基于思維導(dǎo)圖的有機(jī)化學(xué) PBL教學(xué)探索與實(shí)踐
——以苯丙酮尿癥案例為例

劉雨清 羅玄梅 王 凱 張振琴

(南京醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 211166；*南京醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇 南京 211166)

作為一種輔助展開發(fā)散性和集中性思考過程，以圖形形式展現(xiàn)思維輪廓的組織性思維工具，思維導(dǎo)圖可使人的隱性思維顯性化、可視化[1]。思維導(dǎo)圖通常由線條、圖形、顏色、詞匯、詞匯等元素構(gòu)成，采用從中心主題向四周發(fā)散的結(jié)構(gòu)；從中心主題向四周放射，引出一系列與中心主題相關(guān)的子主題；通過分支的關(guān)鍵圖形或關(guān)鍵詞，引出次主題，以此類推，各分支形成一個連接的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并向末端衍生，對問題層層剖析[2]。思維導(dǎo)圖可將抽象的思維過程轉(zhuǎn)化為具體的圖形文字，使學(xué)生從整體上把握知識，促使他們構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，濃縮知識結(jié)構(gòu)。

PBL(Problem Based Learning)是一種以學(xué)生為主體，問題為導(dǎo)向，小組討論的新型教學(xué)模式，是目前國際醫(yī)學(xué)教育主流的教學(xué)方法之一[3]。PBL教學(xué)中的問題常稱為案例，可為學(xué)生提供真實(shí)的情境。學(xué)生通過對案例的分析和問題的解答，可加深對基礎(chǔ)理論知識的理解和掌握，提高運(yùn)用利用基礎(chǔ)理論解決實(shí)際問題的能力。

作為高等醫(yī)學(xué)院校的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，有機(jī)化學(xué)課程知識體系龐大，內(nèi)容繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、概念抽象，其中關(guān)于氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)的內(nèi)容更是與生物化學(xué)、藥物化學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)等學(xué)科聯(lián)系緊密[4]。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對這部分知識的綜合應(yīng)用，我們在有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)過程中，結(jié)合苯丙酮尿癥案例，通過思維導(dǎo)圖構(gòu)建思維框架，形成知識網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)他們對此部分內(nèi)容的理解和應(yīng)用。

1基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)過程

案例概述：兩歲的苯丙酮尿癥(phenylketonuria，PKU)患者滔滔想要喝酸奶，卻得不到允許，平時只能吃昂貴的特制食品，同時每周都要進(jìn)行血值檢查。滔滔的父母長期處于經(jīng)濟(jì)和心理壓力之下，幸運(yùn)的是，有類似情況的其他孩子的好轉(zhuǎn)為其父母帶來了安慰。

1.1 提煉關(guān)鍵詞，確立中心節(jié)點(diǎn)

本案例為學(xué)生提供了一個精心設(shè)計的問題情境，我們在設(shè)計案例時，首先確定了學(xué)生需要獲得的基本概念和原理，如圖1 所示，圍繞苯丙酮尿癥，從臨床思維出發(fā)，學(xué)生討論并提出該疾病的臨床癥狀、檢驗(yàn)和診斷、發(fā)病機(jī)制、治療手段和對病人的人文關(guān)懷五個中心節(jié)點(diǎn)。

圖1 PKU相關(guān)中心節(jié)點(diǎn)

1.2 結(jié)合思維特點(diǎn)，構(gòu)建子節(jié)點(diǎn)

根據(jù)PBL教學(xué)分組，將學(xué)生分成五個小組，每組學(xué)生選擇其中的一個中心節(jié)點(diǎn)，繪制思維導(dǎo)圖的子節(jié)點(diǎn)。

1.2.1臨床癥狀的思維導(dǎo)圖

繪制如圖2所示思維導(dǎo)圖，從膚色發(fā)白，尿液有鼠臭味，智力低下等臨床癥狀對苯丙酮尿癥進(jìn)行初步判斷，并由此層層剖析，發(fā)現(xiàn)由于四氫生物蝶呤輔酶缺失或著苯丙氨酸羥化酶活性降低缺乏導(dǎo)致苯丙氨酸富集，絡(luò)氨酸缺乏導(dǎo)致的。同時建立發(fā)病機(jī)制和臨床癥狀之間的聯(lián)系，加深對苯丙酮尿癥的認(rèn)識。另外，通過苯丙氨酸代謝過程的學(xué)習(xí)，鞏固有機(jī)化學(xué)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，反應(yīng)機(jī)制等知識。

圖2 PKU的臨床表現(xiàn)及發(fā)病機(jī)制 注：PAH：苯丙氨酸羥化酶，BH4：四氫生物蝶呤，Phe：苯丙氨酸

圖3 PKU的檢驗(yàn)和診斷 注：①PCR-RFLP：聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長度多態(tài)性分析；②PCR-STR：聚合酶鏈反應(yīng)-短串聯(lián)重復(fù)序列； ③SSCP：單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析；④DGGE：變性梯度凝膠電泳

1.2.2檢驗(yàn)與診斷的思維導(dǎo)圖

根據(jù)臨床思維特點(diǎn)，診斷PKU，除查體，還需進(jìn)行臨床檢驗(yàn)，繪制如圖3所示思維導(dǎo)圖，探討包括生化檢測和分子生物學(xué)檢測的檢驗(yàn)方法。根據(jù)血中苯丙氨酸的濃度和每天飲食的耐受量，苯丙酮尿癥可分為經(jīng)典型、中間型、輕型、輕型高Phe血癥及非經(jīng)典型PKU五類。其中，非經(jīng)典型PKU還有專門的檢驗(yàn)方法，如尿蝶呤分析法、BH4負(fù)荷試驗(yàn)和基因檢測等。從思維導(dǎo)圖可見，PKU的臨床檢驗(yàn)和診斷除有機(jī)化學(xué)知識外，還涉及電化學(xué)、生物化學(xué)等相關(guān)知識。

1.2.3治療手段的思維導(dǎo)圖

如圖4所示，根據(jù)所檢驗(yàn)出的不同類型，針對性的選擇治療方法，飲食治療是一般性治療方法，患者需要控制天然高蛋白食物的攝取，并食用特制食品補(bǔ)充礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)。而對于BH4反應(yīng)型苯丙酮尿癥患者，則可以利用藥物治療輔助飲食治療。

圖4 PKU的治療手段

2教學(xué)效果

思維導(dǎo)圖是一種可視化的工具，在有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖不僅有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)邏輯思維，還有助于提高學(xué)生自主研究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，更有助于提高學(xué)生的理解記憶能力。通過對參與思維導(dǎo)圖有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)的各班級有機(jī)化學(xué)試卷評測和結(jié)果分析，我們發(fā)現(xiàn)無論是記憶或理解的典型題目，參加思維導(dǎo)圖PBL教學(xué)討論學(xué)生的卷面正確率比未參加此種討論學(xué)生的卷面得分高即對前者的教學(xué)效果明顯好于后者[3]。

3結(jié)論與展望

綜上所述，通過在有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)中有效地結(jié)合思維導(dǎo)圖，條理清晰，層層深入，融合了有機(jī)化學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)等多門學(xué)科知識，突破單一學(xué)科

的限制，有助于學(xué)生構(gòu)建完整的PKU知識體系。通過案例，能讓同學(xué)產(chǎn)生同情心，使學(xué)生不僅是學(xué)習(xí)知識，更能達(dá)到情感上的融通，加深對社會的關(guān)注與思考，這與當(dāng)下醫(yī)德與醫(yī)技、人文醫(yī)學(xué)教育等理念相一致。總之，基于思維導(dǎo)圖的有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)達(dá)到了PBL教學(xué)的預(yù)期目的，值得進(jìn)行推廣。

[1] 托尼·巴贊．思維導(dǎo)圖：放射性思維[M]．李斯譯．世界圖書出版公司北京公司，2004．

[2] 姚磊，黃海樹，喬露．基于思維導(dǎo)圖的PBL教學(xué)設(shè)計研究[J]．軟件導(dǎo)刊，2012，11(12)，177．

[3] 羅玄梅，姜慧君，居一春，等．基于E-learning教學(xué)平臺的有機(jī)化學(xué)PBL教學(xué)效果分析[J]．化工時刊，2016，9：46．

[4] 張振琴，周樂山，朱荔，等．醫(yī)用化學(xué)分層次教學(xué)體系的探索與實(shí)踐[J]．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2017，19(1)，44．