高等院校生物化學與生理學協(xié)同教學初探

鐘凱 朱河水

摘? 要：生物化學和生理學是高等院校生物類專業(yè)的重要基礎課。兩門課程分別從不同的角度和層次介紹生命有機體，但兩者在內容上又有所交叉和重復。傳統(tǒng)的分科教學存在著相同內容重復教學，相關知識點割裂無聯(lián)系等弊端。文章從生物化學和生理學的緊密聯(lián)系進行論述，提出了生理生化協(xié)同教學的新模式，并對兩門課程協(xié)同教學的可能方式進行了探討。

關鍵詞：生物化學;生理學;協(xié)同教學;交叉融合;教育改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）18-0078-03

Abstract： Biochemistry and physiology are important basic courses for biology majors in colleges and universities. The two courses illuminate living organisms from different perspectives and levels respectively， but they overlap and repeat each other in content. There are some disadvantages in the traditional teaching of different subjects， such as the same content repeated teaching and the disconnection of related knowledge points. This article discusses the close relationship between biochemistry and physiology， puts forward a new model of physiological-biochemical team teaching， and discusses the possible patterns of the team teaching for two courses.

Keywords： biochemistry; physiology; team teaching; intercross and fusion; educational reform

生物化學和生理學是高等院校中生物類專業(yè)的基礎課，其相關學習為學生們后續(xù)專業(yè)課的學習打下必要的理論基礎。這兩門課程也是生物學相關專業(yè)的三大基礎課程中重要的科目，是考研中的必考科目，學好這兩門課程對于學生未來進一步的學習也至關重要。這兩門課程從不同的角度和方面闡述生命的現(xiàn)象和規(guī)律，各有側重。生物化學是從分子水平闡明生命有機體化學本質的一門學科，它的主要內容包括生物大分子的結構和功能、三大營養(yǎng)物質在細胞內的代謝過程以及遺傳物質的傳遞與表達[1]。生理學是一門研究機體生命活動現(xiàn)象和規(guī)律的科學，它主要研究在正常狀態(tài)下機體內各細胞、組織、器官和系統(tǒng)的功能;各細胞、組織、器官、系統(tǒng)之間的相互作用;以及機體與外界環(huán)境相適應以維持機體整體生命活動正常的過程和機制[2]。簡言之，生物化學是從分子水平，而生理學是從組織器官水平研究生命有機體的。雖然生理學和生物化學是兩門不同的學科，所講授的內容各有側重，但是它們之間也有不少的交叉和融合，并不能完全的割裂。本文將論述生物化學和生理學之間的聯(lián)系、探討在教學中如何把兩者交叉融合，協(xié)同共進教學，提高教學效果，構建生理生化協(xié)同教學的新模式。

一、動物生物化學與動物生理學之間的聯(lián)系

（一）生物化學誕生于生理學

生物化學這門學科的形成與生理學密不可分。19世紀時生物化學還是普通生理學的一個組成部分。那時，雖然沒有哪個生理學家專門探討過細胞中的化學反應，但他們越來越認識到，他們所提出的任何涉及整個器官（或系統(tǒng)）功能的學說，都必須符合組成這些器官的單位即細胞的功能，也就是說細胞內部的那些生物大分子的結構和功能，是細胞功能的物質基礎，進而構成了各種組織和器官的功能。19世紀60年代，有三類實驗室運用了化學來解決生物學問題[3]：1. 隨著有機化學的興起，一些化學小組開始研究生物學問題;2. 醫(yī)學院研究生命的化學;3. 技術學校研究農業(yè)化學。這種分裂對于生物化學作為獨立學科的成長和發(fā)展來說，是極為不利的。19世紀中葉，當細胞中所有的化學問題最終都顯得需要研究時，在生理學家的推動下，才建立了獨立的生物化學系。從生物化學作為一門獨立學科的誕生歷史來看，生物化學脫胎于生理學，與生理學的聯(lián)系最為密切。

（二）生物化學內容與生理學內容交叉融合

前已述及，雖然生理、生化是兩門不同的課程，但就教學內容來說并不是完全割裂的。一方面是兩門課程中內容有重合的部分。例如，生理學課本上在細胞的基本功能一章中介紹了細胞膜的結構、物質的跨膜和細胞間通訊，而生物化學課本上也有生物膜與物質轉運的內容，兩者相較，內容上并無太大的差別，無非是生物化學介紹膜脂、膜蛋白的結構多一些;生理學介紹功能時更詳細些。再比如，生物化學課本中在蛋白質一章中講解了血紅蛋白的變構與攜氧;生理學課本中在呼吸一章中講到氣體運輸時也介紹了血紅蛋白的結構。第二個方面是生理和生化知識內容相互融合，你中有我，我中有你。生物化學的主要內容是生物大分子的結構與“功能”，這個功能即是“生理功能”。例如，生物化學在蛋白質一章中就首先介紹了蛋白質在生命活動中的重要作用，換句話說就是介紹蛋白質在機體中的各種生理功能。生理學中講授細胞電生理的知識，學生們認識到細胞膜的靜息電位與K+離子通道有關，動作電位與Na+離子通道有關;而在生物化學中與之相關的內容是Na+/K+泵逆濃度梯度轉運Na+、K+離子的工作原理，跨膜的離子梯度提供的是電化學勢能，對于細胞的生物電現(xiàn)象具有特別重要的意義。生物化學中在膽固醇的代謝轉變中講授了膽固醇在肝實質細胞中經羥化酶作用轉化為膽酸和脫氧膽酸，它們再與甘氨酸等物質結合生成膽汁酸鹽。膽汁酸鹽是一種強表面活性劑，可促進脂類的消化吸收。而脂類的消化與吸收是生理學中消化一章的內容。

由此可見，生理、生化知識內容的相互嵌合不勝枚舉。究其原因，生理與生化就是同一事物的兩個方面，不過是從不同的角度和層次去了解同一個事物，這個“同一事物”就是大自然的杰作——“生命有機體”。生理學中講“結構”是從組織、器官的水平上講解的;生物化學也講“結構”，它是構成細胞的各種生物大分子的水平去講解的。生理學側重于講“功能”和“現(xiàn)象”;而生物化學側重于“功能”和“現(xiàn)象”背后的“物質基礎”，或者稱之為“機制”。

當人們在對一個復雜的事物進行研究的時候，通常會設定一些假設條件，使研究目標變成一個不與外界發(fā)生聯(lián)系的獨立個體，這樣就使原本復雜的事物變得簡單明了便于研究。這如同在高校的本科教育中生理與生化作為兩門不同的學科進行教學，它有其合理之處——可以使學生獲得邏輯嚴密和條理清晰的知識。但這樣的“假設”也會帶來問題，使研究對象的狀態(tài)與實際情況不完全相符。對于本科教學來說，其缺陷是容易導致原本相互交融的知識間產生了割裂，使學生對于知識的了解片面化。如何突破生理與生化分科教學的局限呢？生理與生化課程的協(xié)同教學也許是一條解決之路。

二、動物生物化學與動物生理學協(xié)同教學

協(xié)同思維是一種尋找共同目標及相似點的自組織認知方式。它既能夠集中表征人類各種思維方式間的共同點，又能體現(xiàn)創(chuàng)造性思維系統(tǒng)各要素間的有效協(xié)調與配合[4]。將協(xié)同思維運用于教學就產生了創(chuàng)新的教學模式——協(xié)同教學（Team Teaching）。美國華盛頓大學教授夏普林將協(xié)同教學定義為在兩個或兩個以上教師的合作下，負責承擔同一群學習者的全部教學或主要教學活動的一種教學組織形式[5]。協(xié)同教學是一種不同于以往的教學組織理論的新思想，是集各種教學組織形式之所長，積極調動教學中的各種因素而構建的一種合作、動態(tài)、彈性的教學組織形式[6]。在教學實踐中，協(xié)同教學法已經形成了不同的類型，如全員模式、支持模式、平行模式、嘉賓模式等[6-8]。隨著理論和實踐的不斷深入，新的模式還在不斷產生。如何在生理與生化課程教學中運用協(xié)同教學法，筆者認為除了上述已有的模式，還有以下幾種便于實踐應用的模式可以探索。

1. 兩門課程的教師在授課時將生理與生化內容融會貫通。這是協(xié)同教學最為簡單易行的方式，但是對教師提出了更高的要求。教師對生理和生化兩門課程的內容都要非常熟悉。講解生化課程內容時，涉及到密切相關的生理內容時要為學生們簡要講解或提示。例如，三大物質的代謝是生物化學中的重要內容，主要講解糖、脂類和蛋白質在細胞內的分解代謝和合成代謝過程。在講述生化內容之前，教師簡要回顧一下這三大物質是如何在消化道里被消化吸收、進入血液循環(huán)或者淋巴循環(huán)的，最終通過血液循環(huán)來到組織各處，被攝入到細胞內部，進行生物化學所要講述的物質代謝過程。生命有機體從外界攝入營養(yǎng)物質，通過消化系統(tǒng)的消化吸收，再通過細胞內的生物化學反應過程才能實現(xiàn)為機體提供能量和組織更新材料的目的，對于生命有機體來說這是一個完整的過程，但是我們分科教學時人為將它們分割開來。在進行協(xié)同教學的過程中，教師要有意識的將分布在生理、生化兩門課程中的相關知識整合在一起。

2. 充分利用網絡教育平臺以專題形式進行生理生化協(xié)同教學。信息技術迅速發(fā)展，隨之出現(xiàn)的云教育平臺、網絡在線課程、基于移動端的教育軟件等為教學方法的改革提供了便利條件。專題模式進行協(xié)同教學時，生理和生化兩門課程的老師共同備課，挖掘出兩門課程中可以構成一個完整專題的內容，然后進行教學設計，重新共同整理撰寫講義，最后將教學內容錄制成微課上傳到“中國大學慕課”等網絡平臺供學生們學習。例如，我們以“胰島素對血糖的調節(jié)”為專題進行協(xié)同教學設計。這個專題包括兩個方面的內容，1. 胰島素及其受體的分子結構（生物化學內容）;2. 胰島素的生理功能是降低血糖，那么它是如何降低血糖的呢？（生理與生物化學內容）。在第二部分內容中我們可以融入案例法進行教學。當人們進餐后，血糖值迅速升高。在胰島素的作用下，餐后兩小時血糖下降為正常值，這個過程是如何發(fā)生的呢？我們從胰島素的分泌調節(jié)開始切入，然后介紹胰島素與受體結合激活信號通路，通過酶分子磷酸化調節(jié)糖代謝通路上關鍵酶的活性，從而促進糖原合成和葡萄糖轉變?yōu)橹荆种铺窃姆纸夂吞钱惿^程，結果使血糖水平下降。線下課堂上傳統(tǒng)的分科教學使學生們在各自的學科框架下學習相應的知識。網絡教學平臺上我們以微課的形式將分科教學中割裂的知識點有效的整合起來，為學生們呈現(xiàn)一個完整而多元的知識體系。

3. 完全打破生理與生化的分科教學，形成一門新的課程。這種模式下需要生理與生化教師組成教學團隊，共同制定教學大綱、教學計劃，深入透徹了解生理與生化兩門課程的主要內容、框架結構，重新組織規(guī)劃章節(jié)內容。例如，我們把生理生化的主要內容重新規(guī)劃成如下章節(jié)：細胞的基本功能、蛋白質的結構與功能、酶、生物氧化與能量代謝、血液化學與血液循環(huán)、呼吸、消化吸收與營養(yǎng)物質代謝、水鹽代謝與酸堿平衡、泌尿、神經、內分泌、核酸分子的結構與遺傳信息的表達等。

這種形式的協(xié)同教學能夠避免生理生化課本上相同內容的重復講解，有效提高教學效率。打破分科局限，同課異構、同臺講授，讓學生們感受到學科交叉的知識魅力，對生命產生多角度、全方位的透徹認識。實施起來需要更深層次的教學改革和政策的支持。

教學模式是決定教學質量和效果的重要因素。在生物化學和生理學的教學中，傳統(tǒng)的分科教學模式限制了學生們多角度、全面的了解“生命”，人為地造成了相關知識內容的割裂。協(xié)同教學法的實施，不僅有利于培養(yǎng)學生的全局觀念、專業(yè)興趣和合作精神，還有助于提高教師的內涵底蘊、教學水平和團隊意識。只有不斷創(chuàng)新教學模式，提高教學質量和水平，才能打造高等院校本科教學的“金課”，為國家培養(yǎng)出更多的復合型和創(chuàng)新型人才。

參考文獻：

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