多元化教學(xué)模式在“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”課程中的應(yīng)用

許玉榮，李曉薇，郜陽，陳媛媛，周啟花，袁華玲

（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230601）

我國生物技術(shù)藥物的研究和開發(fā)起步較晚，直到二十世紀(jì)70 年代初才開始將DNA 重組技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)上，但在國家產(chǎn)業(yè)政策（特別是國家“863”高技術(shù)計(jì)劃）的大力支持下，使這一領(lǐng)域發(fā)展迅速，逐步縮短了與先進(jìn)國家的差距[1]。而生物技術(shù)藥物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”的支持與理論指導(dǎo)?！吧锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)”的研究內(nèi)容十分廣泛，主要集中在生物分子的結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)、基因信息傳遞及其調(diào)控和基因組學(xué)及其他組學(xué)的研究上，較系統(tǒng)地揭示了生物分子的結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)在體內(nèi)轉(zhuǎn)化的主要過程和生物信息傳遞的基本途徑，形成了解釋生命現(xiàn)象的本質(zhì)與規(guī)律的理論體系[2]。該課程是生物與醫(yī)藥專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在生物醫(yī)藥行業(yè)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用[3]。

本課程理論知識較為抽象，傳統(tǒng)的講授方法難以使學(xué)生理解晦澀的重要知識點(diǎn)。針對上述情況，課程組成員在傳統(tǒng)講授的基礎(chǔ)上，以案例分析為導(dǎo)向，采用多元化教學(xué)模式，對知識點(diǎn)進(jìn)行梳理和設(shè)計(jì)。在講授專業(yè)知識時融入課程思政，增強(qiáng)學(xué)生的家國情懷、法制意識、全球視野以及科學(xué)思辨的能力，同時利用科研平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和動手能力。

1 通過網(wǎng)絡(luò)平臺實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效果

隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已覆蓋全國高等院校[4-5]。特別是在疫情期間，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)扮演著至關(guān)重要的角色，學(xué)生們通過大學(xué)MOOC實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，老師們利用學(xué)習(xí)通、雨課堂等進(jìn)行線上教學(xué)，保證了教學(xué)的順利開展。

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”研究內(nèi)容龐雜、知識點(diǎn)多且分散。由于學(xué)生對新知識的接受程度不一致，課程組教師在大學(xué)MOOC甄別相關(guān)課程后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分享，讓學(xué)生們利用課余時間提前自主學(xué)習(xí)，鍛煉其合理安排時間和自主學(xué)習(xí)的能力；同時在“學(xué)習(xí)通”上發(fā)布本課程ppt和課程內(nèi)容相關(guān)案例，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)、查閱相關(guān)知識并總結(jié)案例知識點(diǎn)等，在上課期間進(jìn)行案例討論與知識點(diǎn)的梳理，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。如案例“王某，男，45 歲，因多尿、口渴、多飲、多食易饑、消瘦、乏力1 個月來診。病人1個月前自覺無明顯誘因出現(xiàn)口渴，每日飲水量3 000 mL，尿量與飲水量相仿，每日進(jìn)主食量大約600～700 g，且易饑餓，體重下降5 kg，自覺明顯乏力。家族史：其姐姐有糖尿病，醫(yī)院檢查結(jié)果尿糖（++），三酰甘油超脂。問題：該患者的初步診斷及診斷依據(jù)是什么？糖尿病分型及常見并發(fā)癥？針對患者，可以采取何種治療措施？如何從生化角度解釋肥胖與2 型糖尿病之間的關(guān)系？”。課堂教學(xué)期間隨時利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行課堂測試，及時掌握學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度。同時，利用平臺統(tǒng)計(jì)學(xué)生課堂測試成績，并將其納入最終的成績考核中。課后在平臺上發(fā)布作業(yè)，幫助學(xué)生及時鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識。

2 開展案例式教學(xué)模式，將實(shí)際與理論相結(jié)合

案例教學(xué)法最早于1980年應(yīng)用于哈佛大學(xué)的法學(xué)教育中，又稱“蘇格拉底式教學(xué)法”[6-7]。案例教學(xué)法是指將抽象的理論知識與實(shí)際生活案例相結(jié)合，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的綜合能力。

本課程是生物與醫(yī)藥專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其內(nèi)容抽象、枯燥，其中的物質(zhì)代謝和能量反應(yīng)等既看不見也摸不著，讓學(xué)生難以理解，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的積極性。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，本課程團(tuán)隊(duì)嘗試將案例教學(xué)法融入每一章節(jié)中（表1）。教學(xué)團(tuán)隊(duì)主要根據(jù)課程的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，從國內(nèi)外期刊、社會熱門話題、身邊事件等選取背景詳細(xì)、數(shù)據(jù)詳實(shí)或具有完整情節(jié)的案例。每一章節(jié)的案例及討論問題將提前一周發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上，要求學(xué)生通過提前預(yù)習(xí)課本知識、上網(wǎng)或圖書館查閱相關(guān)資料回答案例問題。上課期間教師選擇具有代表性的觀點(diǎn)予以點(diǎn)評，同時對案例進(jìn)行詳細(xì)的分析、歸納和總結(jié)，幫助學(xué)生通過案例掌握重要知識點(diǎn)。案例法教學(xué)不僅有助于學(xué)生提高自主獲取知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生解決和分析問題的能力，還有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。本團(tuán)隊(duì)通過案例式教學(xué)法，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性與積極性，教學(xué)效果顯著提升。

表1 “生物化學(xué)與分子生物學(xué)”案例式教學(xué)的實(shí)施方案Tab.1 Implementation plan of case teaching of Biochemistry and Molecular Biology

3 融入課程思政，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和使命感

古人云“師者，傳道授業(yè)解惑也”。傳道為首要任務(wù)，與“立德樹人”理念不謀而合。2016 年習(xí)近平總書記在高校思想政治座談會上強(qiáng)調(diào)“要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治教育貫穿教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人”[8]。由此可見，將專業(yè)課程的教學(xué)與思政課程緊密融合形成協(xié)同效應(yīng)[9]，是高校教師面臨和亟需解決的教學(xué)改革問題。

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”是生物醫(yī)藥專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，在課程體系中發(fā)揮承上啟下的作用。在課程思政實(shí)施過程中，我們通過線上線下混合式融合，以學(xué)生為主導(dǎo)，師生互動反饋完成課程思政的實(shí)施，其中部分課程思政已融入案例中，這里不重復(fù)展示（表2）。以“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”研究進(jìn)展的知識點(diǎn)為例，教師課前在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上發(fā)布“列舉我國科學(xué)家對‘生物化學(xué)與分子生物學(xué)’發(fā)展所做的貢獻(xiàn)，簡述其重要性”話題。課中討論，選取部分發(fā)言如下：“在公元前二十一世紀(jì)，我們的祖先已能用曲做酶催化谷物中的淀粉轉(zhuǎn)化為酒，此后，我國人民已能利用麥、谷、豆制飴、醋和醬，這些足以表明我國上古時期已有酶學(xué)的萌芽”。“在公元四世紀(jì)，我國醫(yī)書就有使用海藻酒等治療癭病（碘缺乏導(dǎo)致的地方性腫大問題）的記載；隋唐醫(yī)學(xué)家孫思邈曾對雀目（維生素A 缺乏）和腳氣?。ňS生素B1缺乏）建立了食療，說明在我國古代對營養(yǎng)缺乏病的治療已有所認(rèn)識”?！氨彼慰茖W(xué)家沈括曾用從男性尿中沉淀出的‘秋實(shí)’治療‘虛勞冷疾’等癥狀，這是最早的關(guān)于類固醇激素提取和應(yīng)用的實(shí)例”?！懊鞔顣r珍撰寫的巨著《本草綱目》，不僅集藥物之大成，而且對生物化學(xué)的發(fā)展也具有重要貢獻(xiàn)”。“二十世紀(jì)20 年代以來，我國生物化學(xué)家吳憲等在血液分析化學(xué)方面創(chuàng)立了血濾液的制備和血糖測定法；劉思職等用定量分析法研究了抗原-抗體反應(yīng)機(jī)制；1965 年我國在世界上首先人工合成有生物活性的接近牛胰島素，幫助糖尿病患者獲得新生；人類基因草圖的完成也有我國科學(xué)家的一份貢獻(xiàn)”。根據(jù)學(xué)生觀點(diǎn)，師生共同梳理我國科學(xué)家在“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”上的重要貢獻(xiàn)，同時教師補(bǔ)充完善其不足之處，讓學(xué)生體會學(xué)科知識背后所蘊(yùn)含的堅(jiān)持不懈、不畏艱難和勇于攀登的科學(xué)精神；引導(dǎo)學(xué)生感恩先輩的貢獻(xiàn)，不忘初心，繼續(xù)奮發(fā)圖強(qiáng)；激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和自信心，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而奮斗。

表2 “課程思政”融入“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”的實(shí)施方案Tab.2 Implementation plan of integrating ideology and politics into Biochemistry and Molecular Biology

4 借助科研平臺，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力

師資水平是課程質(zhì)量的基礎(chǔ)，是教學(xué)質(zhì)量提升的關(guān)鍵。近幾年，高校教師擁有博士學(xué)位的占比相比之前顯著升高，增強(qiáng)了高校教師的科研和教學(xué)水平，提高了學(xué)生的科研思維和創(chuàng)造能力?！吧锘瘜W(xué)與分子生物學(xué)”涉及的內(nèi)容都是當(dāng)今最前沿的科學(xué)，在課程教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分利用學(xué)校的科研平臺和教師的科研項(xiàng)目，將科研方法、成果等融入教學(xué)理念中，同時幫助學(xué)生將理論知識運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐中[10-11]。例如，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目是國家和高校培養(yǎng)大學(xué)生獨(dú)立思考、勇于創(chuàng)新和敢于挑戰(zhàn)的重要舉措。鼓勵學(xué)生積極聯(lián)系教師參與大創(chuàng)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的探索欲和求知欲。同時我院教師承擔(dān)較多省部級及校企合作項(xiàng)目，為學(xué)生參與課題研究提供了科研環(huán)境和物質(zhì)保障。此外，接近35%的學(xué)生申報的省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目獲得國際級立項(xiàng)（香蕉皮中多酚類物質(zhì)的提取工藝優(yōu)化；靈芝孢子粉破壁飲片炮制規(guī)范及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究；利用轉(zhuǎn)錄組分析TetR家族調(diào)控因子SLCG_2919 對林可鏈霉菌基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的影響），進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，大大提升了學(xué)生自主思考的能力。

5 利用思維導(dǎo)圖，構(gòu)筑知識網(wǎng)絡(luò)

思維導(dǎo)圖是使大腦思維可視化的工具，實(shí)際上是借助可視化的圖示將思維的路徑、結(jié)構(gòu)和過程表達(dá)出來的一種方式[12-13]。而“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”不僅章節(jié)多，且知識點(diǎn)抽象復(fù)雜，學(xué)習(xí)和記憶相對比較困難。學(xué)生可以通過思維導(dǎo)圖的方式梳理上課的知識點(diǎn)，根據(jù)自己的理解構(gòu)建知識網(wǎng)路，以加深對內(nèi)容的理解。以“第四章糖代謝”為例，首先利用“腫瘤細(xì)胞為何偏愛糖酵解”為案例，進(jìn)入糖代謝的學(xué)習(xí)。先簡單介紹下糖的功能、糖的消化、糖的吸收以及糖的分類；然后重點(diǎn)講解糖的分解代謝，其中包括無氧氧化途徑和有氧氧化途徑，要求掌握兩條途徑的共性與區(qū)別，特別是發(fā)生部位、限速酶、能量生成等；再利用磷酸戊糖途徑、糖原代謝和糖異生等完善主線內(nèi)容，最終形成一個復(fù)雜又有邏輯的能量代謝知識體系。學(xué)生在學(xué)習(xí)糖代謝后，通過自己對知識的歸納和總結(jié)，繪制思維導(dǎo)圖（如圖1）。教師在批改思維導(dǎo)圖時，可發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題以及對知識的掌握和理解程度，通過批注幫助學(xué)生及時發(fā)現(xiàn)自己的不足。針對思維導(dǎo)圖中發(fā)現(xiàn)的共性或顯著性問題，教師在課堂上進(jìn)行詳細(xì)分析與講解，并要求總結(jié)歸納不足的學(xué)生重新進(jìn)行思維導(dǎo)圖的繪畫，幫助學(xué)生再次鞏固知識點(diǎn)。同時將思維導(dǎo)圖成績納入課程考核評價中。從教學(xué)效果上看，學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握更加牢固，歸納總結(jié)的能力和繪圖水平有所提高。

圖1 “第四章糖代謝”的思維導(dǎo)圖Fig.1 Mind map of＂sugar metabolism in Chapter 4＂

6 總結(jié)

“生物化學(xué)與分子生物學(xué)”是生物與醫(yī)藥專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，在生物醫(yī)藥行業(yè)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。課程團(tuán)隊(duì)利用網(wǎng)絡(luò)平臺，以案例教學(xué)為主導(dǎo)，融入課程思政，并結(jié)合思維導(dǎo)圖的自我學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，利用科研平臺培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，實(shí)現(xiàn)多元化教學(xué)模式（圖2）。本課程通過多元化教學(xué)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析解決問題的能力；定向培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力；增強(qiáng)學(xué)生的家國情懷、法制意識、全球視野以及科學(xué)思辨的能力，為其他相關(guān)課程的教學(xué)改革提供一些借鑒。

圖2 “生物化學(xué)與分子生物學(xué)”多元化教學(xué)法的實(shí)施Fig.2 Application of diversified teaching methods in Biochemistry and Molecular Biology