以思维能力培养为核心的生物化学教学设计与体会

李霞 赵晶 沈岚 张健 贾林涛 韩骅

(肿瘤生物学国家重点实验室，空军军医大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室，陕西 西安 710032)

思维能力包含认知能力和情感特质，前者是指理解、分析和评价等核心分项技能，后者则包括追求真理和公正、思想开放和自信、有正确的推理和分析能力等性格特质[1]。在西方发达国家，思维能力发展一直被视为高等教育的核心技能之一[1]。比较而言，我国高等教育包括医学类院校对思维能力培养的重视度还不够。而思维能力是医学生综合素质与能力的重要体现，又是多种能力的核心，对于医学生成长和未来职业生涯发展的重要性不言而喻。尽管国内医学类院校近年来加大了对医学生的人文素养的重视和培养，但还难以实现系统、合理地引导和培养医学生的医学思维[2]。鉴于此，除了可专门开设医学思维培养课程外，充分利用现有的条件和基础，在基础医学课程学习阶段开始，将思维培养与自然科学知识的学习充分融合，不仅对于培养医学生思维能力具有十分重要的作用，也是提高医学高等教育质量的迫切要求。随着我校医学整合课程和模块化教学改革的实行，结合我们教研室多年开展生物化学讨论课的实践经验，近年来我们在本科生物化学教学中通过拓展延伸物质代谢课、系统优化讨论课、充分利用信息化教材设立指导性自学课，贯穿课堂前后设置发散性问题等多个方面，构建了以思维能力培养为导向和核心的生物化学教学模式，旨在全面培养与提高学员的思维能力和综合素质。本文就我们的教学设计、实施与体会做一总结和介绍。

一、 思维能力培养对于医学生至关重要

思维能力培养是世界各国学校教育的主要目标之一，其必要性和重要性在于：学校教育贯穿人的重要认知发展阶段；而教育不仅要传授知识，并且需指明原因、方法和意义，促使学习者理性思考；思维是智力的子集，是掌握知识的工具，促使学习者建构意义并理解和转化知识，具备终生学习能力[3]。因而思维能力培养在高等教育中起着举足轻重的作用。1991 年，美国国家教育目标报告将思维能力、交流能力和解决问题的能力列为大学生培养目标[4]。1999年英国国家课程标准提出学习者应具备信息处理、推理、质询、创造性思考和评价能力等五种思维能力[5]。本世纪初，英国剑桥、美国德克萨斯等西方高校将思维能力测试作为高校入学考试的一部分，其他高校也逐渐将思维课程纳入教学计划[6]。比较而言，我国高等教育包括医学类院校总体上对思维能力培养的重视度还不够，教学中仍侧重知识的传授，教学方式以满堂灌为主；即使在教学中重视培养思维能力，也只作为辅助而缺乏专门训练。医学院校的主要培养对象是日后将从事临床工作的医学生，思维能力对他们的重要性不言而喻。因此，在日常教学中如何培养和提高医学生的思维能力，是医学院校教师面临的重要任务。

二、医学整合课程利于医学生思维整体性培养

整合课程 (integrated curriculum) ，也称“综合课程”或“课程综合化”，是把原来具有内在联系但又自成体系的内容重新整合在一起，打破学科和传统知识框架的壁垒，将各门课程或各教学环节中有关的教学内容进行整理与合并，使相关课程能够形成内容冗余度少、结构性好、整体协调的新型课程环节，以发挥其综合优势[7-8]。

基础医学专业必修课包括人体解剖学，组织胚胎学，生物化学等共18门，科目众多，内容涉及面广，以各自独立的课程为主导致分科过细，割裂了不同课程之间彼此的内在联系和整体性，不利于思维整体性培养[2]。欧美国家从上世纪开始积极推动从基础到临床的以器官系统为基础的整合课程模式，其中最为成功的范例是哈佛医学院和霍普金斯大学医学院[9]。国内多所高等医学院校包括中国医科大学、四川大学华西医学中心、浙江大学医学院等借鉴国外医学院校的成功经验，陆续推行整合课程模式，经过整合删减各学科中的重复内容，将相关学科结合在一起组成新的模块，形成了模块化教学模式[10]。该教学模式打破了学科界限，符合从浅入深、从宏观到微观的客观认知规律，能够极大地促进医学生思维整体性培养，有望成为普遍推行的医学教育模式。

我校在2011年本科教学改革中，即开始推行医学课程的整合和模块教学，将原有的“生物化学”与“医学细胞学”、“医学遗传学”三门基础课程整合成为新的“细胞与分子基础”模块，遵循从结构到功能、由静态到动态、从局部到整体、由正常到疾病的认知规律，将原有的内容重新组合为八个单元，分别是：生命的分子组成、细胞的基本结构与功能、物质与能量代谢、生物遗传信息传递、细胞信号转导、细胞行为、遗传基本规律、遗传与疾病。上述内容的安排循序渐进，依照由分子、到结构、再到功能，由节点、到途径、再到调控网络，由生理意义、到病理意义、再到诊疗策略的思路，利于培养学员在日后临床学习和工作中的整体性思维。

上述模块教学任务于本科第一学年完成，教学方式以课堂授课为主，辅以讨论课，指导性自学，对授课内容精心设计和组织实施。与此同时，充分利用我校基础医学和临床医学的人员和资源优势，在5年制轨道和8年制轨道分别增设代谢相关疾病概述和代谢相关研究进展，分别由我校附属医院内分泌专科临床医生、基础医学院代谢研究领域研究专家进行授课，结合临床实际和科学研究实践，拓展延伸了物质代谢课，充分发挥模块化教学的优势，重在培养学生从事临床和科研工作的思维能力，为学生日后从事临床工作和科学研究奠定基础。

三、基于问题或病例的PBL教学法利于培养自主思维能力

上世纪开始，美国、加拿大等西方发达国家医学院校在临床前或临床课教学中，开始采用PBL(problem-based learning)的教学方法，这是一种基于问题的以学生为主体的小组讨论式教学方法，是目前西方研究生和大学教育中广为推行和重视的一种教学模式[11-12]。该教学模式需要教师和学生共同参与，不仅能促使学生养成探究性学习习惯，培养学生的自主学习能力以及批判思维、创新、协作等综合能力；同时，也对教师提出了更高的要求，以促进教学相长。近年来，国内部分医学院校在探索教学改革的实践中，也逐步开始开设PBL教学模式等，以期全面提高学生的综合能力与素质[13-15]。

我们教研室从2002年即开始在生物化学课程教学中成功开展了物质代谢综合讨论课，受到了学员的广泛好评，也取得了宝贵的经验[5]。但原有的讨论课主要采用学员课前自主选题并准备幻灯，课堂给定时间(5～8 min)汇报，教师总结与点评。由于课前教师参与和辅导程度不足，亦缺乏科学合理的衡量和考核标准，导致讨论课总体呈现无序状态，表现为学员选题过于杂乱，内容相表浅，逻辑思路和重点不突出，展现形式单调等。在学科新进展新知识迅速积累的现状和模块化教学改革的新形势下，这种讨论课模式远不能满足学员创新与思维能力培养的要求。针对上述问题，近几年来我们通过强化教师的引导和辅导作用，设立科学合理的衡量标准和新评价体系，对讨论课从组织实施和评价评分方面进行了系统优化，使其高度组织化和有序化。

具体的举措主要包括：①充分发挥教师的主导作用，组建讨论课教学组。设立五年制和八年制讨论课教学组。由4～6名主讲教师组成教学组，每人负责指导5～6名学员，教师全程参与和辅导讨论课。教学组论证讨论课设计与实施方案。教师和学生共同确定讨论课的规划设计，包括选题范围、涵盖知识点等，并论证讨论课的组织实施方案，实现有计划、有组织、有序地开展讨论课。同时结合专业特色，分设不同专题进行。②建立科学合理的衡量标准和评价体系。根据选题和内容的科学性、展现形式的逻辑性、课堂表现等，从多方面综合评估，设立量化评价标准。同时按照评价标准评分，评出不同等级奖项，并将打分结果经过换算直接加到课程的最终成绩总分，从而建立并列于理论考试的评价体系。该体系有助于补充现有针对学员的卷面考核方式，检查和评估学员的综合能力。通过分析讨论课考核成绩与后期学员在基础医学综合实验课题设计和实施阶段中处理和解决问题的表现，表明二者之间具有明显的相关性[16]。

四、指导性自学课是自学能力和思维能力培养的有益手段

自学能力是指不在他人的帮助和指导下学习知识、掌握知识、应用所学知识的能力，主要包括主要包括：独立阅读能力，熟练使用各类工具书、数据库等资源进行文献检索的能力，“存疑”、“解疑”能力，以及分析、比较、综合、推理的思维能力[17]。可见，自学能力与思维能力密切相关。随着社会快速发展和知识急速更新，良好的自学能力将会直接影响学生将来的发展和成才。大学教育的重点在于培养学生的终身学习能力及独立思考和解决问题的能力，即“授人以渔”，故高校教师的作用主要是教会学生“会学”，而不仅是“学会”。因此，如何培养学生的自主学习能力是高校教师义不容辞的责任。

近5年来，我们在教学中选取“维生素与微量元素”、“核苷酸代谢”这两个章节内容设计为指导性自学。充分利用现有的信息化教材和网络资源，包括第8版生物化学与分子生物学数字教材、国家医学电子书包(囊括53门医学基础和临床课程)，以及慕课、微课等网上视频资源，课前布置自学提纲，例如：请结合核苷酸代谢知识，分析多食鸡蛋是否会诱发痛风？自毁容貌症的生化机制是什么？核苷酸代谢与糖代谢、氨基酸代谢有什么联系？让学生在给定时间内进行自学，通过自我阅读教材、查阅相关资料，自行归纳和总结内容要点，并要求学员就所学内容的针对性问题上交书面作业，记入作业成绩。同时在讨论课中设立1～2项基于自学内容的选题，检验自学效果。通过以上的举措，充分发挥学生的主观能动性，培养学生的自学能力。

五、发散性问题是培养和检验开放性思维能力的有效方式

开放性思维是一种突破传统思维定势和狭隘眼界，多视角、全方位看问题的思维方式，通过从不同的方向、途径和角度进行设想和探求，以揭示客观事物的本质和内在联系、寻找解决问题的多种可能性[17]。开放性思维能力对于医学生日后在临床工作中面临复杂或疑难疾病的诊治时尤为重要，帮助他们突破固有的定向思维模式，拓宽视野，找到关键的诊断线索或治疗对策。因此，在基础课程学习阶段循序渐进地、有意识地进行开放性思维能力培养，利于开拓学生的知识视野，培养医学生分析和解决问题的能力。

在生物化学教学中，我们通过在课堂和课后布置发散性问题、在考试主观题中设置开放考题等方式，一方面激发学生的主动求知欲，另一方面有意识地培养学生的发散思维能力。例如在学习氨基酸代谢这章内容时，设置如下几个问题作为开篇：组织结构蛋白质是静止的还是动态的？体检时肝功能化验主要检测什么？肝功能受损对机体最大的危害是什么？正常蛋白质对有人而言却是“毒物”，为什么？在学习完物质代谢后布置如下思考题：减肥方法都有哪些，各有何利弊？如何评论体内胆固醇的利弊？此外，在考核试卷中设置发散性主观题，例如：请结合氨在体内代谢过程该过程列举出几种预防或治疗高血氨的策略；请结合你所学的脂代谢知识(脂类物质在体内的消化、吸收、分解、合成等代谢过程)，试设计几种潜在的减肥药物。这些发散性问题的重点在于培养学生的开放或发散性思维能力，要求学生不仅可以对所学的知识进行高度总结和归纳，同时能够不受限于课本知识、拓宽视野、丰富知识结构，并提出独到的见解和方案。就这些问题所收集的不拘一格的回答也作为极好的教学素材，为教师备课提供启发或激发灵感，充分地促进了教学相长。

思维能力是各国学校教育的主要目标之一，是医学生综合素质与能力的重要体现和创新型人才培养的迫切需要，因此也一直是教学改革中的重点[18-20]。随着我校医学整合课程和模块化教学改革的推行，结合我们教研室多年来开展生物化学讨论课的实践经验，我们在生物化学教学中，立足学科现有优势，依托细胞与分子基础模块，注重培养医学生思维能力，通过拓展延伸物质代谢课、系统优化讨论课、充分利用信息化教材开展指导性自学、贯穿教学过程设置发散性问题等多个方面，构建了以思维能力培养为核心的医学生物化学教学模式，全面培养与提高学员的思维能力和综合素质。该模式也是促进教学相长、提高教学效果的有效方法和手段，值得进一步完善和推广。