巧妙設(shè)計作業(yè)題 提高學(xué)生的知識運用能力

馮俊榮

摘 要 通過實例，介紹如何通過作業(yè)幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)、運用理論知識解決實際問題，并通過剖析似是而非的答案，加深對知識的理解并提高書面表達能力。

關(guān)鍵詞 生物化學(xué);作業(yè);知識網(wǎng)絡(luò);實驗

中圖分類號：G645 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）08-0077-03

Improve Ability of Knowledge Application with Assign Home-work Reasonably//FENG Junrong

Abstract In the paper， many examples were given to explain how to

building knowledge networks， how to solve problems using know-ledge. Moreover， deepening the understanding of knowledge and improving the ability of written expression by analyzing of specious answers were also discussed.

Key words biochemistry; homework; knowledge networks; experi-ment

1 引言

生物化學(xué)用化學(xué)方法研究生物體的基本組成成分的結(jié)構(gòu)特點、性質(zhì)和功能，以及這些物質(zhì)在生物體內(nèi)降解、合成和相互轉(zhuǎn)化的代謝規(guī)律，是從分子水平闡述生命本質(zhì)的科學(xué)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生正確認識生命現(xiàn)象的本質(zhì)，使學(xué)生系統(tǒng)地了解現(xiàn)代生物化學(xué)的基本理論、知識，掌握生物化學(xué)的基本實驗技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用生物化學(xué)的原理分析和解決問題的能力，進行科學(xué)研究的初步能力，為以后從事與本專業(yè)有關(guān)的教學(xué)、科研與生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。

筆者在多年的生物化學(xué)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，一些學(xué)生感到上課時聽得懂，考試復(fù)習(xí)時遇到問題又無從下手;更有甚者，由于學(xué)習(xí)方法不當(dāng)，考試前試圖死記硬背，卻發(fā)現(xiàn)已經(jīng)頭緒萬千，不知所云。造成這種現(xiàn)象有兩方面的原因。

一是課程本身的特點。本課程內(nèi)容多，信息量大，抽象概念多，理論性強，內(nèi)容前后交錯，而且目前的教材基本是直接給出結(jié)論，缺少推導(dǎo)過程和研究方法，缺乏趣味性，難以吸引學(xué)生。

二是學(xué)生的特點。除了有些學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正外，很多學(xué)生對知識的理解膚淺，對所學(xué)知識不能融會貫通，沒有內(nèi)化成自己的知識體系，而且缺乏邏輯思維和書面表達的訓(xùn)練，不能用學(xué)科語言表述問題。

這就要求教師在授課過程中幫助學(xué)生理清課程脈絡(luò)，建立知識框架，形成本學(xué)科的思維方式，并學(xué)會用科學(xué)規(guī)范的語言表達。多年的教學(xué)經(jīng)驗表明，適當(dāng)選取一些課后作業(yè)是解決這些問題的有效手段。下面就以授課過程中如何有針對性地設(shè)計、選取典型題目布置作業(yè)，并在完成批改后如何分析、糾正作業(yè)中出現(xiàn)的錯誤，談一些例子和想法。

2 合理選擇、設(shè)計題目，幫助學(xué)生建立知識框架，形成知識網(wǎng)絡(luò)

生物化學(xué)的內(nèi)容大致可以分為靜態(tài)生物化學(xué)和動態(tài)生物化學(xué)兩部分，前者揭示物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能，后者闡述物質(zhì)的合成、分解及其調(diào)節(jié)機制。這兩部分的內(nèi)容之間有極其密切的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)習(xí)時如果不能理清頭緒、建立知識框架，就很容易迷失在知識的海洋中。在教學(xué)過程中要幫助學(xué)生形成知識框架，合理設(shè)計作業(yè)是非常有效的手段。

圍繞一個主題設(shè)置多個小問題，層層推進，梳理物質(zhì)結(jié)構(gòu)、代謝和調(diào)節(jié)的關(guān)系，形成“經(jīng)線” 本課程知識點眾多，教師要善于從紛繁的知識中剝繭抽絲，可以圍繞主題在相互關(guān)聯(lián)的各章中設(shè)計一系列小問題，一點點揭開真相，讓學(xué)生體會到推理的樂趣。如血糖濃度是如何通過糖原代謝來調(diào)控的？這個問題涉及的知識面廣，需要了解糖、蛋白質(zhì)、酶、激素、糖代謝等各章內(nèi)容才能完全理解。在布置作業(yè)時，在各章中提出一系列相關(guān)的問題，如在學(xué)習(xí)多糖的結(jié)構(gòu)時，提問糖原和淀粉的結(jié)構(gòu)與功能有什么關(guān)系。指出支鏈淀粉和糖原高度分支既可增加分子的溶解度，又使分子有很多非還原端同時受到降解酶（淀粉磷酸化酶、糖原磷酸化酶）的降解，加速高分子聚合物變成單體，有利于及時動用葡萄糖貯存庫，以供代謝的急需。強調(diào)答案中涉及的一些知識將在后續(xù)講解，設(shè)置懸念，激發(fā)學(xué)生興趣。

后續(xù)各章中，蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)中的別構(gòu)作用，酶化學(xué)中的以糖原磷酸化酶為例的共價調(diào)節(jié)酶，激素作用機制中強調(diào)cAMP作為第二信使來調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的多種酶活性，糖原代謝中糖原的分解和合成的過程及關(guān)鍵步驟和關(guān)鍵酶等問題，都圍繞“血糖濃度—糖原代謝”這一主線展開。有了以上的內(nèi)容鋪墊，在學(xué)習(xí)糖原代謝時再提出這個問題，就可以迎刃而解。當(dāng)然，機體代謝極為復(fù)雜，教師需要設(shè)立多個類似的主題，才能把知識盡可能一網(wǎng)打盡。

通過一個問題把各章節(jié)的內(nèi)容聯(lián)系起來，形成“緯線” 類似的例子有很多，如NADP、NAD、FMN、FAD、COA共有的結(jié)構(gòu)分子是什么？意義是什么？簡要來說，這五種物質(zhì)共有的結(jié)構(gòu)是核苷酸，它們是生物體內(nèi)物質(zhì)代謝的重要輔酶或輔基，結(jié)構(gòu)中的核苷酸結(jié)構(gòu)說明它們的合成與核苷酸代謝有關(guān)，證明物質(zhì)代謝是相互聯(lián)系的，也表明核苷酸代謝在生物體內(nèi)發(fā)揮了重要作用。本題可以把酶、生物氧化、糖、脂、核酸代謝等內(nèi)容串聯(lián)起來。

又如物質(zhì)代謝過程中有哪些穿梭系統(tǒng)？這些穿梭系統(tǒng)包括通過甘油磷酸穿梭、蘋果酸穿梭轉(zhuǎn)運細胞質(zhì)中產(chǎn)生的NADH;通過檸檬酸—丙酮酸穿梭，使脂肪酸合成過程中需要的乙酰CoA從線粒體轉(zhuǎn)運進入細胞質(zhì);通過丙氨酸—葡萄糖轉(zhuǎn)運，使肌肉細胞和肝臟之間進行氨基轉(zhuǎn)運等。其他類似的還有大分子合成過程中需要的核苷三磷酸種類、大分子合成過程是否需要引物等，讓學(xué)生通過總結(jié)、比較，加深對知識的理解。

從細節(jié)入手，提煉各章節(jié)的重點，織就知識網(wǎng)絡(luò) 要掌握知識，只建立知識框架是不夠的，還要深入了解其中的細節(jié)，理解其中的奧妙，然后才能內(nèi)化形成自己的思維方式。如問題：為什么糖類缺乏時會抑制脂肪酸的合成？該問題可以從脂肪合成的原料來源、轉(zhuǎn)運方式、限速酶和物質(zhì)代謝的關(guān)聯(lián)性等方面闡述，條理清晰、證據(jù)翔實，不但總結(jié)了脂肪合成代謝的重點內(nèi)容，而且對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維也有幫助。類似的問題還有：α-螺旋在哪些情況下不易形成？等等。

3 選擇典型習(xí)題，提高解決實際問題的能力

學(xué)習(xí)知識最終要應(yīng)用于實踐。電泳是生物化學(xué)研究中最常用的分離、分析手段，通過習(xí)題的練習(xí)可以讓學(xué)生模擬實踐。如有一個三種氨基酸（Thr、Lys、Glu）的混合物，在pH6.0下進行電泳，然后用茚三酮顯色。請畫出電泳后的氨基酸分布圖，并標明陽極、陰極和原點。本題涉及氨基酸的兩性解離、顏色反應(yīng)以及電泳原理及操作等知識點，理論與實踐結(jié)合，通過練習(xí)，學(xué)生可以體會到知識轉(zhuǎn)化為成果的樂趣。

要運用知識解決問題當(dāng)然離不開計算，基礎(chǔ)生物化學(xué)的計算題難點主要集中在等電點計算和酶的活力計算這兩個方面，適當(dāng)選取有代表性的計算題，可以起到事半功倍的效果。如“求小肽Lys-Ile-Glu的等電點”這個題目就很有代表性，這個小肽雖然只有三個氨基酸，但側(cè)鏈基團中既有酸性可解離基團，也有堿性可解離基團，而且連接形成肽鍵，解離情況更加復(fù)雜。如果會做這個題，其他的等電點計算題都會迎刃而解。酶活力計算方面可以選擇常規(guī)實驗“小麥淀粉酶活力的研究”中淀粉酶的活力的計算。

4 深入剖析似是而非的答案，加深理解知識

學(xué)生學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會因為對某個問題認識得不深刻，從而走進知識的誤區(qū)。核酸化學(xué)一章中有一道這樣的習(xí)題：一個單鏈DNA和一個單鏈RNA相對分子質(zhì)量相同，有哪些方法可以鑒別它們？本題是一道針對核酸的基本成分和性質(zhì)的綜合題，不但要根據(jù)核酸的性質(zhì)提出鑒定的方法，方法還要有可行性。該題的正確答案應(yīng)該至少包括：用專一性的DNA酶或RNA酶分別水解，若水解前后紫外吸光值變化顯著，則是該酶的底物;用堿水解，RNA能被水解，DNA不能被水解，若水解前后紫外吸光值變化顯著，則為RNA;顏色反應(yīng)，二苯胺與DNA反應(yīng)產(chǎn)生藍色物質(zhì)，苔黑酚與RNA反應(yīng)產(chǎn)生綠色物質(zhì);用酸水解后，用層析法、電泳法等進行單核苷酸分析，含有尿苷酸的是RNA，含有胸苷酸的是DNA[1]。

學(xué)生給出的方案眾多，其中大多數(shù)是錯誤的或不可行的，從這些答案之中也反映出學(xué)生對知識的理解似是而非。如果只給出正確答案，顯然不能解開疑惑;若能及時剖析，則是一次非常好的學(xué)習(xí)機會。

答案1：DNA溶于苯酚而RNA不溶，可依此鑒別。DNA之所以能溶于苯酚，是因為雙螺旋結(jié)構(gòu)形成后，極性的磷酸和戊糖暴露在外，易和苯酚發(fā)生作用，也能溶于一定濃度的乙醇（但乙醇濃度太大時會爭奪DNA上的結(jié)合水而導(dǎo)致DNA沉淀）;RNA是單鏈，不能把非極性基團隱藏，對極性物質(zhì)有排斥作用，因此不易溶于苯酚、氯仿等有機溶劑。而本題中需要鑒別的是單鏈DNA，它的非極性基團特征和RNA相似，遇到苯酚也是不溶的，因此不能利用苯酚來鑒別。

答案2：把兩種液體分別加熱至82～95 ℃之間，測定260 nm紫外光吸收強度，明顯降低的是DNA。這位學(xué)生顯然對DNA熱變性理解較好，如果用此方法鑒別雙鏈DNA是有效的，但是沒有注意到題目中的是單鏈DNA，單鏈DNA在此條件下不會發(fā)生變性，如果降解的話也和RNA相似，不會看出明顯的吸光值變化。

答案3：DNA和RNA中的含磷量分別為9.2%和9.0%，可以通過測定磷含量的方法鑒別。與之相似的另一個答案是純DNA的A260 nm/A280 nm是1.8，RNA的A260 nm/A280 nm是2.0，分別測定這兩個溶液的比值來鑒別兩種物質(zhì)。這兩種物質(zhì)無論是含磷量還是吸光值之比，差別都不是很顯著，考慮到測定過程中的誤差，用測定數(shù)據(jù)的方式鑒別可行性很差。

答案4：可以采用堿水解的方法，把兩個分子分別放入1 mol/L的NaOH溶液中，用玻璃棒不斷攪拌，有黏稠物質(zhì)的是DNA，另一個是RNA。能夠粘在玻璃棒上的DNA必須是未降解的長鏈基因組DNA，如果能與RNA相對分子質(zhì)量相同，而RNA的相對分子質(zhì)量遠遠小于DNA，必然不能有此現(xiàn)象發(fā)生。

答案5：用甲基綠—吡羅紅染色劑，綠色的是DNA，紅色的是RNA。甲基綠—吡羅紅為堿性染料，它們分別能與細胞內(nèi)的DNA、RNA結(jié)合呈現(xiàn)不同顏色。當(dāng)甲基綠與吡羅紅作為混合染料時，甲基綠與染色質(zhì)中的DNA選擇性結(jié)合，顯示綠色或藍色;吡羅紅與核仁、細胞質(zhì)中的RNA選擇性結(jié)合，顯示紅色。其原因可能是兩種染料的混合染液中有競爭作用，同時兩種核酸分子都是多聚體，而其聚合程度有所不同。甲基綠易與聚合程度高的DNA結(jié)合呈現(xiàn)綠色，而吡羅紅則與聚合程度較低的RNA結(jié)合呈現(xiàn)紅色（但解聚的DNA也能和吡羅紅結(jié)合呈現(xiàn)紅色），即：RNA對吡羅紅親和力大，被染成紅色;而DNA對甲基綠親和力大，被染成綠色;而對于細胞外解聚的DNA片段，只能和吡羅紅結(jié)合呈紅色[2]。因此，該方法是不能用來解決本問題的。

5 提高科學(xué)規(guī)范的書面表達能力，防止知識碎片化

作業(yè)中不能完整表述、語言不規(guī)范的現(xiàn)象也比較普遍。如：簡述動物機體如何保持血鈣的平衡。正確答案：當(dāng)血鈣濃度低于正常值時，刺激甲狀旁腺分泌甲狀旁腺素，促進骨骼脫鈣，從而提高血鈣濃度抑制腎小管重新吸收磷酸離子，最終使血鈣恢復(fù)正常;高于正常值時，刺激甲狀旁腺副濾泡的C細胞分泌降鈣素，使血鈣濃度降到正常水平，即甲狀旁腺激素和降鈣素相互制約，使體內(nèi)的血鈣含量維持在正常水平。答案1：甲狀旁腺素可促進血鈣增高，降鈣素可使血鈣降低。答案2：通過甲狀旁腺素和降鈣素的相互制約，可保持血鈣的正常水平。這些答案雖然不算錯誤，但是作為一道簡述題，學(xué)生不能有邏輯地、科學(xué)規(guī)范地闡述問題，說明知識碎片化嚴重，長此以往，不能形成科學(xué)思維方式，教師要及時糾正、科學(xué)引導(dǎo)。

參考文獻

[1]張來群，謝麗濤，李宏.生物化學(xué)習(xí)題集[M].北京：科學(xué)出版社，1998.

[2]王志宏.甲基綠吡羅紅必須混合使用嗎[J].實驗教學(xué)與儀器，2011（9）：37.

作者：馮俊榮，煙臺大學(xué)海洋學(xué)院，副教授，研究方向為生物化學(xué)（264005）。