微课在生物化学蛋白质合成章节中的设计和应用

吴震洋 余勤艳 李艳情

摘要    本文结合生物化学的学科特性，简要介绍微课在蛋白质合成这一知识点教学中的应用，以期为微课在生物化学教学中的辅助应用提供帮助。

关键词    微课设计;蛋白质合成;生物化学

中图分类号    G642.4         文獻标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）21-0251-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Combined with the characteristics of biochemistry course，this paper briefly introduced the application of micro-course in the knowl-edge point teaching of protein synthesis，in order to provide assistance for the auxiliary application of micro-course in biochemistry teaching.

Key words    micro-course design;protein synthesis;biochemistry

微课是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合。微课将某一个重点或难点有针对性地录制成10 min左右的视频，作为学生的辅助性学习，可较大地提高学生对某个知识点的理解和掌握程度[1]。生物化学知识点繁杂、交叉性又强、重难点不易把握，而微课可利用自身短小精悍、目标明确的特点，将众多知识点分解，利用互联网技术，以视频为载体进行精心设计和制作，达到学生可利用碎片化时间进行学习的目的[2]。生物化学是许多学科的专业基础课，同时涉及到农业科学、生命科学、医学和化学等学科的交叉融合。由于生物化学课程重、难点较多、概念庞杂，较难构建课程体系的连贯性，因而生物化学课程在教学环节中的讲授具有一定的难度，学生学习的过程中积极性不高，难以跟上教学节奏。随着互联网技术和多媒体的快速发展，微课在各个课程教学中的应用已十分普遍。本文以蛋白质合成知识点为例，浅谈微课的设计与制作，探讨微课在生物化学教学中的应用。

1    蛋白质合成章节内容简介

蛋白质合成这一章节主要讲授蛋白质的合成体系、蛋白质合成的过程、蛋白质合成过程中能量的消耗以及蛋白质合成后的加工等知识点。其中，氨基酸的活化、活化氨基酸的转运是本章节的重点和难点。虽然蛋白质的合成在遗传学、分子生物学、细胞生物学等专业课程中都有体现，但侧重点不同。遗传学等课程在宏观水平重点说明蛋白质合成过程，即以mRNA为模板，tRNA上的反密码子和mRNA上的密码子通过碱基互补配对结合，从而携带氨基酸合成蛋白质。但是，tRNA如何携带氨基酸、肽链如何起始和延长等问题仍不清晰。生物化学课程的教学主要着重介绍在蛋白质合成过程中所发生的化学反应及生物大分子间某些基团的相互作用和反应机理，从分子水平上解释蛋白质合成的具体过程及在这个过程中所发生的能量代谢。因此，生物化学的学习能使学生更好地掌握蛋白质合成的机理，并为学习分子生物学等相关学科奠定基础。

2    微课的设计

微课设计就是利用有限的时间将教学环节中某一知识点、专题、实验活动作为选题，针对教学中的常见、典型、有代表性的问题或内容进行设计[3]，选题尽量“小而精”，具备独立性、示范性、代表性，应针对教学过程中的重点、难点等问题进行精心组织。

2.1    以情景教学法进行导入

首先创造一个情景，将学生拉入到设计好的情景当中，引起学生的兴趣，并提出在此情境下的相关问题，启发学生进行思考[4]。这个问题的思考要与学生现有的知识体系有一定差距，以引发学生心理上产生一个认知冲突，从而激发学生对知识的探索欲[5]。在蛋白质合成这一章节中，以一个DNA转录及翻译的三维动画作为开始，首先帮助学生回顾上节课内容的概要，同时借助这个动画抛出问题，即tRNA如何携带氨基酸，引发学生的认知冲突。该动画起到一个承上启下的作用，引导学生主动参与课堂。

2.2    层层设问引导，逐步递进讲解

在学生思考tRNA如何携带氨基酸时，引导并提出一个新的概念，即氨基酸的活化。氨基酸为什么要活化？氨基酸活化过程中哪些基团参与了化学反应？反应机理是什么？教师在设计问题时，要判断所设计的问题和学生的预期回答能否达到设问的最佳效果，从而引导学生回顾前面所学内容，建立新旧知识之间的联系，使学生更加感性地认识到宏观与微观水平的内在联系，即氨基酸活化是为了获取能量，活化过程中氨基酸的-COOH通过酸酐键与AMP上的5′-磷酸基相连接形成高能酸酐键，从而使氨基酸的羧基得到活化，氨酰-AMP本身很不稳定，但与酶结合后就变得较为稳定。此时，再进行设问，活化后的氨基酸如何和tRNA结合？提醒学生tRNA和氨基酸的结合部位为tRNA的3′端 CCA序列，可引导学生回答活化的氨基酸通过它的羧基与腺苷酸核糖的3′-羟基以酯键相连，形成氨酰-tRNA。此时，tRNA就携带上了氨基酸，进入到核糖体中进行肽链的合成。

2.3    多媒体动画效果演示，加强学生直观理解

肽链合成的起始、延长与终止都在核糖体内完成，原核生物的起始需要形成起始复合物、肽链的延长，包括进位、转肽和移位3个步骤的循环，最终在释放因子的作用下，使肽基转移酶活性转变为水解酶活性，使P部位（肽酰位）多肽链与tRNA之间的酯键水解，多肽链和空载的tRNA被释放，核糖体进入下一轮蛋白质合成。这一过程步骤繁多，学生理解相对困难。因此，微课制作中，借助多媒体中的动画效果，制作精美的PPT来进行分步骤演示，即核糖体大小亚基是如何分离的？携带有第1个氨基酸的tRNA是如何进入核糖体P位的？第2个氨基酸如何进入A位（氨酰位）？核糖体如何在mRNA上滑动等。在实际教学活动中，多媒体技术可以实现并解决学生因为长期听某位教师讲课出现学习疲劳的情况，并且弥补了许多传统教学方式的缺陷，将抽象的知识具体化，有助于学生理解[6]。

2.4    总结知识点，加深印象

知识点讲解完之后，再次抛出“如果合成一个100肽的多肽链，合成的整个过程中消耗了多少能量”的问题，让学生再次思考，可使学生回顾整个蛋白质的合成过程，加强学生的印象。同样，以一段二维动画展现蛋白质合成的过程，在这个过程中运用准确的语言，带领学生总结归纳本节课的内容，理清思路，准确得出结论。每个氨基酸活化需要消耗2分子ATP，肽链合成的起始需要消耗1分子GTP，每轮肽链的延长又需要消耗2分子GTP，肽链合成的终止不消耗能量，因而得出消耗399个ATP的结论（GTP折算成ATP）。由此可形成完整的知识结构并巩固知识点，加深学生对知识的理解，并使学生将所学的知识运用到实际当中。

3    教学反思

精心的教学设计是微课教学必不可少的环节。首先，选题要具有价值，围绕选题设计，突出重点，注重实效[7]。其次，教学内容严谨充实且理论联系实际，教学组织与编排上符合学生的认知规律，同时注重突出学生的主体性以及教与学活动有机结合。最后，教学策略选择正确，注重调动学生的学习积极性并根据教学需求选用灵活适当的教学方法，使教学辅助效果达到预期。只有通过微课的实际应用，最终才能检验微课是否完成设定的教学目标，是否有效解决实际教学问题，是否促进学生思维能力提高。

4    参考文献

[1] 赵淑玲，梁昌镛.微课在生物化学教学中的应用探讨[J].现代农业科技，2019（2）：250.

[2] 金荣仲，陈颖，高进涛.微课在医学生物化学《生物氧化》教学中的应用探讨[J].中国卫生产业，2019，16（10）：152-153.

[3] 尹合栋.微课程的设计、开发与评价[J].现代教育技术，2015，25（1）：46-52.

[4] 周琳，李子博，杨芳慧，等.基于小组的学习结合情景模拟教学法在临床生物化学检验教学中的应用[J].检验医学与临床，2019，16（10）：1451-1454.

[5] 毛新华，严晓松.引发认知冲突发展学生科学思維[J].生物学教学，2019，44（5）：21-23.

[6] 吴海峰.多媒体动画设计在科学演示中的应用与探析[J].数字通信世界，2018（8）：202.

[7] 林凤如.微课的设计与应用研究[J].教育与装备研究，2019，35（6）：79-84.