生物化學教學探索與實踐

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[摘要]生物化學作為生命科學領(lǐng)域應用最廣泛的基礎學科，在多個專業(yè)課程體系中占據(jù)核心地位，但始終未解決“兩多兩難”的教學難題。傳統(tǒng)教學法已不適合現(xiàn)代生物化學教學，尋找一種去冗存精、化繁為簡且適應多學科教學的現(xiàn)代教學模式，激發(fā)學生學習興趣，啟發(fā)創(chuàng)新意識已成為新的課題。本文介紹一種問題教學法(Problem-BasedLearning，PBL)與專題教學法(SpecialTopic-BasedLearning，STBL)聯(lián)合運用的啟發(fā)式教學模式，其在教學實踐中取得了明顯效果。

[關(guān)鍵詞]生物化學；專題教學法；問題教學法

生物化學是一門在分子水平探討生命的化學組成和化學變化的基礎學科[1]，是高等院校眾多專業(yè)的基礎和主干課程之一[2]。如何讓生物化學教學模式更具靈活性，適應多學科、多角度教學需求？如何去冗存精、化繁為簡，解決一直存在的“兩多兩難”問題，即教學內(nèi)容多，抽象概念和機理多；知識理解和記憶難，理論與實踐融會貫通難[3-4]？增強生物化學教學的新穎性和趣味性，激發(fā)學生的學習興趣，啟發(fā)其創(chuàng)新思維和意識，成為一個值得探索的教學課題。如何讓生物化學教學更具靈活性，適應多學科、多角度教學需求，又極富趣味性和啟發(fā)性？這對生物化學教學的教師提出了較高的要求。在幾年的教學工作中，作者發(fā)現(xiàn)專題式教學法(SpecialTopic-BasedLearning,STBL)結(jié)合問題式教學法(Problem-BasedLearning,PBL)[5-7]具有一定的實踐意義，收到了有效的教學效果?；谇逦摹皢栴}”主線，采用精心凝練的趣味專題展開“問題”探究，在“問題”和“專題教學”相結(jié)合的教學模式中，激發(fā)和培養(yǎng)學生的學習興趣，在問題思考中啟發(fā)創(chuàng)新思維，在實踐教學中驗證和深化理論知識。另外，專題式教學法極具靈活性，根據(jù)不同學科需求可自由地設置不同“專題”，有效地解決了多學科、多角度教學需求的問題。本文將與讀者分享作者在東華大學輕化工程專業(yè)的本科生物化學教學中些許實踐經(jīng)驗。

1設計專題教案，結(jié)合學科特色

生物化學在不同學科的教學計劃中常被列為必修基礎課程。為了滿足不同學科學生的需求，根據(jù)學科特色優(yōu)化教學體系、開設與學科特色相匹配的教案是必要的，這對教師提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。專題式教學，是指教師根據(jù)教學目標，對教學內(nèi)容重新梳理整合，形成涵蓋理論知識、相互聯(lián)系又具有獨立性的模塊化知識專題[5]。本文作者設計的具有學科特色的生物化學專題教案在教學實踐中取得了良好的效果。其優(yōu)點在于結(jié)合了各學科的特色背景，將生物化學知識與學科背景有機融合，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，有益于啟發(fā)學生在交叉領(lǐng)域上的創(chuàng)新意識和探索精神。例如，在輕化工程本科的課程中，作者選擇了一系列精細化工與生物化學的交叉點作為專題，如“永久性卷發(fā)的生化專題”(如圖1所示)涵蓋了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的知識點(第一章蛋白質(zhì)化學)。這些分子水平上的機理是輕化工程同學最感興趣的本學科問題，課堂關(guān)注度很高，從而為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的教學內(nèi)容起到了“拋磚引玉”的效果，淡化了學生心中的“跨學科”意識。課時少、內(nèi)容多，是生物化學課程教學中面臨的挑戰(zhàn)，但這也給教師提供了更為廣泛的創(chuàng)造空間[9]。在生物化學教學時，完全可以梳理出一條清晰的主線，以此串聯(lián)起一個個生動有趣的“專題故事”，讓學生饒有興趣的學好生物化學知識。這條“主線”如下：生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能(靜態(tài)生化)——新陳代謝(即生物大分子的物質(zhì)和能量代謝，動態(tài)生化)——遺傳信息的傳遞規(guī)律(即“中心法則”)——機能生化(知識拓展)。每一部分仍需建立“脈絡”，如生物大分子的介紹，遵循“(分子)組成——結(jié)構(gòu)——結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系——理化性質(zhì)——純化和鑒定分析”，由理論到實踐過渡，循序漸進，層層深入。

2問題引導，啟發(fā)教學，脈絡清晰

初次接觸復雜的生物化學理論知識的學生，都難免心生疑慮——如何學習并掌握這門內(nèi)容龐雜的系統(tǒng)科學？生物化學任課教師也同樣面臨著教學的問題，關(guān)鍵在于如何梳理脈絡、突出主線，化繁為簡、去冗存精，讓學生明晰知識主線，有條不紊地汲取生物化學知識。但是，如何讓學生初次接觸生物化學知識就感興趣呢？清晰的脈絡、特色的專題無法快速抓住學生的“眼球”，學生初次接觸新事物，最吸引他們的應該是“問題”，它會激發(fā)學生的“求知欲”，學生才會有興趣聆聽你下面的“故事”。這種問題式教學法最早由美國神經(jīng)病學教授Barrows首創(chuàng)(1969年)[10-12]，現(xiàn)已廣泛應用于各層次教學系統(tǒng)。在教學中，作者常常在課程開始前設置一系列“問題”，又如在講解蛋白質(zhì)分子課程前，提出如“在日常生活中，我們都會遇到哪些有關(guān)蛋白質(zhì)？”，“什么是蛋白質(zhì)？”，“蛋白質(zhì)的種類有哪些？”，“蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)如何？“等問題，在熱烈的討論后再帶著問題開始課程。在課程中，我也會提出一系列有趣的問題，如“螢火蟲為什么能發(fā)光？哪種分子起著關(guān)鍵作用”(螢火蟲“發(fā)光”分子機理，如圖2所示)，其教學目的是從熒光素酶促發(fā)的化學能轉(zhuǎn)化為光能的生理生化反應，引起學生對蛋白質(zhì)的認知；再如“人體為什么每天吸入O2呼出CO2，O2如何運輸？如何被利用？”，旨在以血紅蛋白和肌紅蛋白運輸O2的功能為例，從分子結(jié)構(gòu)認知蛋白質(zhì)的功能，讓學生更好理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的密切關(guān)系。問題式引導，啟發(fā)性教學，結(jié)合清晰的脈絡層次，圍繞各環(huán)節(jié)“專題”展開系統(tǒng)教學，有效地激發(fā)了學生的學習興趣，讓“教”與“學”從被動變?yōu)橹鲃樱瑢崿F(xiàn)高效的互動教學。

3專題實踐教學，讓理論在實踐中結(jié)“果”

生物化學是一門典型的實踐型學科，實踐環(huán)節(jié)對于一名學生的成長至關(guān)重要。生物化學理論知識源于實踐，例如現(xiàn)酵理論和酶工程理論源于中國古代的釀酒技術(shù)等，都經(jīng)過了“實踐——理論——實踐”循環(huán)轉(zhuǎn)化過程。在生物化學實踐教學環(huán)節(jié)上，作者開設了一系列專題實踐教學環(huán)節(jié)，如第二課堂實踐課程、大型專題實驗課程等，以研究型課題形式(如溶菌酶的結(jié)晶實驗等)還原“科學家”最初解決科學問題的過程，讓學生體會從提出問題到解決問題的全過程，激發(fā)學生能動性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。目前，實踐教學“主線”：生物化學實驗教學(包括大型實驗課程)——第二課堂實踐教學——大學生創(chuàng)新實驗計劃項目——畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)?？傊?，實踐教學與理論教學相輔相成，將有效提升學生的學習興趣和創(chuàng)新意識。

4結(jié)語

在多學科、多角度的生物化學教學中，問題式教學(PBL)與專題式教學(STBL)相結(jié)合的特色教學法不僅解決了一系列長期存在的教學問題，如學生興趣匱乏、教學特色不鮮明等，而且增強了教學的靈活性和啟發(fā)性，讓生物化學教學為多學科背景的學生所喜愛。優(yōu)化的生物化學實踐教學體系有效促進了課堂教學理論的深化，激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了其解決問題的能力。多樣的教學方式也對教師提出了更高的要求，需要教師不斷地改進教學方式，促進課程建設和提高教學質(zhì)量。

作者:王露 卞永剛 李鵬 李凱 張云 單位:東華大學