“雙一流”背景下生物化學(xué)雙語教學(xué)改革探索

易平 楊廣笑 朱敏 朱艷紅 蔣新農(nóng)

摘? 要：生物化學(xué)是生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)及前沿學(xué)科，為實(shí)現(xiàn)“雙一流”建設(shè)目標(biāo)及適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的全球化趨勢，運(yùn)用雙語教學(xué)對生命科學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)人才具有重要的意義。該文指出在生物化學(xué)雙語教學(xué)中存在的問題，提出建立以能力為導(dǎo)向的教學(xué)體系，在教學(xué)中采用多樣化的授課方式并融入思政元素，盡力提高學(xué)生的課堂參與度，同時還建立多樣化的學(xué)習(xí)效果評價體系。這些措施使學(xué)生的學(xué)習(xí)成績明顯提高，說明我們在探索雙語教學(xué)方法的改革中做出的嘗試是行之有效的。

關(guān)鍵詞：生物化學(xué)；雙語教學(xué)；思政元素；微助教課堂；教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2024）03-0029-05

Abstract： Biochemistry is the basic and frontier discipline of life science and medicine. In order to achieve the goal of "double first-class" construction and adapt to the globalization of economics and technologies， bilingual teaching is of great significance to the cultivation of high-quality talents in life science. This paper describes the problems existing in the bilingual teaching of Biochemistry， and proposes to establish a teaching system oriented by ability， adopts diversified teaching methods and integratesideological and political elements in teaching， trying to make students get involved in the class， and establishesa diversified evaluation system for learning. These measures have significantly improved students' academic performance， which shows that the attempt in exploring the reform of bilingual teaching methods is effective.

Keywords： Biochemistry; bilingual teaching; ideological and political elements; micro teaching assistant platform; teaching reform

建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科，是黨中央、國務(wù)院作出的重大戰(zhàn)略決策，對于提升我國教育發(fā)展水平、增強(qiáng)國家核心競爭力、奠定長遠(yuǎn)發(fā)展基礎(chǔ)，具有十分重要的意義。在“雙一流”建設(shè)過程中，要求全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和國際視野[1]。能熟練運(yùn)用英語進(jìn)行科研和交流是國際化人才所必備的基本素質(zhì)之一，而中英文雙語教學(xué)能夠提高學(xué)生的英語聽、說及閱讀理解能力，符合“雙一流”建設(shè)的戰(zhàn)略需求。生物化學(xué)作為生命科學(xué)的基礎(chǔ)課程，其雙語教學(xué)已在許多高校開展，但在教學(xué)中存在一些問題和困難，需要在實(shí)踐中不斷探索和改進(jìn)，以達(dá)到有效教學(xué)之目的[2-3]。

一? 生物化學(xué)雙語教學(xué)中面臨的主要問題

生物化學(xué)旨在從分子層面研究生命體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及各種分子代謝，是生命科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，也是20世紀(jì)以來發(fā)展最快、最具活力的學(xué)科之一，新技術(shù)、新發(fā)現(xiàn)層出不窮。生物化學(xué)作為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、食品科學(xué)與工程及部分化學(xué)專業(yè)的本科生基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是日后從事生物醫(yī)學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究，如疾病的致病機(jī)理、藥物研發(fā)、臨床診斷及治療中疾病標(biāo)志分子的鑒定等的理論基礎(chǔ)。

華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院于秋季開設(shè)生物化學(xué)（一），主要講授生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能；春季開設(shè)生物化學(xué)（二），主要講授新陳代謝及其調(diào)控。筆者在十余年的雙語教學(xué)中發(fā)現(xiàn)生物化學(xué)雙語教學(xué)主要存在以下三個問題。

（一）? 學(xué)生普遍感到生物化學(xué)課程的學(xué)習(xí)難度較大

生物化學(xué)課程（以下簡稱“本課程”）內(nèi)容廣泛、復(fù)雜、抽象，需要記憶的知識點(diǎn)多。此外，生物化學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，很多生化反應(yīng)過程和機(jī)理是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，缺乏邏輯推理性，記憶難度大。例如，在蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)中，α-螺旋結(jié)構(gòu)的螺距為0.54 nm，每圈螺旋含3.6個氨基酸殘基。在生物大分子的新陳代謝過程中，脫氫酶是催化電子轉(zhuǎn)移的主要氧還酶，不同脫氫酶所需輔酶不同，無規(guī)律可循，如3-磷酸甘油醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD+，6-磷酸葡萄糖脫氫酶所需輔酶是NADP+，而琥珀酸脫氫酶、?；?CoA的輔酶是FAD。這些只能強(qiáng)記的知識點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會覺得枯燥、乏味和吃力。

（二）? 學(xué)生普遍不愿意閱讀英文原版教材

本課程的指定英文教材為《Lehninger Principles of Biochemistry》（《倫寧格生物化學(xué)原理》），其第一版（1970年）、第二版（1975年）的編寫均由美國生物化學(xué)家Albert Lester Lehninger（1917—1986）獨(dú)立完成，條理清晰、綜合性強(qiáng)，是當(dāng)時一項里程碑式的成就[4]。Lehninger去世后，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的生物化學(xué)教授David L. Nelson及Michael M. Cox致力于該教材的編寫工作，每4～5年更新一次，2021年出版了第八版[5]。《Lehninger Principles of Biochemistry》是國際上公認(rèn)的最優(yōu)秀、最權(quán)威、最受歡迎的生物化學(xué)教科書之一。對于母語為英語的學(xué)生而言，該教材精煉易懂。但是，對于中國學(xué)生而言，該教材中的專業(yè)詞匯量大，有些單詞較為冗長，如glycosaminoglycan、homopolysaccharide等，大部分學(xué)生在剛剛接觸到這類所含字母數(shù)超過15個的單詞時，產(chǎn)生畏難情緒，以致缺乏閱讀教材的勇氣。課程結(jié)束時，學(xué)生因未閱讀教材而對課堂知識的理解不透徹、不全面，此外，學(xué)生專業(yè)英語的閱讀理解能力提升也有限，達(dá)不到雙語教學(xué)的預(yù)期效果。

（三）? 學(xué)生的英文基礎(chǔ)差異較大

少數(shù)學(xué)生的英文基礎(chǔ)相當(dāng)好，可以用英文流暢地回答問題、完成作業(yè)及演講。但部分學(xué)生的英文基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)起來較為吃力，在缺乏督促的情況下，他們會選擇放棄努力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。因此，如何兼顧所有學(xué)生，使人人都學(xué)有所獲，是雙語教學(xué)的一大挑戰(zhàn)。

為解決上述問題，筆者根據(jù)自己在海外求學(xué)時積累的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在對教學(xué)方法進(jìn)行改革、探索的同時，不斷完善學(xué)習(xí)效果評價體系，希望籍此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生既能學(xué)到知識，也能享受學(xué)習(xí)的過程。

二? 探索多樣化的授課方式及方法

（一）? 通過導(dǎo)言引入授課新內(nèi)容

在講授新章節(jié)時，展示一些與講授內(nèi)容相關(guān)的精美圖片、視頻或新聞報道等，然后啟發(fā)性地引入新內(nèi)容，而不是直接進(jìn)入主題，以此更好地吸引學(xué)生的注意力。例如，在講授糖類分子時，先展示蔗糖、大米、土豆、龍蝦殼、棉花和樹皮等圖片，然后提問：這些物質(zhì)的主要成分都是碳水化合物，但為什么它們的形態(tài)及理化特性存在如此巨大的差異呢？讓學(xué)生帶著問題去聽課，注意力會更集中，興趣也會更大。

（二）? 線上線下相結(jié)合

在信息化背景下與時俱進(jìn)，采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式。本課程選擇微助教課堂[6]作為網(wǎng)絡(luò)平臺，在平臺系統(tǒng)中建立英文題庫并不斷補(bǔ)充與完善，題型主要為選擇題、填空題、簡答題及討論題。出題時難、易相結(jié)合，并根據(jù)題目的難易程度設(shè)置答題時間。教師根據(jù)授課進(jìn)度隨堂或課后開放題目，學(xué)生通過手機(jī)端輸入答案或觀點(diǎn)。此外，將某些題目設(shè)置成點(diǎn)答題或搶答題，讓其他學(xué)生對答題學(xué)生的答案進(jìn)行評價。線上答題可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)英語的閱讀、理解能力，避免填鴨式教學(xué)，并能使教師即時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、調(diào)整授課方式及進(jìn)度。

（三）? 著名科學(xué)家的科研經(jīng)歷與思政元素相結(jié)合

在生物化學(xué)這門學(xué)科的發(fā)展過程中，無數(shù)科學(xué)家傾注了大量心血及畢生精力，期間涌現(xiàn)出許多感人和勵志的故事。例如，美國女性生物化學(xué)和藥理學(xué)家Gertrude B. Elion大學(xué)畢業(yè)后，因性別原因無法找到全職工作，但她沒有氣餒，利用業(yè)余時間學(xué)習(xí)，獲得了紐約大學(xué)的碩士學(xué)位。1944年，她成為George H. Hitchings的助手。二人在工作中沒有依賴當(dāng)時廣泛使用的試錯法進(jìn)行藥物研發(fā)，而是利用正常人類細(xì)胞和病原體在生物化學(xué)上的差異來設(shè)計阻斷病毒感染的藥物，由此開發(fā)出治療痛風(fēng)、白血病、皰疹、瘧疾及艾滋病等多種疾病的藥物。Elion女士與Hitchings博士由于發(fā)現(xiàn)了藥物治療的重要原理而獲得1988年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎[7]。通過Elion女士的科研經(jīng)歷鼓勵學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)、工作中要勇于創(chuàng)新，從新的角度思考、解決問題，并且在遇到挫折時不要?dú)怵H，要堅信只要堅持初心，不斷學(xué)習(xí)、提升自己，一定會戰(zhàn)勝困難、達(dá)成目標(biāo)。

（四）? 合理利用多媒體教學(xué)

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能、新陳代謝等章節(jié)的內(nèi)容抽象、復(fù)雜，不易理解與掌握。授課時，適當(dāng)引入動畫及英文視頻，可加深學(xué)生對這些內(nèi)容的理解。例如，丙酮酸羧化酶催化反應(yīng)機(jī)制的動畫，展示了與酶共價結(jié)合的輔酶生物素如何將HCO3-中的羧基以CO2的形式轉(zhuǎn)移至丙酮酸的甲基碳而生成草酰乙酸的過程，生動體現(xiàn)了具有柔性長鏈的生物素在酶的不同活性位點(diǎn)之間像手臂一樣擺動、進(jìn)行基團(tuán)轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)和優(yōu)勢。又如電子傳遞及氧化磷酸化視頻，對電子在線粒體內(nèi)膜呼吸鏈的各復(fù)合體之間傳遞、驅(qū)動質(zhì)子從線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至膜間腔、建立起跨膜質(zhì)子動力勢以及質(zhì)子從膜間腔回流至線粒體基質(zhì)時驅(qū)動ATP合成的過程進(jìn)行了生動而形象的演示及英文解說。這類動畫及視頻有助于學(xué)生理解抽象的生化反應(yīng)機(jī)制及復(fù)雜的代謝過程，降低記憶難度，同時又有利于學(xué)生提高英語聽力。

（五）? 注重對知識的總結(jié)和舉一反三

在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)千差萬別，分別由不同的酶所催化。對這些反應(yīng)進(jìn)行分析和比較，會發(fā)現(xiàn)有些反應(yīng)的催化機(jī)制相似。例如，在脂肪酸的β-氧化途徑中，通過脫氫、水合、再脫氫三個步驟可使脂酰輔酶A中的β-亞甲基轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶?，生成酮酰輔酶A；而在三羧酸循環(huán)中，也可通過脫氫、水合、再脫氫三個步驟將琥珀酸中的亞甲基轉(zhuǎn)變?yōu)轸驶?，生成草酰乙酸。由此可見，?氧化和三羧酸循環(huán)這兩個完全不同的代謝途徑可通過相似的反應(yīng)機(jī)制在碳原子上引入羰基。又如，丙酮酸羧化酶、丙酮酸脫氫酶復(fù)合物及脂肪酸合成酶復(fù)合體可分別催化CO2、乙?；鶊F(tuán)及丙二?；鶊F(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，三者分別與具有柔性長鏈的生物素、二氫硫辛酸及磷酸泛素共價結(jié)合，通過鏈的擺動在酶的不同活性位點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移基團(tuán)。在授課中適時對這些內(nèi)容進(jìn)行比較和總結(jié)，可使學(xué)生溫故而知新，同時也能提高學(xué)生對知識進(jìn)行綜合、舉一反三的能力。

（六）? 講授英文專業(yè)詞匯的拆合及記憶方法

很多生物化學(xué)專業(yè)單詞都是合成詞，可以通過拆分聯(lián)想及組合方式進(jìn)行記憶。

1? 拆分聯(lián)想法

先將單詞拆分成詞根或詞綴，然后在詞根或詞綴的基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)想、拓展詞匯。例如，dehydrogenase（脫氫酶）由前綴de-、hydrogen及后綴-ase三部分組成，其中de通常加在動詞或名詞之前，表示否定、相反、除去或除掉；hydrogen（氫）由前綴hydro-/hydr-（水、流體或氫化）與gen（產(chǎn)生、類別）組成；-ase置于詞尾，表示酶。這三個詞綴或詞根中的每一個都能與其他詞根或詞綴組合成新的單詞，如 hydro-加-ase為hydrolase（水解酶），與lysis（溶解、分解）組合，成為hydrolysis（水解）；hydr-加名詞后綴-tion為hydration （水合作用），加-ase為hydratase（水合酶），hydration 與hydratase進(jìn)一步加de-成為dehydration（脫水）及dehydratase（脫水酶）； hydrogen加后綴-ate（生成）或-ase，可得到hydrogenate（加氫、使氫化）及hydrogenase（氫化酶），二者再加de-成為dehydrogenate（脫氫）及dehydrogenase（脫氫酶）。生物化學(xué)中還有很多含de-、hydro-/hydr-及-ase的單詞，根據(jù)詞根或詞綴對其進(jìn)行分類，列于表格中（表1），使學(xué)生在記憶某個由多個詞綴或詞根組合而成的單詞時，既能了解單詞的構(gòu)成法，還能熟悉其他相關(guān)詞匯，從而做到融會貫通，快速增加詞匯量。

2? 組合記憶法

生化詞匯中，有些表示生物分子的單詞前帶有不同的前綴，這部分單詞可通過組合的方式進(jìn)行記憶。例如，要表示polypeptide（多肽）所含氨基酸殘基的數(shù)目，則在其前加前綴di-（二、雙）、tri-（三）、tetra-（四）、penta-（五）、hexa-（六）、hepta-（七）、octa-（八）、nona-（九）、deca-（十）、oligo-（少、寡）或poly-（多、聚、復(fù)）等，意為二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽、九肽、十肽、寡肽及多肽。相似地，在saccharide（糖類）、nucleotide（核苷酸）等單詞前也可加上這些表示數(shù)目多少的前綴。如果這些前綴與后綴-ose（單糖的總稱）組合，則表示單糖所含碳原子的數(shù)目，如triose（丙糖）、tetrose（丁糖）、pentose（戊糖）、hexose（己糖）、heptose（庚糖）等（表2）。將這類單詞的前綴及詞根或后綴以表格的形式進(jìn)行組合、總結(jié)，可降低記憶難度，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能舉一反三、事半功倍。

（七）? 學(xué)生分組演講

選擇與日常生活、人類健康密切相關(guān)的生物化學(xué)知識為主題，如維生素、發(fā)酵食品、疾病的致病機(jī)制等，讓學(xué)生自由分組、選題，用英文制作ppt并在規(guī)定時間內(nèi)完成演講。教師對演講進(jìn)行點(diǎn)評，學(xué)生在微助教課堂手機(jī)端提交評分情況。該方式可充分調(diào)動師生及生生互動，有助于學(xué)生鞏固課堂知識、拓寬知識面， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可培養(yǎng)學(xué)生在資料查詢、邏輯思維、演講及團(tuán)隊協(xié)作等方面的能力，為他們今后的學(xué)習(xí)及職業(yè)生涯打下良好的基礎(chǔ)。

三? 建立多樣化的學(xué)習(xí)效果評價體系

在教改前，學(xué)生的總成績由考試卷面成績（70%）與作業(yè)成績（30%）構(gòu)成。教改后，考試卷面成績?nèi)哉伎偝煽兊?0%，但平時成績的評價更為多樣化，包括作業(yè)（10%）、微助教課堂（10%）、單詞測試（5%）、教材閱讀（3%）及分組演講（2%）五項。

本課程從2017年開始采用上述評價體系以來，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性普遍提高，能認(rèn)真完成各項學(xué)習(xí)任務(wù)。通過分析2012—2022年十年間（教改前后各五年）學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，發(fā)現(xiàn)教改后卷面成績的不及格率顯著降低，而優(yōu)秀率（尤其是生物化學(xué)一）有了明顯提高。此外，教改使生物化學(xué)（二）卷面成績在60～69分及80～89分分?jǐn)?shù)段間的分布百分比分別明顯降低及增加（圖1（a））。教改后，生物化學(xué)（一）綜合成績的不及格率及優(yōu)秀率分別顯著下降及上升，而生物化學(xué)（二）綜合成績在各分?jǐn)?shù)段的分布都出現(xiàn)了明顯變化，其中不及格率及60～79分?jǐn)?shù)段的分布百分比明顯降低，良好率及優(yōu)秀率顯著提高（圖1（b））?？梢?，新的教學(xué)及評價體系對督促學(xué)生平時努力學(xué)習(xí)、掌握課堂內(nèi)容、提升學(xué)習(xí)成績是行之有效的。

四? 結(jié)束語

本文所采用的教學(xué)方法及評價體系充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)生積極性，明顯提升了學(xué)習(xí)成績，初步達(dá)到了教改目的。同時，由于教改對生物化學(xué)（二）成績的提升更為顯著，說明目前的教改措施更適用于生物化學(xué)（二）。在今后的教學(xué)中，將深度挖掘生物化學(xué)（一）的課程特點(diǎn)，引入新的授課方式及方法，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，摸索出更適合生物化學(xué)雙語教學(xué)的教學(xué)體系，使學(xué)生不但能在考試中取得好成績，也能在今后的學(xué)習(xí)和工作中根據(jù)課堂學(xué)到的生物化學(xué)知識解決實(shí)際問題，達(dá)到有效教學(xué)之目的。

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