生物化學課堂教學探索

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摘要：本文總結了提高生物化學教學效率的一些講課細節。首先將生化知識與日常生活和應用相結合能增加學習的趣味性。其次從不同角度講解新概念以助于學生全面和深入理解，并將生化基礎知識與當今科研發展相聯系進一步拓展學生認識；通過幾種形式的提問多方調動學生積極思維；適時提醒學生科學研究的局限性，并通過對流行說法的考察調研和討論，訓練學生的思辨能力、嚴謹的科研態度和批判精神。最后建議利用好專業課堂培養學生的健全人格。

關鍵詞：生物化學教學；細節；積極思維；思辨能力；人格培養

生物化學是現代生物學和分子生物學的共同語言和基礎[1]，是生物學各專業重要的專業基礎課。牢固的生物化學基礎，對學生以后學習分子生物學、細胞生物學等課程以至將來的科研工作都非常重要。生物化學課程內容非常廣泛豐富，因此如何在有限的課時內提高教學質量和效率，尤其在目前學生面臨各種外界誘惑的情況下，如何抓住注意力，提高他們的學習積極性、提升學習興趣，達到準確而全面的學習生物化學內容，進一步培養發現問題、解決問題的能力，引導學生獨立思考，培養批判性思維，一直是生化教師不斷探討的課題[2-3]。近年各高校在教與學的新方法新平臺上也進行了很多探索，如建立微信公眾號及開設慕課和微課等[4-5]。但因其自身內容的原因，課堂教學仍是生物化學課程最重要的方式。我們在多年《生物化學》教學與實踐的基礎上，開展了精品課程和雙語課程建設，同時結合開設其他相關課程的經歷，總結了課堂教學與實踐的細節和經驗教訓，與同行分享。

1怎么講得有趣

除了將知識全面準確傳授給學生，“講得有趣”應該是現代教學最重要的技術。今天即便是大學課堂，講課生動有趣也是非常必要的。生物化學因其內容與日常生活和醫學的密切關系，更容易做到有趣。比如紫外線促進體內活性維生素D的合成，所以曬太陽可以促進鈣和磷吸收及骨骼鈣化；并不是所有的氨基酸都有密碼子，如羥脯氨酸和羥賴氨酸，它們是在膠原蛋白合成中由羥基化酶催化修飾而成的；二硫鍵的斷裂與重新形成是燙發的基礎，α-螺旋使得毛發具有很好的延展性，真絲因β-折疊結構而柔軟但幾乎不能拉伸。有些基礎知識內容與應用的結合,也會使得枯燥的知識變得生動。如轉氨酶活性是臨床檢測指標之一，與肝功能有關；酶原激活是消化系統蛋白酶作用的關鍵步驟，如酶原在胰臟中提前活化會致胰腺炎；講凱氏定氮測定蛋白質含量不得不提三聚氰胺事件，更重要的是進一步說明，任何指標測定都具有一定的局限，因而在科研中要認識方法的不足，培養學生的思辨能力；講三大營養物質代謝時，可進一步引入并明確當代營養指標的表示，如食品包裝上營養素參考值(nutrientreferencevalues,NRV)標識的概念和意義；在各物質代謝之間關系的學習中，探討科學飲食和科學減肥并進行飲食教育。講課中提示這些概念與日常生活的關系，還可以培養學生觀察思考生活中知識點的習慣，并注意相關知識的應用，培養他們愛學習、勤思考及會批判的能力。其實有趣的內容不一定和課程直接相關，在講到“枯燥乏味具有催眠功效”的內容時，講一個課外話題或者笑話，也許更能調節氣氛，有意想不到的效果。要想講得有趣，要求教師首先注意對日常相關知識的積累，爭取擁有廣博的知識，注重自身思辨習慣的培養，并提升自身的幽默感，以自己的熱情和興趣去感染學生，以激起學生對生化課程學習的興趣和熱情[1]。

2概念的引入和復習

對新概念新知識，從不同角度講解并注意及時復習，這樣學新溫故，是非常有效的方法。在初學氨基酸的結構時，適當引入側鏈基團與蛋白質功能的關系，可以使得功能基“活起來”，就不會覺得結構學習太枯燥。如-SH與酶的活性中心必需基團、精氨酸的胍基與尿素生成、亮氨酸的側鏈與“拉鏈結構”、絲氨酸和蘇氨酸與羥基的磷酸化等。在講述蛋白質的結構層次時，先從寡聚蛋白的四級結構講起，這樣較為宏觀的概念是很容易理解的。然后講每一個亞基的三級結構，再深入到二級(想象一下，將具三級結構的蛋白質鏈輕輕拉伸)、一級結構(將蛋白質的二級結構進一步拉伸)。再反過來從具有規律性的初級到高級結構進行更具體的概念講解。這樣先由表及里，再從內到外描述，有助于各結構概念及層次遞進的理解。有些抽象的術語可以從其他具體的概念入手。學習酶活性的表示和檢測時，先以長度或溫度的單位為啟示，引入酶活性是指酶催化某一化學反應的能力，而酶活力的大小可以用在一定條件下所催化的某一化學反應的反應速度來表示，這樣一步步引導，就使得活力及單位的意義容易理解。B族維生素與輔酶的關系可以擴展至教材下冊要講的代謝產物，比如泛酸形成的CoA，可以先給出乙酰-CoA的結構，并概述其在代謝中的重要作用，這樣使學生學習了泛酸和CoA的結構，也對其在代謝中的角色有了初步了解，有助于對結構的記憶和功能的學習。維生素的作用還可以和許多重要事件相關，如“維生素贏得的戰爭”；葉酸因與DNA合成密切相關，而孕婦因胎兒生長的需要須進行補充，對這些知識點稍加提及，不僅可以點明維生素的重要性，也可適當提升課堂氣氛。

3知識概念認識的不斷深入與全面理解

很多生物化學知識的學習需要一個不斷發展和全面認識的過程。如初學蛋白質空間結構時，知道蛋白質形狀接近球形或橢圓球形，多肽鏈折疊緊密，疏水的氨基酸側鏈位于內部，親水的在外部。但講到蛋白質的表征時，給出具體的例子如溶菌酶的圖片，卻可以看出蛋白質表面是有一些疏水基團的。在此基礎上進一步說明，疏水基團的多少，與其鹽析時所需要的鹽濃度相關。講透析應用時，聯系科研實踐中透析后期出現蛋白質析出的現象，復習鹽溶的概念。繼而提醒生化實驗課在蛋白質性質實驗中，酪蛋白配制時加入醋酸鈉作為促進其溶解的鹽溶機理。在學習蛋白質的結構和功能時，可以從多個層次闡明。除了從肌紅蛋白與血紅蛋白這樣高級結構、鐮刀型貧血癥這種單個氨基酸突變與功能的關系，還可以復習同源蛋白的概念，更全面說明氨基酸組成及順序與蛋白質功能的關系。并由此為切入點，介紹現代蛋白質研究的多種方法，如通過基因分析推測某一蛋白質的結構和功能，這樣既可以引導學生發散思維，又使學生了解蛋白質研究的前沿發展，并鼓勵有興趣的同學去查找資料，將結果在課堂上分享。核苷酸的合成途徑在講完從頭合成和補救途徑之后，可適當介紹單克隆抗體技術中的關鍵篩選原理，加深對兩條途徑中關鍵酶：次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)和抑制劑氨甲喋呤的認識，以利于后續課程的學習。

4拓展認識，培養思辨能力和批判性思維

現代抗體酶已遠不是當初簡單的“有催化作用的抗體”的概念，更多的是作為“導彈的抗體”將酶引入既定位點，這部分內容可以擴展到因“魏則西事件”而飽受爭議，但前景看好的免疫治療。通過一系列的學習、討論和思考，可以培養學生辨別是非、從專業角度一分為二看問題的能力。維生素H，即生物素是因有人大量食用生雞蛋而產生皮炎的事件發現的，這樣的致病機理可以聯系到當前生物技術中廣泛使用的“生物素-親和素”檢測系統，以此擴展科研知識和視野。糖尿病是目前世界范圍內嚴重影響人類健康的一大類疾病，有人稱“糖殺死的人比火藥更多”[6]。在胰島素和糖尿病內容的學習后，建議學生課余查找糖尿病機制和現狀的資料，并在課堂上進行交流。氨基酸衍生的生物活性物質中，介紹酪氨酸衍生的多巴、多巴胺與抽煙、吸毒與愛情愉悅相關，聯系神經退行性疾病及相應治療藥物的開發，并介紹與此相關的2000年諾貝爾生理學或醫學獎獲獎者的工作，擴大學生知識面，培養學生的國際視野。5-羥色胺,即血清素是色氨酸的衍生物，與抑郁癥有關，網上大量信息告訴大眾“血清素合成和曬太陽相關”，鑒于抑郁癥在當前社會呈明顯上升趨勢，布置作業讓學生去查找相關知識，以明確相關性。相似問題還有“多吃膠原蛋白有美容作用”等。查到足夠多資料并討論后，學生會發現，很多流行的說法沒有可靠的科學依據。這些課上課后訓練，都有助于培養學生嚴謹的科研態度和批判性思維。

5提問的藝術

生物化學課程設置處于本科學習較早階段，因而需要大量的知識學習和積累，這就使得大多數情況下教師偏重知識的傳授，容易忽略學生思維的訓練。好奇之心，人皆有之。問題導學是訓練學生主動思維的好方法。智者問得巧，課堂問題如果設計得好，不僅可以抓住學生的注意力，也可以促進學生深入思考。提問的方式可以是多種方式多層次的。課前提問是督促學生復習的重要一環，同時還能明確學過的內容里有哪些是需要重點掌握的；講課過程中的提問，可以是簡單的提問以幫助學生回憶，比如脂肪酸、膽固醇合成時需要的NADPH和乙酰-CoA來自哪里？可以是與學習知識點相關的現象，比如，為什么好久沒活動突然大量運動會肌肉酸痛？長期堅持運動的運動員為何不會有此反應？還可依學過的知識進行猜想，以加深知識點的印象。如糖原降解的產物是1-磷酸葡萄糖，那合成糖原的前體可能是什么呢？思考的結果不僅使學生復習了糖原分解、糖原的結構，也會對合成前體UDPG有很深的印象。有些問題可以幫助歸納總結，如所有學過的核苷酸的功能都有哪些？乙酰CoA參與過哪些反應？次黃嘌呤在哪些代謝中出現過？還可以是有一定深度的問題，問題不一定有標準答案，但這反而會引領學生深入思考。比如蛋白質的熱變性一定是不可逆的嗎？酶的調節為什么會是從分子到個體水平多層次的？蛋白質為什么會有那么復雜的結構層次？重要的是，對各類提問，都能落實到學生回答，最好和平時成績掛鉤，這樣學生才會認真對待問題，避免提問流于形式。

6專業英語漸進滲入與學習

專業英語的重要性不在此贅述。其實英語滲入也是很受學生歡迎的課堂教學方式。幾年示范教學的結果說明，雙語課程不僅可以將學生引入專業英語的大門，學習的過程也可以提高他們學習日常英語的興趣。教學中我們秉持一方面仔細講解一方面及時鼓勵的原則，從“推與拉”兩方面著手。教學初始時在學生學習理解了知識點的基礎上引入英語，這樣可避免學生因對英語理解的不確定而影響到對生物化學概念的準確認識。學習中要使學生認識到專業英語句型相對簡單，很多專業詞匯是復合詞，并記住常見的詞干、前綴和后綴。清楚這些特點有助于學生克服懼怕和抵觸心理。學習須是先慢后快的循序漸進。從原文的閱讀與輔導、講解專業詞匯的組成開始，經過一段時間學生會發現自己的進步，積極性會大大提高。在后期我們先放英語PPT，學生快速自學后教師再總結要點。每章作業布置一些必讀的原文教材并推薦現刊文獻鼓勵閱讀。經過一個學期的訓練，不同水平學生會有不同收獲。學生反映：雙語教學方式新鮮、有趣，語言轉換有助于活躍課堂氣氛，可以避免聽覺視覺疲勞導致的走神；英語的引入使學生看到了專業概念的原初表達——這和翻譯后的中文經常不完全相同，有助于更準確更深入地了解生化概念；不僅使學生接觸到了專業英語，對學習也是一種啟示和指引；可活躍思維，開闊眼界，對專業英語不再那么害怕，通過對原文的閱讀和自學，很有成就感。

7利用專業課堂進行學生人格的培養

“教育者，養成人性之事業也?！睂I課堂因為學生的重視程度，無疑是對學生健全人格培養最有效的場所。教師在課堂上的言行對學生有著潛移默化的作用，這種作用比單純說教的力量大得多。根據課堂上的相關內容聯系科學家的事跡，或利用零星時間對課堂內外的小事及某些社會事件及時表明態度非常必要。對生活中碰到的好的和不好的小事件及時點評，可以使學生意識到為人處世的原則，幫助學生優秀素質的養成。比如在課堂上對學生從家鄉帶來水果與大家分享這件小事，我們除了詢問學生不辭辛苦的過程，還及時提醒其他同學應該說聲謝謝——用放大鏡看學生的優點，用縮小鏡看缺點。通過對社會上的熱點事件引導思考，培養學生積極正確的世界觀和人文情懷?？茖W家的故事具有更強的感染力。講述酶活性部位研究時，介紹我國生物化學家鄒承魯研究酶必需基團的化學修飾和酶活性喪失的定量關系后，講述老先生留學回國后的酶活性研究及相關工作，并介紹他作為“拿著試管和燒瓶的戰士”的故事，培養學生科學嚴謹的精神，更要強調科研工作者的職業操守和社會擔當。

8其他細節

教學課件須博取眾長不斷更新，從兄弟院校課件中發現自己的不足并學習借鑒。賞識教育非常適用于生物化學課堂，學生普遍感覺生物化學課程難學，及時肯定學生的進步會使他們增強信心。講課時的節奏感非常重要，難點要慢，需要反應時間的內容要停頓；容易理解的要快，避免學生覺得無趣而分神。在多媒體授課中適當轉換板書是吸引眼球的好方法，同時可以緩解長時間注視屏幕導致的視覺疲勞。關鍵詞的強調及知識點的梳理，都可利用板書達到效果。有些知識點是值得仔細講解的，比如DNA聚合酶催化的鏈式反應，引物鏈上3′羥基對新進入dNTP上α磷原子發生親核攻擊形成3′磷酸酯鍵，這個過程不僅闡述了聚合機理，也說明了新鏈合成的方向是5′→3′。我們課題組非常注重每年研究生入學考試真題的收集，及時將有些內容融入教學，同時使學生了解考研動態。初學者對概念的準確掌握非常重要，因此我們在教授概念及基本代謝基礎上再鼓勵學生自學。這樣可以先夯實基礎，再訓練其自學能力并拓展知識。自學后要點的總結非常必要，有助于督促學生并明確知識點。我們還嘗試對學生平日思考習慣和動手能力的培養，如利用國慶長假布置實踐作業，讓他們在生活中觀察思考或實踐一件具體事項(在動手洗衣服這件小事上，也可以思考從浸泡到洗滌再到漂洗每一步是有著怎樣的化學反應)，并寫成實驗報告；在生化實驗中倡導學生去嘗試與實驗講義不同的內容。某種意義上說，錯誤更能促進學生成長。這些實踐都力求從培養學生的觀察思考習慣入手，進一步引導發現問題并解決問題的能力。課堂，不僅是傳授知識，更是對學生人格和情操產生重要影響的平臺。講課的細節很大程度上決定著授課效果。一個受學生喜歡的教師，一定是提高教學效率的主導。教師要用心去感受學生，感知學生的接受度，在課堂上努力營造積極思考和坦誠寬松的氣氛。教師在教授知識的同時，應有意訓練學生批判性思維、發現并解決問題和獨立思考的能力，讓學生具有學會持續發展的素質基礎，擁有能夠應用于未來的技巧和能力。

參考文獻

[1]鄭昌學.生物化學教學之我見——2012年全國生物化學與分子生物學學術大會發言.生命的化學,2013,33(1):101-104

[2]李森.教與學——關于生物化學教學若干問題的思考與交流.生命的化學,2013,33(1):109-111

[3]韓瑩瑩.校際教學經驗交流促進教學質量提升——北京協和醫學院和復旦大學上海醫學院兩校生化系教學交流.中國生物化學與分子生物學報,2016(2):236-236

[4]趙文君,葉慶元,章偉,等.建設生物化學教學微信公眾號的問題與對策.生命的化學,2017,37(5):872-875

[5]茹懿,屈亞媛,王秦,等.“慕課”環境下軍醫大學生物化學教學設計探索.生命的化學,2017,37(4):660-664

[6]雅克•阿塔利.《未來簡史》.上海社會科學院出版社

作者:劉國安 張麗娜 楊 紅 武國凡 曾家豫 張騰國 單位:西北師范大學生命科學學院