启发式教学在脂肪酸能量计算公式推导中的应用

赵继荣，张 艳

（楚雄医药高等专科学校，云南楚雄 675005）

启发式教学在脂肪酸能量计算公式推导中的应用

赵继荣，张 艳

（楚雄医药高等专科学校，云南楚雄 675005）

目的：探讨让学生推导脂肪酸能量生成的计算公式。方法：采用启发式教学法引导学生进行思考、分析、联系比较并进行归纳总结。结果：学生逐步推导出脂肪酸在分解代谢时能量的净生成数可用公式（Cn/2－1）×4＋Cn/2×10－2进行计算。结论：学生在公式的推导过程中增强了学习兴趣和自信心，培养了分析问题、解决问题的能力。

启发式教学；脂肪酸；能量；计算公式

启发式教学，是根据教学目标和教学任务，遵循教学规律，从学生的年龄、心理特征、知识基础认知结构等实际出发，采用各种生动活泼的方法，引导学生积极思考，发展学生智力的一种教学原则。充分激发学生学习的兴趣，使他们主动、积极地获取知识和发展智能，这种教学原则提倡学生自己动脑、动口、动手去获取知识。采取启发式教学的根本目的是为了更好地发挥教师的主导作用、学生的主体作用，使课堂教学过程取得最优化的效果〔1〕。

生物化学是一门重要的基础医学课程。由于这门学科是从分子水平来探讨生命奥秘，具有分子结构式多、代谢途径多、概念抽象、内容复杂等特点，给教师和学生都带来一定的难度〔2〕，是学生普遍反映较难学的一门课程。在生物化学教学过程中，如何针对难点内容教学，让学生在有限的时间内比较系统地掌握生物化学基本知识和基本理论，为后续课程的学习和将来的工作打下必要的基础，是每一位生物化学教师经常加以思考的问题。围绕这一问题，笔者在多年的生物化学教学实践中运用启发式教学取得了良好效果。本文就以在脂肪分解代谢中采用启发式教学引导学生推导出脂肪酸体内氧化分解时ATP生成数的计算公式进行探讨。

1 利用公式计算脂肪酸能量生成的意义

脂肪的主要生理功能之一是在细胞内氧化为机体提供能量。所以，脂肪酸体内氧化分解时所释放的能量数计算在脂类代谢中是一个重点。但现有的教材中均无明确的计算方法，只有一个最终结果，造成很多学生在学习过程中对这一知识点的掌握上出现困难。

很多从事生物化学教学的教师都总结出类似的脂肪酸彻底氧化分解时生成ATP数的计算公式〔3-4〕，运用公式进行计算，确实能够很快得出结果，但笔者在教学工作中也发现，虽然学生能够记住并使用公式，但对该公式的含义并不理解。采用启发式教学引导学生自行推导出计算公式，不仅能够使学生熟练地运用公式进行计算，而且，对学生掌握脂肪酸氧化分解的过程及生物氧化相关的内容有极大的促进作用。

2 实施步骤

2.1 设问置疑 引发思考“学起于思，思源于疑”。求知欲是从问题开始的，教师在教学中，要有目的、有意识的创设问题情境，使学生置身于问题之中，形成强烈的问题意识，带着富有趣味和价值的问题去学习，使学生真正成为学习的主人。因此，在讲授脂肪酸分解代谢过程时，首先就提出问题“脂肪的主要生理功能是什么？”，这样就引起了学生的主动思考：脂肪酸在分解过程中能生成多少分子ATP？如何计算？带着这些问题进入了脂肪酸分解代谢的学习，学生会对代谢的过程和消耗或生成ATP的步骤给予更多的关注。

脂肪酸氧化分解的整个过程可大致分为4个阶段：脂肪酸的活化、脂酰CoA进入线粒体、β-氧化及乙酰CoA进入TAC彻底氧化〔5〕。由于学生带着自设的问题进行学习，能够准确地归纳出在第一阶段脂肪酸活化时，需消耗2个高能磷酸键，相当于2分子ATP；第三阶段β-氧化时，第一次脱氢反应脱下的2H由FAD接受，还原为FADH2，进入琥珀酸氧化呼吸链可生成1.5分子ATP，第二次脱氢反应脱下的2H由NADH+接受，还原为NADH+H＋进入NADH氧化呼吸链生成2.5分子ATP，两项合计生成4分子ATP；第四阶段乙酰CoA进入TAC彻底氧化生成CO2和H2O，并释放出10分子ATP。先让学生尝试进行计算，多数学生基本是根据上述反应过程逐项计算ATP的生成数和消耗数，最后得出ATP的净生成数，步骤很繁琐，而且容易出错。此时，再提出问题“是否有更简单的计算方法或公式？”由于教材中没有相关内容，从而引导学生进入了推导公式的教学环节。

2.2 找出关键 联系比较 由于提出了可通过公式进行计算，大大激发了学生强烈的好奇心，迫切希望通过发挥自己的聪明才智来解答这个具有挑战性的问题。学生通过对脂肪酸氧化分解过程的复习和讨论，得出要总结出脂肪酸氧化时生成ATP数的计算公式，关键在于要知道乙酰CoA的生成数和β-氧化的次数并公式化。如何做到这一点呢？可列举出含不同偶数碳原子的饱和脂肪酸，由学生讨论在进行β-氧化时，生成乙酰CoA的量和β-氧化的次数，并将正确的答案在黑板上以表1的形式列出。

表1 不同偶数碳原子饱和脂肪酸生成乙酰CoA的量和β-氧化的次数

通过对表1中数据进行观察、比较，启发学生找出它们之间的联系，并尝试用公式的形式表达出来。在教学实践中几乎所有学生都能很快得出表达式（1）、（2）

2.3 比喻启发 突破难点 在此环节中，由于乙酰CoA是从长链饱和脂肪酸上以2个碳原子一组裂解生成，学生对于乙酰CoA生成数与脂肪酸碳原子数之间的关系较容易理解，而对于β-氧化的次数与脂肪酸碳原子数之间的关系却很模糊，虽然能够写出正确的数学表达式，但是要他们说出为什么，多数学生却似懂非懂，这是学生推导公式中的最大难题。原因就在于最后一次β-氧化时，学生忽略了底物是丁酰CoA，只含有4个碳原子，经一次β-氧化即可生成2分子乙酰CoA。在讲解时可通过引喻一些日常生活中的例子帮助学生理解，如一块豆腐切几刀可均分为三块？学生就能够轻松地明白β-氧化的次数与脂肪酸碳原子数之间的关系了。

2.4 展开讨论 归纳总结 在学生理解以上两个关键问题后，展开讨论，将式（1）乘以每分子乙酰CoA进入TAC时生成的ATP数10，得到全部乙酰CoA生成的ATP数，再加上脂肪酸通过β-氧化时生成的ATP数，即式（2）乘以每一次β-氧化时生成的ATP数4，得：

公式（3）为脂肪酸在彻底氧化分解时所生成ATP的总数，要计算ATP的净生成量时，还要提醒学生注意由于脂肪酸在活化进入线粒体时消耗了2分子ATP，因此，再将公式（3）整理得公式（4）即脂肪酸氧化时ATP净生成量计算公式：

在公式的推导过程中，学生对表1进行归纳时也发现，所列举的脂肪酸所含的碳原子数均为偶数，如将含奇数碳原子的脂肪酸代入公式进行计算时不适用，明确了此公式仅适用于含偶数碳原子的饱和脂肪酸。部分学生还可以对公式（3）和（4）进一步简化，得：

但笔者认为太过简练反而会使学生最终又只会用而不知其意，并忽视了脂肪酸的氧化分解的代谢过程，不利于知识的整体掌握，与启发式教学的目的背道而驰，建议还是使用公式（5）和（6）。

3 结语

通过启发式教学使学生逐步推导出脂肪酸在彻底氧化分解时ATP生成数的计算公式，使学生轻松掌握了该知识点，加深了对脂肪分解代谢及相关内容的理解。同时，培养了学生分析问题、解决问题的能力，通过经历问题的解决过程，激发学生的自主学习热情，提高对生物化学的学习兴趣，树立了自信心，而且通过对解决问题的方法的探索，可以激发学生的创造热情，培养创新能力。

教学的艺术不在于传授的本领，而在于激励唤醒和鼓舞。作为教师不仅要想办法为学生提供能激发其思维兴趣的舞台，使他们的潜能得到展示和发挥，而且要以新颖独特的教学设计激发学生强烈的求知欲。

〔1〕谢行芝.启发式教学四步走〔J〕.广东教育：教研版，2009（4）：40-41.

〔2〕郑云郎.解决生物化学教学难点的探讨〔J〕.医学教育，2002（5）：59.

〔3〕张冬菊.初探脂肪酸氧化的能量计算公式〔J〕.卫生职业教育，2007，25（4）：58-58.

〔4〕罗永富.脂肪酸体内氧化ATP生成数量计算公式〔J〕.卫生职业教育，2006，24（6）：87-87.

〔5〕潘文干.生物化学〔M〕.6版.北京：人民卫生出版社，2009：112-113.

（责任编辑 蒋 康）

App lication of Heuristic Teaching in Deducing the Com putational Formula of Fatty Acid Energy

ZHAO Jirong,ZHANG Yan
（Chuxiong Medical College,Chuxiong，Yunnan 675005,China）

Objective:To discuss how to let the students deduce the formula of fatty acid energy generation.MethodsHeuristic didacticswas used to guide the students to think,analyze,compare and summarize.ResultsStudents gradually deduced that the net number of energy generation could use the formula （Cn/2－1）×4＋Cn/2×10－2 to calculate.ConclusionStudents have improved their interests and self-confidence in learning,and have cultivated the ability to analyze and solve problems in the course of deducing the formula.

heuristic education;fatty acid;energy;computational formula

G424.1

A

1672-2345（2011）02-0089-03

2011-01-29

赵继荣，讲师，主要从事生物化学教学研究.