生物化學(xué)精品課程建設(shè)中的教學(xué)改革與實(shí)踐

吳 彥

(1.安慶師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，安徽 安慶 246011)

生命科學(xué)是二十一世紀(jì)的“領(lǐng)頭學(xué)科”，大力發(fā)展生命科學(xué)是世界各國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的潮流。伴隨著人類社會(huì)的高速發(fā)展，新世紀(jì)我們面臨的重大問題，如糧食匱乏、環(huán)境污染、能源危機(jī)、腫瘤等各種疾病，都只能從生命科學(xué)領(lǐng)域找到答案[1]。生物化學(xué)既是生命科學(xué)的基礎(chǔ)，又是生命科學(xué)的發(fā)展前沿，對(duì)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展也發(fā)揮出越來越大的促進(jìn)作用。同時(shí)生物化學(xué)作為高等院校生物類各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它使學(xué)生了解生命體化學(xué)組成成分的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，生命活動(dòng)中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和調(diào)控規(guī)律，從而掌握生物化學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能。學(xué)生掌握了生物化學(xué)，就很容易學(xué)習(xí)和理解其他生命科學(xué)課程。積極建設(shè)生物化學(xué)精品課程，提高生物化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)習(xí)生命科學(xué)其他專業(yè)課程打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

1 高校生物化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題

生物化學(xué)作為生命科學(xué)中發(fā)展最快的核心學(xué)科，其基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，是生命科學(xué)其他各專業(yè)課程，如細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等重要的基礎(chǔ)。在歷年碩士研究生入學(xué)考試中，生命科學(xué)各專業(yè)學(xué)生可考的方向很多，但生物化學(xué)基本都是必考的專業(yè)基礎(chǔ)課。而生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容比較抽象，各種體內(nèi)代謝反應(yīng)關(guān)系復(fù)雜，知識(shí)點(diǎn)多又不好理解，是專業(yè)基礎(chǔ)課中老師難教、學(xué)生又難學(xué)的一門課程[2]。

近年來，隨著高校教學(xué)改革的不斷深入，生物化學(xué)的理論與實(shí)踐教學(xué)也取得了一些進(jìn)步，但還是存在諸多的問題：一是教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊。生物科學(xué)與技術(shù)發(fā)展日新月異，而生物化學(xué)教學(xué)的理論知識(shí)、研究方法等仍然是過去傳統(tǒng)的內(nèi)容，對(duì)一些新理論、新方法、新技術(shù)沒有及時(shí)的更新，造成課堂教學(xué)同社會(huì)發(fā)展脫節(jié)。二是實(shí)驗(yàn)課程明顯滯后。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容改動(dòng)不大；實(shí)驗(yàn)技術(shù)沒有緊跟前沿進(jìn)展；實(shí)驗(yàn)的形式還是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)比較多，設(shè)計(jì)型、綜合性的實(shí)驗(yàn)太少，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。三是教學(xué)方法老套，仍是以教師課堂講授法為主，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高。

隨著我國高等教育新一輪課程改革的深入開展，高等學(xué)校生物化學(xué)教學(xué)面臨著挑戰(zhàn)。如何改革生物化學(xué)教學(xué)方法，提高生物化學(xué)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣，是生物化學(xué)精品課程建設(shè)的重要目標(biāo)和內(nèi)容。

2 生物化學(xué)教學(xué)方法的改革

2.1 以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法（PBL）

PBL（Problem-based learning）教學(xué)法是以問題為基礎(chǔ)的教學(xué)法，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，以問題來引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考分析，最終解決問題而獲取知識(shí)。1969年由美國Barrows教授提出，近年來已成為國際上較為流行的教學(xué)模式[3]。PBL教學(xué)法是以學(xué)生為中心、教師來引導(dǎo)進(jìn)行小組討論，具有調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)興趣等優(yōu)勢(shì)，其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)法的不足，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。目前全國多所高等學(xué)校已經(jīng)開展了PBL教學(xué)法，取得了良好的教學(xué)效果。

生物化學(xué)課堂教學(xué)中，我們也在積極引入PBL教學(xué)法，如動(dòng)態(tài)生化糖代謝一章，教師可以先向?qū)W生提出問題，為什么糖才是生物體最重要的能源化合物？僅僅依靠蛋白質(zhì)或脂類分解來提供能量行不行？好不好？先提出問題，讓學(xué)生帶著問題去思考，去學(xué)習(xí)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。再比如靜態(tài)生化脂類一章，在講到甘油三酯物理性質(zhì)的時(shí)候，可提出問題“哪些植物油冬天也能凝固起來”，然后讓同學(xué)們就生活中常見實(shí)例：豬油、菜籽油、麻油、花生油等分組討論，為什么動(dòng)物脂常溫之下就會(huì)凝固，而植物油一般冬天也不會(huì)凝固。再引入新課不飽和脂肪酸的特點(diǎn)及重要性，學(xué)生就易理解而掌握了。這種以教師為引導(dǎo)的小組討論形式，不僅僅是PBL教學(xué)過程中重要的一環(huán)，更能夠提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.2 案例教學(xué)法（CBS）

CBS(Case based study)教學(xué)法是一種基于案例的教學(xué)方法，1870年由哈佛大學(xué)法學(xué)院院長C.C.Langdell首次提出，其代表了未來的教育方向，在各個(gè)領(lǐng)域取得成功，并迅速傳播到世界各地，案例教學(xué)法于20世紀(jì)80年代被引入我國。案例教學(xué)法根據(jù)教學(xué)大綱中教學(xué)目的和要求，選取典型案例,在教師的指導(dǎo)下，圍繞案例組織學(xué)生進(jìn)行閱讀、思考、調(diào)查、討論，通過學(xué)生思考分析和交流討論，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力[4]。

在生物化學(xué)課堂教學(xué)中,類似的案例很多。教師在課堂講解之前，要充分準(zhǔn)備資料，尤其多挖掘一些生活實(shí)例，這樣能夠充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如在講解酶催化的競爭性抑制時(shí)，教師可先引入磺胺藥被發(fā)現(xiàn)的歷史事件，通過對(duì)杜馬克重大研究發(fā)明的介紹，讓學(xué)生們明白了，正是由于他的發(fā)明，不光治好了他女兒的惡性感染，而且還獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這樣的生活實(shí)例，既增加了學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，又加深了學(xué)生對(duì)教學(xué)重點(diǎn)競爭性抑制機(jī)理的理解。

2.3 “微課”結(jié)合“翻轉(zhuǎn)課堂”

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped classroom）是由美國教育者提出的一種教學(xué)模式，利用發(fā)達(dá)的信息技術(shù)手段，重新規(guī)劃現(xiàn)有的教學(xué)結(jié)構(gòu)和方式，把教師講解、學(xué)生聽課的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程顛倒安排，實(shí)現(xiàn)師生角色的翻轉(zhuǎn)。教師不僅僅是知識(shí)的傳授者，而且是改變?yōu)閷W(xué)習(xí)過程的促進(jìn)者與指導(dǎo)者，學(xué)生則變?yōu)榻虒W(xué)過程中積極主動(dòng)的參與者。翻轉(zhuǎn)課堂是對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重大變革，在國外高等教育中非常流行，并逐漸成為全球教育研究改革的焦點(diǎn)[5]。

微課，又稱微課程，是近年來新興的一種教學(xué)形式，它時(shí)間短、內(nèi)容少，主要用來講授一個(gè)專題或者某個(gè)知識(shí)點(diǎn)。微課是在傳統(tǒng)單一的教學(xué)課例、課件、反思等教學(xué)資源基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的一種新型教學(xué)資源，其核心構(gòu)成是一段時(shí)長較短的教學(xué)視頻，同時(shí)還包括了相關(guān)的教學(xué)素材、教學(xué)課件、教學(xué)測(cè)試等輔助性教學(xué)資源，它們以一定的關(guān)系共同構(gòu)造了一個(gè)主題式的“小環(huán)境”。對(duì)于生物化學(xué)這種知識(shí)點(diǎn)分散復(fù)雜、各章節(jié)聯(lián)系較弱的學(xué)科教學(xué)有很大幫助[6]。

翻轉(zhuǎn)課堂本質(zhì)上是指以微課為核心的新型教學(xué)模式。即課前通過觀看微視頻，參與在線答疑、討論等環(huán)節(jié)完成教師所設(shè)置的過關(guān)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)或技能的傳遞；課堂上學(xué)生通過教師引導(dǎo)、分組討論、成果展示等各種形式，完成知識(shí)內(nèi)化及構(gòu)建的教學(xué)模式。例如“糖的分解代謝”一章中三羧酸循環(huán)的內(nèi)容，在教學(xué)方案設(shè)計(jì)時(shí)老師分析清楚教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，做好課前準(zhǔn)備。以八步循環(huán)反應(yīng)為主干線，制作10分鐘的微課視頻。將一個(gè)班級(jí)分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，由同學(xué)們提前觀看視頻，自主學(xué)習(xí)。在課堂內(nèi)，以小組為單位互相討論交流，老師就教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)提出問題，在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生回答問題并總結(jié)。課后同學(xué)們做測(cè)試題鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步理解三羧酸循環(huán)這一節(jié)的重點(diǎn)是三步調(diào)控步驟，三個(gè)重要的調(diào)節(jié)酶，難點(diǎn)是能量的變化過程及二碳的乙酰輔酶A是怎樣一步步徹底降解為兩個(gè)二氧化碳釋放出去的。同時(shí)借助生物化學(xué)精品課程的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在線答疑反饋，學(xué)生也可以提出教學(xué)建議，以便進(jìn)一步改善教學(xué)。

2.4 分層教學(xué)法

分層教學(xué)又稱分組教學(xué)，是在學(xué)生的知識(shí)、智力和能力水平等有明顯差異的情況下，教師有針對(duì)性地實(shí)施科學(xué)的分組教學(xué)，從而達(dá)到不同層級(jí)教學(xué)目標(biāo)的一種優(yōu)化的教學(xué)方法。貫徹到課堂教學(xué)中，也就是面向全體，因材施教；個(gè)性發(fā)展，人人提高。在分層教學(xué)過程中，教學(xué)方法要多樣化，要改變過去傳統(tǒng)的教學(xué)方法，多采用討論、探究的教學(xué)方法，使各個(gè)層次的學(xué)生都能參與到教學(xué)活動(dòng)中來[7]。

我們?cè)谏锘瘜W(xué)精品課程的建設(shè)及教學(xué)方法改革的具體過程中發(fā)現(xiàn)，生物化學(xué)理論課程實(shí)施分層教學(xué)難度較大，但實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施分層教學(xué)效果較好。我們根據(jù)每個(gè)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)基本知識(shí)的掌握及能力水平的不同情況，將生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為必修實(shí)驗(yàn)和選修實(shí)驗(yàn)，必修實(shí)驗(yàn)屬于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，而選修實(shí)驗(yàn)中包括設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)學(xué)生都必須參加，并進(jìn)行考核，而選修實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和發(fā)展的方向，自行選擇，達(dá)到教學(xué)任務(wù)即可。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，我們要求學(xué)生要掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能。如：糖的分光光度法測(cè)定、蛋白含量的測(cè)定、核酸的分離等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)定，不僅使學(xué)生學(xué)會(huì)了熟練操作離心機(jī)、水浴鍋、分光光度計(jì)、層析儀等常見生化儀器設(shè)備，而且掌握了分離提純、含量測(cè)定、層析技術(shù)、電泳技術(shù)等基本的實(shí)驗(yàn)技能，為開設(shè)設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。

設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，是在學(xué)生加深了基本知識(shí)的理解和掌握了基本的實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上開設(shè)的。如：不同環(huán)境因素對(duì)酶活性的影響，牛血清白蛋白的提取與鑒定等。這些選修實(shí)驗(yàn)，不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，更培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維。

2.5 強(qiáng)化多媒體課件的形象化教學(xué)

生物化學(xué)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)多，又沒有直觀感。如靜態(tài)生化的糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜難記，動(dòng)態(tài)生化各種代謝反應(yīng)過程抽象又不易理解，如果還是以前的傳統(tǒng)而單一的教學(xué)模式，學(xué)生很難學(xué)懂學(xué)透，而且極易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。以多媒體課件為代表的形象化教學(xué)集圖片、音像、動(dòng)畫、視頻等資料于一體，既能清晰地展示微觀世界生物分子的結(jié)構(gòu)，又使得動(dòng)態(tài)生化代謝反應(yīng)過程變得直觀而形象，學(xué)生能夠在輕松愉快的環(huán)境下學(xué)習(xí)難學(xué)難懂的生物化學(xué)課程，學(xué)習(xí)效率大大提高[8]。

例如：利用多媒體課件中的圖片、視頻等教學(xué)手段，優(yōu)化生物化學(xué)緒論課的教學(xué)，避免一般緒論課簡單而枯燥的文字介紹。讓學(xué)生真正了解生物化學(xué)發(fā)展的歷程，尤其要讓學(xué)生了解發(fā)展歷程中的重大科學(xué)事件及突破；同時(shí)把生物化學(xué)最新的理論知識(shí)、研究方法、前沿進(jìn)展等向?qū)W生做個(gè)綱要性的介紹，讓學(xué)生明確什么是生物化學(xué)，學(xué)習(xí)生物化學(xué)的重要意義何在。

糖脂蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝反應(yīng)，看不見摸不著，運(yùn)用Flash動(dòng)畫教學(xué)，大大彌補(bǔ)了用語言文字無法表達(dá)的缺點(diǎn)，以易懂的方式在學(xué)生的頭腦中形成直觀印象，使學(xué)生容易理解接受，極大提高了學(xué)習(xí)的興趣。如講解蛋白質(zhì)的生物合成一章時(shí)，學(xué)生尤其對(duì)肽鏈合成起始、延長和終止的動(dòng)態(tài)過程不能理解。我們結(jié)合動(dòng)畫教學(xué)（圖1），將看不見的微觀代謝變化過程具象化，使蛋白質(zhì)生物合成過程體現(xiàn)的非常完美。

另外，模型的輔助教學(xué)也非常重要，它也是生物化學(xué)形象化教學(xué)必不可少的手段之一。隨著網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)日趨完善，傳統(tǒng)的生物教具如掛圖、投影等教學(xué)手段已經(jīng)慢慢退出課堂，但是生物模型卻不能忽視，在某些體現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容中，它是多媒體教學(xué)也無法替代的。如手性C原子模型（圖2）、DNA雙螺旋模型等。

圖1 蛋白質(zhì)生物合成

圖2 手性C原子模型

3 評(píng)價(jià)體系的改革及題庫的建立

考試是評(píng)價(jià)教學(xué)效果，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況的基本手段，是教學(xué)過程中評(píng)價(jià)體系的重要組成部分，是檢查教學(xué)質(zhì)量、改進(jìn)教學(xué)效果的重要方式[9]。目前我國大部分高等學(xué)校在生物化學(xué)課程的考核模式上，還是以期末考試這一終結(jié)性考核為主，考核形式單一，學(xué)生往往為了應(yīng)付生化考試而死記硬背，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，效率低。為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，必須進(jìn)行生物化學(xué)評(píng)價(jià)體系改革。

我們將課堂表現(xiàn)考查、隨堂測(cè)驗(yàn)、期中考試、學(xué)術(shù)小論文、實(shí)驗(yàn)技能考核、期末考試綜合起來，建立生物化學(xué)綜合性評(píng)價(jià)體系。該體系不僅包含終結(jié)性考試，更注重過程性考查；不僅考核理論知識(shí)，更考核實(shí)驗(yàn)技能。新評(píng)價(jià)模式的運(yùn)用，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，理論基礎(chǔ)知識(shí)更扎實(shí)，動(dòng)手能力更強(qiáng)。

在建設(shè)生物化學(xué)精品課程的實(shí)踐中，我們考慮到了過程性考核大大增加了教師的工作量，為了提高考核效率，充分利用生物化學(xué)精品課程的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源，我們?cè)谥鸩浇⒑屯晟粕锘瘜W(xué)的試題庫[10]。試題庫建設(shè)是提高教學(xué)質(zhì)量和改革教學(xué)的良好方法，也是實(shí)行教考分離的有效手段。教師在課堂之后利用精品課程網(wǎng)絡(luò)試題庫的平臺(tái)，在線測(cè)試和答疑，客觀準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況；學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)試題庫平臺(tái)，課前自主預(yù)習(xí)、課后自主復(fù)習(xí)鞏固，并且可以在線提問，建立一個(gè)良好的師生互動(dòng)平臺(tái)。

綜上所述，生物化學(xué)課程在高等學(xué)校生命科學(xué)課程體系中占有舉足輕重的地位，它是聯(lián)系生命學(xué)科其他基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁。我們積極開展教學(xué)研究、積極探索教學(xué)方法改革，不僅僅是建設(shè)生物化學(xué)精品課程的需要，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，從而達(dá)到全面提高生命科學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)。