赵乐 郑晓珂 马利刚 史胜利 韩永光 安娜
(河南中医学院药学院,郑州 450046)
中药学专业中生物化学的《酶》章节教学设计案例※
赵乐郑晓珂马利刚史胜利韩永光安娜
(河南中医学院药学院,郑州450046)
摘要:生物化学是中药学专业的基础课程之一,酶是生物化学课程中非常重要的一个章节,为以后学习生物氧化、物质代谢和调节等章节奠定基础,本文对《酶》章节的教学设计进行了探讨,并从教学目标,教学内容,学情分析,教学重点、难点,教学策略,教学过程设计,教学互动环节和教学反思等八个方面进行了分析讨论。教学设计体现以学生为中心的教学理念,让学生参与到教学环节,改变传统的灌输式的教学模式,使学生能灵活运用所学知识思考、解决问题,更有利于培养学生的科学思维和学习的主动性。
关键词:生物化学;酶;教学设计;教学内容
与传统教案相比,教学设计在解决“教什么”、“如何教”、“如何教得更好”的基础上,更加关注“如何更有针对性地教”、“如何让学生自主学习”、“专门强调教学互动”以及“给教师以更多的发挥空间”,更有利于培养学生的科学思维和学习的主动性。传统教案是以教师、课堂和教材为中心,而新的教学设计方案则充分体现了以学生为中心的教学理念。本文以生物化学课程的《酶》章节为例探讨如何进行教学设计。
1.1知识目标(1)了解酶发现的历史、酶的分类和命名以及酶与医学的关系。(2)掌握酶的组成和结构,酶促反应的特点、机制和动力学特点,酶活性的调节。(3)理解酶活性的测定。
1.2技能(能力)目标(1)通过学习酶活性的调节掌握酶活性调节的主要方式,为以后学习生物氧化,糖、脂肪、蛋白质三大物质的代谢和调节等章节奠定基础。(2)通过了解酶与医学的关系,加强与临床的联系,增加学生的学习兴趣。
1.3学习态度与价值观目标(1)通过介绍酶的发现历史,讲解酶与医学的关系,从具体的例子入手,酶缺陷导致的疾病,如先天性酪氨酸酶缺陷会引起白化病,同时展示病人图片等,引发学生对酶的本质,酶促反应特点以及酶活性调节的兴趣,引导学生积极、主动地对酶化学的知识进行探索,充分激发学生的积极性,达到更好的教学效果。(2)酶促反应的特点与机制,以及酶促反应动力学这部分内容较多,要及时归纳总结,帮助学生理解。此部分内容有对应实验项目的开展,酶的特异性以及影响酶作用的因素,学生自己动手检测酶的特异性,以及温度、pH、激活剂和抑制剂对酶活性的影响,对实验结果进行分析得出合理的结论,讨论实验过程中遇到的问题及观察到的现象,培养学生的动手能力及分析问题解决问题的综合能力。
《酶》章节教学设计方案,选自于英君主编的《生物化学》教材第七章《酶》,本教材由人民卫生出版社出版,卫生部“十二五”规划教材,全国高等医药教材建设研究会规划教材[1],特别适用于中药学,中医学,中西医临床医学等专业学生学习。本章授课学时为6学时,在此之前学生已学习蛋白质的分子组成、结构理化性质等内容,为本章的学习奠定了基础,但因本章内容相对抽象,不易理解,如酶促反应动力学的米氏方程等,给学生的学习增加了难度,因此有必要精心设计教学内容。
课程授课对象为中药学专业本科二年级学生,均为理科生,基础较好,思维活跃,大多数学生能在教师的指引下积极参与课堂和实验讨论。中药学专业学生在高中阶段的生物课,学习过酶的基础知识,大学一年级时学习了有机化学、无机化学等基础课程,已经具备基本的化学和生物学知识,在生物化学前面章节的学习中,已经学习了蛋白质的结构和功能,但对酶的分类、酶的分子组成与活性中心,酶促反应特点,酶促反应动力学,酶的调节缺乏系统性的认识,需要在本章学习中予以详细讲解。
4.1教学重点酶的分子组成与活性中心,酶促反应特点;酶促反应动力学,米氏方程的含义,酶的调节。
4.2教学难点酶促反应的机制;酶促反应动力学中,
抑制剂对酶促反应速度的影响;酶的调节。
本章内容以课堂讲授与启发式、探究式教学相结合,提出问题并以酶在日常生活中的应用引发学生兴趣,课前可以让同学们找寻生活中与酶有关的产品,然后在课堂上用较短的时间交流一下。课堂讲授以PPT多媒体方式为主,辅助板书。同时课堂教学应与实验教学相结合,课堂上学到的知识在实验课上得到验证和应用,让学生切实掌握酶促反应的特点,酶促反应动力学中温度、pH、激活剂和抑制剂等因素对酶活性的影响等知识。在课堂中适度进行提问和讨论,既能活跃课堂气氛,又能引发学生新的思考[2]。
本章节共6个学时,第一节酶的分子组成与活性中心和第二节酶促反应特点与机制安排2个学时,第三节酶促反应动力学和第四节酶的调节是本章的重点和难点安排3个学时,第五节酶的命名与分类和第六节酶与医学的关系是需要学生了解的内容安排1个学时。
课程开始时,以故事的形式讲述酶发现的历史,然后将酶与医学的关系章节的部分内容提前讲解,如先天性酪氨酸酶缺陷会引起白化病,有机磷农药(敌敌畏、敌百虫等)中毒,就是抑制胆碱酯酶的活性;急性胰腺炎,使胰蛋白酶原在胰腺中被激活,造成胰腺组织被水解破坏,从而引发学生对酶的本质,酶促反应特点以及酶活性调节的兴趣,激发学生的积极性,达到更好的教学效果[3]。
第一节酶的分子组成与活性中心,回顾蛋白质的分子组成和分子结构,讲述酶的分子组成,单体酶和结合酶,引出辅助因子,在这部分内容可回顾维生素章节的相关知识(尤其是B族维生素),然后展示酶的活性中心示意图,讲解酶活性中心的组成及其作用。第二节酶促反应特点与机制,这节内容是本章的重点,通过将酶与一般催化剂进行比较,引出酶促反应的特点:高度催化效率(活化能)、高度特异性、高度不稳定性和酶活性的可调节性。然后讲解酶促反应的机制,主要讲解诱导契合学说,同时说明在诱导契合作用的基础上还有邻近效应与定向排列、表面效应、多元催化和共价催化。第三节酶促反应动力学,这节内容是本章的重点和难点。米氏方程的推导过程不要求掌握,但是米氏常数的意义必须掌握。以表格的形式比较各种可逆性抑制作用的异同,帮助学生掌握抑制剂对酶促反应速度的影响。第四节酶的调节,本节内容可以与后续章节物质代谢及其调节相联系,引出“关键酶”的概念,然后从别构调节、化学修饰、酶含量的调节和酶原的激活四方面讲解,最后讲述同工酶的概念及生理意义。
课堂互动(1)以故事的形式讲述酶发现的历史,1773年意大利科学家斯帕兰扎尼的实验和1836年德国马普生物研究所科学家施旺的发现。(2)课程开始时,提出问题并以酶在日常生活中的应用引发学生兴趣,课前可以让同学们找寻生活中与酶有关的产品,然后在课堂上用较短的时间讨论一下,引导学生发现发现酶在生活很常见,同时以具体的例子入手,讲述酶与医学的关系。(3)结合生物化学实验“酶的特异性及影响酶作用的因素”,让学生在课堂上学到的知识能够在实验课上得到验证和应用,并引导分析实验的现象说明了什么问题和为什么会发生这种现象,帮助学生切实掌握酶促反应的特点,酶促反应动力学中温度、pH、激活剂和抑制剂等因素对酶活性的影响等知识[4]。
课下互动。(1)组织学生参加开放式实验项目,如自主选择研究内容或参与教师科研课题等,提高学生的科研素养,培养学生的科研能力和实际动手的操作能力。(2)给学生一个酶的编号,EC 1.1.1.2,要求学生搜索这个酶的名字以及功能。
对于不同的专业,采用不同讲授方法,中药学本科专业的学生基础相对较好,大部分学生能够跟上教师的思路,对于曾经学过的基础知识能灵活运用,课程进展较为顺利,所以在讲授完本章课程的重点难点之后,还可以再给学生补充一些与本课程相关的最新的研究动向和前沿,以满足学生求知的迫切需求。
课堂授课过程中关注学生的听课状态,根据学生的状态,及时调整授课的速度,对于学生精力分散的现象,可以适时进行提问,把学生的精力和注意力拉回来;生物化学理论课一般是4节连排,在连上3节课后学生容易出现倦怠,这时可以适当引入一些与本章节内容相关的生活实例或者小故事,引起学生的兴趣。
参考文献
[1]于英君.生物化学[M].2版.北京:人民卫生出版社,2012.
[2]朱素琴,季本华.生物化学教学改革的实践与探索[J].微生物学通报,2010,37(8):1238-1242.
[3]杨云,张瑜,姚政,等.中医院校生物化学案例教学的应用与实践[J].中华中医药学刊,2010,28(9):1902-1903.
[4]郑晓珂.生物化学与分子生物学实验[M].北京:人民军医出版社,2011.
The Instructional Design Case of the Enzyme for Students Majoring in Chinese Pharmacy
ZHAO Le, ZHENG Xiaoke, MA Ligang, SHI Shengli, HANYongguang, AN Na
(School of Pharmacy, Henan University of Traditional Chinese Medicine, Zhengzhou 450008, China)
Abstract:Biochemistry is one of the basic courses for students majoring in Chinese pharmacy. Enzyme is a very important chapter of biochemistry course, and lays the foundation for subsequent chapters, such as biological oxidation, matter metabolism and regulation, etc. The instructional design case of the enzyme for students majoring in Chinese pharmacy was discussed in this article. All eight aspects of the teaching objectives, teaching content, student analysis, teaching key and difficult points, teaching strategies, the process of instructional design, interactive teaching and teaching reflection were more in-depth analyzed and discussed in the article. The instructional design reflected the student-centered teaching idea, allowed students involved in teaching process, changed the traditional teaching model, enabled students to apply knowledge to think, and solved a problem and in favor of cultivating students' scientific thinking and ability of active learning.
Keywords:Biochemistry; enzyme; instructional design; teaching content
收稿日期:(本文编辑:苏玲本文校对:刘孟奇2015-09-23)
基金项目:※河南省高等教育教学改革项目(No:2014SJGLX231)
doi:10.3969/j.issn.1672-2779.2016.01.010
文章编号:1672-2779(2016)-01-0018-02