游戲教學(xué)法應(yīng)用于生物化學(xué)教學(xué)的研究

梁少明，尹 文，肖婷婷（肇慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)部，廣東肇慶526070）

【提 要】 生物化學(xué)知識點繁多，理論抽象，晦澀難懂，是一門教師難教、學(xué)生難學(xué)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，課堂效果不盡如人意，部分學(xué)生甚至出現(xiàn)畏學(xué)、厭學(xué)的現(xiàn)象。因此，從實際出發(fā)，探討符合學(xué)生層次的教學(xué)方法，提高學(xué)生對生物化學(xué)的親切感、學(xué)習(xí)興趣和信心，從而提高教學(xué)質(zhì)量已成為生物化學(xué)教師的當(dāng)務(wù)之急。該文結(jié)合該校學(xué)生的素質(zhì)和親身授課經(jīng)歷，探討了生物化學(xué)不同類型的教學(xué)內(nèi)容如何運用“游戲法”的教學(xué)模式。將課堂上的理論知識以“游戲”的方式展現(xiàn)，使抽象的知識點變得具體、通俗易懂，這種寓教于樂的方法，活躍了課堂教學(xué)氛圍，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

生物化學(xué)是一門研究生物機體的化學(xué)組成及生命歷程中生物大分子變化規(guī)律的學(xué)科。由于生物化學(xué)理論抽象、代謝反應(yīng)復(fù)雜、調(diào)控機制煩瑣，內(nèi)容涉及眾多學(xué)科，其涉及知識面廣，具有概念多、分子結(jié)構(gòu)式多、反應(yīng)式多、反應(yīng)途徑多、反應(yīng)復(fù)雜、記憶內(nèi)容多等特點。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映課程內(nèi)容抽象，晦澀難懂，只能死記硬背，結(jié)果卻難以融會貫通，且遺忘速度快。生物化學(xué)是醫(yī)藥院校學(xué)生公認(rèn)最難學(xué)的課程之一，“生理生化，必有一掛”早在醫(yī)學(xué)生中廣為流傳，可見學(xué)生對生物化學(xué)的學(xué)習(xí)普遍有畏難的心理。對于職業(yè)院校來說，生物化學(xué)難學(xué)、難教這一問題就更加突出了。但是生物化學(xué)也是醫(yī)藥專業(yè)一門十分重要的基礎(chǔ)課，學(xué)生們不得不學(xué)。如何將艱深晦澀的課程內(nèi)容以通俗易懂的方式生動活潑地傳授給學(xué)生，變“填鴨式”被動學(xué)習(xí)過程為啟發(fā)式的主動學(xué)習(xí)過程，引導(dǎo)學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力呢？盡管有不少教師提出了不錯的《生物化學(xué)》教學(xué)改革方法或授課建議[1-3]，但是這些方法應(yīng)用于本校大專和中專的《生物化學(xué)》教學(xué)中收益甚微，作者嘗試了“游戲教學(xué)法”，以肢體演示等手段把抽象的課程內(nèi)容具體化，寓教于樂以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生理解課程中的重點與難點。

1 合理比喻，把抽象的東西具體化

蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)是由多個氨基酸分子通過肽鍵連接而成的多肽鏈。但是由于本校健康管理專業(yè)的學(xué)生有不少是來自于基層的中學(xué)，而且有一半以上的學(xué)生中學(xué)時是選修文科的，化學(xué)基礎(chǔ)相對較差，對化學(xué)反應(yīng)、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)等內(nèi)容理解起來較費勁，難以理解N肽由幾個氨基酸組成？為什么氨基酸跟形成的“肽鍵”的數(shù)目不一樣？為什么至少有1個游離的氨基和至少有1個游離的羧基。

為了讓學(xué)生更形象、更牢固地掌握這一章知識點，在講述這一章節(jié)時，作者邀請14位學(xué)生到講臺旁邊。首先讓其中一位學(xué)生站在講臺當(dāng)模特。作者借助模特解釋：上臺的每一位學(xué)生代表一個氨基酸分子，假設(shè)學(xué)生的軀干代表氨基酸的中心“C原子”，頭部代表“R側(cè)鏈”，并攏雙腿代表“-H”，游離的左手（讓學(xué)生伸出左手）代表“-NH2”，游離的右手（讓學(xué)生伸出右手）代表“-COOH”。我們平時如何認(rèn)出不同的學(xué)生的？“看臉?！睂W(xué)生們整齊回答著。不錯，平時我們識別某一位學(xué)生主要看他的頭部或面部，不同氨基酸的差異也是在頭部——R側(cè)鏈上。根據(jù)R側(cè)鏈基團的極性，可以分為非極性氨基酸、極性中性側(cè)鏈氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸。這些氨基酸分子在肽鏈的形成過程中，發(fā)生變化的主要是氨基酸的“-NH2”和“-COOH”。做模特的學(xué)生很配合地舉了一下左、右手。接著，再讓一位學(xué)生上講臺站在第1位學(xué)生的右側(cè)，跟第1位學(xué)生牽手，并讓他們把牽在一起的手舉起來。作者繼續(xù)解釋：相鄰學(xué)生的左右手牽在一起脫出一分子H2O后形成“肽鍵”。由2位學(xué)生組成的肽鏈叫“二肽”，“二肽”只形成了1次牽手，只有1個“肽鍵”。站在左邊的學(xué)生有一只游離的左手，說明肽鏈至少有一個游離的“-NH2”；站在右邊的學(xué)生有1只游離的右手，說明肽鏈至少有一個游離的“-COOH”。同理，由3位學(xué)生組成的肽鏈叫“三肽”，形成2個“肽鍵”。依此類推，由4位學(xué)生組成的肽鏈叫“幾肽”，形成幾個“肽鍵”？看著臺上連接在一起的“氨基酸”，學(xué)生很快就反應(yīng)過來，說出由4位學(xué)生組成的肽鏈叫“四肽”，形成3個“肽鍵”等。由此可以總結(jié)出由N個氨基酸脫水縮合后可形成N肽，其具有N-1個“肽鍵”。表演的學(xué)生已領(lǐng)會到要點，繼續(xù)自動形成“肽鏈”，當(dāng)形成“十肽”時，作者讓他們暫停，總結(jié)一個概念：由2～10個氨基酸組成的肽稱為寡肽（小分子肽）；由N個氨基酸脫水縮合形成的寡肽直接叫為N肽；由10～50個氨基酸組成的肽鏈稱為多肽；由50個以上的氨基酸組成的肽鏈就稱為蛋白質(zhì)。在第11位學(xué)生加入多肽鏈后，作者請講臺上空出左手的學(xué)生舉手。最左端的學(xué)生很自然地舉起了左手。作者指著他的左手解釋：“站在最左端的學(xué)生有一只游離的左手，說明在形成的肽鏈里至少有一個游離的‘-NH2’。我們也因此稱其為肽鏈的‘氨基末端’或‘N端’。請講臺上空出右手的學(xué)生舉手?！弊钣叶说膶W(xué)生很自然地舉起了右手。作者指著他的右手解釋：“站在最右端的學(xué)生有一只游離的右手，說明在形成的肽鏈里至少有1個游離‘-COOH’，我們也因此稱為肽鏈的‘羧基末端’或‘C端’。剛才肽鏈形成的過程我們已看到，新氨基酸的加入都是在前一位學(xué)生的右手側(cè)進(jìn)行的，由此可知，氨基酸是從肽鏈的‘羧基末端’延伸的。”

作者進(jìn)一步引入蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的知識?！皠偛盼覀兛吹降氖请逆溞纬傻钠毡橐?guī)律。假如現(xiàn)在我給這11位學(xué)生都賦予一個具體的氨基酸名稱，那現(xiàn)在大家看到的就是蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)——氨基酸的排列順序。”作者一邊說一邊把各氨基酸卡片按順序發(fā)給臺上的每一位學(xué)生，并讓他們貼在額頭上，方便臺下的觀眾觀看。同時，作者引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的作用力?！皠偛?1個零散的氨基酸，現(xiàn)在形成了一條有序的肽鏈，它們是靠什么連在一起的？”“肽鍵?！睂W(xué)生很快就領(lǐng)悟到這一點，整齊如一地回答著?！皩?，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要作用力是肽鍵，此外如果肽鏈的組成中含有半胱氨酸，還能形成二硫鍵（實時舉起2個扮演半胱氨酸學(xué)生頭上的連接繩），這是蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的另一種作用力?！苯又髡哌M(jìn)一步拓展學(xué)生的知識，“人體內(nèi)含蛋白質(zhì)的種類約有10萬種，但是我們體內(nèi)的氨基酸只有20種，如何才能讓有限的氨基酸形成這龐大的蛋白質(zhì)群呢？”“不同的氨基酸進(jìn)行不同的排列組合。”數(shù)學(xué)學(xué)得較好的學(xué)生很快用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來?！昂芎?。組成肽鏈的氨基酸類型、數(shù)目及其排列次序變化多端是一個重要因素。臺上組成肽鏈的學(xué)生可以為學(xué)生示范一下嗎？臺下的學(xué)生請看清楚他們沒變位之前的序列?！迸_上的學(xué)生收到指令后隨機調(diào)換了位置。當(dāng)各氨基酸重新形成肽鏈后，作者提問：“學(xué)生們認(rèn)識這一序列嗎？它還是剛才的牛胰島素的序列嗎？”“不認(rèn)識?！薄斑@已經(jīng)變成了另一種蛋白質(zhì)的序列。氨基酸的不同排列組合，給我們提供了豐富多彩的蛋白質(zhì)，讓它們在體內(nèi)行使各種不同的功能?！比缓?，作者讓臺上的氨基酸恢復(fù)原來的排列順序，并水到渠成地引入蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系?！艾F(xiàn)在我們看到的肽鏈?zhǔn)桥Ｒ葝u素一級結(jié)構(gòu)A鏈上的前11個氨基酸排列順序，前面4個氨基酸是牛胰島素重要部位氨基酸，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)若第1位的甘氨酸被切掉（作者讓第1位的甘氨酸出列），牛胰島素活性只剩下2%～10%。由此可見，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的突變會影響蛋白質(zhì)的功能。再看另一個例子，如果第5位的丙氨酸被蘇氨酸替換，第6位的甘氨酸被絲氨酸替，第10位的纈氨酸被異亮氨酸替換了（示意講臺邊還沒入列的3個氨基酸分別把臺上對應(yīng)的氨基酸替換下來），其他位置的氨基酸不變，現(xiàn)在的序列就變成了人胰島素的序列。盡管現(xiàn)在的序列跟剛才的序列屬于不同種屬的序列，但是它們都是胰島素的序列，都具有調(diào)節(jié)血糖的作用。所以一級結(jié)構(gòu)中‘關(guān)鍵’部分相同、功能相同。”作者以游戲互動的形式把蛋白質(zhì)的分子組成、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系這些內(nèi)容串聯(lián)在一起，讓學(xué)生在娛樂中完成了一系列關(guān)聯(lián)知識點的學(xué)習(xí)。

這樣的游戲扮演改變了傳統(tǒng)枯燥無味的“填鴨式”的教學(xué)，以通俗易懂的語言向?qū)W生解釋抽象的理論知識，使知識點更形象、具體，加深了印象，加強了難點的理解，使學(xué)生的主體性和教師的主導(dǎo)性得到充分發(fā)揮。

2 學(xué)以致用，把知識應(yīng)用于實際

2.1 課程設(shè)計思路 對于健康管理專業(yè)，維生素這一節(jié)屬于重點章節(jié)，也屬于跟我們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系最密切的內(nèi)容之一。盡管其并不深奧，但是種類繁多，相互之間容易混淆。為了讓學(xué)生加深印象，鼓勵學(xué)生把學(xué)到的知識應(yīng)用于實際生活中，作者以一個“我的健康我做主”的游戲，讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)的作用，并享受這種樂趣，從而提高學(xué)習(xí)的積極性。

由于這一節(jié)基本上是日常生活的內(nèi)容，閱讀起來較親切，作者借鑒了翻轉(zhuǎn)課堂的模式，課前讓學(xué)生先預(yù)習(xí)。上課時讓學(xué)生先提出碰到的疑問，然后，作者在介紹維生素的分類、功能、缺乏癥、臨床應(yīng)用等內(nèi)容的過程中，有針對性地把學(xué)生的疑問解決掉。接著，以“我的健康我做主”游戲，讓學(xué)生把課堂的知識應(yīng)用到生活中去。

2.2 課程實施

2.2.1 準(zhǔn)備階段 準(zhǔn)備好幾張白板紙、白板筆、病因卡片。找9位學(xué)生上臺，自由組合形成3個小組，每組各3名學(xué)生，各選出1名組長。

2.2.2 游戲階段 （1）宣布游戲規(guī)則：①抽卡片。每組各抽3張病因卡片，每張病因卡片寫著缺乏的維生素名稱。②食療。參賽者把各病因卡片分別貼在白板紙上，并在下方列舉出可較好地補充相應(yīng)的維生素的食物名稱。③活動時間10 min。④評分。每組把寫好的結(jié)果貼在黑板上展示給學(xué)生，等待評分，寫對1個加1分，得分高的一組將勝出。（2）學(xué)生游戲前準(zhǔn)備：每組各抽3張病因卡片，領(lǐng)白板紙、白板筆，并把病因卡片貼在白板紙。（3）“我的健康我做主”的食療游戲：各組經(jīng)過一番討論后，在組長的組織下，均爭分奪秒地開始在各病因卡對應(yīng)的白板紙上寫上可以補充該維生素的食物。在選擇食物過程，有時組內(nèi)成員會出現(xiàn)一些異議，例如：有的學(xué)生認(rèn)為新鮮蔬菜是補充維生素C的，有的學(xué)生則認(rèn)為新鮮蔬菜是補充維生素E的。作者提示：某一種食物可以含有多種維生素，可以根據(jù)預(yù)習(xí)了解的知識大膽地寫在合適的位置。有了教師的鼓勵，各位選手更自信地在寫上各種食物。（4）成果展示：各組把“食療”方案有序地貼到黑板上，先由全體學(xué)生評分。接著作者在PPT展示各維生素的大食譜，讓學(xué)生進(jìn)一步核實剛才大家的評分。學(xué)生會就參賽者寫出來的存在異議的食物提出疑問，作者逐一解疑。（5）成果評價：待各組成果展示完畢后，進(jìn)行成果評估。表演者自評（30%），觀眾評估（40%），教師評估（30%），評價內(nèi)容包括的“食療”方案準(zhǔn)確性（65分），團隊合作（15分），速度（10分），表演現(xiàn)場的秩序（10分）。評出優(yōu)勝組，進(jìn)行適當(dāng)?shù)莫剟睢?/p>

2.2.3 反思階段 學(xué)生對自己在整個演示過程中的參與度、學(xué)習(xí)效果、對合作團隊的貢獻(xiàn)度和解決問題的能力進(jìn)行反思，教師對游戲的設(shè)計和組織進(jìn)行反思。此外，教師和學(xué)生進(jìn)一步討論并完善本次課程設(shè)計的不足之處，以期下次取得更好的效果。

在“我的健康我做主”游戲中，由于如何補充某種維生素是學(xué)生經(jīng)過自己思考后主動寫出來的食物，即使某些食物當(dāng)時寫錯了，糾錯后也會印象深刻。這比教師在講臺上滿堂灌，學(xué)生在臺下左耳進(jìn)右耳出強多了。通過類似這樣的游戲教學(xué)活動，不僅提高了課堂的趣味性，還改變了傳統(tǒng)理論教學(xué)中學(xué)生被動接受知識的模式，給學(xué)生提供了主動學(xué)習(xí)的舞臺。更重要的是這樣的游戲讓學(xué)生感受到書本中的理論知識在實際生活中得到應(yīng)用，避免理論與實際的脫節(jié)。這樣學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情會更高，對抽象的內(nèi)容理解得更透徹，對識記性的內(nèi)容記憶更深刻，對知識的遷移、運用更自如，同時也有利于拓寬學(xué)生的知識面。

3 小 結(jié)

教育游戲研究始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時其價值并不被重視。20世紀(jì)初在SQUIRE等[4]西方學(xué)者的大力推動下，逐漸被國內(nèi)外社會各界認(rèn)可[5-6]。2017年2月教育部正式印發(fā)的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，明確提到科學(xué)游戲是科學(xué)學(xué)習(xí)的有效方式之一。游戲化教育強調(diào)寓教于樂的教育理念，凸顯了游戲?qū)逃妮o助作用?！坝螒蚪虒W(xué)法”在幼兒教育[7-8]或中小學(xué)[9-10]教育中運用較廣泛，并取得明顯的效果。但是不少人認(rèn)為，游戲是小孩子的專利，不適合大學(xué)生，所以在高校教育方面鮮有人研究或運用游戲教學(xué)法，即使偶然有人研究，也主要集中在體育游戲[11]或外語的情境教學(xué)[12-13]中。幾乎沒人研究如何把“游戲教學(xué)法”融入醫(yī)學(xué)類專業(yè)課，更未見有人嘗試在《生物化學(xué)》理論課堂借助游戲深入淺出的講述晦澀難懂的生物化學(xué)反應(yīng)機理。作者嘗試了以“游戲法”提高生物化學(xué)課堂教學(xué)的趣味性，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情更高了。不過在游戲設(shè)計上需要注意幾點細(xì)節(jié)。例如，第一，游戲的形式最好選較溫和的游戲，不要把類似其綜藝節(jié)目撕名牌那么激烈的活動設(shè)計進(jìn)我們這個理論教學(xué)課堂中，否則會影響隔壁班或樓上樓下的課堂。第二，游戲的難度可根據(jù)學(xué)生的層次作適當(dāng)作調(diào)整。第三，因人而異地選擇各種游戲的參賽選手。對較活躍的學(xué)生可邀請他們參加表現(xiàn)力強的單人或雙人游戲；而較靦腆的學(xué)生可參與團體性游戲從而減少他們的心理壓力。同時，在恰當(dāng)?shù)臅r刻給予那些緊張的學(xué)生更多關(guān)注與鼓勵，讓每位學(xué)生都能積極投入到教學(xué)游戲中，并不斷獲得進(jìn)步。第四：游戲教學(xué)法可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，但不能濫用游戲，理論課并非所有的內(nèi)容都適合運用游戲。簡而言之，簡單模仿或原型復(fù)制不可能建立真正適合我國現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境的“以學(xué)生為主體”的新教學(xué)模式，只有通過借鑒、不斷嘗試和自我探索才能建立適合不學(xué)生生層次和不同專業(yè)課程特點的教學(xué)新模式，才能喚醒學(xué)生在教學(xué)中的主體意識，調(diào)動其學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)能力及分析問題、解決問題的能力。