诺贝尔奖案例学习在蛋白质双语教学中的应用*

石 嵘，马文丽，郑文岭，周珏宇，危 敏 (南方医科大学基因工程研究所，生物化学与分子生物学教研室， 广州510515; 通讯作者)

在医学本科教学中开展双语课程，对于培养学生的专业英语阅读和应用能力，以及在今后的临床科研工作中获取专业知识、撰写科研论文、开展学术交流具有良好的推动作用。自2001年来，教育部在加强本科教学的多个文件中均强调了双语教学的重要性，提出高校应积极开展双语课程的教学，提高双语教学的质量，扩大双语教学课程的数量，积极聘请外国学者专家及鼓励留学回国人员参与双语教学，提高大学生的专业英语水平和能力，培养具有国际竞争力的人才等意见［1，2］。南方医科大学生物化学与分子生物学教研室从2007年开始，在以临床医学八年制、临床医学卓越创新班为代表的多个专业医学本科生中开展了生物化学双语教学。经过不断的探索与实践，在获得一些经验的同时，针对学生对教学效果的反馈，尝试了一些基于问题的学习(problem-based learning，PBL)和基于案例的学习(casebased learning，CBL)等双语教学模式改革。本文总结了基于诺贝尔奖案例的学习在“蛋白质的结构与功能”章节双语教学模式改革中的应用，探讨了如何通过教学方法的改进，达到加强学生的专业英语接受能力、提高双语教学质量的目的。

1 “蛋白质的结构与功能”中的诺贝尔奖案例

蛋白质的结构与功能研究史贯穿了生物化学与分子生物学发展的全过程，而众多突破性进展均与诺贝尔奖获得者相关。1902年诺贝尔化学奖获得者Fischer HE等人，于1899－1908年期间，在前人对蛋白质分离和结晶的工作基础上，首次证实了氨基酸是组成蛋白质的基本单位，他提出蛋白质实际上就是一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间形成化学键的产物，将其命名为肽，并在体外人工合成了最长至八肽的多肽链。在该案例中，首次阐明了蛋白质的分子组成及其一级结构［3］。1946年诺贝尔化学奖获得者Sumner JB，于1926年首次纯化并结晶了脲酶，从此，蛋白质作为酶在生物体内发挥催化功能这一重要作用才逐步得到科学界的认识［4］。1954年诺贝尔化学奖获得者 Pauling LC通过X线衍射技术，发现肽键长度为0.132 nm，介于C-N 单键(0.147 nm)与 C=N 双键(0.128 nm)之间，因此推测其具有部分双键性质，不能自由旋转，从而提出肽平面的概念。并在此基础上，根据氨基酸和蛋白质的分子结构，提出模体(Motif)是由螺旋及折叠等多肽链主链上局部三维空间结构所构成［5］。在该案例中，首次阐明了蛋白质的二级结构及超二级结构。1958年诺贝尔化学奖获得者Sanger F等人，于1951－1952年间完成了对胰岛素A链及B链的蛋白测序工作，得出了蛋白质都具有独特的氨基酸序列这一重要结论［6］。该结论对于1962年诺贝尔生理与医学奖获得者Crick FHC提出有关DNA编码蛋白质的假说具有重要作用。1962年诺贝尔化学奖获得者Perutz MF及Kendrew JC等人，于1959年通过X线晶体衍射技术，分别发现了血红蛋白及肌红蛋白的空间构象［7］，并阐述了该蛋白每个原子在空间中的位置。在该案例中，首次阐明了蛋白质的三级结构。1972年诺贝尔化学奖获得者Anfinsen CB等人，于1961年发现，当核糖核酸酶变性后，去除变性因素，仍能够重新折叠成原有的空间构象，并具有生物学功能［8］，因此提出蛋白质最终的空间构象是由其氨基酸排列顺序(一级结构)决定的。在该案例中，首次揭示了蛋白质中氨基酸序列与空间活性构象的相关关系。1982年诺贝尔化学奖获得者Klug A发明了晶体电子显微镜，通过对不同角度拍摄得到的蛋白质－核酸复合物的二维图像进行三维重建，获得了其三维空间结构［9］。在该案例中，首次阐明了蛋白质与核酸互作关系的空间构象。1985年诺贝尔化学奖获得者Hauptman HA与Karle J，提出了一种新的直接算法，解决了X线晶体衍射技术中的相位问题(Phase problem)［10］。1997年诺贝尔生理与医学奖获得者Prusiner SB发现了牛海绵状脑病的致病因素:朊蛋白［11］，以及该蛋白与人克－雅病之间的相关关系。他提出该疾病是由于朊蛋白空间结构的错误折叠所导致，并首次提出了致病的朊蛋白具有传染性的概念。该案例进一步阐释了蛋白空间结构与功能的关系，同时也首次揭示了蛋白本身可以作为一种传染源导致疾病的发生。2002年诺贝尔化学奖获得者Fenn JB、Tanaka K及Wüthrich K等人，分别将质谱分析、核磁共振分析等方法用于生物大分子的鉴定及三维空间结构研究［12，13］，这些方法已成为当前鉴定蛋白质及蛋白结构研究中应用最为普遍的方法。总之，以上诺贝尔奖案例均具有与课程内容联系紧密，案例背景资料可挖掘性强，相关英文材料易于检索，探索过程有助于增强学习兴趣等特点。因此，我们在南方医科大学临床医学八年制及卓越创新班中，对部分内容开展了基于诺贝尔奖案例为中心的双语教学新模式，通过“以学生为主体，以案例为中心”教学实践，在帮助学生掌握好专业知识的同时，有效提高了学生的专业英语接受能力和科学思维水平。现将教学实施过程及教学效果进行总结。

2 教学实施过程

2.1 案例分配及学生分组 按照人民卫生出版社第8版《生物化学与分子生物学》教材内容，将以上诺贝尔奖案例，分为蛋白质分子组成、蛋白质分子结构、蛋白质结构与功能的关系以及蛋白质的分离、纯化与结构分析四组，在课程开始前1个月，要求学生通过诺贝尔奖官方网站(http://www.nobelprize.org/)、维基百科英文版(http://en.wikipedia.org/)及其链接的pubmed数据库文献(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)等在线资源，收集以上各位诺贝尔奖获得者的生平、研究经历、主要发现、获奖感言、专访记录及视频材料等与本章教材内容密切相关的英文资料。

2.2 案例报告撰写及演讲幻灯的准备 每组学生根据收集到的材料进行小组讨论，撰写案例报告文字材料，列出相关专业词汇，并按照获奖者生平及研究经历、主要成就及研究轶事、与本章热点知识相关联系、案例启发意义四个方面准备课堂演讲幻灯。学生完成案例整理后，推荐英语口语流利的同学，先在组内试讲，并将案例报告、试讲效果、报告所需时间、组内评价等信息反馈给教师。教师对报告内容、形式及时间进度等给予规范，提出修改意见，学生针对教师意见再次修改并定稿。

2.3 课堂讲授难点部分 授课过程中，教师利用1个学时的时间，重点讲授本章节内容的难点部分，包括氨基酸与蛋白质的分子组成及理化性质、蛋白质分子结构、蛋白质结构与功能的关系等。在讲授中，注意强调案例相关之处，以期提升学生对该部分内容的兴趣，启发学生联系该知识点进行思考。

2.4 以案例为中心的课堂英文报告及讨论 各组学生选出一名英语口语流利的同学进行课堂汇报，他组同学针对案例中存在的问题提问，并由汇报组的全体同学给予解答。每组同学汇报及讨论完成后，由教师联系案例与知识点，给予简单的总结性点评。

2.5 自主学习效果的评价 全部汇报完成后，由教师根据各组案例报告准备及撰写情况、课堂汇报及回答问题情况、小组内团队合作情况等给予量化考评计分，并现场进行20道题的英文小测试，综合评估全体学生通过自主学习对本章节知识点的掌握。

2.6 重点难点的总结串讲 学生自主学习及课堂评价完成后，教师利用1个学时的时间，对本章节的一些重点、难点、最新进展内容，如蛋白质结构与功能的关系、蛋白质结构异常相关疾病、蛋白分离鉴定新方法(包括蛋白双向电泳、DIGE、iTRAQ、SILAC、质谱、高效液相色谱)等给予讲授，此外，对本章节中自主学习未涉及的内容进行必要的补充。在保证学生掌握本章节基本内容的同时，尽量将前沿领域的拓展知识给予介绍。

3 教学效果与体会

在国内外高等医学教育中，多种新型教学模式近年来得到广泛应用，如基于问题的学习(PBL)、基于案例的学习(CBL)及基于资源的学习(RBL)等［14］。生物化学具有难度大、跨度广、需要记忆的专业术语多等特点，是医学生难于很好掌握的课程之一。即使采用中文授课，重点难点内容也要反复强调，才能保证较好的教学效果。而我们在近几年的全英语教学及双语教学模式改革中，更体会到，单纯依靠教师在课堂有限的时间内灌输大量专业英语，很难调动学生思维的积极性，甚至会有一部分同学由于听的似懂非懂，而导致注意力难于集中，达不到帮助学生提高外语听说水平的目的。因此，近两年来，我们将“以学生为主体，以案例为中心”的双语教学新模式引入了教学改革，通过课前资料收集、案例撰写、课堂汇报及英语提问等手段，在引导学生自主参与教学体验的同时，强化了学生专业外语词汇、听说能力的培训。课堂量化考评计分及全体学生课堂小测验评价结果提示，采用基于诺贝尔奖案例的双语教学模式，对于学生的专业英语接受能力及双语教学质量有明显提升作用。此外，利用课程内容与诺贝尔奖案例的相关关系，引导学生追溯重大科学发现的产生过程，对于激发科学研究兴趣，培养科学思维能力、文献检索及归纳总结能力等方面产生了良好的推动作用。

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