復合應用型人才培養(yǎng)視野下的地方民族院校林學專業(yè)生物化學教學

摘要：生物化學是生物工程、生命科學、林學、醫(yī)學等多個領域相關專業(yè)的基礎課。筆者從林學專業(yè)復合應用型人才培養(yǎng)的角度出發(fā)，對人才培養(yǎng)目標、教學內(nèi)容、教學方法與手段等幾個方面進行了探討，以期更好地指導、促進生物化學的教學工作。

關鍵詞：復合應用型人才培養(yǎng)；生物化學；教學改革；林學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）27-0120-03

生物化學是用化學的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學組成，及其在體內(nèi)的代謝轉變規(guī)律，從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學。其相關理論、技術和知識體系滲透到生物工程、生命科學、林學、醫(yī)學等生命相關學科各個領域，是各高校生命相關專業(yè)的專業(yè)基礎課之一。生物化學課程基本概念多、基礎理論多、知識點多且抽象，加之學時有限，導致不少學生對該課程學習存在畏懼心理，而教學老師也由于學生基礎參差不齊導致對于教學內(nèi)容的取舍深感棘手。筆者從事林學專業(yè)生物化學教學工作多年，在教學中不斷學習、分析、總結、改進，一定程度上化解了“教”與“學”的困境。

一、明確與人才培養(yǎng)目標相適應的教學目標

高等教育的目標是培養(yǎng)我國社會主義現(xiàn)代化建設需要的合格人才，“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃”是教育部實施系列卓越人才教育培養(yǎng)計劃的重要內(nèi)容之一，目的在于進一步推進高等農(nóng)林教育綜合改革，培養(yǎng)一大批有服務國家和人民社會責任感、有獻身國家農(nóng)林事業(yè)方向、有解決農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)實際問題能力的高水平應用型人才，為促進高等農(nóng)林教育更好地為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和社會主義新農(nóng)村建設服務[1]。該計劃人才培養(yǎng)包括三個層次：拔尖創(chuàng)新型農(nóng)林人才培養(yǎng)、復合應用型農(nóng)林人才培養(yǎng)以及實用技能型農(nóng)林人才培養(yǎng)。湖北民族學院林學一級學科是個湖北省重點（特色）學科，作為地方民族院校最早設置的專業(yè)之一，林學專業(yè)畢業(yè)生主要分布在省內(nèi)各地市、州、縣林業(yè)局（或農(nóng)林特產(chǎn)局）及一些林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計部門和基層科研機構，還有一部分在種苗、花卉、園林綠化等公司就職，其就業(yè)去向基本是比較明確的[2]。我校林學專業(yè)人才培養(yǎng)目標定位于復合應用型農(nóng)林人才，基于上述定位，生物化學的教學，應重視基本概念的理解和經(jīng)典基礎理論的掌握，同時還應密切聯(lián)系林學專業(yè)應用實例，通過省、校、院等不同層次大學生創(chuàng)新項目實施，讓學生通過參與生物化學相關研究項目全過程加深對理論知識的理解。在此基礎上，分析生物化學在林學上的應用實例，向?qū)W生適度介紹生物化學學科前沿知識，以開闊學生視野，引導學生找到該課程與實踐應用的切入點，調(diào)動他們自主獲取知識的能動性。

二、根據(jù)教學目標要求合理選擇教學內(nèi)容

1.教學內(nèi)容應體現(xiàn)專業(yè)差異。生物化學是涉及生命科學相關多個專業(yè)的基礎課，不同專業(yè)對該課程知識的需求側重不同，因此在保持課程知識體系架構完整性基礎上，應針對專業(yè)特點對教學內(nèi)容進行差異化遴選，筆者根據(jù)專業(yè)需要在教學過程中結合林學專業(yè)應用實例，突出復合應用型人才培養(yǎng)的理念，引導學生逐步提升學習生物化學課程的興趣。三大營養(yǎng)物質(zhì)的成分化學和代謝過程是經(jīng)典生物化學的核心內(nèi)容，該部分的學習有利于學生系統(tǒng)地理解三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝過程及其營養(yǎng)作用。核酸化學及遺傳信息傳遞、表達過程則做簡明扼要但系統(tǒng)性的講授，為后續(xù)課程（遺傳學、林木育種學）學習打下基礎。對于分子生物學基本知識，則只需布置學生自學。這一點要區(qū)別于生物工程以及醫(yī)學等專業(yè)，因為這些專業(yè)對于遺傳信息的傳遞、表達詳細過程及調(diào)控機制等內(nèi)容要求較高，是后續(xù)分子生物學等課程的重要鋪墊。教學中，實例應緊扣專業(yè)需要并充分體現(xiàn)復合應用型人才培養(yǎng)特色。在有關糖類的化學成分部分，通過對纖維素、木質(zhì)素等不同化學組成特點的分析，結合當今生物質(zhì)能源發(fā)展，引導學生理解：如果要將植物轉換成燃料，必須要移除木材中的重要組成部分——木質(zhì)素，這樣才能得到含糖纖維素以發(fā)酵成醇類和其他能源豐富的化合物。而木質(zhì)素的去除通常需要高溫和腐蝕性化學物質(zhì)，因此成本昂貴。能否從改變樹木本身成分組成入手，由此延伸出另外一條思路：通過基因工程手段減少木質(zhì)素含量。事實上，美國和加拿大的研究人員修改了楊樹的木質(zhì)素，使其能在溫和的處理條件下自毀，從而大幅削減了植物生物質(zhì)轉化為生物燃料的成本。通過對生物化學技術在林學領域最新運用實例進行分析，使林學專業(yè)學生認識到生物化學不僅僅是一門重要的基礎課，同時其基本理論和技術也具有廣闊的應用前景。光合作用生物化學過程復雜：植物利用葉綠體吸收太陽光，將太陽能轉變成化學能，最終將其用于合成葡萄糖。從植物將太陽能轉變?yōu)榭衫眯问剑碞ADPH）的方式來看，植物的光合色素最多只能吸收47%的太陽光，大約只有12%的太陽能可被植物轉換并儲存起來。能否提高這一過程的效率，創(chuàng)造出超級植物，方興未艾的納米技術為這一設想提供了可能：化學工程師們通過注入單壁式碳納米管，誘導葉綠體光合作用光反應階段產(chǎn)生的電子流量增加了49%，創(chuàng)造了第一株生物增強植物。人工光合作用聯(lián)合中心（JCAP）正在設計一種人工樹葉，利用陽光促使氫和其他燃料的燃燒效率比生物燃料的燃燒效率更高。這些實例的引入都有助于學生較好理解植物光合作用生物化學機制及其巨大的利用價值。

2.教學內(nèi)容應與專業(yè)課程體系無縫對接。對林學專業(yè)本科生而言，生物化學課程內(nèi)容應與其他課程有機結合，才能更好地發(fā)揮人才培養(yǎng)功能。對于生物化學來說，有機化學是該門課程的先導，而生物技術及林木育種則是該課程的后續(xù)。由于每門課程教材的編寫都是基于該課程自身體系的完整性來設置具有一定聯(lián)系的相關章節(jié)，這就造成不同課程中會存在重復設置的章節(jié)或者內(nèi)容，例如生物化學、生物技術以及遺傳學等課程均存在一定的重復內(nèi)容。如果不同課程的承擔者相互之間溝通不足，很容易造成部分授課內(nèi)容重復，或者部分內(nèi)容遺漏，導致教學效率降低。為此，我們在制定課程教學大綱時，首先應召集先導課和后續(xù)課主講老師，根據(jù)選定的參考教材列出課程的全部內(nèi)容，根據(jù)知識承上啟下基本原則，在保持每門課程體系架構基本完整的前提下，確定每一章節(jié)內(nèi)容在該課程中的地位（簡單介紹、重點詳述、適當延伸、點到為止的復習），有效避免教學內(nèi)容的重復和遺漏。其次，課程內(nèi)容應充分體現(xiàn)承上啟下的學科知識體系，著眼于為后續(xù)課程的學習奠定良好基礎。如：在學習生物大分子結構與功能（蛋白質(zhì)、糖、脂等）時可指出，本課程主要掌握基本概念、分類、結構特點、重要性質(zhì)及功能，而后續(xù)課程中還會接觸影響各種成分的環(huán)境因素（土壤肥料學、森林培育學）、主要用途（森林利用學）等；在學習物質(zhì)代謝相關內(nèi)容時，告訴學生這些知識有助于理解后續(xù)課程相關內(nèi)容——林特產(chǎn)品的貯藏保鮮（森林利用學）；在學習遺傳信息傳遞及基因工程技術相關內(nèi)容時，告訴學生這些知識有助于理解后續(xù)課程相關內(nèi)容——樹木育種（樹木育種學）、生物質(zhì)能源利用（森林利用學）。endprint

三、合適的教學方法和手段是教學效果的保證

生物化學課程基本概念多、內(nèi)容抽象、教學難度較大，有了合適的教學內(nèi)容，還應針對本專業(yè)學生的不同基礎水平，選擇適當?shù)慕虒W方法和手段，以保證教學效果。這就要求授課者需要針對不同的授課對象，制定差異化教學目標，選擇教學內(nèi)容時也應有所側重。

1.教學方法。對于復合應用型人才培養(yǎng)來說，在課堂教學中應注重多種教學方法的靈活應用，筆者認為，以“課堂講授為主”輔以經(jīng)典驗證實驗和綜合性設計實驗相結合的實踐教學方法是比較合適的。課堂講授最大的優(yōu)點是：教師對課程知識體系的理解，能夠形成概括性強的結構，能夠引導學生建立結構清晰、主次分明的知識體系，而這些正是大多數(shù)學生接觸生物化學課程時最欠缺的。第一，合理構建知識體系，做到“綱舉目張”。即在明確課程知識總體構架（“綱”）的基礎上再具體掌握各章節(jié)知識點（“目”），從而增強學習條理性。我們選用的生物化學課程教材可以分為三個部分：第一部分是生物分子結構和化學，講述化學物質(zhì)（糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸、酶、維生素、激素等）的基本概念、分類、結構、性質(zhì)和功能等；第二部分是物質(zhì)代謝，主要講述糖類、脂類、氨基酸、核苷酸的合成代謝與分解代謝；第三部分是遺傳信息傳遞（復制、轉錄、翻譯）及分子生物學技術簡介。三部分內(nèi)容既具有相互獨立性，也具有緊密關聯(lián)性，通過綱舉目張，學生就能較好地將每個章節(jié)的具體內(nèi)容順利地整合到自己的知識體系中。第二，靈活應用點到為止的復習和恰如其分的延伸。三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝是經(jīng)典生物化學課程的核心內(nèi)容，知識點多，代謝途徑多，學生往往覺得記住困難。那么在講述糖代謝時關于乙酰輔酶A的去路，就可以通過科學飲食和肥胖控制分析延伸到脂類合成代謝；通過檸檬酸循環(huán)雙重用途引導學生找到三大代謝有機聯(lián)系的環(huán)節(jié)，同時結合植物特有的乙醛酸途徑引導學生認識動植物在糖代謝和脂肪代謝相互關聯(lián)中的重要差異。代謝部分講授完畢，引導學生畫出相互關系的輪廓圖，通過“看圖說話”，形成代謝部分內(nèi)容的整體框架。如在講解酶學酶競爭性抑制作用機制，磺胺類藥物是最有名的例子，其結構類似于對氨基苯甲酸，而后者是嘌呤核苷酸合成的重要輔酶——四氫葉酸的前體，某些細菌不能利用外源葉酸，只能在四氫葉酸合成酶作用下以對氨基苯甲酸為原料先合成二氫葉酸，磺胺通過競爭結合二氫葉酸合成酶從而達到抑菌目的。在這里提到了葉酸作為輔酶的功效，后面在維生素章節(jié)介紹葉酸時，就可以通過復習引導學生掌握其主要功能：各種氧化水平的一碳單位的供體和接納體。同時，適當延伸出更多功能：參與嘌呤環(huán)形成，進一步通過嘌呤環(huán)元素來源解析，闡釋四氫葉酸參與嘌呤核苷酸合成的功能。通過對它們代謝途徑和功能分析可以較好地將生物化學各部分有機串聯(lián)起來，實現(xiàn)知識融會貫通。第三，“精講”與“選講”有機結合，提升學習興趣。生物化學知識點多，而學時有限，必然要求教師在講授過程中做到突出重點，做到重點“講透”。對于那些可以自學的內(nèi)容，則通過提出問題指出應該達到的要求指導學生自學。如糖代謝的學習中，糖酵解、三羧酸循環(huán)是重中之重，應重點講解，而磷酸戊糖途徑則重點掌握其關鍵酶和生化意義即可，糖原代謝和糖異生則可根據(jù)前期內(nèi)容由學生自學。在課堂教學中通過適當?shù)膯栴}導入和案例分析有利于激發(fā)學生興趣，啟發(fā)學生帶著問題聽課。如種子萌發(fā)能量來源問題，就可以引入乙醛酸循環(huán)途徑的功能。課堂中可以通過眼神和語調(diào)的變化來與學生交流，也可以通過課中提問的方式與學生互動。結合清潔能源和生物質(zhì)能源技術，引導學生將糖代謝、分子生物學技術等課本知識延伸到林學專業(yè)應用當中，激發(fā)學生好奇心以提高學習效率。第四，經(jīng)典實驗加深理論理解。通過安排實驗教學，如蛋白質(zhì)測定，有紫外法、Lowry法、考馬斯亮藍法、BCA法、凱氏定氮法，通過對這些測定方法原理的分析，有利于學生掌握蛋白質(zhì)結構特點和主要化學性質(zhì)，也可以進一步延伸學生分析上述方法的優(yōu)缺點和適用范圍，進一步提高學生應用所學方法的能力。綜合性實驗，酶的提取純化和基本性質(zhì)研究可以引導學生較好熟悉蛋白質(zhì)基本性質(zhì)和分離技術、酶學基本原理和酶的基本性質(zhì)以及基礎研究方法，提升學生綜合應用所學生物化學知識的能力。

2.教學手段。互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，給教學帶來了諸多便利，筆者在生化教學中注重多種教學手段的配合應用，課堂教學以“多媒體結合板書”的教學方法為主，課外則建立了基于智能手機的生物化學移動學習資源平臺。多媒體課件具有承載信息量大、形式豐富、視覺沖擊較強等特點，對于部分內(nèi)容輔以視頻和動畫可以加深學生對知識點的直觀理解，解決教學內(nèi)容抽象的矛盾。另一方面，多媒體課件播放速度快，容易出現(xiàn)學了后面忘了前面，對整個知識點系統(tǒng)性不夠清晰等問題，因此在教學中，筆者對每課時內(nèi)容設計相應板書，列出各章節(jié)小標題、主要知識點等內(nèi)容，展現(xiàn)教學的重點內(nèi)容和邏輯層次，以此來彌補因課件切換速度太快造成的學生邏輯層次不清的不足。生物化學課程有些知識比較抽象，如果結合板書，通過引入生動實例，配合適當?shù)囊曨l和動畫，課堂講授就可以收到更好效果。由于課時所限，生物化學很多內(nèi)容需要學生課下自學，筆者通過建立基于智能手機的生物化學移動學習資源平臺，將一些優(yōu)質(zhì)學習資源以微課形式分享到學生中，同時鼓勵學生自己設計合適的微課資源進行共享，極大提高了學習效率。此外，老師通過手機平臺也可以了解學生學習動態(tài)，及時答疑解惑，針對普遍性問題可以在課堂教學中予以解答。通過這種交互式互動，學生自覺學好生物化學的信心得到增強，教學效果明顯改善。生物化學是當今生命科學領域進展最快的學科，參考教材相關內(nèi)容不能較好反應該學科的發(fā)展現(xiàn)狀[3]，這就要求教師始終關注學科前沿和熱點，通過不定期互相聽課和教研活動開展，拓展知識面，不斷更新教學內(nèi)容；通過引入貼近生活、貼近專業(yè)的最新例子，增加授課內(nèi)容時效性和啟迪性。在復合應用型人才培養(yǎng)過程中，我們依托本科生導師制，實行思想教育與專業(yè)教育相結合，課堂教育與課外教育相結合，共性教育與個性教育相結合，嚴格管理與人格感化相結合，營建本科生個性化成才環(huán)境。在教學過程中，教師針對學生的不同基礎，努力做到因材施教。對那些基礎較差，有畏難情緒的學生，教師要尊重學生人格，制定個性化進度安排和合適的教學要求，通過不斷發(fā)掘其微小進步而不斷予以肯定使其樹立信心；而對學習興趣高，接受能力強的學生，教師則適當推薦CNS經(jīng)典文獻幫其了解學科應用前沿，吸納他們參加到自己的科研項目中來，或者通過指導申報各級大學生創(chuàng)新科研項目，來進一步提升其應用課堂知識的能力，通過這種思路，筆者在兩年間先后指導了10人次申報省級和校級大學生創(chuàng)新項目3項，極大提高了學生應用知識的能力，加深了對書本理論的理解。

四、結語

在培養(yǎng)林學專業(yè)復合應用型人才的生物化學教學中，教師應著眼人才培養(yǎng)目標，根據(jù)專業(yè)需要選擇教學內(nèi)容，不斷更新自身知識結構，在教學內(nèi)容上“精講”與“選講”有機結合，靈活應用傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學手段，根據(jù)學生不同基礎水平，努力做到因材施教，就可以取得較好的教學效果。

參考文獻：

[1]張全國，何松林，宋安東，胡選振，朱芬菊.實施綜合改革工程培養(yǎng)應用型卓越農(nóng)林人才[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2013，7（7）：3-6.

[2]肖強.柔性導師制在培養(yǎng)地方民族院校林學專業(yè)創(chuàng)新型人才中的應用[J].教育教學論壇，2013，（49）：71-72.

[3]鄧祥宜，李嬋娟，張娟，凌潔玉.食品科學與工程專業(yè)生物化學教學體會——從應用型人才培養(yǎng)角度出發(fā)[J].生命的化學，2014，34（3）：419-422.endprint