生物化学理论教学的几点体会

游 娟

广东药学院生物化学与分子生物学系,广州 510006

生物化学是研究生命现象,探索生命本质的一门非常有趣的学科。其学科特点之一是从微观角度解释分子的特性及种种反应机制,而分子本身不能被看到。和一般医学基础课相比,生物化学具有理论抽象、代谢复杂、概念模糊等学科特点,学生往往觉得无所适从。笔者总结了几年的教学实践,谈谈生物化学理论教学上的一些体会。

1 课前准备

课前准备不能简单视为写出一份讲稿或教案,而是对教学内容理解消化后的再创造,其核心在于教学思维的形成,而教案、讲稿、课件等教学材料则是教学思维的体现[1]。即便是经验丰富的教师,每次上课前仍十分谨慎,一个人的生命不可重复,一堂课讲过了也不可能重来。

1.1 教学内容的组织

生物化学一般在大学二年级开设,学生已具有基本的化学思维,尤其是有机化学是学习生化非常好的工具。然而了解化学而不了解生物逻辑是无法充分理解生命现象的。化学只对独立的反应负责,虽然单独的反应遵循普遍的化学规律,生命一旦将这些反应有序地组织起来,就上升到了另一层次。如何将这一层次的规律传递给学生?课堂教学就围绕着这一问题规划展开。

任何学科都是有逻辑性的,看似繁杂的生物化学也不例外。对教学内容,首先在脑中形成一个主干脉络,再用细节的知识、例子,有条理地展示,去丰富成一棵根深叶茂的大树,并注意细节之间的逻辑联系,从而将分散的知识点串成一个有机的体系。

比如:“物质代谢及其调节”这一篇[2],学生看到蜘蛛网似的代谢网络就像进了迷宫,望而却步,死记硬背就很了不起,更别提应用知识去解决实际问题了。备课时应从学生的思维出发,以关键的切入点来进入知识的主干脉络:

“氧化供能”是糖、脂类、蛋白质三大营养物质共同的生理功能,可以作为一个切入点。物质结构各异,但都含有碳、氢元素,和石油中的碳氢化合物一样处于还原态,在细胞中彻底氧化成CO2和水,类似于汽油在发动机中燃烧,高度释能。“氧化”一词正是概括了碳氢元素在代谢中的经历。这样引入,就能避免学生纠缠于纯粹的分子式、化学反应,而站在生物学意义的高度来看待代谢途径,掌握知识的主线[3]。随着反应的进行,分子的碳原子数量在减少,而且一直被氧化直至最高氧化态(CO2);脱氢反应也应该被留意,氢被氧化生成水,对能量也有贡献。按照这种思维,学生尤其会注意起始物、重要中间产物、终产物、关键酶以及产(耗)能、脱氢的反应,这些分散琐碎的知识点也因此归纳到一条主线下,成为一个整体。

生物化学是生命科学的基础学科,同时受益于多学科的研究方法与技术,是该领域发展迅猛的前沿学科。在要求学生掌握基本理论和基本方法的同时,注意跟踪本领域的科技前沿信息,并适当融入其他学科的理念,使学生关心学科发展的最新成果,促进知识体系的持续性和延展性,培养开放性思维。

1.2 教学材料的准备

教学材料是教学思维按照教学时间进行具体安排的体现,是教师授课的依据。除了传统的教案、讲稿以外,还包括课件、影音动画等形式。

教案和讲稿都属于教学的文字载体,表面看来教案简单而讲稿丰富。有些人很容易进入一个误区:几本教科书的拼接就是讲稿,课本的各级标题提出来就成了教案。其实教案和讲稿分工明确,分别回答了“怎么教”和“教什么”的问题,带有教师鲜明的个性特色。

教案是教学的整体构思,是以课时为单位的规划方案。既有教学如何层层推进的步骤,还反映了具体教学方法及课堂组织策略。学校一般有统一的格式,这并不意味着教案可以千篇一律。教师的教学思维不同,授课艺术各有千秋,青年教师也可以从教案的书写中逐渐成熟,形成自己驾驭和组织课堂的特色。

讲稿,通俗点说就是教师在课堂的讲话稿。讲稿以教学思路和策略为骨架,以详尽的解析构成丰富的血肉。除了说清楚每个要点,还要注意知识的衔接方式,是提纲挈领式的教案所顾及不到的。讲稿内容来源有三:教材,这是教学的依据和根本。然而教材是沉淀多年的经典知识,有必要适当地介绍本领域前沿的最新进展。好的讲稿还必须融合自己的体验,形成有特色的课程体系,这就要求青年教师在实际教学中善于总结,同时注意吸收和运用他人的教学经验。

微软公司的Powerpoint软件编辑功能强大,界面简单,展示方便,是最普及的课件制作工具。首先应想好故事的大纲,合理安排每个页面的内容范围。每个页面都有清楚的主题,完整的内容,页面之间层次分明,衔接自然,符合教学推进的逻辑。课件内容的展示一般有三种形式:文字、图表和动画。文本内容是课本的提炼和重排,应文字精练、重点突出、条理分明,尽量采用提纲、表格、图形等一目了然的形式。重要的概念则描述严谨全面,不能吝惜笔墨。多利用流程图来体现知识的逻辑性,并适当使用图片、动画来帮助理解抽象的空间结构和动态过程,如复制、转录和翻译等。

Powerpoint的动画效果直接表现复杂的过程(如遗传、生物氧化等)还很欠缺。因此,教师经常会利用互联网寻找多媒体素材。目前网络上精美而生动的动画大多是英文界面,构思巧妙,有趣易懂,在搜索的过程中还会开拓思维,接触各种类型的教学理念[4]。当然,这些都需要教师花费大量的时间和精力,并且具有相当的网络知识和英文水平。平时注意积累教学素材,根据教学需要选用,不要喧宾夺主,为了利用动画而改变既定的教学策略。

课件除了内涵丰富,也要重视设计和包装。背景尽量使用纯色,如果是文字居多,不妨使用蓝色黄字或蓝底白字,类似高速公路的路牌,异常鲜明。对于图片动画丰富的课件来说,蓝底略显花哨,白底最百搭,各种颜色的字体都比较醒目。字距、行距、文字大小以教室最后一排学生能看清为宜。尽量使用通用字体,避免电脑不兼容而出现乱码。版面不要过于复杂,避免文字过多而成为放大的课本,也要防止不必要的动画、声音的堆砌而分散学生的注意力[5-6]。最好还能关注整体的平衡和色彩的协调。引用的资料要注明出处。总之,优秀的课件需要教师具备扎实的专业知识,相关心理学知识和一定的美学修养。

2 课堂教学的实施

课前准备和课堂教学,就像剧本和演出。有了好的剧本,表演就成功了一半,学生的参与、反馈、接受则是成功的另一半。由于种种顾虑,新教师刚上讲台难免紧张,但只要准备充分,热忱投入,一旦进入正题,心情会逐渐平复,即使出现小错误,也能得到学生的认可。上课时教师与学生的语言、表情、手势和眼神的交流是课堂的精髓,有助于根据教学效果及时调整教学节奏。教学语言不同于日常说话,要用词严谨,尽量避免口误,英语词汇发音准确。重视每学期的第一节课,这节课的表现直接形成学生对教师和对该门课程的印象。

2.1 承上启下,注重知识的层次性

通常,教师会利用前几分钟回顾上节课的内容,引导学生进入上课的状态,同时也过渡到新的内容。新旧的衔接方式体现了教师的教学技巧[7],一般以问题的形式来引入,可以启发学生思考、回顾,教师的肯定则增强了他们的自信心,活跃了课堂气氛,学生的注意力都会集中过来,而一旦进入到已有知识不能回答的问题,学生就来兴趣了,授课自然进入下一个环节。比如:“生物氧化”的进入,不妨先回到代谢网络:糖酵解途径-TCA-氧化磷酸化构成的中轴线是细胞最主要的代谢大道,TCA-氧化磷酸化则是物质氧化的必经之路。物质氧化的能量由两种方式贡献,糖、脂代谢的学习解决了C原子氧化过程中以底物水平磷酸化方式产能的问题,继而提出氢原子以何种方式氧化为水,并释放出能量的问题。

2.2 把握知识脉络,构建全局性知识框架

引导学生掌握知识的基本脉络,比强调具体的概念和原理给学生的印象更深。青年教师有一个通病:恨不得一下子把所有知识都灌输给学生。这样常常导致不分主次,让学生迷失在繁杂的信息里。有经验的教师往往做到了削枝强干,突出重点[8]。例如:三大代谢的经典理论,把详细化学反应、分子式作模糊处理,突出主干内容:代谢途径的关键物质、限速酶、意义等内容作重点,以点带面,点、线、面结合,引出紧密联系的后续课程。如6-磷酸葡萄糖,是糖代谢的中间产物之一,经过它,可以分别进入到糖的氧化分解,糖原的合成,糖原的分解和磷酸戊糖途径,而这些途径构成了糖代谢的主要代谢网络。

讲授中循序渐进地培养学生思考和学习的能力,涉及到具体问题时,首先提示学生,该问题位于知识体系的哪一个部分,以加深知识体系的整体印象。每一个知识单元结束以后,回顾涉及的主要问题,和知识体系其他部分的联系,使学生逐渐建立系统的知识链,并养成从整体分析问题的习惯。

2.3 以细节丰富主线,突出知识的重点与难点

如果说知识的框架要从宏观来粗放式地把握,那么对待各知识点则要细致而严谨。比如:“生物大分子的结构和功能”部分[2],通过对细胞结构的解析,总结出生物大分子结构的规律:①由单元小分子按一定化学键连接而成;②大分子结构有规律性、层次性,长链有方向性;③单元分子与大分子的性质既有区别也有联系。蛋白质和核酸的学习,都可以往这三大方面来丰富:蛋白质由氨基酸以肽键构成,蛋白质有一级结构和空间结构,从氨基酸组成和顺序去认识蛋白质为什么会形成特定的空间构象,氨基酸侧链对形成蛋白质的空间构象有怎样的贡献。氨基酸和蛋白质在结构上的联系使之具有两性解离、茚三酮显色等共同特征,而结构上的差异使蛋白质具有胶体性质、双缩脲等专享特点。

在此基础上,启发学生对下一个知识点,如核酸结构进行类似的分析,随时注意提问、纠正、肯定。提高提问的技巧,合理设计问题的引入、提问、候答、评价整个过程,有利于训练学生批评思考,理性思考的能力。及时地进行小结,以每个知识点为单位化整为零地解决掉琐碎的内容,而不要等到每章结束。

2.4 适当的板书

多媒体课件节奏快、信息量大,配合适当的板书符合学生的认知心理特点,可以稳定教学节奏,帮助学生整理和提炼关键信息。

“甘油三酯的代谢”是“脂类代谢”重要的知识点。由于篇幅有限,每张页面仅能容纳若干个步骤,学生仅对眼前的内容有即时印象,随课件的播放,知识快速更迭,因信息过载造成思维混乱。这时,适时的板书就非常重要。在黑板上记下关键物质和代谢名称,以箭头表示其逻辑性,课件在变换,而板书在丰富,学生可以清晰了解当前反应位于整条途径的哪个位置,有何作用。对于具体的代谢途径,可以随时小结,兼顾主线与细节。书写时也为学生消化信息提供了缓冲的时间。课后,学生一打开笔记,板书从无到有的过程历历在目,复习只是找回上课的记忆而已。

2.5 介绍研究背景,培养科研思路

科学研究是一种高度复杂的活动,精密仪器是现代科学非常重要的工具,但科研中最核心的始终是人的头脑。大学教育的目的,不仅是让学生掌握系统的知识,更重要的是培养分析解决问题的思维方式。生物化学是一门建立在实验之上的学科,几乎每一处笔墨后都有一个曲折的科学故事,都有前人付出的艰辛和努力,通常要经过观察、提问、假设、实验、分析、归纳来得到结论,并通过重复验证才能写到教科书上[9-10]。讲课中适当介绍经典的实验设计和科研背景,回到从前跟着科学家一起探究问题,一方面了解了对知识的来龙去脉,更容易理解;另一方面,可以引导学生发展逻辑思考的能力,培养提出问题、分析问题、以及利用已有条件解决问题的科研思维。

3 课后总结

教师的教学工作并没有随着下课铃响而结束,这次课的教学效果怎样?教学目的是否达到?是否按照既定计划进行?学生给予了哪些惊喜?出现了什么意外,是怎样处理的?课件是否被学生接受?哪些需要改进的?这样调整的原因是什么?……课前准备的教学策略是否合适等?每次课后应根据教学过程自己的体会和学生反馈的意见不断修改,并及时调整下一步的教学方案。多媒体教学由于内容丰富、信息量大,学生总有一些问题需要课后消化。课后教师要以各种形式深入到学生中了解学习情况,鼓励学生提问,这样既能释疑又能及时发现问题。

总之,教学有法,但无定法,贵在得法。只要教师充分发挥其教学热忱,合理设计、精心实施、兼收并蓄、总结调整,相信能取得较好的教学效果。

[1]张楚富.生物化学课程课堂教学的体验[J].中国大学教学,2004,(6):30-32

[2]查锡良.生物化学[M].7版.北京:人民卫生出版社,2008:7-63,87-205

[3]谷兆侠.用整体观指导生物化学教学[J].西北医学教育,2010,18(6):1181-1183

[4]赵丽娜,刑朝斌,曹蕾.利用Internet获取生物化学课件制作素材的方法[J].华北煤炭医学院学报,2005,7(1):53-54

[5]成凡,曹美茹.多媒体技术在护理生物化学教学中的应用与思考[J].中国医学教育技术,2010,24(3):280-282

[6]王黎芳,孙爱华,杜蓬.影音动画在生物化学教学中的应用[J].中国医学教育技术,2007,21(5):386-399

[7]戴双双,娄桂予,高敏,等.临床医学本科生物化学教学的设计与实践[J].西北医学教育,2009,17(2):335-336

[8]欧阳立明,欧伶.生物化学教学的战略和战术[J].微生物学通报,2006,33(2):180-183

[9]郭晓强.在生物化学教学中引入科学史的初步探索[J].生物学杂志,2004,21(6):55-56

[10]王庆华.医药专业生物化学理论教学中的几点体会[J].科教文汇,2009,11:下旬刊:89,99