醫(yī)學(xué)生物化學(xué)創(chuàng)新性教學(xué)改革與實(shí)踐

鄭學(xué)明 徐順高

摘 ? ?要： 醫(yī)學(xué)生物化學(xué)是醫(yī)學(xué)主干課程之一，也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程中最抽象、最難懂的學(xué)科之一。作者結(jié)合在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐，總結(jié)了三點(diǎn)體會(huì)，探索培養(yǎng)具備基本生物化學(xué)知識(shí)機(jī)構(gòu)體系、創(chuàng)新性思維和辯證唯物主義自然哲學(xué)觀的創(chuàng)新醫(yī)學(xué)人才的創(chuàng)新型教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞： 醫(yī)學(xué)生物化學(xué) ? ?教學(xué)改革 ? ?創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才

醫(yī)學(xué)生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)原理和方法從分子水平探討人體生命現(xiàn)象本質(zhì)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和前沿學(xué)科，是醫(yī)學(xué)主干課程之一，也是醫(yī)學(xué)各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)免疫學(xué)、病理生理學(xué)及藥理學(xué)等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。隨著生物化學(xué)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容已不僅僅局限于新陳代謝，還包含大分子結(jié)構(gòu)、功能、生物合成及基因表達(dá)調(diào)控等當(dāng)今發(fā)展前沿——分子生物學(xué)的相關(guān)內(nèi)容[1]。作為醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，除掌握與醫(yī)學(xué)有關(guān)的物質(zhì)代謝、能量代謝、生物轉(zhuǎn)化等基本知識(shí)之外，更重要的是學(xué)好分子生物學(xué)的基本理論，如核酸、蛋白等生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，代謝調(diào)節(jié)機(jī)制及基因表達(dá)調(diào)控等，同時(shí)聯(lián)系臨床的常見疾病，能夠在分子水平上認(rèn)識(shí)病因及致病機(jī)制，加深對(duì)其診斷、治療原理的理解。目前，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新型人才已成為高等醫(yī)學(xué)院校教學(xué)工作的重要任務(wù)。由于醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的理論性與基礎(chǔ)性，其教學(xué)對(duì)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)發(fā)揮著非常重要的作用。

生物化學(xué)理論性強(qiáng)，代謝途徑錯(cuò)綜復(fù)雜，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程中是最抽象、最難懂的學(xué)科之一[2]。在當(dāng)前的教學(xué)中，學(xué)生反映知識(shí)點(diǎn)多并且抽象難以理解，若只靠死記硬背的學(xué)習(xí)方式，則效果很差。怎樣在課堂教學(xué)中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，化抽象的理論為具體的實(shí)例，在傳授知識(shí)的同時(shí)注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力？筆者結(jié)合在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐，總結(jié)了三點(diǎn)體會(huì)，以期拋磚引玉，探索培養(yǎng)創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才的創(chuàng)新性教學(xué)方式。

一、聯(lián)系臨床實(shí)際講解生物化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)

醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課堂教學(xué)中要注重基礎(chǔ)理論知識(shí)和臨床實(shí)際的聯(lián)系[3]，通過聯(lián)系使抽象的基礎(chǔ)理論知識(shí)變得具體生動(dòng)，同時(shí)激發(fā)學(xué)生思考，提高學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。實(shí)例一：蛋白質(zhì)變性。在講解蛋白質(zhì)變性時(shí)，先介紹變性的概念，蛋白質(zhì)變性指的是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的破壞。由于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)四個(gè)層次的結(jié)構(gòu)，這一概念不難理解。接下來強(qiáng)調(diào)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，蛋白質(zhì)作為一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，其功能的發(fā)揮離不開空間結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)是生理功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上很容易理解蛋白質(zhì)變性必然蛋白質(zhì)導(dǎo)致生理功能的喪失。闡述至此，同學(xué)們雖有了一定的理解，但還是比較抽象，接下來設(shè)問：導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素有哪些？蛋白質(zhì)變性在臨床實(shí)際中有沒有應(yīng)用？重金屬為什么危害很大？誤食了重金屬怎么治療？通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考，合理討論后教師再總結(jié)。導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素有物理和化學(xué)因素。高溫、紫外、酒精和碘伏等都能起到滅菌的作用，原理是這些因素都可以使蛋白質(zhì)變性。誤食了重金屬是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)橹亟饘倏梢詫?dǎo)致我們體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性。那么應(yīng)該怎么辦？當(dāng)然是除去攝入消化道的重金屬。怎么除？可以用食物中的蛋白質(zhì)中和，所以必須立即喝大量富含蛋白質(zhì)的食物如牛奶、豆?jié){等，再催吐洗胃。通過和實(shí)際的結(jié)合，同學(xué)們發(fā)散了思維，使知識(shí)變得具體生動(dòng)，同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)變性的概念有了更深刻的理解。

實(shí)例二：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系很抽象，應(yīng)該結(jié)合具體的實(shí)例講解。鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥是一種在地中海地區(qū)發(fā)病率較高的單基因遺傳病?；疾≌叩难杭t細(xì)胞表現(xiàn)為鐮刀狀，其攜帶氧的功能只有正常紅細(xì)胞的一半。接下來設(shè)問體內(nèi)什么蛋白攜帶運(yùn)輸氧氣？為什么攜氧能力降低？最終總結(jié)鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥是由于血紅蛋白HbAβ鏈第六位的谷氨酸突變成纈氨酸。這一個(gè)氨基酸的突變，由帶正電荷的谷氨酸突變成疏水性的纈氨酸，導(dǎo)致血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)的改變，氧結(jié)合能力變低。進(jìn)一步引申闡述蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中的某些部位氨基酸很重要，是關(guān)鍵部位，如果突變成性質(zhì)完全不同的氨基酸，就會(huì)導(dǎo)致空間結(jié)構(gòu)和功能的改變，這是很多疾病發(fā)生的分子基礎(chǔ)。

教師在教學(xué)過程中應(yīng)該注重基礎(chǔ)生化知識(shí)和和臨床實(shí)際的結(jié)合。通過聯(lián)系臨床實(shí)際理解基礎(chǔ)理論知識(shí)。通過精心設(shè)計(jì)提問和適當(dāng)討論發(fā)揮學(xué)生的主體作用，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。

二、寓辯證唯物主義的自然哲學(xué)觀于具體生物化學(xué)知識(shí)點(diǎn)的講解

生物化學(xué)知識(shí)點(diǎn)多，理論性強(qiáng)，學(xué)好這門課程必須建立在深刻理解的基礎(chǔ)上。在具體的教學(xué)工作中怎樣突出知識(shí)間的聯(lián)系，構(gòu)建學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系是課程教學(xué)改革要探索的課題和培養(yǎng)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新型人才的需要。自然科學(xué)的具體知識(shí)中蘊(yùn)含著基本的哲學(xué)原理，哲學(xué)是自然科學(xué)的高度概括。在醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐中，適當(dāng)結(jié)合辯證唯物主義的一些基本理論講解可以幫助學(xué)生更深刻地理解知識(shí)并建立知識(shí)間的橫向聯(lián)系。

實(shí)例三：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次及生物學(xué)功能的闡述。生物大分子結(jié)構(gòu)和功能是醫(yī)學(xué)生物化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)，其中關(guān)于結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，比較抽象，難以理解。在闡述蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)及功能的關(guān)系時(shí)，先通過牛核糖核酸酶的變性和復(fù)性試驗(yàn)，說明一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)，一級(jí)結(jié)構(gòu)中含有折疊成特定三維空間結(jié)構(gòu)的信息。進(jìn)而上升到內(nèi)因和外因在事物發(fā)展中的作用，一級(jí)結(jié)構(gòu)即多肽鏈中氨基酸的排列順利是蛋白質(zhì)最終折疊成特定三維結(jié)構(gòu)的內(nèi)因，是決定性因素，但蛋白質(zhì)特定三維空間結(jié)構(gòu)的形成還需要一些外部因素，對(duì)于牛核糖核酸酶的復(fù)性，其外因就是去除尿素及β-巰基乙醇。最終牛核糖核酸酶折疊成正確的空間結(jié)構(gòu)是一級(jí)結(jié)構(gòu)（內(nèi)因）和外界環(huán)境因素（外因）共同作用的結(jié)果。內(nèi)因是主導(dǎo)因素，是一事物區(qū)別于他事物的內(nèi)在本質(zhì)，所以一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的空間結(jié)構(gòu)及功能，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的千差萬別，歸功結(jié)底是由于蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的千變?nèi)f化。在事物發(fā)展過程中處于支配地位，對(duì)事物發(fā)展起決定作用的矛盾，叫做主要矛盾。在事物發(fā)展過程中處于從屬地位，對(duì)事物發(fā)展不起決定作用的矛盾，叫做次要矛盾。一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位的氨基酸殘基是形成特定空間結(jié)構(gòu)的主要矛盾，所以這些部位的氨基酸較其他部位的氨基酸殘基更重要，也是進(jìn)化過程中的保守位點(diǎn)。一旦這些部位氨基酸（主要矛盾）發(fā)生突變，如HbAβ鏈的第6位谷氨酸突變?yōu)槔i氨酸，即導(dǎo)致血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合氧功能發(fā)生改變，導(dǎo)致鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥。蛋白質(zhì)中處于次要矛盾的氨基酸殘基發(fā)生突變一般不會(huì)導(dǎo)致疾病，一定頻率的突變是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。

實(shí)例四：對(duì)于生命信息的闡述。任何信息不能獨(dú)立存在，都要有物質(zhì)基礎(chǔ)，生物體的遺傳信息主要儲(chǔ)存在DNA分子中。介紹遺傳信息的儲(chǔ)存，傳遞及表達(dá)時(shí)要突出物質(zhì)是信息的載體。遺傳信息的儲(chǔ)存形式就是基因中四種堿基的排列順利。通過DNA的復(fù)制（堿基互補(bǔ)配對(duì)原則）把遺傳信息從親到傳遞到子代。通過基因的表達(dá)把DNA中堿基的排列順利解碼成蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順利，從而形成成千上萬種具有不同空間結(jié)構(gòu)及功能的蛋白質(zhì)。

通過結(jié)合哲學(xué)的基本原理講解生物化學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí)，能啟發(fā)學(xué)生的思考，建立知識(shí)的橫向聯(lián)系，達(dá)到融會(huì)貫通，并樹立辯證唯物主義的自然觀和世界觀，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、知識(shí)的傳授過程中注重創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)

在教學(xué)工作中，熟練地傳授知識(shí)是非常容易實(shí)現(xiàn)的，但學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)是非常難以實(shí)現(xiàn)的。通過引出問題、類比及假設(shè)等討論逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

實(shí)例五：關(guān)于遺傳信息的儲(chǔ)存、傳遞和解碼。遺傳信息主要儲(chǔ)存在DNA中的，但到底是怎么儲(chǔ)存的，可以結(jié)合IT技術(shù)做類比講解。計(jì)算機(jī)中信息最終是以0和1的形式存儲(chǔ)的，0和1的排列順利就是信息。生物體DNA鏈中四種堿基的排列順利就是遺傳信息。那么是怎么傳遞的呢？DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)就蘊(yùn)含著復(fù)制的原理，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)，一份子的親代DNA能復(fù)制成兩分子一模一樣的子代DNA分子，完成遺傳信息的傳遞。關(guān)于遺傳信息的解碼，這個(gè)過程很復(fù)雜，就像電腦硬盤中的0和1怎么變成文字、聲音及圖像呢？我們需要一系列的軟件對(duì)原始信息進(jìn)行解碼，最終輸出成我們能看懂的信息。生物體遺傳信息解碼的過程就是把DNA中的堿基排列順利轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順利。四種堿基怎么能編碼20種氨基酸，這里可以引導(dǎo)學(xué)生思考：設(shè)想如果一個(gè)堿基對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸，那么四種堿基只能編碼4種氨基酸。如果兩個(gè)堿基組合對(duì)應(yīng)一種氨基酸，也只能編碼16種氨基酸。那三個(gè)堿基組合對(duì)應(yīng)一種氨基酸呢？這樣就有64種密碼子，完全可以編碼組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸。更多的堿基組合編碼一種氨基酸就不經(jīng)濟(jì)了，是對(duì)遺傳信息的浪費(fèi)。通過這樣的提問和思考，我們推算出生物體三聯(lián)體密碼子的編碼方式。64種密碼子對(duì)應(yīng)20種氨基酸，肯定存在幾種密碼子編碼同一種氨基酸的情況，這為密碼子規(guī)律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案、層層設(shè)問，在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)注重思維能力的鍛煉。

結(jié)語

教學(xué)工作不是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授，以上三點(diǎn)是筆者在教學(xué)實(shí)踐中的總結(jié)，是對(duì)創(chuàng)新型教學(xué)改革的理解和實(shí)踐。在今后的醫(yī)學(xué)生物化學(xué)教學(xué)工作中，還需不斷探索，逐步提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具備基本生物化學(xué)知識(shí)機(jī)構(gòu)體系、創(chuàng)新性思維和辯證唯物主義自然哲學(xué)觀的創(chuàng)新型醫(yī)學(xué)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃詒森，侯筱宇.生物化學(xué)與分子生物學(xué)，第3版.

[2]馬佳，陳昌杰，夏俊，等.醫(yī)學(xué)生物化學(xué)病案式教學(xué)改革探討[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2011年7月，13（7）：613-615.

[3]文朝陽，韓玉英，何麗明，等.案例式教學(xué)法：醫(yī)學(xué)生物化學(xué)課程學(xué)習(xí)與臨床應(yīng)用的橋梁[J].首都醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2009（s）：271-273.

資助項(xiàng)目：江蘇大學(xué)科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)14JDG043。