生物化學(xué)課堂教學(xué)探索
時間:2022-11-19 10:22:28
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摘要:本文總結(jié)了提高生物化學(xué)教學(xué)效率的一些講課細(xì)節(jié)。首先將生化知識與日常生活和應(yīng)用相結(jié)合能增加學(xué)習(xí)的趣味性。其次從不同角度講解新概念以助于學(xué)生全面和深入理解,并將生化基礎(chǔ)知識與當(dāng)今科研發(fā)展相聯(lián)系進(jìn)一步拓展學(xué)生認(rèn)識;通過幾種形式的提問多方調(diào)動學(xué)生積極思維;適時提醒學(xué)生科學(xué)研究的局限性,并通過對流行說法的考察調(diào)研和討論,訓(xùn)練學(xué)生的思辨能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和批判精神。最后建議利用好專業(yè)課堂培養(yǎng)學(xué)生的健全人格。
關(guān)鍵詞:生物化學(xué)教學(xué);細(xì)節(jié);積極思維;思辨能力;人格培養(yǎng)
生物化學(xué)是現(xiàn)代生物學(xué)和分子生物學(xué)的共同語言和基礎(chǔ)[1],是生物學(xué)各專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。牢固的生物化學(xué)基礎(chǔ),對學(xué)生以后學(xué)習(xí)分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等課程以至將來的科研工作都非常重要。生物化學(xué)課程內(nèi)容非常廣泛豐富,因此如何在有限的課時內(nèi)提高教學(xué)質(zhì)量和效率,尤其在目前學(xué)生面臨各種外界誘惑的情況下,如何抓住注意力,提高他們的學(xué)習(xí)積極性、提升學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到準(zhǔn)確而全面的學(xué)習(xí)生物化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)一步培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,引導(dǎo)學(xué)生獨立思考,培養(yǎng)批判性思維,一直是生化教師不斷探討的課題[2-3]。近年各高校在教與學(xué)的新方法新平臺上也進(jìn)行了很多探索,如建立微信公眾號及開設(shè)慕課和微課等[4-5]。但因其自身內(nèi)容的原因,課堂教學(xué)仍是生物化學(xué)課程最重要的方式。我們在多年《生物化學(xué)》教學(xué)與實踐的基礎(chǔ)上,開展了精品課程和雙語課程建設(shè),同時結(jié)合開設(shè)其他相關(guān)課程的經(jīng)歷,總結(jié)了課堂教學(xué)與實踐的細(xì)節(jié)和經(jīng)驗教訓(xùn),與同行分享。
1怎么講得有趣
除了將知識全面準(zhǔn)確傳授給學(xué)生,“講得有趣”應(yīng)該是現(xiàn)代教學(xué)最重要的技術(shù)。今天即便是大學(xué)課堂,講課生動有趣也是非常必要的。生物化學(xué)因其內(nèi)容與日常生活和醫(yī)學(xué)的密切關(guān)系,更容易做到有趣。比如紫外線促進(jìn)體內(nèi)活性維生素D的合成,所以曬太陽可以促進(jìn)鈣和磷吸收及骨骼鈣化;并不是所有的氨基酸都有密碼子,如羥脯氨酸和羥賴氨酸,它們是在膠原蛋白合成中由羥基化酶催化修飾而成的;二硫鍵的斷裂與重新形成是燙發(fā)的基礎(chǔ),α-螺旋使得毛發(fā)具有很好的延展性,真絲因β-折疊結(jié)構(gòu)而柔軟但幾乎不能拉伸。有些基礎(chǔ)知識內(nèi)容與應(yīng)用的結(jié)合,也會使得枯燥的知識變得生動。如轉(zhuǎn)氨酶活性是臨床檢測指標(biāo)之一,與肝功能有關(guān);酶原激活是消化系統(tǒng)蛋白酶作用的關(guān)鍵步驟,如酶原在胰臟中提前活化會致胰腺炎;講凱氏定氮測定蛋白質(zhì)含量不得不提三聚氰胺事件,更重要的是進(jìn)一步說明,任何指標(biāo)測定都具有一定的局限,因而在科研中要認(rèn)識方法的不足,培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力;講三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝時,可進(jìn)一步引入并明確當(dāng)代營養(yǎng)指標(biāo)的表示,如食品包裝上營養(yǎng)素參考值(nutrientreferencevalues,NRV)標(biāo)識的概念和意義;在各物質(zhì)代謝之間關(guān)系的學(xué)習(xí)中,探討科學(xué)飲食和科學(xué)減肥并進(jìn)行飲食教育。講課中提示這些概念與日常生活的關(guān)系,還可以培養(yǎng)學(xué)生觀察思考生活中知識點的習(xí)慣,并注意相關(guān)知識的應(yīng)用,培養(yǎng)他們愛學(xué)習(xí)、勤思考及會批判的能力。其實有趣的內(nèi)容不一定和課程直接相關(guān),在講到“枯燥乏味具有催眠功效”的內(nèi)容時,講一個課外話題或者笑話,也許更能調(diào)節(jié)氣氛,有意想不到的效果。要想講得有趣,要求教師首先注意對日常相關(guān)知識的積累,爭取擁有廣博的知識,注重自身思辨習(xí)慣的培養(yǎng),并提升自身的幽默感,以自己的熱情和興趣去感染學(xué)生,以激起學(xué)生對生化課程學(xué)習(xí)的興趣和熱情[1]。
2概念的引入和復(fù)習(xí)
對新概念新知識,從不同角度講解并注意及時復(fù)習(xí),這樣學(xué)新溫故,是非常有效的方法。在初學(xué)氨基酸的結(jié)構(gòu)時,適當(dāng)引入側(cè)鏈基團(tuán)與蛋白質(zhì)功能的關(guān)系,可以使得功能基“活起來”,就不會覺得結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)太枯燥。如-SH與酶的活性中心必需基團(tuán)、精氨酸的胍基與尿素生成、亮氨酸的側(cè)鏈與“拉鏈結(jié)構(gòu)”、絲氨酸和蘇氨酸與羥基的磷酸化等。在講述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次時,先從寡聚蛋白的四級結(jié)構(gòu)講起,這樣較為宏觀的概念是很容易理解的。然后講每一個亞基的三級結(jié)構(gòu),再深入到二級(想象一下,將具三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)鏈輕輕拉伸)、一級結(jié)構(gòu)(將蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)一步拉伸)。再反過來從具有規(guī)律性的初級到高級結(jié)構(gòu)進(jìn)行更具體的概念講解。這樣先由表及里,再從內(nèi)到外描述,有助于各結(jié)構(gòu)概念及層次遞進(jìn)的理解。有些抽象的術(shù)語可以從其他具體的概念入手。學(xué)習(xí)酶活性的表示和檢測時,先以長度或溫度的單位為啟示,引入酶活性是指酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的能力,而酶活力的大小可以用在一定條件下所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來表示,這樣一步步引導(dǎo),就使得活力及單位的意義容易理解。B族維生素與輔酶的關(guān)系可以擴(kuò)展至教材下冊要講的代謝產(chǎn)物,比如泛酸形成的CoA,可以先給出乙酰-CoA的結(jié)構(gòu),并概述其在代謝中的重要作用,這樣使學(xué)生學(xué)習(xí)了泛酸和CoA的結(jié)構(gòu),也對其在代謝中的角色有了初步了解,有助于對結(jié)構(gòu)的記憶和功能的學(xué)習(xí)。維生素的作用還可以和許多重要事件相關(guān),如“維生素贏得的戰(zhàn)爭”;葉酸因與DNA合成密切相關(guān),而孕婦因胎兒生長的需要須進(jìn)行補(bǔ)充,對這些知識點稍加提及,不僅可以點明維生素的重要性,也可適當(dāng)提升課堂氣氛。
3知識概念認(rèn)識的不斷深入與全面理解
很多生物化學(xué)知識的學(xué)習(xí)需要一個不斷發(fā)展和全面認(rèn)識的過程。如初學(xué)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)時,知道蛋白質(zhì)形狀接近球形或橢圓球形,多肽鏈折疊緊密,疏水的氨基酸側(cè)鏈位于內(nèi)部,親水的在外部。但講到蛋白質(zhì)的表征時,給出具體的例子如溶菌酶的圖片,卻可以看出蛋白質(zhì)表面是有一些疏水基團(tuán)的。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步說明,疏水基團(tuán)的多少,與其鹽析時所需要的鹽濃度相關(guān)。講透析應(yīng)用時,聯(lián)系科研實踐中透析后期出現(xiàn)蛋白質(zhì)析出的現(xiàn)象,復(fù)習(xí)鹽溶的概念。繼而提醒生化實驗課在蛋白質(zhì)性質(zhì)實驗中,酪蛋白配制時加入醋酸鈉作為促進(jìn)其溶解的鹽溶機(jī)理。在學(xué)習(xí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能時,可以從多個層次闡明。除了從肌紅蛋白與血紅蛋白這樣高級結(jié)構(gòu)、鐮刀型貧血癥這種單個氨基酸突變與功能的關(guān)系,還可以復(fù)習(xí)同源蛋白的概念,更全面說明氨基酸組成及順序與蛋白質(zhì)功能的關(guān)系。并由此為切入點,介紹現(xiàn)代蛋白質(zhì)研究的多種方法,如通過基因分析推測某一蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能,這樣既可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維,又使學(xué)生了解蛋白質(zhì)研究的前沿發(fā)展,并鼓勵有興趣的同學(xué)去查找資料,將結(jié)果在課堂上分享。核苷酸的合成途徑在講完從頭合成和補(bǔ)救途徑之后,可適當(dāng)介紹單克隆抗體技術(shù)中的關(guān)鍵篩選原理,加深對兩條途徑中關(guān)鍵酶:次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)和抑制劑氨甲喋呤的認(rèn)識,以利于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。
4拓展認(rèn)識,培養(yǎng)思辨能力和批判性思維
現(xiàn)代抗體酶已遠(yuǎn)不是當(dāng)初簡單的“有催化作用的抗體”的概念,更多的是作為“導(dǎo)彈的抗體”將酶引入既定位點,這部分內(nèi)容可以擴(kuò)展到因“魏則西事件”而飽受爭議,但前景看好的免疫治療。通過一系列的學(xué)習(xí)、討論和思考,可以培養(yǎng)學(xué)生辨別是非、從專業(yè)角度一分為二看問題的能力。維生素H,即生物素是因有人大量食用生雞蛋而產(chǎn)生皮炎的事件發(fā)現(xiàn)的,這樣的致病機(jī)理可以聯(lián)系到當(dāng)前生物技術(shù)中廣泛使用的“生物素-親和素”檢測系統(tǒng),以此擴(kuò)展科研知識和視野。糖尿病是目前世界范圍內(nèi)嚴(yán)重影響人類健康的一大類疾病,有人稱“糖殺死的人比火藥更多”[6]。在胰島素和糖尿病內(nèi)容的學(xué)習(xí)后,建議學(xué)生課余查找糖尿病機(jī)制和現(xiàn)狀的資料,并在課堂上進(jìn)行交流。氨基酸衍生的生物活性物質(zhì)中,介紹酪氨酸衍生的多巴、多巴胺與抽煙、吸毒與愛情愉悅相關(guān),聯(lián)系神經(jīng)退行性疾病及相應(yīng)治療藥物的開發(fā),并介紹與此相關(guān)的2000年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)叩墓ぷ?,擴(kuò)大學(xué)生知識面,培養(yǎng)學(xué)生的國際視野。5-羥色胺,即血清素是色氨酸的衍生物,與抑郁癥有關(guān),網(wǎng)上大量信息告訴大眾“血清素合成和曬太陽相關(guān)”,鑒于抑郁癥在當(dāng)前社會呈明顯上升趨勢,布置作業(yè)讓學(xué)生去查找相關(guān)知識,以明確相關(guān)性。相似問題還有“多吃膠原蛋白有美容作用”等。查到足夠多資料并討論后,學(xué)生會發(fā)現(xiàn),很多流行的說法沒有可靠的科學(xué)依據(jù)。這些課上課后訓(xùn)練,都有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和批判性思維。
5提問的藝術(shù)
生物化學(xué)課程設(shè)置處于本科學(xué)習(xí)較早階段,因而需要大量的知識學(xué)習(xí)和積累,這就使得大多數(shù)情況下教師偏重知識的傳授,容易忽略學(xué)生思維的訓(xùn)練。好奇之心,人皆有之。問題導(dǎo)學(xué)是訓(xùn)練學(xué)生主動思維的好方法。智者問得巧,課堂問題如果設(shè)計得好,不僅可以抓住學(xué)生的注意力,也可以促進(jìn)學(xué)生深入思考。提問的方式可以是多種方式多層次的。課前提問是督促學(xué)生復(fù)習(xí)的重要一環(huán),同時還能明確學(xué)過的內(nèi)容里有哪些是需要重點掌握的;講課過程中的提問,可以是簡單的提問以幫助學(xué)生回憶,比如脂肪酸、膽固醇合成時需要的NADPH和乙酰-CoA來自哪里?可以是與學(xué)習(xí)知識點相關(guān)的現(xiàn)象,比如,為什么好久沒活動突然大量運動會肌肉酸痛?長期堅持運動的運動員為何不會有此反應(yīng)?還可依學(xué)過的知識進(jìn)行猜想,以加深知識點的印象。如糖原降解的產(chǎn)物是1-磷酸葡萄糖,那合成糖原的前體可能是什么呢?思考的結(jié)果不僅使學(xué)生復(fù)習(xí)了糖原分解、糖原的結(jié)構(gòu),也會對合成前體UDPG有很深的印象。有些問題可以幫助歸納總結(jié),如所有學(xué)過的核苷酸的功能都有哪些?乙酰CoA參與過哪些反應(yīng)?次黃嘌呤在哪些代謝中出現(xiàn)過?還可以是有一定深度的問題,問題不一定有標(biāo)準(zhǔn)答案,但這反而會引領(lǐng)學(xué)生深入思考。比如蛋白質(zhì)的熱變性一定是不可逆的嗎?酶的調(diào)節(jié)為什么會是從分子到個體水平多層次的?蛋白質(zhì)為什么會有那么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層次?重要的是,對各類提問,都能落實到學(xué)生回答,最好和平時成績掛鉤,這樣學(xué)生才會認(rèn)真對待問題,避免提問流于形式。
6專業(yè)英語漸進(jìn)滲入與學(xué)習(xí)
專業(yè)英語的重要性不在此贅述。其實英語滲入也是很受學(xué)生歡迎的課堂教學(xué)方式。幾年示范教學(xué)的結(jié)果說明,雙語課程不僅可以將學(xué)生引入專業(yè)英語的大門,學(xué)習(xí)的過程也可以提高他們學(xué)習(xí)日常英語的興趣。教學(xué)中我們秉持一方面仔細(xì)講解一方面及時鼓勵的原則,從“推與拉”兩方面著手。教學(xué)初始時在學(xué)生學(xué)習(xí)理解了知識點的基礎(chǔ)上引入英語,這樣可避免學(xué)生因?qū)τ⒄Z理解的不確定而影響到對生物化學(xué)概念的準(zhǔn)確認(rèn)識。學(xué)習(xí)中要使學(xué)生認(rèn)識到專業(yè)英語句型相對簡單,很多專業(yè)詞匯是復(fù)合詞,并記住常見的詞干、前綴和后綴。清楚這些特點有助于學(xué)生克服懼怕和抵觸心理。學(xué)習(xí)須是先慢后快的循序漸進(jìn)。從原文的閱讀與輔導(dǎo)、講解專業(yè)詞匯的組成開始,經(jīng)過一段時間學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己的進(jìn)步,積極性會大大提高。在后期我們先放英語PPT,學(xué)生快速自學(xué)后教師再總結(jié)要點。每章作業(yè)布置一些必讀的原文教材并推薦現(xiàn)刊文獻(xiàn)鼓勵閱讀。經(jīng)過一個學(xué)期的訓(xùn)練,不同水平學(xué)生會有不同收獲。學(xué)生反映:雙語教學(xué)方式新鮮、有趣,語言轉(zhuǎn)換有助于活躍課堂氣氛,可以避免聽覺視覺疲勞導(dǎo)致的走神;英語的引入使學(xué)生看到了專業(yè)概念的原初表達(dá)——這和翻譯后的中文經(jīng)常不完全相同,有助于更準(zhǔn)確更深入地了解生化概念;不僅使學(xué)生接觸到了專業(yè)英語,對學(xué)習(xí)也是一種啟示和指引;可活躍思維,開闊眼界,對專業(yè)英語不再那么害怕,通過對原文的閱讀和自學(xué),很有成就感。
7利用專業(yè)課堂進(jìn)行學(xué)生人格的培養(yǎng)
“教育者,養(yǎng)成人性之事業(yè)也?!睂I(yè)課堂因為學(xué)生的重視程度,無疑是對學(xué)生健全人格培養(yǎng)最有效的場所。教師在課堂上的言行對學(xué)生有著潛移默化的作用,這種作用比單純說教的力量大得多。根據(jù)課堂上的相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系科學(xué)家的事跡,或利用零星時間對課堂內(nèi)外的小事及某些社會事件及時表明態(tài)度非常必要。對生活中碰到的好的和不好的小事件及時點評,可以使學(xué)生意識到為人處世的原則,幫助學(xué)生優(yōu)秀素質(zhì)的養(yǎng)成。比如在課堂上對學(xué)生從家鄉(xiāng)帶來水果與大家分享這件小事,我們除了詢問學(xué)生不辭辛苦的過程,還及時提醒其他同學(xué)應(yīng)該說聲謝謝——用放大鏡看學(xué)生的優(yōu)點,用縮小鏡看缺點。通過對社會上的熱點事件引導(dǎo)思考,培養(yǎng)學(xué)生積極正確的世界觀和人文情懷??茖W(xué)家的故事具有更強(qiáng)的感染力。講述酶活性部位研究時,介紹我國生物化學(xué)家鄒承魯研究酶必需基團(tuán)的化學(xué)修飾和酶活性喪失的定量關(guān)系后,講述老先生留學(xué)回國后的酶活性研究及相關(guān)工作,并介紹他作為“拿著試管和燒瓶的戰(zhàn)士”的故事,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?,更要?qiáng)調(diào)科研工作者的職業(yè)操守和社會擔(dān)當(dāng)。
8其他細(xì)節(jié)
教學(xué)課件須博取眾長不斷更新,從兄弟院校課件中發(fā)現(xiàn)自己的不足并學(xué)習(xí)借鑒。賞識教育非常適用于生物化學(xué)課堂,學(xué)生普遍感覺生物化學(xué)課程難學(xué),及時肯定學(xué)生的進(jìn)步會使他們增強(qiáng)信心。講課時的節(jié)奏感非常重要,難點要慢,需要反應(yīng)時間的內(nèi)容要停頓;容易理解的要快,避免學(xué)生覺得無趣而分神。在多媒體授課中適當(dāng)轉(zhuǎn)換板書是吸引眼球的好方法,同時可以緩解長時間注視屏幕導(dǎo)致的視覺疲勞。關(guān)鍵詞的強(qiáng)調(diào)及知識點的梳理,都可利用板書達(dá)到效果。有些知識點是值得仔細(xì)講解的,比如DNA聚合酶催化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),引物鏈上3′羥基對新進(jìn)入dNTP上α磷原子發(fā)生親核攻擊形成3′磷酸酯鍵,這個過程不僅闡述了聚合機(jī)理,也說明了新鏈合成的方向是5′→3′。我們課題組非常注重每年研究生入學(xué)考試真題的收集,及時將有些內(nèi)容融入教學(xué),同時使學(xué)生了解考研動態(tài)。初學(xué)者對概念的準(zhǔn)確掌握非常重要,因此我們在教授概念及基本代謝基礎(chǔ)上再鼓勵學(xué)生自學(xué)。這樣可以先夯實基礎(chǔ),再訓(xùn)練其自學(xué)能力并拓展知識。自學(xué)后要點的總結(jié)非常必要,有助于督促學(xué)生并明確知識點。我們還嘗試對學(xué)生平日思考習(xí)慣和動手能力的培養(yǎng),如利用國慶長假布置實踐作業(yè),讓他們在生活中觀察思考或?qū)嵺`一件具體事項(在動手洗衣服這件小事上,也可以思考從浸泡到洗滌再到漂洗每一步是有著怎樣的化學(xué)反應(yīng)),并寫成實驗報告;在生化實驗中倡導(dǎo)學(xué)生去嘗試與實驗講義不同的內(nèi)容。某種意義上說,錯誤更能促進(jìn)學(xué)生成長。這些實踐都力求從培養(yǎng)學(xué)生的觀察思考習(xí)慣入手,進(jìn)一步引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力。課堂,不僅是傳授知識,更是對學(xué)生人格和情操產(chǎn)生重要影響的平臺。講課的細(xì)節(jié)很大程度上決定著授課效果。一個受學(xué)生喜歡的教師,一定是提高教學(xué)效率的主導(dǎo)。教師要用心去感受學(xué)生,感知學(xué)生的接受度,在課堂上努力營造積極思考和坦誠寬松的氣氛。教師在教授知識的同時,應(yīng)有意訓(xùn)練學(xué)生批判性思維、發(fā)現(xiàn)并解決問題和獨立思考的能力,讓學(xué)生具有學(xué)會持續(xù)發(fā)展的素質(zhì)基礎(chǔ),擁有能夠應(yīng)用于未來的技巧和能力。
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作者:劉國安 張麗娜 楊 紅 武國凡 曾家豫 張騰國 單位:西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院