生物工程專業(yè)中生物化學(xué)課程設(shè)置與教學(xué)模式探討

吳遠(yuǎn)根+王嘯+陶菡+周鴻翔+邱樹毅

摘 要 根據(jù)我院生物工程專業(yè)辦學(xué)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，筆者對專業(yè)基礎(chǔ)課生物化學(xué)課程從教材選用和課程設(shè)置上進(jìn)行了分析，在教學(xué)內(nèi)容上突出了傳統(tǒng)釀造業(yè)的理論知識，并提出采用多媒體教學(xué)為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)為輔的教學(xué)模式，以期提高學(xué)生對該門課程知識體系的掌握能力。

關(guān)鍵詞 生物化學(xué) 課程設(shè)置 教學(xué)模式

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering

WU Yuangen， WANG Xiao， TAO Han， ZHOU Hongxiang， QIU Shuyi

（School of Liquor and Food Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025）

Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy， the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection， in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry， and made use of multimedia teaching， online teaching and innovative teaching practice， supplemented by teaching model， in order to improve students' knowledge of the course to master skills.

Key words biochemistry； curriculum； teaching mode

生物化學(xué)（Biochemistry）是用化學(xué)的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學(xué)組成及其在體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)變規(guī)律，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。①生物化學(xué)課程是我院生物工程、釀酒工程、食品科學(xué)與工程等專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容基本覆蓋了我院各個(gè)專業(yè)所需的基礎(chǔ)理論知識，是我院學(xué)生掌握專業(yè)知識的最重要紐帶，因而其教學(xué)地位十分重要。然而生物化學(xué)知識體系龐大，理論性和邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容抽象復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)，這對剛開始接觸專業(yè)課的學(xué)生比較難以掌握。特別是近年來高等院校課程改革的實(shí)施，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)使得生物化學(xué)教學(xué)課時(shí)進(jìn)一步減少，給生物化學(xué)課程教學(xué)工作帶來挑戰(zhàn)。筆者從事多年的生物化學(xué)教學(xué)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生都采用死記硬背的方式來應(yīng)付期末考試，他們并沒有對知識點(diǎn)進(jìn)行很好的聯(lián)系和掌握，缺少學(xué)習(xí)的動力和深入研究精神，在后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中表現(xiàn)出知識點(diǎn)掌握不夠等問題。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，生物化學(xué)在生物工程專業(yè)中的地位和作用則更加突出，這就要求將生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)課程緊密聯(lián)系，尤其是要結(jié)合專業(yè)定位和服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求來開展教學(xué)。筆者從貴州大學(xué)生物工程特色專業(yè)建設(shè)出發(fā)，探討生物化學(xué)的課程設(shè)置及教學(xué)模式，以期提高學(xué)生對該門課程知識的掌握能力。

1 生物化學(xué)課程設(shè)置

筆者所在學(xué)院開設(shè)生物工程專業(yè)已有二十余年，辦學(xué)依據(jù)立足本省、面向行業(yè)人才需求，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家現(xiàn)代化建設(shè)的專業(yè)培養(yǎng)要求，根據(jù)貴州產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生物工程專業(yè)的沿革，在課程體系的設(shè)置上突出生物工程中下游課程，內(nèi)容上突出傳統(tǒng)釀造業(yè)的理論實(shí)踐學(xué)習(xí)。生物化學(xué)課程作為生物工程專業(yè)最核心的基礎(chǔ)課，在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)該符合本專業(yè)的辦學(xué)定位。經(jīng)過多次課程改革后，生物化學(xué)課程教學(xué)課時(shí)被進(jìn)一步壓縮到64學(xué)時(shí)（理論教學(xué)48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)），這給教學(xué)工作帶來極大挑戰(zhàn)。為了提高學(xué)生對該門課程知識的掌握能力，滿足本專業(yè)服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，筆者認(rèn)為有必要對目前使用的教材和已有的課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

1.1 教材的選用

我院生物化學(xué)課程使用的教材主要是張洪淵先生主編的《生物化學(xué)》（第二版），由化學(xué)工業(yè)出版社出版發(fā)行。該書內(nèi)容精簡，比較適合生物工程、食品工程等工科專業(yè)學(xué)生使用。但使用該教材存在的主要問題是，由于知識點(diǎn)比較抽象和精簡，學(xué)生課后缺少擴(kuò)展學(xué)習(xí)的空間，所以很難深入掌握各個(gè)知識點(diǎn)及它們相互間的聯(lián)系。特別是近年來不少考研的同學(xué)反映，該書不是考研專業(yè)指定的教材，建議在教材使用上重新考慮。筆者后來在教材選用上進(jìn)行了嘗試，選用了王鏡巖先生主編的《生物化學(xué)》（第三版），由高等教育出版社出版發(fā)行。該書內(nèi)容詳實(shí)、知識點(diǎn)豐富，對各個(gè)知識點(diǎn)的擴(kuò)展解釋很充分，是國內(nèi)很多985和211高校首選指定教材。然而使用該教材也面臨諸多困難，主要問題是在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)很難把握各個(gè)知識點(diǎn)的講解，同時(shí)學(xué)生面對該教材有較大的學(xué)習(xí)壓力。最近筆者嘗試了鄭集先生主編的《普通生物化學(xué)》（第四版），由高等教育出版社出版發(fā)行。該教材章節(jié)編排合理、知識點(diǎn)及其展開解釋說明均比較合適，是國內(nèi)很多綜合性大學(xué)和其他院校生物相關(guān)專業(yè)的本科生教材。該教材在我院生物工程和釀酒工程專業(yè)使用，學(xué)生普遍反映比較好，同時(shí)任課教師感覺比較容易把握教學(xué)，因而是我院今后生物化學(xué)課程的首選教材。

1.2 教學(xué)課程設(shè)置

我院生物工程專業(yè)的辦學(xué)要滿足服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，在課程體系的設(shè)置上突出生物工程中下游課程，內(nèi)容上突出傳統(tǒng)釀造業(yè)的理論實(shí)踐學(xué)習(xí)。因此，生物化學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容上也要根據(jù)辦學(xué)需求進(jìn)行調(diào)整。筆者依據(jù)生物化學(xué)課程理論教學(xué)48學(xué)時(shí)，再結(jié)合生物工程專業(yè)特點(diǎn)和傳統(tǒng)釀造業(yè)的知識體系，認(rèn)為該課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從以下幾個(gè)方面開展。endprint

糖類化學(xué)部分是傳統(tǒng)釀造業(yè)重要的理論基礎(chǔ)知識。在該部分教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生重點(diǎn)掌握典型單糖（葡萄糖和果糖）的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，再從單糖的基礎(chǔ)上去理解二糖和多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，最好再結(jié)合某些釀造相關(guān)的實(shí)例來理解多糖等性質(zhì)。脂質(zhì)化學(xué)部分要求學(xué)生理解單脂和復(fù)脂的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，了解固醇類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基本特點(diǎn)。蛋白質(zhì)化學(xué)部分不僅僅是釀造行業(yè)，同時(shí)也是整個(gè)生物相關(guān)專業(yè)最為基礎(chǔ)的知識體系。該部分教學(xué)應(yīng)該要求學(xué)生重點(diǎn)掌握氨基酸的分類及其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在此基礎(chǔ)上掌握肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和相互間的依存關(guān)系。重點(diǎn)講解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸堿性質(zhì)和重要的化學(xué)通性，并結(jié)合氨基酸的性質(zhì)講解氨基酸分析方法。注重講解蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及測定方法，要求學(xué)生掌握蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)種類及特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上理解蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)及功能，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)講解蛋白質(zhì)的分離純化方法。核酸化學(xué)部分是現(xiàn)代生物技術(shù)，特別是生物上游技術(shù)的基礎(chǔ)，雖然與傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系關(guān)聯(lián)不大，但對生物相關(guān)專業(yè)本科生至關(guān)重要。該部分教學(xué)應(yīng)該重點(diǎn)講解堿基及種類、核苷和核苷酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及核酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物功能，要求學(xué)生掌握堿基、核苷、核苷酸和核酸之間的相互關(guān)系，徹底弄清核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，并掌握核酸一級、二級和三級結(jié)構(gòu)及堿基配對規(guī)律，深入理解核酸的酸堿性質(zhì)、吸收光譜、變性、復(fù)性與雜交，以及核酸的分離純化、合成和鑒定原理。酶化學(xué)和維生素化學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系關(guān)聯(lián)比較大，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講解酶的化學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及分類，特別是要注重講解維生素與酶輔基間的關(guān)聯(lián)。要求學(xué)生理解酶的作用特點(diǎn)、作用機(jī)制和酶的分離純化，重點(diǎn)掌握酶活單位定義及測定，理解調(diào)節(jié)酶、同工酶、誘導(dǎo)酶和多酶復(fù)合物的特點(diǎn)。激素化學(xué)、生物膜與細(xì)胞器內(nèi)容與細(xì)胞工程、生物醫(yī)學(xué)等專業(yè)關(guān)聯(lián)度大，考慮到本專業(yè)學(xué)時(shí)的限制，該內(nèi)容可由學(xué)習(xí)課后自學(xué)，重點(diǎn)了解激素的化學(xué)本質(zhì)和生理功能，以及細(xì)胞的組成和各細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的功能。

物質(zhì)代謝與調(diào)控內(nèi)容與傳統(tǒng)釀造業(yè)密切相關(guān)，也是整個(gè)生物中下游最為重要的知識體系，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講解糖代謝、脂質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)和氨基酸代謝，以及這些代謝之間的相互聯(lián)系和調(diào)控。糖代謝方面重點(diǎn)講解糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖等代謝途徑和生理意義，要求學(xué)生掌握糖酵解和三羧酸循環(huán)的各個(gè)代謝途徑、參與的酶系和ATP產(chǎn)生過程，重點(diǎn)理解戊糖磷酸途徑和參與的酶系，了解各種單糖、二糖和多糖進(jìn)入糖代謝途徑，掌握糖代謝的調(diào)控及關(guān)鍵調(diào)控酶。脂質(zhì)代謝方面以三酰甘油為例，側(cè)重講解甘油的分解代謝途徑和脂酸的-氧化過程，分析脂酸在何種情況下產(chǎn)生大量酮體及其后果，并注意比較脂酸 -氧化過程同線粒體酶系合成飽和脂肪酸過程的關(guān)系。蛋白質(zhì)和氨基酸代謝方面要求學(xué)生掌握蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的降解，然后根據(jù)氨基酸的主要代謝途徑，掌握氨基酸分解代謝和合成代謝的共同反應(yīng)，重點(diǎn)講解鳥氨酸循環(huán)及其生理功能，注重理解氨基酸代謝與糖代謝和脂質(zhì)代謝的關(guān)聯(lián)。核酸代謝方面簡明扼要講解核酸的降解以及生物體內(nèi)嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途徑和生物合成。生物氧化方面涉及物質(zhì)代謝的共同基本原理，重點(diǎn)講解NADH和FADH2兩條呼吸鏈中的電子傳遞及所需的輔基或輔酶，要求學(xué)生理解氧化磷酸化作用機(jī)制及其抑制和解偶聯(lián)。最后再講解物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系，要求學(xué)生掌握糖代謝、脂質(zhì)代謝和蛋白代謝之間的相互關(guān)系，了解整個(gè)代謝的調(diào)節(jié)調(diào)控方式。關(guān)于遺傳信息的傳遞和表達(dá)內(nèi)容，由于受學(xué)時(shí)的限制只能簡單介紹，該部分可以納入分子生物學(xué)課程進(jìn)行講授。

2 生物化學(xué)教學(xué)模式

生物化學(xué)課程知識體系龐大，內(nèi)容抽象復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)，采用傳統(tǒng)教學(xué)方式很難取得良好的教學(xué)效果。筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)結(jié)合多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式。

2.1 多媒體教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式要花費(fèi)較多的時(shí)間用于板書，教學(xué)時(shí)間不能充分利用，教學(xué)內(nèi)容信息量較少。而采用多媒體教學(xué)后，課件都是在課前準(zhǔn)備好的，課堂上很少寫字，這樣就節(jié)省了板書時(shí)間，為增加教學(xué)信息量提供了條件，特別適用于生物化學(xué)這種知識體系龐大的課程。另一方面，多媒體教學(xué)將文字、圖片、動畫等整合，可為學(xué)生提供大量的感性材料，教學(xué)形象、直觀、形式多樣、趣味性強(qiáng)，可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②在生物化學(xué)課程中，生物大分子的立體結(jié)構(gòu)及其代謝過程都是教與學(xué)的難點(diǎn)。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，借助板書、掛圖或模型可有效講授這些難點(diǎn)，但對于學(xué)生而言，內(nèi)容還是比較抽象，不容易理解。利用多媒體教學(xué)可輕易的解決這一問題。如在講生物大分子多糖、蛋白質(zhì)、核酸等的結(jié)構(gòu)時(shí)，學(xué)生通過觀看三維結(jié)構(gòu)的圖片或動畫，就可以輕易地理解有關(guān)的復(fù)雜問題，自然地掌握了這些生物大分子的三維結(jié)構(gòu)等有關(guān)的概念。

雖然采用多媒體教學(xué)存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但也要清醒意識到過分依賴多媒體教學(xué)的弊端。過分依賴多媒體教學(xué)，會極大地限制師生的主動性發(fā)揮。③在課堂教學(xué)上，教師切忌把自己當(dāng)成課件機(jī)械式解說員。目前多媒體教學(xué)的一個(gè)常見現(xiàn)象是教師灌輸知識、學(xué)生被動學(xué)習(xí)的填鴨式教育，這種教學(xué)模式缺乏師生互動，不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用多媒體教學(xué)的另一個(gè)弊端是課堂節(jié)奏快，學(xué)生很難及時(shí)消化所學(xué)知識，長時(shí)間后學(xué)生在學(xué)習(xí)上會出現(xiàn)消極的一面。筆者認(rèn)為采用多媒體進(jìn)行生物化學(xué)教學(xué)，在講授重點(diǎn)和難點(diǎn)知識時(shí)，課堂上應(yīng)該及時(shí)與學(xué)生加強(qiáng)溝通，讓學(xué)生能充分理解和掌握相關(guān)知識；同時(shí)插入一些緊扣教學(xué)內(nèi)容的時(shí)事圖片或研究進(jìn)展，有效結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的社會熱點(diǎn)問題，這對吸引學(xué)生的注意力和激發(fā)學(xué)生的興趣均有很大幫助。

2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

目前本科教學(xué)工作存在的一個(gè)最主要問題是缺少師生互動，這與課堂教學(xué)課時(shí)被嚴(yán)重壓縮有很大關(guān)系。為了加強(qiáng)與學(xué)生間的交流和互動，筆者借助生物工藝學(xué)精品課程網(wǎng)站，開辟了生物化學(xué)學(xué)習(xí)和交流平臺。在該平臺上，學(xué)生可以提出課堂教學(xué)未懂的知識，也可以給課堂教學(xué)提出建議和意見，我們針對這些問題都進(jìn)行了一一答復(fù)，這些交流手段也得到不少學(xué)生的積極參與。另外，筆者還在該平臺上提供了生物化學(xué)的學(xué)習(xí)材料，包括習(xí)題集和考研資料等，受到學(xué)生的歡迎。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)上生物化學(xué)教學(xué)討論平臺，進(jìn)一步鞏固了課堂教學(xué)，同時(shí)也加強(qiáng)了師生間的交流互動。

2.3 創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

本科質(zhì)量教學(xué)提升計(jì)劃的改革方向是加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)際動手操作能力。目前一般院校都開辦了專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，但受到課時(shí)限制或經(jīng)費(fèi)短缺等因素，實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)一般比較少。我院生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)為16學(xué)時(shí)，這相對課程龐大的知識體系是明顯不夠的。針對這些問題，筆者近幾年一直鼓勵(lì)本科生參與科研工作，加強(qiáng)自身的理論知識和實(shí)踐動手能力。筆者近幾年帶領(lǐng)本科生參與了國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃以及自己科研項(xiàng)目的研究，這些學(xué)生一般從大二上生物化學(xué)課程后就參與進(jìn)來，利用空閑時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，直到最后完成畢業(yè)論文，他們中基本上每人都著有研究論文，畢業(yè)后這些同學(xué)大部分都繼續(xù)進(jìn)行深造。通過創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生可以結(jié)合生物化學(xué)所學(xué)知識，進(jìn)一步在研究中得到應(yīng)用和更深入的理解。一般學(xué)校很多老師的科研項(xiàng)目與生物化學(xué)專業(yè)知識體系密切相關(guān)，所以學(xué)生有很大的參與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)空間。

3 結(jié)語

生物化學(xué)是生物工程專業(yè)最為基礎(chǔ)的課程，其教學(xué)地位十分重要。根據(jù)我院生物工程專業(yè)的辦學(xué)理念以及有限的教學(xué)課時(shí)，本課程在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)該做出適當(dāng)調(diào)整，突出傳統(tǒng)釀造業(yè)知識體系，同時(shí)也要兼顧現(xiàn)代生物技術(shù)和本專業(yè)的歷史沿革。本課程教學(xué)手段上應(yīng)該采用多媒體教學(xué)為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為輔的策略，加強(qiáng)師生間的互動和交流，在此基礎(chǔ)上改善教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)讓更多的學(xué)生參與到創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)一步提高該課程的教學(xué)效果。

基金項(xiàng)目：貴州省高等院校特色專業(yè)項(xiàng)目（SJG 2011 004）；貴州大學(xué)品牌特色專業(yè)培育項(xiàng)目（PTPY201303）

*通訊作者：邱樹毅

注釋

① 鄭昌學(xué).生物化學(xué)教學(xué)之我見—2012年全國生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)術(shù)大會發(fā)言[J].生命的化學(xué)，2013.33（1）：101-104.

② 張平平.食品生物化學(xué)多媒體課件的制作和教學(xué)中的幾點(diǎn)體會[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007.14（2）：58-60.

③ 邵紅軍.淺析多媒體輔助食品生物化學(xué)教學(xué)的利弊[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010.28：184-184.endprint