《生物化學(xué)》在制藥工程專業(yè)教學(xué)中的改革與實踐

田萍，楊謙，陳瑞

摘要：生物化學(xué)課程既有很強的理論性，又有很強的實踐性，內(nèi)容繁多。在面向我校制藥工程專業(yè)的生物化學(xué)教學(xué)中，針對少學(xué)時的特點，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、強化教學(xué)效果為目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實驗開設(shè)方式進行了改革與實踐，構(gòu)建了生物化學(xué)課程的多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合、實驗教學(xué)基礎(chǔ)性與創(chuàng)新性并重的教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：生物化學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)模式

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）10-0018-02

生物化學(xué)是從分子水平揭示生命現(xiàn)象與化學(xué)本質(zhì)的一門學(xué)科，是我校制藥工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它不僅為后繼專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)，而且對于學(xué)生今后的職業(yè)生涯和攻讀研究生將起著重要作用。生物化學(xué)的特點是分子構(gòu)象繁多，代謝途徑錯綜復(fù)雜，需要記憶、理解的內(nèi)容多，學(xué)生普遍感到抽象難懂，學(xué)習(xí)興趣不高。為提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在近十年的教學(xué)實踐中，對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及實踐環(huán)節(jié)進行了研究與探索，取得了良好的效果。

一、構(gòu)建知識框架，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

我校生物化學(xué)的課程設(shè)置存在著學(xué)時少（40學(xué)時）、內(nèi)容多的問題，要在有限的時間內(nèi)完成大綱規(guī)定的教學(xué)任務(wù)，就需要精選教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的知識背景和專業(yè)特點科學(xué)構(gòu)建課程知識模塊。制藥工程專業(yè)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過有機、無機、分析、物化四大基礎(chǔ)化學(xué)課程，擁有較強的化學(xué)理論基礎(chǔ)，對于生物分子式和相關(guān)的生化反應(yīng)較易掌握，但涉及生物大分子的空間結(jié)構(gòu)、錯綜復(fù)雜的代謝途徑以及需要記憶的抽象概念，就會感到眼花繚亂，無從下手。為引導(dǎo)學(xué)生由淺入深、變被動為主動地學(xué)習(xí)，以教材為藍本[1]，將整個生物化學(xué)的教學(xué)分為四大知識模塊來進行。模塊1：生物化學(xué)研究進展；模塊2：生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能；模塊3：代謝及其調(diào)控；模塊4：分子生物學(xué)及其在制藥工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1.激發(fā)學(xué)習(xí)熱情?，F(xiàn)代生物化學(xué)是一門飛速發(fā)展的學(xué)科，大學(xué)生對最新的科研成果有著濃厚的興趣。在教學(xué)過程中，尋找本學(xué)科與生物化學(xué)之間的交叉點，列舉科學(xué)家在生命科學(xué)領(lǐng)域中做出的巨大貢獻，如美國化學(xué)家博耶（Paul D.Boyer）等人運用化學(xué)方法闡明了ATP合成酶的功能機制，于1997年獲得諾貝爾獎；美國科學(xué)家萊馬克里斯南（Venkatraman Ramakrishnan）、施泰茨（Thomas Steitz）和以色列科學(xué)家阿尤納斯（Ada Yonath）對“核糖體的結(jié)構(gòu)和功能”的研究，有助研制針對細菌的新型抗生素，獲得2009年諾貝爾化學(xué)獎等。介紹本學(xué)科在分子水平上探討病因、發(fā)病機理以及開發(fā)基因治療藥物的最新成就及發(fā)展前景。另外，通過階段性理論教學(xué)與專題討論的形式組織課堂教學(xué)，調(diào)動學(xué)生課下查閱資料、課堂發(fā)表觀點、暢所欲言。這樣，拓展了學(xué)習(xí)的視野，使學(xué)生認(rèn)識到在學(xué)科交叉滲透的今天，學(xué)習(xí)生物化學(xué)的重要性，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

2.突出重難點。在生物化學(xué)課程的教學(xué)中，重點在于使學(xué)生理解每種生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能、代謝特點及其相互聯(lián)系；難點在于，如何記憶眾多的抽象概念、復(fù)雜的代謝歷程和能量變化，理解微觀的分子生物學(xué)內(nèi)容。對于相應(yīng)的知識點，采用的方法是：（1）復(fù)雜過程簡單化：如對各代謝的生化途徑分段講解，及時總結(jié)其特點，引導(dǎo)學(xué)生按要點記憶，就較容易將整個反應(yīng)歷程貫穿在一起。（2）理論聯(lián)系實際：通過案例教學(xué)法，拉近書本知識與實際生活和生產(chǎn)的距離；聯(lián)系本系教師的科研工作，使學(xué)生加深對生物化學(xué)知識的理解。（3）抽象內(nèi)容形象化：采用現(xiàn)代化多媒體教學(xué)手段，通過大量圖表、動畫素材的運用，使微觀世界宏觀化、文字?jǐn)⑹鰣D片化、平面內(nèi)容立體化、靜態(tài)模式動態(tài)化、難點內(nèi)容簡單化。

3.理論聯(lián)系實際。理論教學(xué)中，強調(diào)生物化學(xué)原理在制藥工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。例如：RNA的復(fù)制與AIDS藥物的設(shè)計，瘋牛病的發(fā)病機理與蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的關(guān)系，夜盲癥、腳氣病、壞血病與各種維生素的關(guān)系等。用理論解釋實際問題，使學(xué)生感覺到生物化學(xué)并不枯燥，課堂效率大大提高。

二、改革教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)效果

在總結(jié)傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用先進的教育教學(xué)方式，對生物化學(xué)的教學(xué)方法和教學(xué)手段進行了改革。

1.多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)有機結(jié)合。生物化學(xué)涉及到微觀世界的內(nèi)容，理論抽象，反應(yīng)過程復(fù)雜，難以理解，這是教師在傳統(tǒng)教學(xué)中的難點。采用多媒體現(xiàn)代化教學(xué)手段，給予教師和學(xué)生一種全新的感受。例如，通過觀看二維、三維的彩色圖片，有助于理解蛋白質(zhì)空間構(gòu)象，掌握蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的概念；借助動畫演示酶的活性中心與必需基團、呼吸鏈的組成和氧化磷酸化過程、蛋白質(zhì)的生物合成等，達到微觀內(nèi)容宏觀化、抽象內(nèi)容形象化的效果。此外，視頻播放一些生物化學(xué)的經(jīng)典實驗，如證明DNA是遺傳物質(zhì)的噬菌體實驗和肺炎雙球菌實驗、遺傳密碼破譯的體外翻譯實驗等，增加了課堂的活躍氣氛。CAI課件的使用，使整個教學(xué)過程有更強的直觀性、現(xiàn)實性、趣味性，加深了學(xué)生的理解和記憶，提高了教學(xué)質(zhì)量。

雖然多媒體課件具有許多傳統(tǒng)方式無法比擬的優(yōu)勢，但在教學(xué)實踐中也存在一些比較突出的問題。例如，信息量大，教學(xué)節(jié)奏較快，容易導(dǎo)致部分學(xué)生跟不上教師的思路；頁面的切換還容易造成學(xué)生對某一個知識點缺乏整體的認(rèn)識和思考過程。因此，對于生物化學(xué)這一基礎(chǔ)課程，不宜用多媒體教學(xué)完全替代傳統(tǒng)的板書教學(xué)。在基礎(chǔ)內(nèi)容的講解上，如酶促反應(yīng)動力學(xué)米氏公式的推導(dǎo)，采用板書更能強化學(xué)生的理解和記憶。

2.聯(lián)系實際進行案例教學(xué)。借鑒華東理工大學(xué)的教學(xué)經(jīng)驗[2]，采用案例教學(xué)法提出問題，引導(dǎo)討論。典型案例包括：（1）酶的競爭性抑制機理與藥物分子設(shè)計：以磺胺類藥物和有機磷農(nóng)藥為例展開討論。（2）脂代謝與健康減肥產(chǎn)品的開發(fā)：通過對目前熱點減肥產(chǎn)品“左旋肉堿”瘦身的機理討論，而引出“脂肪酸的β-氧化”內(nèi)容。（3）酶的修飾與抗癌藥物的開發(fā)等。實踐證明，案例教學(xué)可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并能做到活學(xué)活用。

三、多樣化實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)綜合素質(zhì)

由于課時所限，課程中沒有包含實驗內(nèi)容。為彌補實踐環(huán)節(jié)的不足，將生物化學(xué)基本技能實驗設(shè)置在《大學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)實驗》選修課模塊中，由學(xué)生根據(jù)自己的興趣自愿選做。開設(shè)的實驗內(nèi)容有：牛奶中酪蛋白質(zhì)的提取與制備、氨基酸的紙色譜分離鑒定、維生素C的定量測定、卵磷脂的提取等。學(xué)生通過具體實驗，能夠熟練掌握生化基本實驗技能、提高動手能力和分析解決問題的能力，加深對相關(guān)生化原理的理解。

系統(tǒng)性綜合實驗以開放性實驗形式面向?qū)W生開設(shè)，將所學(xué)的分散知識點有機地綜合起來，使以往所做零散單一的實驗內(nèi)容及操作相互銜接，培養(yǎng)了學(xué)生完整的科學(xué)實驗思維方法。結(jié)合本系教師在酶學(xué)研究上的優(yōu)勢，開設(shè)了酶學(xué)方面的綜合性實驗，包括：淀粉酶水解淀粉制備飴糖，蛋清溶菌酶的提取及其活性測定，纖維素酶動力學(xué)性質(zhì)分析等，涵蓋了主要的酶學(xué)性質(zhì)研究及其分析方法。

借助我校開展的大學(xué)生各類課外科技活動，結(jié)合理論教學(xué)組織學(xué)生積極參加創(chuàng)新性實驗，參與教師的科學(xué)研究。近年來，開設(shè)出20余項創(chuàng)新性實驗，如生物農(nóng)藥Bt毒蛋白的合成及其殺蟲活性鑒定、纖維素酶降解秸稈的條件優(yōu)化、火棘果中精氨酸的提取與鑒定、豌豆中谷胱甘肽還原酶的提取及其活性分析、葛根中葛根素的提取及純化等。創(chuàng)新性科學(xué)研究為學(xué)生們提供了一次系統(tǒng)的鍛煉機會，使他們提前進入科研角色，為畢業(yè)論文的開題、撰寫奠定了基礎(chǔ)，不少學(xué)生在省挑戰(zhàn)杯、校大學(xué)生科技活動中獲獎。經(jīng)過實踐，極大地激發(fā)了學(xué)生對生物化學(xué)課程的學(xué)習(xí)積極性，不僅對基本理論和概念理解掌握較好，綜合分析問題及解決問題的能力也大大提高，考研率逐年上升。

總之，在多年的生物化學(xué)教學(xué)實踐中，更新觀念、開拓思路，突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，在教學(xué)內(nèi)容和手段上進行改革與探索，注重基礎(chǔ)與前沿相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了綜合素質(zhì)，收到了良好的效果。

參考文獻：

[1]郭藹光.基礎(chǔ)生物化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]李素霞，歐伶，俞建瑛，等.工科院校中生物化學(xué)教學(xué)模式探討[J].微生物學(xué)通報，2007，34（4）：816-818.

基金項目：西安理工大學(xué)教學(xué)研究項目（Xjy1023，Xjy1025）。

作者簡介：田萍（1959-），女，北京人，本科，副教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：生物技術(shù)。