA的结构，并概述其在代谢中的重要作用，这样使学生学习了泛酸和CoA的结构，也对其在代谢中的角色有了初步了解，有助于对结构的记忆和功能的学习。维生素的作用还可以和许多重要事件相关，如“维生素赢得的战争”；叶酸因与DNA合成密切相关，而孕妇因胎儿生长的需要须进行补充，对这些知识点稍加提及，不仅可以点明维生素的重要性，也可适当提升课堂气氛。

3知识概念认识的不断深入与全面理解

很多生物化学知识的学习需要一个不断发展和全面认识的过程。如初学蛋白质空间结构时，知道蛋白质形状接近球形或椭圆球形，多肽链折叠紧密，疏水的氨基酸侧链位于内部，亲水的在外部。但讲到蛋白质的表征时，给出具体的例子如溶菌酶的图片，却可以看出蛋白质表面是有一些疏水基团的。在此基础上进一步说明，疏水基团的多少，与其盐析时所需要的盐浓度相关。讲透析应用时，联系科研实践中透析后期出现蛋白质析出的现象，复习盐溶的概念。继而提醒生化实验课在蛋白质性质实验中，酪蛋白配制时加入醋酸钠作为促进其溶解的盐溶机理。在学习蛋白质的结构和功能时，可以从多个层次阐明。除了从肌红蛋白与血红蛋白这样高级结构、镰刀型贫血症这种单个氨基酸突变与功能的关系，还可以复习同源蛋白的概念，更全面说明氨基酸组成及顺序与蛋白质功能的关系。并由此为切入点，介绍现代蛋白质研究的多种方法，如通过基因分析推测某一蛋白质的结构和功能，这样既可以引导学生发散思维，又使学生了解蛋白质研究的前沿发展，并鼓励有兴趣的同学去查找资料，将结果在课堂上分享。核苷酸的合成途径在讲完从头合成和补救途径之后，可适当介绍单克隆抗体技术中的关键筛选原理，加深对两条途径中关键酶：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)和抑制剂氨甲喋呤的认识，以利于后续课程的学习。

4拓展认识，培养思辨能力和批判性思维

现代抗体酶已远不是当初简单的“有催化作用的抗体”的概念，更多的是作为“导弹的抗体”将酶引入既定位点，这部分内容可以扩展到因“魏则西事件”而饱受争议，但前景看好的免疫治疗。通过一系列的学习、讨论和思考，可以培养学生辨别是非、从专业角度一分为二看问题的能力。维生素H，即生物素是因有人大量食用生鸡蛋而产生皮炎的事件发现的，这样的致病机理可以联系到当前生物技术中广泛使用的“生物素-亲和素”检测系统，以此扩展科研知识和视野。糖尿病是目前世界范围内严重影响人类健康的一大类疾病，有人称“糖杀死的人比火药更多”[6]。在胰岛素和糖尿病内容的学习后，建议学生课余查找糖尿病机制和现状的资料，并在课堂上进行交流。氨基酸衍生的生物活性物质中，介绍酪氨酸衍生的多巴、多巴胺与抽烟、吸毒与爱情愉悦相关，联系神经退行性疾病及相应治疗药物的开发，并介绍与此相关的2000年诺贝尔生理学或医学奖获奖者的工作，扩大学生知识面，培养学生的国际视野。5-羟色胺,即血清素是色氨酸的衍生物，与抑郁症有关，网上大量信息告诉大众“血清素合成和晒太阳相关”，鉴于抑郁症在当前社会呈明显上升趋势，布置作业让学生去查找相关知识，以明确相关性。相似问题还有“多吃胶原蛋白有美容作用”等。查到足够多资料并讨论后，学生会发现，很多流行的说法没有可靠的科学依据。这些课上课后训练，都有助于培养学生严谨的科研态度和批判性思维。

5提问的艺术

生物化学课程设置处于本科学习较早阶段，因而需要大量的知识学习和积累，这就使得大多数情况下教师偏重知识的传授，容易忽略学生思维的训练。好奇之心，人皆有之。问题导学是训练学生主动思维的好方法。智者问得巧，课堂问题如果设计得好，不仅可以抓住学生的注意力，也可以促进学生深入思考。提问的方式可以是多种方式多层次的。课前提问是督促学生复习的重要一环，同时还能明确学过的内容里有哪些是需要重点掌握的；讲课过程中的提问，可以是简单的提问以帮助学生回忆，比如脂肪酸、胆固醇合成时需要的NADPH和乙酰-CoA来自哪里？可以是与学习知识点相关的现象，比如，为什么好久没活动突然大量运动会肌肉酸痛？长期坚持运动的运动员为何不会有此反应？还可依学过的知识进行猜想，以加深知识点的印象。如糖原降解的产物是1-磷酸葡萄糖，那合成糖原的前体可能是什么呢？思考的结果不仅使学生复习了糖原分解、糖原的结构，也会对合成前体UDPG有很深的印象。有些问题可以帮助归纳总结，如所有学过的核苷酸的功能都有哪些？乙酰CoA参与过哪些反应？次黄嘌呤在哪些代谢中出现过？还可以是有一定深度的问题，问题不一定有标准答案，但这反而会引领学生深入思考。比如蛋白质的热变性一定是不可逆的吗？酶的调节为什么会是从分子到个体水平多层次的？蛋白质为什么会有那么复杂的结构层次？重要的是，对各类提问，都能落实到学生回答，最好和平时成绩挂钩，这样学生才会认真对待问题，避免提问流于形式。

6专业英语渐进渗入与学习

专业英语的重要性不在此赘述。其实英语渗入也是很受学生欢迎的课堂教学方式。几年示范教学的结果说明，双语课程不仅可以将学生引入专业英语的大门，学习的过程也可以提高他们学习日常英语的兴趣。教学中我们秉持一方面仔细讲解一方面及时鼓励的原则，从“推与拉”两方面着手。教学初始时在学生学习理解了知识点的基础上引入英语，这样可避免学生因对英语理解的不确定而影响到对生物化学概念的准确认识。学习中要使学生认识到专业英语句型相对简单，很多专业词汇是复合词，并记住常见的词干、前缀和后缀。清楚这些特点有助于学生克服惧怕和抵触心理。学习须是先慢后快的循序渐进。从原文的阅读与辅导、讲解专业词汇的组成开始，经过一段时间学生会发现自己的进步，积极性会大大提高。在后期我们先放英语PPT，学生快速自学后教师再总结要点。每章作业布置一些必读的原文教材并推荐现刊文献鼓励阅读。经过一个学期的训练，不同水平学生会有不同收获。学生反映：双语教学方式新鲜、有趣，语言转换有助于活跃课堂气氛，可以避免听觉视觉疲劳导致的走神；英语的引入使学生看到了专业概念的原初表达——这和翻译后的中文经常不完全相同，有助于更准确更深入地了解生化概念；不仅使学生接触到了专业英语，对学习也是一种启示和指引；可活跃思维，开阔眼界，对专业英语不再那么害怕，通过对原文的阅读和自学，很有成就感。

7利用专业课堂进行学生人格的培养

“教育者，养成人性之事业也。”专业课堂因为学生的重视程度，无疑是对学生健全人格培养最有效的场所。教师在课堂上的言行对学生有着潜移默化的作用，这种作用比单纯说教的力量大得多。根据课堂上的相关内容联系科学家的事迹，或利用零星时间对课堂内外的小事及某些社会事件及时表明态度非常必要。对生活中碰到的好的和不好的小事件及时点评，可以使学生意识到为人处世的原则，帮助学生优秀素质的养成。比如在课堂上对学生从家乡带来水果与大家分享这件小事，我们除了询问学生不辞辛苦的过程，还及时提醒其他同学应该说声谢谢——用放大镜看学生的优点，用缩小镜看缺点。通过对社会上的热点事件引导思考，培养学生积极正确的世界观和人文情怀。科学家的故事具有更强的感染力。讲述酶活性部位研究时，介绍我国生物化学家邹承鲁研究酶必需基团的化学修饰和酶活性丧失的定量关系后，讲述老先生留学回国后的酶活性研究及相关工作，并介绍他作为“拿着试管和烧瓶的战士”的故事，培养学生科学严谨的精神，更要强调科研工作者的职业操守和社会担当。

8其他细节

教学课件须博取众长不断更新，从兄弟院校课件中发现自己的不足并学习借鉴。赏识教育非常适用于生物化学课堂，学生普遍感觉生物化学课程难学，及时肯定学生的进步会使他们增强信心。讲课时的节奏感非常重要，难点要慢，需要反应时间的内容要停顿；容易理解的要快，避免学生觉得无趣而分神。在多媒体授课中适当转换板书是吸引眼球的好方法，同时可以缓解长时间注视屏幕导致的视觉疲劳。关键词的强调及知识点的梳理，都可利用板书达到效果。有些知识点是值得仔细讲解的，比如DNA聚合酶催化的链式反应，引物链上3′羟基对新进入dNTP上α磷原子发生亲核攻击形成3′磷酸酯键，这个过程不仅阐述了聚合机理，也说明了新链合成的方向是5′→3′。我们课题组非常注重每年研究生入学考试真题的收集，及时将有些内容融入教学，同时使学生了解考研动态。初学者对概念的准确掌握非常重要，因此我们在教授概念及基本代谢基础上再鼓励学生自学。这样可以先夯实基础，再训练其自学能力并拓展知识。自学后要点的总结非常必要，有助于督促学生并明确知识点。我们还尝试对学生平日思考习惯和动手能力的培养，如利用国庆长假布置实践作业，让他们在生活中观察思考或实践一件具体事项(在动手洗衣服这件小事上，也可以思考从浸泡到洗涤再到漂洗每一步是有着怎样的化学反应)，并写成实验报告；在生化实验中倡导学生去尝试与实验讲义不同的内容。某种意义上说，错误更能促进学生成长。这些实践都力求从培养学生的观察思考习惯入手，进一步引导发现问题并解决问题的能力。课堂，不仅是传授知识，更是对学生人格和情操产生重要影响的平台。讲课的细节很大程度上决定着授课效果。一个受学生喜欢的教师，一定是提高教学效率的主导。教师要用心去感受学生，感知学生的接受度，在课堂上努力营造积极思考和坦诚宽松的气氛。教师在教授知识的同时，应有意训练学生批判性思维、发现并解决问题和独立思考的能力，让学生具有学会持续发展的素质基础，拥有能够应用于未来的技巧和能力。

参考文献

[1]郑昌学.生物化学教学之我见——2012年全国生物化学与分子生物学学术大会发言.生命的化学,2013,33(1):101-104

[2]李森.教与学——关于生物化学教学若干问题的思考与交流.生命的化学,2013,33(1):109-111

[3]韩莹莹.校际教学经验交流促进教学质量提升——北京协和医学院和复旦大学上海医学院两校生化系教学交流.中国生物化学与分子生物学报,2016(2):236-236

[4]赵文君,叶庆元,章伟,等.建设生物化学教学微信公众号的问题与对策.生命的化学,2017,37(5):872-875

[5]茹懿,屈亚媛,王秦,等.“慕课”环境下军医大学生物化学教学设计探索.生命的化学,2017,37(4):660-664

[6]雅克•阿塔利.《未来简史》.上海社会科学院出版社

作者:刘国安 张丽娜 杨 红 武国凡 曾家豫 张腾国 单位:西北师范大学生命科学学院