生物化学精品课程建设中的教学改革与实践

吴 彦

(1.安庆师范大学生命科学学院，安徽 安庆 246011)

生命科学是二十一世纪的“领头学科”，大力发展生命科学是世界各国科学技术发展的潮流。伴随着人类社会的高速发展，新世纪我们面临的重大问题，如粮食匮乏、环境污染、能源危机、肿瘤等各种疾病，都只能从生命科学领域找到答案[1]。生物化学既是生命科学的基础，又是生命科学的发展前沿，对工农业的发展也发挥出越来越大的促进作用。同时生物化学作为高等院校生物类各专业的一门专业基础课，它使学生了解生命体化学组成成分的分子结构及其性质，生命活动中发生的化学反应和调控规律，从而掌握生物化学的基础理论、基本知识和基本技能。学生掌握了生物化学，就很容易学习和理解其他生命科学课程。积极建设生物化学精品课程，提高生物化学的教学质量，为学习生命科学其他专业课程打下夯实的基础。

1 高校生物化学教学的现状及存在的问题

生物化学作为生命科学中发展最快的核心学科，其基础理论和基本技术已广泛应用于生命科学的各个领域，是生命科学其他各专业课程，如细胞生物学、微生物学、遗传学、分子生物学等重要的基础。在历年硕士研究生入学考试中，生命科学各专业学生可考的方向很多，但生物化学基本都是必考的专业基础课。而生物化学教学内容比较抽象，各种体内代谢反应关系复杂，知识点多又不好理解，是专业基础课中老师难教、学生又难学的一门课程[2]。

近年来，随着高校教学改革的不断深入，生物化学的理论与实践教学也取得了一些进步，但还是存在诸多的问题：一是教学内容相对陈旧。生物科学与技术发展日新月异，而生物化学教学的理论知识、研究方法等仍然是过去传统的内容，对一些新理论、新方法、新技术没有及时的更新，造成课堂教学同社会发展脱节。二是实验课程明显滞后。实验课程内容改动不大；实验技术没有紧跟前沿进展；实验的形式还是验证实验比较多，设计型、综合性的实验太少，不利于培养学生的创新精神和实践能力。三是教学方法老套，仍是以教师课堂讲授法为主，学生学习的兴趣不高。

随着我国高等教育新一轮课程改革的深入开展，高等学校生物化学教学面临着挑战。如何改革生物化学教学方法，提高生物化学教学质量，提高学生学习生物化学的兴趣，是生物化学精品课程建设的重要目标和内容。

2 生物化学教学方法的改革

2.1 以问题为基础的教学法（PBL）

PBL（Problem-based learning）教学法是以问题为基础的教学法，强调以学生为主体，以问题来引导学生主动思考分析，最终解决问题而获取知识。1969年由美国Barrows教授提出，近年来已成为国际上较为流行的教学模式[3]。PBL教学法是以学生为中心、教师来引导进行小组讨论，具有调动学生学习主动性，提高学习兴趣等优势，其弥补了传统教学法的不足，培养了学生的创新能力。目前全国多所高等学校已经开展了PBL教学法，取得了良好的教学效果。

生物化学课堂教学中，我们也在积极引入PBL教学法，如动态生化糖代谢一章，教师可以先向学生提出问题，为什么糖才是生物体最重要的能源化合物？仅仅依靠蛋白质或脂类分解来提供能量行不行？好不好？先提出问题，让学生带着问题去思考，去学习，可以充分调动学生学习的积极性和主动性。再比如静态生化脂类一章，在讲到甘油三酯物理性质的时候，可提出问题“哪些植物油冬天也能凝固起来”，然后让同学们就生活中常见实例：猪油、菜籽油、麻油、花生油等分组讨论，为什么动物脂常温之下就会凝固，而植物油一般冬天也不会凝固。再引入新课不饱和脂肪酸的特点及重要性，学生就易理解而掌握了。这种以教师为引导的小组讨论形式，不仅仅是PBL教学过程中重要的一环，更能够提高学生解决实际问题的能力。

2.2 案例教学法（CBS）

CBS(Case based study)教学法是一种基于案例的教学方法，1870年由哈佛大学法学院院长C.C.Langdell首次提出，其代表了未来的教育方向，在各个领域取得成功，并迅速传播到世界各地，案例教学法于20世纪80年代被引入我国。案例教学法根据教学大纲中教学目的和要求，选取典型案例,在教师的指导下，围绕案例组织学生进行阅读、思考、调查、讨论，通过学生思考分析和交流讨论，加深学生对教学内容的理解，提高学生分析问题和解决问题的能力[4]。

在生物化学课堂教学中,类似的案例很多。教师在课堂讲解之前，要充分准备资料，尤其多挖掘一些生活实例，这样能够充分激发学生的学习热情。比如在讲解酶催化的竞争性抑制时，教师可先引入磺胺药被发现的历史事件，通过对杜马克重大研究发明的介绍，让学生们明白了，正是由于他的发明，不光治好了他女儿的恶性感染，而且还获得了诺贝尔医学奖。这样的生活实例，既增加了学生对生物化学的学习兴趣，又加深了学生对教学重点竞争性抑制机理的理解。

2.3 “微课”结合“翻转课堂”

翻转课堂（Flipped classroom）是由美国教育者提出的一种教学模式，利用发达的信息技术手段，重新规划现有的教学结构和方式，把教师讲解、学生听课的传统学习过程颠倒安排，实现师生角色的翻转。教师不仅仅是知识的传授者，而且是改变为学习过程的促进者与指导者，学生则变为教学过程中积极主动的参与者。翻转课堂是对传统课堂教学的重大变革，在国外高等教育中非常流行，并逐渐成为全球教育研究改革的焦点[5]。

微课，又称微课程，是近年来新兴的一种教学形式，它时间短、内容少，主要用来讲授一个专题或者某个知识点。微课是在传统单一的教学课例、课件、反思等教学资源基础上继承和发展起来的一种新型教学资源，其核心构成是一段时长较短的教学视频，同时还包括了相关的教学素材、教学课件、教学测试等辅助性教学资源，它们以一定的关系共同构造了一个主题式的“小环境”。对于生物化学这种知识点分散复杂、各章节联系较弱的学科教学有很大帮助[6]。

翻转课堂本质上是指以微课为核心的新型教学模式。即课前通过观看微视频，参与在线答疑、讨论等环节完成教师所设置的过关任务，实现知识或技能的传递；课堂上学生通过教师引导、分组讨论、成果展示等各种形式，完成知识内化及构建的教学模式。例如“糖的分解代谢”一章中三羧酸循环的内容，在教学方案设计时老师分析清楚教学重点和难点，做好课前准备。以八步循环反应为主干线，制作10分钟的微课视频。将一个班级分成几个学习小组，由同学们提前观看视频，自主学习。在课堂内，以小组为单位互相讨论交流，老师就教学重点难点提出问题，在老师的引导下，学生回答问题并总结。课后同学们做测试题巩固课堂所学内容，进一步理解三羧酸循环这一节的重点是三步调控步骤，三个重要的调节酶，难点是能量的变化过程及二碳的乙酰辅酶A是怎样一步步彻底降解为两个二氧化碳释放出去的。同时借助生物化学精品课程的网络平台，在线答疑反馈，学生也可以提出教学建议，以便进一步改善教学。

2.4 分层教学法

分层教学又称分组教学，是在学生的知识、智力和能力水平等有明显差异的情况下，教师有针对性地实施科学的分组教学，从而达到不同层级教学目标的一种优化的教学方法。贯彻到课堂教学中，也就是面向全体，因材施教；个性发展，人人提高。在分层教学过程中，教学方法要多样化，要改变过去传统的教学方法，多采用讨论、探究的教学方法，使各个层次的学生都能参与到教学活动中来[7]。

我们在生物化学精品课程的建设及教学方法改革的具体过程中发现，生物化学理论课程实施分层教学难度较大，但实验课程实施分层教学效果较好。我们根据每个学生对生物化学基本知识的掌握及能力水平的不同情况，将生物化学实验分为必修实验和选修实验，必修实验属于基础性实验，而选修实验中包括设计性实验和综合性实验。基础性实验要求每个学生都必须参加，并进行考核，而选修实验，学生可以根据自己的兴趣和发展的方向，自行选择，达到教学任务即可。

基础性实验，我们要求学生要掌握基本的实验技能。如：糖的分光光度法测定、蛋白含量的测定、核酸的分离等实验项目的设定，不仅使学生学会了熟练操作离心机、水浴锅、分光光度计、层析仪等常见生化仪器设备，而且掌握了分离提纯、含量测定、层析技术、电泳技术等基本的实验技能，为开设设计性和综合性实验奠定了基础。

设计性和综合性实验，是在学生加深了基本知识的理解和掌握了基本的实验技能的基础上开设的。如：不同环境因素对酶活性的影响，牛血清白蛋白的提取与鉴定等。这些选修实验，不仅提高了学生的动手能力，更培养了他们的创新思维。

2.5 强化多媒体课件的形象化教学

生物化学教学知识点多，又没有直观感。如静态生化的糖、脂、蛋白质、核酸等有机大分子结构复杂难记，动态生化各种代谢反应过程抽象又不易理解，如果还是以前的传统而单一的教学模式，学生很难学懂学透，而且极易产生厌学情绪。以多媒体课件为代表的形象化教学集图片、音像、动画、视频等资料于一体，既能清晰地展示微观世界生物分子的结构，又使得动态生化代谢反应过程变得直观而形象，学生能够在轻松愉快的环境下学习难学难懂的生物化学课程，学习效率大大提高[8]。

例如：利用多媒体课件中的图片、视频等教学手段，优化生物化学绪论课的教学，避免一般绪论课简单而枯燥的文字介绍。让学生真正了解生物化学发展的历程，尤其要让学生了解发展历程中的重大科学事件及突破；同时把生物化学最新的理论知识、研究方法、前沿进展等向学生做个纲要性的介绍，让学生明确什么是生物化学，学习生物化学的重要意义何在。

糖脂蛋白质等物质代谢反应，看不见摸不着，运用Flash动画教学，大大弥补了用语言文字无法表达的缺点，以易懂的方式在学生的头脑中形成直观印象，使学生容易理解接受，极大提高了学习的兴趣。如讲解蛋白质的生物合成一章时，学生尤其对肽链合成起始、延长和终止的动态过程不能理解。我们结合动画教学（图1），将看不见的微观代谢变化过程具象化，使蛋白质生物合成过程体现的非常完美。

另外，模型的辅助教学也非常重要，它也是生物化学形象化教学必不可少的手段之一。随着网络及多媒体技术日趋完善，传统的生物教具如挂图、投影等教学手段已经慢慢退出课堂，但是生物模型却不能忽视，在某些体现空间结构的教学内容中，它是多媒体教学也无法替代的。如手性C原子模型（图2）、DNA双螺旋模型等。

图1 蛋白质生物合成

图2 手性C原子模型

3 评价体系的改革及题库的建立

考试是评价教学效果，检验学生对知识掌握情况的基本手段，是教学过程中评价体系的重要组成部分，是检查教学质量、改进教学效果的重要方式[9]。目前我国大部分高等学校在生物化学课程的考核模式上，还是以期末考试这一终结性考核为主，考核形式单一，学生往往为了应付生化考试而死记硬背，学生学习积极性不高，效率低。为了提高学生自主学习能力、动手实践能力，充分调动学生的学习积极性，必须进行生物化学评价体系改革。

我们将课堂表现考查、随堂测验、期中考试、学术小论文、实验技能考核、期末考试综合起来，建立生物化学综合性评价体系。该体系不仅包含终结性考试，更注重过程性考查；不仅考核理论知识，更考核实验技能。新评价模式的运用，极大地提高了学生学习的主动性，理论基础知识更扎实，动手能力更强。

在建设生物化学精品课程的实践中，我们考虑到了过程性考核大大增加了教师的工作量，为了提高考核效率，充分利用生物化学精品课程的网络平台资源，我们在逐步建立和完善生物化学的试题库[10]。试题库建设是提高教学质量和改革教学的良好方法，也是实行教考分离的有效手段。教师在课堂之后利用精品课程网络试题库的平台，在线测试和答疑，客观准确地掌握学生的学习情况；学生利用网络试题库平台，课前自主预习、课后自主复习巩固，并且可以在线提问，建立一个良好的师生互动平台。

综上所述，生物化学课程在高等学校生命科学课程体系中占有举足轻重的地位，它是联系生命学科其他基础课和专业课的桥梁。我们积极开展教学研究、积极探索教学方法改革，不仅仅是建设生物化学精品课程的需要，更重要的是培养学生的创新能力、实践能力，从而达到全面提高生命科学人才培养质量的目标。