生物化學(xué)教學(xué)探索與實踐
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[摘要]生物化學(xué)作為生命科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)學(xué)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(xué)難題。傳統(tǒng)教學(xué)法已不適合現(xiàn)代生物化學(xué)教學(xué)，尋找一種去冗存精、化繁為簡且適應(yīng)多學(xué)科教學(xué)的現(xiàn)代教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)法(Problem-BasedLearning，PBL)與專題教學(xué)法(SpecialTopic-BasedLearning，STBL)聯(lián)合運用的啟發(fā)式教學(xué)模式，其在教學(xué)實踐中取得了明顯效果。
[關(guān)鍵詞]生物化學(xué)；專題教學(xué)法；問題教學(xué)法
生物化學(xué)是一門在分子水平探討生命的化學(xué)組成和化學(xué)變化的基礎(chǔ)學(xué)科[1]，是高等院校眾多專業(yè)的基礎(chǔ)和主干課程之一[2]。如何讓生物化學(xué)教學(xué)模式更具靈活性，適應(yīng)多學(xué)科、多角度教學(xué)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(xué)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(xué)教學(xué)的新穎性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)課題。如何讓生物化學(xué)教學(xué)更具靈活性，適應(yīng)多學(xué)科、多角度教學(xué)需求，又極富趣味性和啟發(fā)性？這對生物化學(xué)教學(xué)的教師提出了較高的要求。在幾年的教學(xué)工作中，作者發(fā)現(xiàn)專題式教學(xué)法(SpecialTopic-BasedLearning,STBL)結(jié)合問題式教學(xué)法(Problem-BasedLearning,PBL)[5-7]具有一定的實踐意義，收到了有效的教學(xué)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(xué)”相結(jié)合的教學(xué)模式中，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在問題思考中啟發(fā)創(chuàng)新思維，在實踐教學(xué)中驗證和深化理論知識。另外，專題式教學(xué)法極具靈活性，根據(jù)不同學(xué)科需求可自由地設(shè)置不同“專題”，有效地解決了多學(xué)科、多角度教學(xué)需求的問題。本文將與讀者分享作者在東華大學(xué)輕化工程專業(yè)的本科生物化學(xué)教學(xué)中些許實踐經(jīng)驗。
1設(shè)計專題教案，結(jié)合學(xué)科特色
生物化學(xué)在不同學(xué)科的教學(xué)計劃中常被列為必修基礎(chǔ)課程。為了滿足不同學(xué)科學(xué)生的需求，根據(jù)學(xué)科特色優(yōu)化教學(xué)體系、開設(shè)與學(xué)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(xué)，是指教師根據(jù)教學(xué)目標，對教學(xué)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(shè)計的具有學(xué)科特色的生物化學(xué)專題教案在教學(xué)實踐中取得了良好的效果。其優(yōu)點在于結(jié)合了各學(xué)科的特色背景，將生物化學(xué)知識與學(xué)科背景有機融合，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有益于啟發(fā)學(xué)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(xué)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(xué))。這些分子水平上的機理是輕化工程同學(xué)最感興趣的本學(xué)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(xué)內(nèi)容起到了“拋磚引玉”的效果，淡化了學(xué)生心中的“跨學(xué)科”意識。課時少、內(nèi)容多，是生物化學(xué)課程教學(xué)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(xué)教學(xué)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(xué)生饒有興趣的學(xué)好生物化學(xué)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(luò)”，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(dǎo)，啟發(fā)教學(xué)，脈絡(luò)清晰
初次接觸復(fù)雜的生物化學(xué)理論知識的學(xué)生，都難免心生疑慮——如何學(xué)習(xí)并掌握這門內(nèi)容龐雜的系統(tǒng)科學(xué)？生物化學(xué)任課教師也同樣面臨著教學(xué)的問題，關(guān)鍵在于如何梳理脈絡(luò)、突出主線，化繁為簡、去冗存精，讓學(xué)生明晰知識主線，有條不紊地汲取生物化學(xué)知識。但是，如何讓學(xué)生初次接觸生物化學(xué)知識就感興趣呢？清晰的脈絡(luò)、特色的專題無法快速抓住學(xué)生的“眼球”，學(xué)生初次接觸新事物，最吸引他們的應(yīng)該是“問題”，它會激發(fā)學(xué)生的“求知欲”，學(xué)生才會有興趣聆聽你下面的“故事”。這種問題式教學(xué)法最早由美國神經(jīng)病學(xué)教授Barrows首創(chuàng)(1969年)[10-12]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各層次教學(xué)系統(tǒng)。在教學(xué)中，作者常常在課程開始前設(shè)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(xué)目的是從熒光素酶促發(fā)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能的生理生化反應(yīng)，引起學(xué)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(xué)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(dǎo)，啟發(fā)性教學(xué)，結(jié)合清晰的脈絡(luò)層次，圍繞各環(huán)節(jié)“專題”展開系統(tǒng)教學(xué)，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓“教”與“學(xué)”從被動變?yōu)橹鲃?，實現(xiàn)高效的互動教學(xué)。
3專題實踐教學(xué)，讓理論在實踐中結(jié)“果”
生物化學(xué)是一門典型的實踐型學(xué)科，實踐環(huán)節(jié)對于一名學(xué)生的成長至關(guān)重要。生物化學(xué)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(xué)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，作者開設(shè)了一系列專題實踐教學(xué)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(xué)家”最初解決科學(xué)問題的過程，讓學(xué)生體會從提出問題到解決問題的全過程，激發(fā)學(xué)生能動性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。目前，實踐教學(xué)“主線”：生物化學(xué)實驗教學(xué)(包括大型實驗課程)——第二課堂實踐教學(xué)——大學(xué)生創(chuàng)新實驗計劃項目——畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)?？傊?，實踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成，將有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識。
4結(jié)語
在多學(xué)科、多角度的生物化學(xué)教學(xué)中，問題式教學(xué)(PBL)與專題式教學(xué)(STBL)相結(jié)合的特色教學(xué)法不僅解決了一系列長期存在的教學(xué)問題，如學(xué)生興趣匱乏、教學(xué)特色不鮮明等，而且增強了教學(xué)的靈活性和啟發(fā)性，讓生物化學(xué)教學(xué)為多學(xué)科背景的學(xué)生所喜愛。優(yōu)化的生物化學(xué)實踐教學(xué)體系有效促進了課堂教學(xué)理論的深化，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了其解決問題的能力。多樣的教學(xué)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(xué)方式，促進課程建設(shè)和提高教學(xué)質(zhì)量。
作者:王露 卞永剛 李鵬 李凱 張云 單位:東華大學(xué)
