生物化學(xué)理論課程教學(xué)與實(shí)踐

馬 歡，金 青，余 梅，芮 斌，蔣而康，陶 芳

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230036)

生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法研究生命物質(zhì)的學(xué)科，其目的是在分子水平上闡明活生物(living organism)的結(jié)構(gòu)與功能［1］，是對(duì)生命現(xiàn)象最為基礎(chǔ)、最為深入的分子水平的機(jī)制探討［2］，旨在從分子水平上研究探索和解釋生物體(動(dòng)物、植物、微生物)內(nèi)基本物質(zhì)(糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸等)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及其在生命活動(dòng)中所進(jìn)行的化學(xué)變化規(guī)律與生理功能的關(guān)系，是生物學(xué)與化學(xué)相結(jié)合的基礎(chǔ)學(xué)科［3］。生物化學(xué)在國(guó)內(nèi)外受到普遍重視，美國(guó)許多著名大學(xué)(哈佛、麻省理工、斯坦福、普林斯頓等)均將其列為文理科必修課程［4］。國(guó)內(nèi)許多大學(xué)在生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程以及醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)、農(nóng)學(xué)甚至化工等眾多相關(guān)學(xué)科開(kāi)設(shè)均將其作為專業(yè)基礎(chǔ)或選修課程。

然而，一方面由于生物化學(xué)具有內(nèi)容龐雜、枯燥，名詞及基本概念繁多，理論深?yuàn)W，代謝途徑復(fù)雜，學(xué)科發(fā)展迅速等特點(diǎn)，導(dǎo)致“填鴨式”、“滿堂灌”的教學(xué)現(xiàn)象，使得學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性降低，教學(xué)實(shí)效性差［5-7］。另一方面，對(duì)于農(nóng)業(yè)院校非生物專業(yè)(如農(nóng)學(xué)、林學(xué)、茶學(xué)等)，教學(xué)對(duì)象基礎(chǔ)差異較大，生物化學(xué)課程主要作為學(xué)生主修專業(yè)課程的前修專業(yè)基礎(chǔ)課或選修課，其目的主要在于拓展學(xué)生的知識(shí)視野，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，因此，往往缺乏化學(xué)及普通生物學(xué)等前修課程基礎(chǔ)。同時(shí)，由于削減課堂教學(xué)學(xué)時(shí)、增加選修課程的科目和范圍已是目前高校教學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)，更給該門(mén)課程教學(xué)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)［8，9］。

在此背景下，結(jié)合農(nóng)業(yè)院校非生物專業(yè)學(xué)生特質(zhì)和專業(yè)要求，審視和分析生物化學(xué)課程特點(diǎn)，將生物化學(xué)深?yuàn)W、枯燥的理論及龐雜的教學(xué)內(nèi)容以形象、淺明、具體、生動(dòng)的形式傳授給學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，構(gòu)建高效、靈動(dòng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式對(duì)于提高教學(xué)實(shí)效及人才培養(yǎng)水平具有重要意義。

一、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物化學(xué)課程開(kāi)設(shè)情況

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)作為安徽省人民政府與農(nóng)業(yè)部、國(guó)家林業(yè)局共建高校，是安徽省唯一的農(nóng)業(yè)類(lèi)重點(diǎn)院校，學(xué)校堅(jiān)持服務(wù)“三農(nóng)”的辦學(xué)方向，致力于科教興農(nóng)、科教興皖事業(yè)，走出了一條享譽(yù)全國(guó)的富民、興校、創(chuàng)新、育人的“大別山道路”，為推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)做出了突出貢獻(xiàn)。

與其他綜合類(lèi)理科院校不同，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物化學(xué)課程除作為生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課外，還涵蓋全校眾多非生物專業(yè)，具有教學(xué)班級(jí)多(每學(xué)年有60余班級(jí))、專業(yè)多(農(nóng)、林、理科近20個(gè)專業(yè))、層次廣(高職、專升本、一本、二本和三本5個(gè)層次)等特點(diǎn)［10］。根據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)方案，在第3或第4學(xué)期開(kāi)設(shè)，目前理論教學(xué)為32或40課時(shí)。

二、非生物學(xué)專業(yè)生物化學(xué)教學(xué)改革與探索

(一)教學(xué)大綱修訂

根據(jù)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的背景及非生物專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)特點(diǎn)，對(duì)不同專業(yè)分別制定生物化學(xué)教學(xué)大綱，既保證學(xué)生對(duì)生物化學(xué)有系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，又理清了知識(shí)結(jié)構(gòu)，避免了貪多嚼不爛的現(xiàn)象。具體方法為根據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)方案，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)章節(jié)課時(shí)分配。

例如:農(nóng)學(xué)專業(yè)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)的特色專業(yè)和優(yōu)勢(shì)學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生具備作物栽培、遺傳育種、耕作與農(nóng)業(yè)生態(tài)、種子科學(xué)與技術(shù)等方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能;林學(xué)專業(yè)是安徽省特色專業(yè)，森林保護(hù)和森林培育為省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生具有森林生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、林木遺傳育種學(xué)、森林培育學(xué)、森林植物資源開(kāi)發(fā)利用等方面的理論知識(shí)和技術(shù)。針對(duì)這2個(gè)專業(yè)，由于作物栽培和遺傳育種、森林生物學(xué)和林木遺傳育種分別為其重點(diǎn)設(shè)置課程，是對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)核酸及其性質(zhì)、DNA及RNA的生物合成等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求較高，因此在這2個(gè)專業(yè)生物化學(xué)教學(xué)大綱中，適當(dāng)增加核酸及其生物合成的相關(guān)章節(jié)課時(shí)。

再如茶學(xué)專業(yè)是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家首批高校特色專業(yè)、國(guó)家級(jí)重點(diǎn)(培育)學(xué)科及農(nóng)業(yè)部和安徽省重點(diǎn)學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生具有較寬和較深的茶樹(shù)栽培、育種、茶葉加工與貿(mào)易、茶葉類(lèi)液體飲料加工的基礎(chǔ)理論，具有科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力。其中，茶葉加工是其培養(yǎng)的重要內(nèi)容，特別是紅茶、黑茶、烏龍茶等加工過(guò)程，涉及發(fā)酵或半發(fā)酵工藝，其過(guò)程有大量酶的參與及糖類(lèi)代謝，因此，相應(yīng)增加糖類(lèi)及其代謝、酶等相關(guān)章節(jié)課時(shí)。

對(duì)全校各非生物專業(yè)，均適當(dāng)減少生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史，蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)、脂、酶等章節(jié)中關(guān)于結(jié)構(gòu)、構(gòu)型和構(gòu)象等內(nèi)容課時(shí)分配，重點(diǎn)講述其性質(zhì)、功能以及與學(xué)生專業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系。

這種有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容調(diào)整，打破了統(tǒng)一內(nèi)容的生物化學(xué)教學(xué)模式，特色更加明顯，更加有利于不同專業(yè)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握。

(二)課堂教學(xué)組織與教學(xué)實(shí)效提高

為了進(jìn)一步提高生物化學(xué)教學(xué)實(shí)效，在總結(jié)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)其他高校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上［11-16］，筆者在課堂教學(xué)組織與教學(xué)方法的改進(jìn)方面進(jìn)行了大量探索和實(shí)踐。

1．重視緒論教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣 緒論教學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的第一節(jié)課，目的在于引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入全新的知識(shí)領(lǐng)域、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！傲己玫拈_(kāi)端是成功的一半”，如果緒論課很吸引學(xué)生，對(duì)今后的教學(xué)將產(chǎn)生積極的影響。在緒論教學(xué)中著重解決2個(gè)問(wèn)題:一是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，二是打消學(xué)生畏難情緒。

將生活中的一些實(shí)例用生物化學(xué)的理論展開(kāi)分析，讓學(xué)生意識(shí)到生物化學(xué)的實(shí)際作用及與日常生活的廣泛聯(lián)系。如向?qū)W生介紹體檢時(shí)肝功能化驗(yàn)單中谷丙轉(zhuǎn)氨酶的數(shù)值、指標(biāo)及意義，告訴學(xué)生轉(zhuǎn)氨酶廣泛存在于動(dòng)物機(jī)體組織細(xì)胞內(nèi)，尤以肝、心肌、腦、腎等組織細(xì)胞內(nèi)酶活性最強(qiáng)，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化丙氨酸與α-酮戊二酸之間的氨基移換作用，正常血漿中含量很低，而且比較恒定。谷丙轉(zhuǎn)氨酶在肝臟含量最多，當(dāng)肝有病變時(shí)，引起肝細(xì)胞通透性增加，大量谷丙轉(zhuǎn)氨酶從肝細(xì)胞內(nèi)釋放到血液，使血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶增高，其增高程度與肝細(xì)胞病變程度大致平行，因此測(cè)定谷丙轉(zhuǎn)氨酶對(duì)多種肝病的診斷有參考價(jià)值［10］。向?qū)W生介紹生物化學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景，特別是國(guó)內(nèi)生物化學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)取得的與其專業(yè)相關(guān)的成就。另外，也向?qū)W生介紹生物化學(xué)在考研中的重要作用。由此激發(fā)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)知識(shí)探索的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。

向?qū)W生介紹一些生物化學(xué)領(lǐng)域著名科學(xué)家的故事及成就，特別是如錢(qián)永健、饒毅、施一公、莊小威等華裔科學(xué)家的專業(yè)背景及故事，讓學(xué)生崇拜這些科學(xué)家的同時(shí)，認(rèn)識(shí)到單一專業(yè)知識(shí)的局限性和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的重要性。另外，向?qū)W生分享自身求學(xué)經(jīng)歷，特別是在生物化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域?qū)W習(xí)、研究的過(guò)程，告訴學(xué)生生物化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程實(shí)際充滿了發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題、探索未知世界的樂(lè)趣，由此降低乃至打消學(xué)生的畏難情緒。

與此同時(shí)，向?qū)W生推薦一些有效的生物化學(xué)學(xué)習(xí)方法，授之以漁。例如向?qū)W生推薦目錄法、列表法、圖示法、糾錯(cuò)法等［17］，讓學(xué)生對(duì)生物化學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容有整體的把握、掌握易混淆的概念和生物結(jié)構(gòu)、理清代謝途徑及其相互之間的聯(lián)系、培養(yǎng)學(xué)生的懷疑意識(shí)和探索能力;向?qū)W生介紹口訣法［5，6］，讓學(xué)生通過(guò)口訣或諧音加強(qiáng)對(duì)氨基酸、酶、糖酵解等知識(shí)點(diǎn)的記憶;同時(shí)告訴學(xué)生預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)及理解記憶。更重要的是，讓學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，尋找適合自己的學(xué)習(xí)方法。

2．改進(jìn)教學(xué)方法，提高課堂教學(xué)實(shí)效 為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性，提高生物化學(xué)教學(xué)實(shí)效，除采用多媒體教學(xué)方式外，還綜合運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、以問(wèn)題為基礎(chǔ)的教學(xué)法(Problem Based Learning，PBL)［8］等多種方法。

生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容龐雜，包含大量抽象、復(fù)雜的物質(zhì)構(gòu)象、代謝途徑，學(xué)生理解及老師教學(xué)難度均較大，因此大量采用直觀、形象、生動(dòng)的圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體資源。例如采用自行車(chē)鏈條的形象說(shuō)明功能集團(tuán)、構(gòu)件分子、化學(xué)鍵、生物大分子之間的關(guān)系，采用大量示意圖、實(shí)物圖、顯微鏡及掃描電鏡照片等來(lái)描述蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂、核酸等的結(jié)構(gòu)，采用形象的示意圖來(lái)描述生物氧化過(guò)程、胞液中NADH的跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)、ATP合成的機(jī)制、DNA半保留復(fù)制和雙向復(fù)制原理等，采用圖片、動(dòng)畫(huà)、口訣并配合講解來(lái)講述三羧酸循環(huán)等生物化學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容。

生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容理論繁多、枯燥，學(xué)生易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，因此采用理論聯(lián)系實(shí)際的啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如，講到糖的代謝及酶時(shí)，先向?qū)W生描述吃饅頭、米飯時(shí)嘴里的回甜和吃糖后嘴里的反酸現(xiàn)象，再向?qū)W生提問(wèn)其原因，等學(xué)生回答或討論后，老師再講解米飯和饅頭中的淀粉在口腔唾液中淀粉酶作用下水解成麥芽糖的科學(xué)原理;講解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能時(shí)，先向?qū)W生提問(wèn)是否了解螺旋藻的功能，再向?qū)W生闡述螺旋藻中的蛋白質(zhì)(氨基酸)、維生素、微量元素等化學(xué)成分與其降低膽固醇、調(diào)節(jié)血糖、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)、保護(hù)腸胃、抗菌、抗癌等功能之間的科學(xué)原理;講解脂質(zhì)性質(zhì)及其代謝時(shí)，先向?qū)W生提問(wèn)是否了解日常生活中經(jīng)常出現(xiàn)的反式脂肪酸、不飽和脂肪酸、植物奶油、左旋肉堿等物質(zhì)的功能或存在途徑，再向?qū)W生講述反式脂肪酸的定義、作用及其對(duì)心腦血管系統(tǒng)的危害，進(jìn)而深入講解其生物學(xué)作用和代謝過(guò)程，以及講解左旋肉堿能夠促使脂肪轉(zhuǎn)化為能量的代謝機(jī)理及其作為減肥藥品的功能。

同時(shí)，為提高教學(xué)實(shí)效，在教學(xué)過(guò)程中還時(shí)常穿插介紹與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的時(shí)事、學(xué)科發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)等。例如在講授蛋白質(zhì)及其代謝時(shí)，向?qū)W生穿插介紹一種海洋污損生物藤壺，其正是因?yàn)榭煞置谡扯确浅８?、且難降解的蛋白質(zhì)(膠質(zhì))而能夠永久粘附于漂浮物上，因此可根據(jù)其生長(zhǎng)厚度和密度判斷其生長(zhǎng)時(shí)間，進(jìn)而將之與2014年3月發(fā)生的馬航MH370事件中飛機(jī)殘骸的確認(rèn)及搜救工作相聯(lián)系;在向?qū)W生講授酶及其功能時(shí)，可穿插介紹熱播的紀(jì)錄片“舌尖上的中國(guó)”中提到春筍在采收之后，美味就會(huì)極速衰退，其原因是筍子的斷面暴露在空氣中后，會(huì)加速木質(zhì)素積累的酶活性提高，竹筍很快變硬，而其中的氨基酸和蔗糖也會(huì)加速流失。這些與時(shí)事相關(guān)的或?qū)W生感興趣的例子，既能提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，又大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3．拓寬學(xué)生知識(shí)獲取途徑，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí) 生物化學(xué)內(nèi)容龐雜、學(xué)科交叉性明顯，又與日常生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)幾乎不可能將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行完整的講授。因此，在課堂理論授課之余，還向?qū)W生提供大量與生物化學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，積極拓寬學(xué)生知識(shí)的獲取途徑，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)同學(xué)們對(duì)文獻(xiàn)及知識(shí)的檢索及獲取能力、自學(xué)及主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

例如向?qū)W生介紹校園豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)資源及其使用方法;引導(dǎo)學(xué)生高效利用網(wǎng)絡(luò)獲取生物化學(xué)教學(xué)資源，如國(guó)家精品課程網(wǎng)(http://www．jingpinke．com/)上免費(fèi)提供北京大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國(guó)醫(yī)科大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名高?！吧锘瘜W(xué)”精品課程課件、教學(xué)視頻等;對(duì)于優(yōu)秀學(xué)生也可向其推薦麻省理工學(xué)院等國(guó)外著名大學(xué)的生物化學(xué)網(wǎng)絡(luò)公開(kāi)課，國(guó)外Worth Publishers(沃茨出版社)網(wǎng)站(http://www．worthpublishers．com/catalog)也提供了大量生物化學(xué)學(xué)習(xí)資料，甚至關(guān)注果殼網(wǎng)(http://www．guokr．com/)及其微博也可獲得許多有趣的生物化學(xué)相關(guān)知識(shí);向?qū)W生推薦英國(guó)廣播公司(BBC)［18］及國(guó)家地理頻道(NGCI)拍攝的“遺傳學(xué)”、“子宮日記”等紀(jì)錄片，豐富學(xué)生對(duì)核酸及DNA的生物合成等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的理解，拓展學(xué)生思路及視野。

通過(guò)以上措施的實(shí)施和改進(jìn)，生物化學(xué)理論課程教學(xué)實(shí)效明顯提高。首先，學(xué)生到課率由2011年下學(xué)期的82．4%提高至2014年上學(xué)期的91．5%，課堂教學(xué)氛圍明顯改善，學(xué)生教學(xué)參與度顯著提高。其次，學(xué)生卷面平均成績(jī)由2011年下學(xué)期的73．84分提高至2014年上學(xué)期的78．65分，考研率也由2012年的35．4%提高至2014年的42．8%。再次，帶動(dòng)了學(xué)生參與相關(guān)創(chuàng)新及競(jìng)賽項(xiàng)目的積極性，僅2013年就有8組學(xué)生申報(bào)生物化學(xué)相關(guān)的校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目。最后，教學(xué)實(shí)效的提高也使筆者的學(xué)生評(píng)教結(jié)果由中等提高至優(yōu)秀。

三、結(jié)語(yǔ)

生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)中重要的基礎(chǔ)學(xué)科及交叉學(xué)科，也是現(xiàn)代生物學(xué)中發(fā)展快速的前沿領(lǐng)域;既包含大量基礎(chǔ)理論與原理，又與各領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用密切相關(guān)。在高校相關(guān)專業(yè)課程體系中，既需要普通生物、化學(xué)課程的前修基礎(chǔ)，又是遺傳育種、發(fā)酵工程、食品加工、植物生理、農(nóng)業(yè)生態(tài)等課程的開(kāi)設(shè)前提，具有承前啟后的重要作用。因此，需要教師除具備深厚的學(xué)術(shù)功底外，還應(yīng)不斷提高學(xué)術(shù)素養(yǎng)和科研水平，了解學(xué)科發(fā)展前沿，拓展自身知識(shí)面，不斷提高教學(xué)水平。

從綜合性、實(shí)用型人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，針對(duì)農(nóng)業(yè)院校背景和非生物學(xué)專業(yè)特色，調(diào)整生物化學(xué)課程教學(xué)大綱，從教學(xué)手段、教學(xué)方法各方面努力提高教學(xué)實(shí)效，既是農(nóng)業(yè)類(lèi)高校人才培養(yǎng)特色的體現(xiàn)，也是適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)與新農(nóng)村發(fā)展新形勢(shì)下人才培養(yǎng)的內(nèi)在要求。

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［4］ 歐陽(yáng)嘉．非生物相關(guān)專業(yè)生物化學(xué)課教學(xué)特點(diǎn)與教學(xué)方法探析［J］．化工高等教育，2007(6):56-58．

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