淺談生物氧化章節(jié)的教學(xué)方法

吳晨怡

（鞍山師范學(xué)院附屬衛(wèi)校，遼寧 鞍山 114001）

生物氧化是糖、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)代謝的基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)并掌握生物氧化內(nèi)容的精髓，糖、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)章節(jié)中有關(guān)能量代謝的問(wèn)題及能量計(jì)算便可迎刃而解。

生物氧化一章理論知識(shí)較抽象、深?yuàn)W，邏輯性強(qiáng)且專業(yè)術(shù)語(yǔ)較多，對(duì)中職衛(wèi)校護(hù)理專業(yè)學(xué)生而言較難理解和記憶。如何在授課中幫助學(xué)生理清思路，快速地學(xué)通并掌握本章內(nèi)容，需要教師探索并設(shè)計(jì)出合理的授課方法。筆者通過(guò)剖析教材及教學(xué)實(shí)踐，探索出以生物氧化概念中的3個(gè)關(guān)鍵詞為出發(fā)點(diǎn)擴(kuò)展到全章內(nèi)容的授課思路，并運(yùn)用情境式教學(xué)法、多媒體教學(xué)法和PBL教學(xué)法講授，收到了較好的教學(xué)效果。

1 剖析教材，理清思路

1.1 生物氧化的概念

生物氧化是指生物細(xì)胞將糖、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)等燃燒分子徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量的過(guò)程。

1.2 本章主要內(nèi)容

（1）CO2的生成；（2）與氧化有關(guān)的酶類(lèi)；（3）呼吸鏈（電子傳遞鏈）的組成；（4）H、e的傳遞與水的生成；（5）能量的釋放和利用；（6）生物氧化的特點(diǎn)。

在上述內(nèi)容中，（1）是獨(dú)立的問(wèn)題；（2）、（3）、（4）是以呼吸鏈中H、e的傳遞與水的生成為中心的，教師可以圍繞水生成這一個(gè)大問(wèn)題展開(kāi)講授；（5）是以ATP（能量）生成為重點(diǎn)的；（6）是對(duì)全章內(nèi)容的歸納概括，更適合以討論的方式展開(kāi)教學(xué)。

可見(jiàn)本章內(nèi)容自始至終圍繞生物氧化概念中所涉及的3個(gè)關(guān)鍵詞——CO2、H2O和ATP展開(kāi)的，因此，筆者在講授該章時(shí)，打亂了原有每小節(jié)的順序，以CO2、H2O和ATP生成3個(gè)問(wèn)題為主要知識(shí)點(diǎn)，該章節(jié)其他內(nèi)容以解釋、說(shuō)明這3個(gè)知識(shí)點(diǎn)的方式講授。只有完全理解并掌握這3個(gè)知識(shí)點(diǎn)及其相關(guān)問(wèn)題，糖、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)代謝中有關(guān)能量代謝及計(jì)算等問(wèn)題便可迎刃而解。

2 通過(guò)設(shè)問(wèn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

上課前，筆者講道：“我們每天不斷地呼吸，呼入氧氣，呼出二氧化碳。如果沒(méi)有氧氣，人會(huì)因缺氧窒息死亡，那么這么重要的氧氣被人體吸入后扮演著什么角色？呼出的二氧化碳在人體內(nèi)是怎么生成的？一氧化碳為什么會(huì)使人體中毒死亡？人為什么吃了飯就有能量，運(yùn)動(dòng)就有勁？我們將在生物氧化的學(xué)習(xí)中揭曉這些問(wèn)題的答案。那么，什么叫生物氧化？其實(shí)就是生物細(xì)胞將糖、脂類(lèi)和蛋白質(zhì)等燃燒分子徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量的過(guò)程。”

3 運(yùn)用情境式教學(xué)法講授H2O和ATP的生成

情境式教學(xué)是指在教學(xué)過(guò)程中，教師有目的地引入或創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的，以形象為主體的生動(dòng)具體的場(chǎng)景，引起學(xué)生一定的態(tài)度體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生理解教材，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得以發(fā)展和提高的教學(xué)方法[1]。

3.1 CO2的生成

有機(jī)酸脫羧（很容易理解）。

3.2 電子傳遞鏈與H2O的生成

在無(wú)機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)中，水的生成方式有多種途徑，例如，高溫、高壓和在催化劑的催化下H2與O2化合生成H2O；NaHCO3和HCl發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、CO2和H2O等。中職衛(wèi)校的學(xué)生很難理解在人體內(nèi)代謝物脫下的氫為什么不能直接與呼入的氧氣結(jié)合生成水，而必須經(jīng)電子傳遞鏈傳遞后才能與分子氧結(jié)合生成水。為此，教師創(chuàng)設(shè)以下情境設(shè)問(wèn)：開(kāi)運(yùn)動(dòng)會(huì)時(shí)，400米賽跑和4×100米接力賽跑的區(qū)別是什么。學(xué)生爭(zhēng)先恐后地發(fā)言：400米賽跑是一名運(yùn)動(dòng)員跑到終點(diǎn)；4×100米接力賽必須4名運(yùn)動(dòng)員按先后順序?qū)⒔恿Π粢来蝹鬟f給最后一名運(yùn)動(dòng)員，最后一名運(yùn)動(dòng)員接過(guò)接力棒后才有資格跑到終點(diǎn)沖刺，4人協(xié)作跑速度快、能量大。教師補(bǔ)充道：“人體內(nèi)水的生成如同接力賽一樣，代謝物脫氫（接力棒）必須經(jīng)電子傳遞體（運(yùn)動(dòng)員）傳遞，最后傳遞給細(xì)胞色素a3（最后一名運(yùn)動(dòng)員），細(xì)胞色素a3將電子傳遞給分子氧（終點(diǎn)沖刺），氫與氧結(jié)合生成水，同時(shí)人體中氫和電子（接力棒）在被每一個(gè)傳遞體（運(yùn)動(dòng)員）傳遞的過(guò)程中都需要有相應(yīng)的酶分子催化。”參與電子傳遞鏈的酶類(lèi)有：不需氧脫氫酶類(lèi)、細(xì)胞色素體系、氧化酶和需氧脫氫酶等；電子傳遞鏈中各傳遞體的成員（運(yùn)動(dòng)員的名字）分別叫N A D+，遞氫遞電子體；FMN、FAD，遞氫遞電子體；CoQ，接受電子和質(zhì)子并將電子進(jìn)行傳遞；鐵硫蛋白，遞電子體；細(xì)胞色素體系（b、c、c1、a、a3），遞電子體。

代謝物脫下的氫經(jīng)遞氫體和遞電子體按順序傳遞后，將2H→2H+＋2e，其中2e最后傳遞給Cyta3-Fe3+到分子氧生成水（見(jiàn)圖1）。

圖1 電子傳遞給細(xì)胞色素a3到分子氧生成水的過(guò)程

將枯燥難懂的電子傳遞鏈中H、e的傳遞形象化、簡(jiǎn)單化，增強(qiáng)了學(xué)生的理解力。這種情境可以撥動(dòng)學(xué)生思維的興奮點(diǎn)，使學(xué)生熱情高漲，由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，增強(qiáng)繼續(xù)學(xué)習(xí)的欲望。

3.3 電子傳遞鏈與ATP的生成

中職衛(wèi)校學(xué)生對(duì)線粒體復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)不夠了解，因此中職衛(wèi)校護(hù)理專業(yè)的生化教材刪除了氧化還原電位、自由能以及跨膜梯度等方面的知識(shí)。學(xué)習(xí)內(nèi)容的減少一方面減輕了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度及負(fù)擔(dān)，但從另一方面來(lái)講增加了教師講授氧化磷酸化和ATP生成過(guò)程的難度。電子傳遞鏈過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 線粒體內(nèi)的兩條呼吸鏈

學(xué)生很難理解代謝物脫下的氫為什么經(jīng)電子傳遞鏈的傳遞后會(huì)有氧化還原電位差的出現(xiàn)，這個(gè)氧化還原電位差又怎么會(huì)產(chǎn)生自由能并釋放ATP。

由于學(xué)生都參加過(guò)春天植樹(shù)的義務(wù)勞動(dòng)，為此，教師創(chuàng)設(shè)如下情境：以班級(jí)為單位用水桶從坡底向坡頂傳遞水，為坡頂?shù)臉?shù)木澆水。將學(xué)生分成3組，每組中每名學(xué)生間隔約10米左右。第一組在山坡正面，坡短，10人，由山坡底傳遞水桶至山腰；第二組在山坡背面，坡長(zhǎng)，15人，由山坡底傳遞水桶至背面山腰再繞至正面山腰；第三組15人，將第一組和第二組傳遞到正面山腰的兩桶水分別依次傳遞到山頂。學(xué)生在物理課上都學(xué)過(guò)重力勢(shì)能的知識(shí)，因此他們會(huì)很快理解：第一組在山坡正面?zhèn)鬟f水（路徑短）的學(xué)生如同F(xiàn)AD→CoQ；第二組在山坡背面?zhèn)鬟f水（路徑長(zhǎng)）的學(xué)生如同NADH→FMN→CoQ；第三組由山腰傳遞水到山頂?shù)膶W(xué)生如同CoQ→b→c1→c→a→a3。由于學(xué)生傳遞水到山頂是逐漸聚集重力勢(shì)能的過(guò)程，所以也就不難理解H、e的傳遞就如同傳遞水一樣是逐漸聚集質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能的過(guò)程。那么被逐漸聚集的重力勢(shì)能或質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能又是怎么被釋放的呢？

教師利用教室建筑本身創(chuàng)設(shè)情境設(shè)問(wèn)：我們現(xiàn)在的教室是5樓，站在5樓的教室，我們身體蘊(yùn)藏著什么能量？學(xué)生：“重力勢(shì)能！”教師：“如果我手里拿一個(gè)物體，物體同樣具有重力勢(shì)能，只是我和物體因重量不同，勢(shì)能不同?，F(xiàn)在，我把物體拋落在外面的地面上，此時(shí)該物體的重力勢(shì)能會(huì)被轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能釋放出去。同樣人體內(nèi)經(jīng)電子傳遞鏈傳遞聚集的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)能也會(huì)以類(lèi)似的方式被釋放，釋放的能量使A D P磷酸化生成ATP。這種代謝物脫氫經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給氧生成水釋放能量的同時(shí)，伴隨有A D P磷酸化生成ATP的偶聯(lián)過(guò)程被稱為氧化磷酸化?！币?jiàn)圖3。

圖3 呼吸鏈中3個(gè)產(chǎn)生ATP的偶聯(lián)部位

由圖3可見(jiàn)，經(jīng)一次氧化磷酸化可產(chǎn)生2個(gè)或3個(gè)ATP。除了氧化磷酸化外，糖代謝中學(xué)過(guò)的通過(guò)代謝物脫氫或脫水引起分子內(nèi)部能量聚集所形成的高能磷酸鍵直接傳遞給A D P生成ATP的過(guò)程，稱為底物水平磷酸化，一次底物水平磷酸化可產(chǎn)生1個(gè)ATP。

將微觀復(fù)雜抽象的電子傳遞鏈中H、e的傳遞以及發(fā)生氧化磷酸化時(shí)ATP的產(chǎn)生過(guò)程淺顯化為宏觀的易于理解的實(shí)際生活體驗(yàn)，會(huì)很快化解學(xué)生頭腦中的疑問(wèn)，使其理清思路，有一種豁然開(kāi)朗的感覺(jué)。這種授課方式可以使學(xué)生有效地吸收本次課中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)效率，為繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 充分利用多媒體教學(xué)，強(qiáng)化專業(yè)知識(shí)

教師平時(shí)搜集大量資料，包括圖片、Flash動(dòng)畫(huà)等，通過(guò)自己制作課件，生動(dòng)形象地向?qū)W生演示電子傳遞鏈和氧化磷酸化的過(guò)程，并把生活展現(xiàn)情境和圖畫(huà)再現(xiàn)情境相結(jié)合，使學(xué)生將情境內(nèi)容與理論知識(shí)很好地結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)學(xué)生更好、更深刻地理解本章所學(xué)的理論知識(shí)。

5 組織學(xué)生討論生物氧化特點(diǎn)以及與本章相關(guān)的糖代謝知識(shí)點(diǎn)

在學(xué)生深刻理解了CO2、H2O和ATP生成這3個(gè)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，教師提出問(wèn)題：生物氧化特點(diǎn)，糖酵解中ATP生成方式，有氧氧化中ATP生成方式，發(fā)生氧化磷酸化的條件，三羧酸循環(huán)中發(fā)生2次脫羧時(shí)CO2的生成方式，4次脫氫時(shí)氫的去路以及產(chǎn)生的12ATP中ATP的生成方式等。教師將全班學(xué)生分成小組討論上述問(wèn)題。討論結(jié)束后，每組派一名學(xué)生代表將結(jié)果寫(xiě)在黑板上，全班學(xué)生討論，最后教師總結(jié)。

總之，傳統(tǒng)教學(xué)是教師系統(tǒng)地將授課內(nèi)容運(yùn)用充滿邏輯的專業(yè)術(shù)語(yǔ)講授給學(xué)生，而中職衛(wèi)校學(xué)生由于文化基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，很難聽(tīng)懂并消化吸收這些抽象的知識(shí)，往往理不出頭緒，一知半解，一旦涉及能量代謝及計(jì)算問(wèn)題就懵了。確立以CO2、H2O和ATP生成為出發(fā)點(diǎn)擴(kuò)展到全章這樣的“由點(diǎn)到面”授課方法，讓學(xué)生首先抓住了“點(diǎn)”，理出頭緒，再通過(guò)設(shè)計(jì)情境來(lái)理解“面”，用形象化、簡(jiǎn)單化的宏觀生活體驗(yàn)場(chǎng)景解讀抽象的、枯燥的和微觀的“面”的理論知識(shí)，使學(xué)生更容易理解并接受該知識(shí)，強(qiáng)化了記憶，最后讓學(xué)生自己由“面”總結(jié)升華到“體”，充分體現(xiàn)了師生間教與學(xué)的互動(dòng)，促進(jìn)了學(xué)生通過(guò)積極思考獲得知識(shí)的主觀學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)能力。

[1]黃海英.藥物化學(xué)課程中運(yùn)用情境式教學(xué)法的體會(huì)[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2012，30（10）：57-58.