生物化學(xué)教學(xué)模式的初步探析

劉紅濤

[摘 要]生物化學(xué)是生命科學(xué)最重要的基礎(chǔ)理論課，是目前生物學(xué)發(fā)展最快、最具活力的學(xué)科之一。然而，筆者在施教過程中發(fā)現(xiàn)生物化學(xué)的教學(xué)模式存在嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，許多不斷發(fā)展的新的生物化學(xué)觀點(diǎn)和理念尚未真正走入課堂，因此對(duì)于生物化學(xué)教學(xué)模式的探討和改革尤為迫切。目前對(duì)于生物化學(xué)教學(xué)模式的改革主要集中在以下幾個(gè)方面：教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、啟發(fā)-互動(dòng)式教學(xué)效果的加強(qiáng)、生化大實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)的同步、學(xué)術(shù)講座的參加以及動(dòng)畫和實(shí)驗(yàn)視頻的引入，這樣的改革以期能提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性、學(xué)習(xí)的積極性以及分析問題和解決問題的能力等。

[關(guān)鍵詞]生物化學(xué)；教學(xué)模式；互動(dòng)式教學(xué)；生化實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）12-0053-03

生物化學(xué)是研究生物大分子的一門理論聯(lián)系實(shí)踐的極其重要的基礎(chǔ)課程，是闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)，在生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展中占有十分重要的地位[1]，其完善的理論體系和豐富的實(shí)驗(yàn)技能已經(jīng)廣泛滲透到生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究中。由于生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，生物化學(xué)理論以及實(shí)驗(yàn)技能也在不斷的補(bǔ)充和完善，這也為生物化學(xué)新版本的修訂提出了新的挑戰(zhàn)。近幾年來，生物化學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域中有重要表現(xiàn)，如許多不同的新型的RNA分子（如微小RNA、環(huán)狀RNA、長鏈非編碼RNA等）的涌現(xiàn)，及其重要功能的解析，對(duì)當(dāng)前生物化學(xué)及其衍生的分子生物學(xué)的講授研究和學(xué)習(xí)提出了更高的要求，對(duì)生物化學(xué)教學(xué)工作者也提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，更是生物化學(xué)快速發(fā)展和進(jìn)步的時(shí)代，對(duì)生物化學(xué)這門基礎(chǔ)必修課的理解和掌握提出了更高的要求。哈佛大學(xué)前校長博克指出：“在大學(xué)的各個(gè)學(xué)科的教學(xué)中，最需要做到的是停止對(duì)固定知識(shí)的傳授，但需要提升學(xué)生不斷獲取知識(shí)和理解知識(shí)的能力?！比欢壳吧锘瘜W(xué)的教學(xué)仍沿用書本上的理論和很多年來一成不變的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)模式，而生物化學(xué)牽涉的生化反應(yīng)多，機(jī)理復(fù)雜，名詞解釋繁多，許多知識(shí)理論體系較為抽象，這些均使得學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)和理解較為困難，有些學(xué)生甚至談到生物化學(xué)就畏懼。這樣在大學(xué)二年級(jí)就容易使得學(xué)生對(duì)生命科學(xué)這個(gè)相關(guān)的專業(yè)產(chǎn)生厭惡情緒，甚至使大學(xué)期間的學(xué)業(yè)荒廢。為了讓學(xué)生較好地掌握所學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，生物化學(xué)教學(xué)改革勢(shì)在必行。在這個(gè)過程中需要施教者采用多種多樣的教學(xué)模式，在教學(xué)中不斷總結(jié)，不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)理論體系，這樣才會(huì)滿足當(dāng)前生物化學(xué)教學(xué)發(fā)展的需求?；诖耍P者者結(jié)合近幾年在生物化學(xué)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前生物化學(xué)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行剖析，以期探索和架構(gòu)新的生物化學(xué)教學(xué)模式。

一、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

生物化學(xué)是一門不斷發(fā)展的學(xué)科，許多新的知識(shí)體系在大量的英文文獻(xiàn)中已有報(bào)道，但在生物化學(xué)的課堂中尚不能很好的體現(xiàn)，這與每個(gè)施教者的個(gè)人認(rèn)知水平密切相關(guān)。比如在講到核糖核酸時(shí)，最多提及的還是基于三種核糖核酸（mRNA、tRNA和rRNA）的結(jié)構(gòu)及其初步的功能，但目前有更多的RNA分子被發(fā)現(xiàn)，并且涉及許多重要的領(lǐng)域，如環(huán)狀RNA、長鏈非編碼RNA、microRNA等。這些分子在整個(gè)基因表達(dá)調(diào)控過程中發(fā)揮的作用極為顯著，也成為目前研究的熱點(diǎn)，因此在教學(xué)中需要對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行拓展，開闊學(xué)生的視野，使學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的世界充滿好奇，從而有助于推動(dòng)生物化學(xué)學(xué)科不斷前進(jìn)和發(fā)展。不過這也對(duì)施教者提出了更高的要求，只有施教者不斷學(xué)習(xí)，不斷完善，才能具備更好的教學(xué)理念。測(cè)序技術(shù)已經(jīng)從第一代測(cè)序技術(shù)發(fā)展到第三代測(cè)序技術(shù)，但課本仍是講授最基本的測(cè)序理論，因此施教者需要從測(cè)序技術(shù)發(fā)展歷程來給學(xué)生進(jìn)行講解，并對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域不斷剖析，包括其在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、癌癥、農(nóng)業(yè)和微生物等領(lǐng)域的最新進(jìn)展和應(yīng)用，這樣才能使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能完整的理解所學(xué)的知識(shí)，從而使學(xué)生對(duì)生物化學(xué)知識(shí)的渴望不斷增加，獲得更好的教學(xué)效果。

二、啟發(fā)-互動(dòng)式教學(xué)的加強(qiáng)

傳統(tǒng)的教師講解，學(xué)生被動(dòng)聽課的這一教學(xué)模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生物化學(xué)教學(xué)的需求。[2]溫家寶總理曾經(jīng)在2005年的第21個(gè)教師節(jié)上明確指出：“高等教育的教學(xué)過程中要始終貫徹啟發(fā)式教育方針，要牢牢地把學(xué)生作為教學(xué)的主體，讓學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)的過程中始終保持主觀能動(dòng)性，能夠主動(dòng)地提出相關(guān)的問題，主動(dòng)地思考問題，主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)以及探索知識(shí)的奧秘”。[3]這種啟發(fā)-互動(dòng)式教學(xué)模式能改變傳統(tǒng)程序化教學(xué)模式中的一些弊端，如學(xué)生機(jī)械的學(xué)習(xí)知識(shí)，不會(huì)對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析和探討，缺乏主觀能動(dòng)性，因而容易形成對(duì)各個(gè)不同的知識(shí)點(diǎn)死記硬背的現(xiàn)象，并且使得學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)感到極其枯燥乏味。在這樣的背景條件下，我們更加需要利用啟發(fā)-互動(dòng)式進(jìn)行教學(xué)，即需要把每節(jié)課中關(guān)鍵的問題提出來讓學(xué)生進(jìn)行思考和分析，以增加學(xué)生的專注力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。比如我們講Southern blot的具體實(shí)驗(yàn)操作步驟時(shí)，提出如下問題：為什么提取出的基因組DNA需要用幾種限制性內(nèi)切酶進(jìn)行切割？電泳結(jié)束后，為什么要用氫氧化鈉對(duì)瓊脂糖進(jìn)行浸泡？這些問題的提出可以讓學(xué)生不斷聯(lián)系前面所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行思考，對(duì)于該技術(shù)的理解更加透徹，并對(duì)加深其原理的理解有很大的幫助。又如我們講真核細(xì)胞mRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)，提出：為什么m7GTP能夠抑制真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，但不能抑制原核細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成？相反人工合成的SD序列能夠抑制原核生物的蛋白質(zhì)合成，但為什么不能抑制真核生物蛋白質(zhì)的合成？這樣能將前面酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的競(jìng)爭(zhēng)性抑制引入，同時(shí)對(duì)原核生物和真核生物中是否存在SD序列等進(jìn)行相應(yīng)的回顧和總結(jié)，使學(xué)生能對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)活學(xué)活用，不斷提升其思維能力，使得學(xué)生能真正理解所學(xué)的各個(gè)不同的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。采用問題啟發(fā)式教學(xué)法能使學(xué)生大大參與到課堂中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動(dòng)性大大提升，因而獲得極好的教學(xué)效果。[4]

三、生物化學(xué)大實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)的同步

生物化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的學(xué)科，大多數(shù)高校在開設(shè)生物化學(xué)理論課的同時(shí)輔助開設(shè)生物化學(xué)大實(shí)驗(yàn)，旨在通過理論與實(shí)踐的結(jié)合進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)生物化學(xué)知識(shí)體系的理解。眾所周知，理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合在生物化學(xué)的教學(xué)中發(fā)揮著極其關(guān)鍵的作用，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科研創(chuàng)新能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，這也是目前生物化學(xué)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。[5]目前，生物學(xué)的許多專業(yè)中均開設(shè)了生物化學(xué)大實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)開設(shè)的主要目的有以下幾個(gè)方面：（1）提高學(xué)生的動(dòng)手能力；（2）使學(xué)生對(duì)生物化學(xué)理論知識(shí)體系有更好的理解；（3）提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。然而目前在生物化學(xué)的教學(xué)中，作者發(fā)現(xiàn)層析技術(shù)講完很久，生物化學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)才剛開始，這樣課本上理論和實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)重脫節(jié)往往使得學(xué)習(xí)的效果大大降低。此外，目前很多學(xué)校開設(shè)生物化學(xué)大實(shí)驗(yàn)的主講教師與講授理論課教師由不同的人來執(zhí)行，這樣對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況了解不同，施教過程中的側(cè)重點(diǎn)就會(huì)發(fā)生差異，這也容易使得學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不同的理解，學(xué)生往往需要花更多的精力去理解一個(gè)問題，從而大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣。最為重要的是，目前生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)大綱幾年甚至幾十年來一成不變，許多實(shí)驗(yàn)仍然陳舊，尚不能滿足現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，因此需要針對(duì)生物化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀不斷對(duì)生物化學(xué)大實(shí)驗(yàn)的大綱進(jìn)行修訂，開設(shè)一些與現(xiàn)代生物技術(shù)密切接軌的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能很好理解教材中的相關(guān)內(nèi)容，這樣才能更加符合現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)。endprint

四、生物化學(xué)相關(guān)學(xué)術(shù)講座的參加

生物學(xué)各個(gè)不同學(xué)科的學(xué)術(shù)講座內(nèi)容包含了相關(guān)領(lǐng)域的一些最新研究進(jìn)展，因而學(xué)生參加這些講座能及時(shí)了解不同生物學(xué)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)相應(yīng)的基礎(chǔ)學(xué)科的理解產(chǎn)生直接的推動(dòng)作用。當(dāng)前，隨著整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善，各種不同的生物化學(xué)學(xué)術(shù)講座應(yīng)運(yùn)而生，學(xué)生可以通過選擇性參加各個(gè)不同生物公司舉辦的學(xué)術(shù)講座理解生物化學(xué)中難懂的知識(shí)點(diǎn)，這對(duì)于相應(yīng)知識(shí)的應(yīng)用也具有提升作用。如目前很多公司開展相應(yīng)的講座，對(duì)第二代測(cè)序技術(shù)所涉及的原理及其主要的應(yīng)用前景給予了詳細(xì)的解析，這樣學(xué)生結(jié)合課堂上教師講授的相關(guān)內(nèi)容就可以不斷深入對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的掌握和理解，大大提升其學(xué)習(xí)效率。此外，還有許多公司開設(shè)的免疫印跡（Western blot，WB）講座，學(xué)生參加這些講座，對(duì)于弄清楚WB的原理，操作步驟，分析細(xì)胞和組織中蛋白的表達(dá)都起到重要作用。類似的還有關(guān)于ELISA、蛋白相互作用的一些實(shí)驗(yàn)技術(shù)和原理等的講座，均能大大提高學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解。只有全面的了解目前的研究現(xiàn)狀，才能更好把握整個(gè)生物化學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于未來從事相關(guān)領(lǐng)域的研究具有直接的指導(dǎo)作用。此外，目前還有各個(gè)不同公司舉辦的學(xué)習(xí)班，同時(shí)輔助實(shí)驗(yàn)技能的現(xiàn)場(chǎng)操作，這些項(xiàng)目的參加對(duì)于生物化學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)技能的提升效果最為明顯，但這些項(xiàng)目的參加往往需要高額的費(fèi)用，這極大限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。盡管如此，由于互聯(lián)網(wǎng)的普及，目前獲取知識(shí)的途徑多種多樣，因此學(xué)生可以選擇適合自己的方式來提升自己對(duì)生物化學(xué)難點(diǎn)知識(shí)的理解，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。

五、動(dòng)畫、實(shí)驗(yàn)視頻以及趣味教學(xué)方法的引入

生物化學(xué)是從分子水平闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門學(xué)科，因此，在生物化學(xué)教學(xué)過程中，對(duì)生物大分子特別是核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)等微觀現(xiàn)象的理解顯得十分重要。因而，根據(jù)課程本身的特點(diǎn)，在生物化學(xué)的教學(xué)中需要通過個(gè)人創(chuàng)作以及從網(wǎng)絡(luò)資源上獲取相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，包括大量直觀的圖片、動(dòng)畫以及視頻，這樣使得學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解更為直觀。如了解PCR過程是如何進(jìn)行的，如果有相應(yīng)動(dòng)畫，學(xué)生對(duì)PCR技術(shù)的掌握更加容易。如講電泳時(shí)，包括瓊脂糖凝膠電泳，十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳，我們可以輔助利用盧圣棟教授主編的《現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)》編排的視頻，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)通過視頻進(jìn)行教學(xué)，這樣學(xué)生就能更加直觀的理解其中的原理及掌握其操作步驟，[6]能明顯提高學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，并能充分激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，進(jìn)一步提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在生物化學(xué)有些章節(jié)中，如了解酶的作用機(jī)制，酶是如何作用于底物并裂解底物的敏感鍵，進(jìn)而使其斷裂的，這一過程如果制作出相應(yīng)的酶和底物之間相互作用的動(dòng)畫讓學(xué)生觀看，學(xué)生對(duì)該過程的理解將會(huì)顯著加深，并能明顯提高學(xué)生的理解能力和教學(xué)效果。此外，目前許多生物學(xué)相關(guān)的網(wǎng)站，如小木蟲、丁香園等有許多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的視頻，這對(duì)于生物化學(xué)較難的知識(shí)點(diǎn)的理解能起到很好的推動(dòng)作用，通過這些輔助手段，教學(xué)效果也會(huì)得到顯著的提升。

人們常說，興趣是最好的老師，是推動(dòng)學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果最強(qiáng)的動(dòng)力。在教師教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)之間的關(guān)系中，古人一貫強(qiáng)調(diào)教必有趣，以趣促學(xué)。因此，引人入勝的趣味教學(xué)在生物化學(xué)的學(xué)習(xí)中也必不可少，也能明顯提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。（1）編排順口溜：在講核酸堿基的結(jié)構(gòu)時(shí)，如果讓學(xué)生看這些結(jié)構(gòu)，恐怕很難記住，但采用順口溜的方式讓學(xué)生一看就知道其結(jié)構(gòu)，對(duì)后面核酸的內(nèi)容的了解起著關(guān)鍵的作用，而且學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也得到加強(qiáng)。如將嘌呤堿基的結(jié)構(gòu)編排如下順口瘤：鳥兒張嘴吸氨氣（張嘴即O，嘌呤有O又有-NH2 =G ），線兒將鳥嘴來系，注意換氣（系嘴即去掉O，G去掉O再把？鄄NH2換個(gè)位置=A ）；嘧啶堿結(jié)構(gòu)的順口瘤：胸前一灘尿[U + 一碳基團(tuán)（甲基）=T]，尿里兩泡泡（嘧啶中有兩個(gè)O=U），上面一個(gè)是氨氣胞（U靠上面的一個(gè)O換成-NH2就是C）。（2）生動(dòng)形象的比喻：將五大生物化學(xué)分析技術(shù)，如離心、過濾、層析、電泳和沉淀，與我國的金木水火土五行體系聯(lián)系起來[7]；將DNA雙螺旋模型結(jié)構(gòu)比喻成一架“梯子”型，兩條主鏈就像“梯子”的“扶手”；將酶的活性部位比喻為樹上的鳥巢，而鳥比喻為小鳥。（3）故事的引入：設(shè)計(jì)一些與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的故事，補(bǔ)充一些有趣的科學(xué)知識(shí)，如講維生素時(shí)，將維生素發(fā)現(xiàn)的歷史進(jìn)行介紹，并將其中?？寺M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行闡述，這樣學(xué)生興趣會(huì)大增。這些方法均需要在生物化學(xué)課程講述的不同內(nèi)容、不同章節(jié)中適時(shí)加入，這樣能使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大大增強(qiáng)。

六、結(jié)語

總之，生物化學(xué)作為生命的化學(xué)語言，是聯(lián)系生物學(xué)各個(gè)學(xué)科重要的橋梁。作為一名生物化學(xué)的教學(xué)工作者，深感生物化學(xué)教學(xué)的責(zé)任之重，這需要我們堅(jiān)持不懈的努力和學(xué)習(xí)。生物化學(xué)教學(xué)模式的革新任重而道遠(yuǎn)，是一項(xiàng)長期艱巨的工作，需要施教者在教學(xué)中不斷地探索和思考，不斷地引入新的教學(xué)理念，只有這樣才能適應(yīng)生物化學(xué)飛速發(fā)展的需求。此外，生物化學(xué)教學(xué)模式的改革還有助于生物學(xué)其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，這對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)其他生物學(xué)的基礎(chǔ)課程也有很大的幫助。然而，目前生物化學(xué)教學(xué)中存在的問題需要每個(gè)施教者投入大量的精力進(jìn)行相應(yīng)的變革，不斷將最新的生物化學(xué)知識(shí)體系進(jìn)行更新，利用多種不同的教學(xué)手段來提高和豐富自己的教學(xué)技能，進(jìn)而提升學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的效果。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]endprint