工科類《生物化學(xué)》課程教學(xué)策略探討

朱瑞瑜 宋新杰 陳 劼

（浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院 浙江·杭州 310023）

隨著近幾十年來生命科學(xué)的迅猛發(fā)展，生命科學(xué)和生物技術(shù)滲透到越來越多的領(lǐng)域?！渡锘瘜W(xué)》是生命科學(xué)中不可或缺的基礎(chǔ)理論課程，是生命科學(xué)的通用語言，與《有機(jī)化學(xué)》《微生物學(xué)》《分子生物學(xué)》《基因工程》等課程有著密切的聯(lián)系。因此，在“新工科”和“生命大健康”的背景下，對工科類《生物化學(xué)》教學(xué)策略進(jìn)行思考研究很有必要。本文探討的是針對非生命科學(xué)領(lǐng)域的工科類專業(yè)（包括化學(xué)工程、材料科學(xué)、輕化工程等）開設(shè)的《生物化學(xué)》課堂教學(xué)策略。

1 《生物化學(xué)》教學(xué)存在的問題

1.1 內(nèi)容多而課時少，教師備課挑戰(zhàn)大

《生物化學(xué)》知識體系復(fù)雜，概念抽象、理論性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容量大面廣，本身就是一門比較枯燥、難學(xué)的課程。而對于非生命科學(xué)的工科學(xué)生來說，生物基礎(chǔ)理論知識比較薄弱，因此在學(xué)習(xí)過程中更容易覺得困難。在2013-2017年期間，我校非生命科學(xué)的工科專業(yè)《生物化學(xué)》理論教學(xué)僅有24學(xué)時。盡管自2018年開始理論課時量提升至48學(xué)時，但要完成大量知識點的講授，并使學(xué)生能夠理解掌握，依然存在不小的挑戰(zhàn)。

1.2 傳統(tǒng)教學(xué)模式固化，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

近幾年在國家的號召和推動下，高校教育教學(xué)改革取得了不少成效，但還有不少課堂依然是固化的傳統(tǒng)模式，教師“唱獨角戲”的場景并不少見。尤其在課程教學(xué)內(nèi)容偏多的驅(qū)使下，教師更容易“抓緊時間”單純的灌輸知識點，而學(xué)生只能被動的、機(jī)械式地接受，不能感受到學(xué)習(xí)的樂趣，甚至產(chǎn)生“厭學(xué)”的情緒。對于非生命科學(xué)領(lǐng)域的工科專業(yè)來說，《生物化學(xué)》似乎和其他課程，特別是和主干課程的關(guān)聯(lián)性不明顯，這就進(jìn)一步降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2 工科專業(yè)《生物化學(xué)》課堂的幾點新嘗試

2.1 合理選擇教材，優(yōu)化課程體系

目前，較經(jīng)典的教材有王鏡巖、王希成等主編的《生物化學(xué)》，我校自設(shè)立工科類《生物化學(xué)》課程以來，采用的是張楚富主編的《生物化學(xué)原理》。這些教材羅列知識點全面，解釋詳盡深入，比較適合有較長學(xué)時的生命科學(xué)專業(yè)使用。筆者接手《生物化學(xué)》后沿用了原先的教材，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)教材注重基礎(chǔ)理論，知識點繁多，難度較大，且與實際生產(chǎn)聯(lián)系不緊密；詢問學(xué)生意見時，學(xué)生也認(rèn)為教材內(nèi)容過多，自身缺乏生物學(xué)基礎(chǔ)知識，因此感覺學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)很重。為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，決定重新選擇一本更適合工科類學(xué)生的教材。通過多本教材的比較，最終選擇了張洪淵等主編的《生物化學(xué)（工科類專業(yè)適用）》。該教材囊括了生物化學(xué)領(lǐng)域的重要內(nèi)容，知識架構(gòu)合理，講解深入淺出，簡明流暢，且列舉了生物化學(xué)在化學(xué)、輕化、食品、材料等工程領(lǐng)域的實際應(yīng)用，且對生物化學(xué)在部分工業(yè)領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢進(jìn)行了闡述，符合“新工科”的建設(shè)思路。

在選定教材的基礎(chǔ)上，從“學(xué)生知識基礎(chǔ)和技能，興趣、習(xí)慣等心理特點，學(xué)習(xí)知識時可能遇到的困難”三方面對學(xué)情進(jìn)行分析，并結(jié)合這幾個工科專業(yè)的特色和人才培養(yǎng)目標(biāo)，對課程框架進(jìn)行了重新設(shè)計，劃分成三大部分：第一部分是生物大分子，穿插介紹生物大分子的工業(yè)生產(chǎn)方法技術(shù)；第二部分是生物代謝，并講述代謝在不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，此部分綜合性較強(qiáng)，要尤其留意學(xué)生的基礎(chǔ)薄弱之處；第三部分是基因工程和蛋白質(zhì)工程，主要解說其在工程領(lǐng)域的應(yīng)用及前景。此外，對于部分和專業(yè)關(guān)聯(lián)性弱的內(nèi)容（如營養(yǎng)元素與物質(zhì)平衡、新生物技術(shù)等）一筆帶過。盡管簡化了課程體系，但課時依然難以滿足繁多的教學(xué)內(nèi)容，因此對每個教學(xué)單元的重點、難點進(jìn)行了重新梳理，講授時注意主次分明、突出重點，同時將部分較為簡單但不可或缺的知識點設(shè)定為“自學(xué)模塊”。

通過重新選用教材、建立簡化課程框架、合理選擇知識點、設(shè)定自學(xué)模塊等手段，形成了一個更加符合學(xué)情、工科教學(xué)特色突出的《生物化學(xué)》課程體系。相較于改革之前，學(xué)生對知識的掌握情況得到明顯改善、對教學(xué)內(nèi)容的喜愛程度也提高不少，成效顯著。

2.2 導(dǎo)入BOPPPS教學(xué)模型，提高教學(xué)成效

自2013年中國大陸引入BOPPPS模型以來，不少一線教師開始研究并使用該模型[1]。在《生物化學(xué)》課堂引入該教學(xué)模式，收到了良好的教學(xué)效果。

Bridge in（導(dǎo)言）設(shè)計是BOPPPS模型中的一個難點，2-3分鐘的“導(dǎo)入”要抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)興趣，引發(fā)思考，并且能自然的引出教學(xué)目標(biāo)，才算是合格的導(dǎo)言。在導(dǎo)言階段，筆者嘗試通過介紹與本次課內(nèi)容相關(guān)的歷史故事、社會熱點、小視頻，或提出科技難題、生活中的小困惑等，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生快速投入到課堂中。例如，在講解《糖代謝》之前，拋出了幾個日?，F(xiàn)象激發(fā)學(xué)生思考：“在高海拔地區(qū)人體是通過什么機(jī)制維持能量供給的？突然休克或大出血時人體實際上處于缺氧狀態(tài)，為什么依然有可能被搶救回來？”提出問題吸引學(xué)生注意力和求知欲后，進(jìn)而引出本次課的Objectives（學(xué)習(xí)目標(biāo)）。在設(shè)計《核酸化學(xué)》這一章的導(dǎo)言時，則從《逃離克隆島》《第六日》《阿凡達(dá)》等和基因工程有關(guān)的經(jīng)典電影切入，在科幻故事中引起學(xué)生了解核酸的興趣。而在《酶化學(xué)》的導(dǎo)言中，引出當(dāng)下的熱點話題——酵素，引發(fā)同學(xué)們熱議。

設(shè)置Pre-assessment（前測）可以有兩個作用，一是根據(jù)前測結(jié)果可以摸清學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，從而靈活調(diào)整課堂講授的側(cè)重點和速度，二是可以了解學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。Post-assessment（后測）是教學(xué)達(dá)成情況的實時反饋，教師可以及時反思本次課堂待改進(jìn)之處，繼而作出相應(yīng)調(diào)整。在《生物化學(xué)》課堂中設(shè)置前測和后測，教師切實體會了上述好處，而學(xué)生則因測試結(jié)果計入平時成績而更加認(rèn)真的完成課后預(yù)習(xí)，上課也更加認(rèn)真聽講，以便能在測試中取得較好成績。

Participatory Learning（參與式學(xué)習(xí)）是BOPPPS模型的又一個難點，考驗教師的綜合教學(xué)能力。中國學(xué)生相對內(nèi)斂含蓄，習(xí)慣于聽講，按筆者的從教經(jīng)驗，要營造活潑的課堂氛圍一般需要4-5次課的努力，教師需要在回應(yīng)冷淡、略感尷尬的氣氛中堅持互動，方能達(dá)到效果。在實際教學(xué)設(shè)計中，遵從“自主、合作、探究”的教學(xué)模式，并從以下幾個方面進(jìn)行了嘗試：

（1）設(shè)計問題，營造活潑課堂氣氛。問答是活躍課堂氣氛的常用方法，通過設(shè)計“頭腦風(fēng)暴”式開放性問題、針對性強(qiáng)的封閉性問題，推動學(xué)生更多參與到課堂中，其中，開放性問題的效果更佳。學(xué)生在“思考—發(fā)言—糾偏—思考—發(fā)言—收獲知識”的過程中不斷深入的投身課堂，樂在其中。此外，工科專業(yè)強(qiáng)調(diào)解決工程實際問題，因此采用合適的生產(chǎn)實際案例，讓學(xué)生在理論知識的基礎(chǔ)上找到案例的問題根源并提出相應(yīng)的解決方案，不僅增強(qiáng)互動，也能鍛煉學(xué)生解決問題的思維和能力。無論是問題或是案例，都可以從知識與能力，過程與方法，情感、態(tài)度和價值觀三個角度進(jìn)行設(shè)計；而對于學(xué)生的回答，無論答案對錯，教師都應(yīng)提供正面的回應(yīng)，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言表達(dá)觀點，切不可打擊學(xué)生的積極性和自信心。

（2）設(shè)定小組，開展多模式學(xué)習(xí)?！皢枴焙汀按稹眱H發(fā)生在師生之間，而“小組學(xué)習(xí)”則同時發(fā)生在生生、師生之間。按照教學(xué)班規(guī)模，以4-6位學(xué)生組成固定小組，小組的學(xué)習(xí)模式包括：課堂專題研討、案例式學(xué)習(xí)、組間小型辯論賽等?；陧椖渴綄W(xué)習(xí)的“翻轉(zhuǎn)課堂”模式[2]也在《生物化學(xué)》教學(xué)中得到了實踐，例如，學(xué)生以小組為單位圍繞某個專題查閱文獻(xiàn)、歸納整理成文本，并制作PPT進(jìn)行課堂匯報。在這個教學(xué)模式下，首先教師要設(shè)計合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇既有深度又能體現(xiàn)科技前沿的專題；其次課堂分享要鼓勵學(xué)生之間的互動，將臺下學(xué)生的提問和平常成績加分掛鉤，從而推動學(xué)生認(rèn)真聽講、思考、提問，并由老師和教學(xué)班全體同學(xué)一起給項目匯報打分，增強(qiáng)學(xué)生的參與感。最后教師要對匯報小組的內(nèi)容采集、PPT質(zhì)量、演講技巧等各方面進(jìn)行綜合點評。通過小組專題匯報，不僅使得學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力得到大幅提高，還能鍛煉團(tuán)隊協(xié)作能力和溝通表達(dá)能力，從而提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（3）建立良好師生關(guān)系，推動課堂有效互動。調(diào)查研究表明，師生關(guān)系與課堂互動之間存在著密切聯(lián)系，并且良好的師生關(guān)系可以提升學(xué)生的學(xué)校幸福感、學(xué)業(yè)自我效能感和學(xué)習(xí)興趣[3]。實際教學(xué)中，筆者通過以下三個方面建立良好的師生關(guān)系：一是重視學(xué)生反饋，在期中和期末時通過調(diào)查問卷讓學(xué)生就課堂模式、學(xué)習(xí)收獲、教師教學(xué)等方面進(jìn)行評價，提出建議和訴求，不僅令學(xué)生感受到自己的“主體地位”，還可以極好的幫助教師進(jìn)行教學(xué)調(diào)整，達(dá)到更好的教學(xué)成效；二是自然引入教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的故事、新聞等，包括學(xué)生感興趣的教師個人經(jīng)歷，或巧妙融入課堂思政內(nèi)容，在有趣的故事和輕松的氛圍中增加學(xué)生對教師的認(rèn)識和親切感，使學(xué)生更愿意在課外繼續(xù)尋求教師幫助，從而建立一對一的師生關(guān)系；三是充分利用作業(yè)批閱，對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、解題思路、答題技巧等多方面撰寫評語，尤其要對學(xué)生的進(jìn)步給予及時的鼓勵贊許，學(xué)生感到教師的真誠和期許，自然在課堂上也跟更樂意與教師互動。筆者的《生物化學(xué)》課堂上曾有一位學(xué)生，總體成績一般，最初幾次的作業(yè)完成情況也不太理想，但筆者在課堂及作業(yè)批示上持續(xù)給予鼓勵，形成正向循環(huán)，該生的課程期末總成績表現(xiàn)優(yōu)異，畢業(yè)時考研至一所985高校繼續(xù)深造。以上這些并非標(biāo)新立異的方法，但若教師肯下功夫、運(yùn)用得當(dāng)，定然會有好收獲。

完成參與式學(xué)習(xí)后，Summary（小結(jié)）必不可少。教師以提問或從提綱展開的形式引導(dǎo)學(xué)生及時回顧課堂中的重點和難點，發(fā)現(xiàn)掌握不夠理想的知識點應(yīng)及時補(bǔ)救，盡量現(xiàn)場解決。有時候筆者會用簡潔明了的一兩句話總結(jié)，有時候會通過做一首小詩或順口溜等方式將知識點濃縮在其中，方便學(xué)生記憶。

2.3 靈活使用多媒體技術(shù)，采用混合式教學(xué)模式

科技信息正在以驚人的速度膨脹，在教學(xué)中應(yīng)用信息技術(shù)手段，可大幅提高教學(xué)質(zhì)量和效率。一是充分借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源。越是枯燥的知識，越需要多樣化的教學(xué)形式。無論是大分子有機(jī)物的結(jié)構(gòu)還是代謝循環(huán)過程，都是微觀抽象的，理解和記憶都較困難，不免令人覺得乏味。因此從網(wǎng)絡(luò)上精心選擇清晰、形象的圖片和高質(zhì)量的動態(tài)視頻，可生動清晰的展示和模擬微觀世界，學(xué)生能夠從視覺和聽覺雙通道來加工材料，激發(fā)興趣、強(qiáng)化記憶，顯著提高了學(xué)習(xí)效果。筆者曾使用視頻對“DNA修復(fù)”部分的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，學(xué)生很專注的觀看動畫，仿佛親自進(jìn)入到DNA的微觀世界中，不由對生命的自我修復(fù)能力發(fā)出驚嘆，并被視頻中詼諧的表達(dá)和可愛的動畫形象逗樂，在樂趣中掌握原本抽象晦澀的知識。這種效果是板書和口頭講述都無法達(dá)到的。二是采取線上線下混合教學(xué)。線上教學(xué)打破了時間和空間對學(xué)習(xí)的限制，線下面授時又能發(fā)揮教師在課堂上的主導(dǎo)作用，這樣新型的學(xué)習(xí)方式調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,產(chǎn)生了良好的效果。筆者從中國大學(xué)MOOC（慕課）、可汗學(xué)院（KhanAcademy）、網(wǎng)易公開課等優(yōu)質(zhì)平臺選擇教學(xué)視頻，課前學(xué)生觀看預(yù)習(xí)，課中教師開展問題導(dǎo)向式教學(xué)，組織引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題進(jìn)行充分的討論、反思，強(qiáng)化對知識點的理解和記憶。此外，利用教育軟件“知到APP”的快速課堂簽到、學(xué)習(xí)資源共享、課堂測試、隨機(jī)點名、現(xiàn)場投票等智能教學(xué)功能，豐富了教學(xué)形式；而“知到APP”的作業(yè)提交和批閱功能則讓教師可以隨時隨地的辦公，不再局限在辦公室里批閱作業(yè)。因此，利用線上線下深度融合的教學(xué)模式顯著提高了教學(xué)效率。

2.4 高度重視教學(xué)反思，不斷提高教學(xué)水平

自2019年起“教學(xué)反思”在省市級高校青年教師教學(xué)競賽中作為比賽環(huán)節(jié)之一納入了評分標(biāo)準(zhǔn)。因此，教學(xué)反思已成為高等教育教學(xué)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。筆者平時通過課堂實時評價和課后教學(xué)評價對教學(xué)進(jìn)行反思，在期末時則通過同行互評、學(xué)生評教、期末成績等對整個學(xué)期的教學(xué)進(jìn)行反思。課堂實時評價包括課前測一測、課堂互動（如學(xué)生和小組發(fā)言）、課堂小結(jié)等方式；課后教學(xué)評價包括學(xué)生作業(yè)、線上互動、與學(xué)生單獨交流、發(fā)放學(xué)生調(diào)查問卷等方式。同行評價、學(xué)生評教、教學(xué)督導(dǎo)組的聽課意見等可以幫助教師轉(zhuǎn)換角色立場，挖掘自身較難發(fā)現(xiàn)的問題，從而加強(qiáng)了教學(xué)反思的深度和廣度。

3 結(jié)語

《生物化學(xué)》作為一門生命科學(xué)類課程，面向非生命科學(xué)的工科專業(yè)開設(shè)，應(yīng)注意課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面的調(diào)整，使其與工程教育目標(biāo)、工業(yè)實際生產(chǎn)緊密聯(lián)系，實現(xiàn)學(xué)科交叉融合，體現(xiàn)“新工科”特色、支持“新工科”建設(shè)，著力培養(yǎng)面向未來的卓越工程創(chuàng)新人才。