面向学科竞赛与课程学习有机融合的生物化学教学设计与实践

摘  要：生物化学课程是诸多本科专业的核心必修课程之一。由于其知识体系庞杂，基本概念抽象，教学内容既不易激发学生的学习兴趣，也难以和学科发展前沿自然的衔接起来，该课程的教学效果一直难以令人十分满意。学科竞赛是大学生创新活动的重要组成部分。教师尝试将学科竞赛与本课程的学习有机融合起来。一方面，将学科竞赛的获奖作品整合到生物化学课程的经典教学内容中。另一方面，利用课程教学主渠道，激励并指导学生参加学科竞赛，以期获得新的更好的竞赛成绩。本次教学改革激发了学生学习生物化学课程的兴趣，有效提高了该课程的教学效果。

关键词：生物化学;课程教学改革;学科竞赛

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）16-0075-04

Abstract： Biochemistry is one of the core compulsory courses for an array of undergraduate majors. The knowledge system of this course is complex， and its basic concepts are abstract. Moreover， its teaching content is not easy to stimulate students' interest in learning or connect with the frontiers of this discipline. Thus， the teaching effect of this course has been difficult to be very satisfactory. Academic competition is an important part of the innovation activities of college students. This study managed to integrate academic competitions with the learning of this course. On the one hand， the award-winning works of the academic competition were integrated into the classic teaching content of biochemistry course. On the other hand， the main channel of course teaching is recruited to encourage and guide students to participate in the academic competition， in order to obtain new and better competition results. The teaching reform this time has boosted students' interest in learning biochemistry course and effectively improved the teaching effect of the course.

Keywords： biochemistry; reform of course teaching; academic competition

一、“赛教融合”的教学改革策略

2018年8月，教育部下发了《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》。通知明确要求：“打造‘金课，合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度”。生物化学课程是生物类、医药类、农林类、食品类等诸多本科专业的核心必修课程之一。该课程是学生从分子水平对生命系统形成认识和理解的基础，对于专业核心竞争力的形成具有重要意义。然而，生物化学课程知识体系庞杂，基本概念抽象，教学内容既不易激发学生的学习兴趣，也难以和学科发展前沿自然的衔接起来[1-2]。以上不利因素的存在使得该课程的教学效果一直难以令人满意。通过开展教学改革来克服以上不足，并进一步将生物化学课程打造为“金课”，对于相关本科专业的人才培养是十分有益的。

2018年6月，教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话中明确要求：“要加强创新创业教育。持续深化创新创业教育改革，推动创新创业教育与专业教育紧密结合，全方位深层次融入人才培养全过程”。将创新教育融入课程教学，是落实陈宝生部长讲话精神的关键之一。学科竞赛是大学生创新活动的重要组成部分，其育人育才功能日益受到各级教育工作者的重视[3-5]。作为一种实践教学的高级形式，学科竞赛在培养学生问题意识、整合学生创新知识和磨砺学生创新人格与团队精神三个方面，具有独到的优势[6-8]。到目前为止，已有一系列生物医药领域的学科竞赛，如全国大学生生命科学竞赛、全国大学生生命科学创新创业大赛、全国大學生药苑论坛和全国医药院校药学/中药学世界大学生创新创业大赛等等，其考察范围均涉及生物化学课程的教学内容。这些竞赛对生物化学课程教学有潜在的促进作用。一方面，竞赛的获奖作品，是本科生在教师的指导下开展科研工作取得的研究结果，也是生物化学课程经典教学内容在不同情形下的灵活运用。往届学生的参赛获奖作品，可以转化为支持经典教学内容的例证，也可以转化为课堂讨论时使用的话题。在生物化学课程教学中使用这些素材，对激发学生学习兴趣和提高学生学习信心都是十分有利的。另一方面，参加学科竞赛可以更加客观地检验课程教学效果，强化创新能力。反过来，课堂教学也能够为学科竞赛提供支撑。通过课堂教学，教师可以向学生讲授与学科竞赛的考察内容相关的基本原理与方法，宣传学科竞赛的基本情况，组织指导学生参加竞赛。实现生物化学课程教学与学科竞赛的有机融合，使此两者相互促进、协同发展，对于提高课程教学效果和人才培养质量都是十分有利的。

近年来，教师一直积极指导与生物化学课程教学内容相关的大学生学科竞赛，在全国大学生生命科学竞赛、全国大学生生命科学创新创业大赛、全国大学生药苑论坛等竞赛中多次获奖，积累了较丰富的竞赛获奖作品。在此基础上，教师开展了面向实现“赛教融合”的生物化学课程混合式教学改革（主要设计思路如图1所示）。一方面，将学科竞赛的获奖作品整合到生物化学课程的经典教学内容中。这样既可以提高学生的学习兴趣，又可以增加教学内容的创新性与挑战度。在此基础上，合理选择教学模式，设计教学过程，开发教学资源，完成混合式教学。另一方面，利用课程教学主渠道，激励并指导学生参加学科竞赛，以期获得新的更好的竞赛获奖作品。最后，评估本次教改所取得的实际效果并提出下一步的课程建设与改革方案。本次课程教学改革可望通过教学内容的变革，将创新教育融入课程教学中，从而有力打造生物化学“金课”，在切实提高课程教学效果的同时有效强化学生的科研创新能力。

二、“赛教融合”的教学设计

一般而言，国家级学科竞赛的获奖作品会具有一定的规模体量，内容也比较丰富。为便于学生理解与掌握，教师首先将竞赛作品拆解为若干个相对独立的小模块。每个小模块包括相对完整的实验设计、实验研究与结果分析。然后，教师根据这些小模块与生物化学各章节经典教学内容的关联程度来进行整合。比如，蛋白质电泳与免疫印迹是生物化学研究的基本实验技术之一。一般的教材主要介绍其基本原理与操作流程，但对于这两种实验技术在什么情形下应用，可以解决什么问题，运用时有何注意事项等细节问题几乎没有介绍。在实际教学过程中，学生对这部分内容的印象一般比较模糊。尽管他们可以用死记硬背的方法来应付考试，但往往不能灵活地将这些实验技术应用于实际的科研工作中。由于教材在编写时需要注重知识的普遍性，往往不便针对某一具体的研究实例进行较为详细的介绍。这时，根据教材内容向学生讲解这些技术的操作细节、常见故障与排除方法以及对结果的分析和解释等实用性很强的知识确实存在一定的困难。往届学生在参加学科竞赛的过程中，利用蛋白质的电泳与免疫印迹的方法研究了某个关键蛋白在动物疾病形成过程中表达水平的变化。为克服课程教学过程中遇到的上述普遍性问题，教师将这些获奖作品中的相关实验操作与结果整合成一个相对完整的模块，并将其作为教学案例融入本节教学内容中。首先向学生介绍相关背景知识，包括疾病的病理过程以及该蛋白在疾病发生中的作用。然后介绍往届学生在参赛时是如何利用教材中的知识，检查该蛋白在疾病形成过程中的表达水平变化。此时，可以联系往届学生开展工作的实际情况，详细地向听课学生介绍实验操作的要点在哪里，容易遇到哪些问题，遇到问题时该如何解决，得到的典型结果是什么，对于得到的结果应如何进行分析与解释等等。最后，向听课学生点明该教学案例是往届学生在参加学科竞赛过程中完成的工作。同时还可以自然而然地介绍该学科竞赛的主要考查内容、往届学生的参赛成绩等基本情况，鼓励听课学生组队参赛。又比如，“活性氧类（ROS）的生成与清除”也是生物化学的重点教学内容之一。对于活性氧类的生理功能与病理意义，教材上大多只是从ROS化学性质的角度进行了较为抽象的解释，缺乏生动实例的支撑。往届学生在参加学科竞赛过程中，检测到肝内ROS水平随肝损伤程度的增加而增加，而在药物缓解肝损伤的过程中，肝内ROS水平呈逐渐降低的趋势。教师将获奖作品中与ROS检测相关的实验设计与结果分析作为一个模块，整合到本节教学内容中。利用学生竞赛获奖作品中的相关研究结果，教师可以生动地向学生介绍检测ROS的意义、方法与代表性结果分析。学生则更容易对这部分教学内容形成深刻的印象。

“赛教融合”的教学内容设计有效增加了教学内容

的生动程度与教学内容对学生的吸引力。但是，学科竞赛获奖作品的融入不可避免地增加了教学内容的体量。在不改变培养方案规定的学时数的前提下，如何将更多的教学内容传授给学生呢？为了解决这一问题，教师采用了“翻转课堂”这一新的教学模式。在传统课堂中，教师在课堂时间内向学生传授知识。学生在课下时间复习教师讲授的内容，通过完成作业、交流讨论等形式实现知识的内化。由此可见，传统课堂的教学范式是“课上学习，课下内化”。与传统课堂不同，“翻转课堂”模式要求学生在课下时间利用教材、教学视频等教学资源完成对新课的学习。在课上时间，教师指导学生开展讨论，完成练习。学生则在此过程中完成知识的内化。“翻转课堂”模式将教学的范式翻转为“课下学习，课上内化”。目前，“翻轉课堂”模式在不同层次学段的各种课程教学中都有了较为广泛的应用，取得了不错的效果[9-11]。其优点主要有以下两个方面。第一，“翻转课堂”模式要求学生在课下自主完成新课的学习。因此，在“翻转课堂”模式下，学生会投入更多的课下时间和精力到学习活动中[12-13]。第二，在“翻转课堂”模式下，教师和学生有更多的时间就教学内容开展讨论交流。这对于学生高效地内化知识是十分有利的[14-15]。对于“赛教融合”的教学内容，教师采用“翻转课堂”模式来开展教学。具体而言，先将设计的教学内容录制成教学视频，并提供诸如文献、图片、链接等辅助教学资源，把这些资源上传到教学网站中。然后，要求学生利用这些教学资源开展课下自学。为了提高学生的课下学习效率，教师还为学生提供了配套的导学问题。同时，教师还为学生准备了一定量的习题，包括巩固所学内容的练习题和运用所学内容的拓展题。最后，在课堂时间内，教师检查学生的自学情况，指导学生完成习题并与学生就教学内容进行交流。学生则通过以上教学环节实现知识内化。

三、课程教学的实施与教学效果分析

教师于2020年上半年开展了“赛教融合”的生物化学课程教学实践。受新冠肺炎疫情影响，本学期课程教学只能以线上形式进行。对于一般性教学内容，教师以在线的传统讲授模式向学生讲解。对于“赛教融合”的教学内容，则依托在线课程以“翻转课堂”模式开展。在建设在线课程时，教师充分突出以学生为中心的设计理念。学生是学习的主体。开发网络在线学习资源的目的，是方便学生学习与复习本门课程。生物化学知识体系庞杂，需要理解和记忆的知识点较多。而学生中有相当一部分学习基础相对不足，学习本课程时可能面临的困难更多。为便于学生理解，教师在设计教学资源时，注重了对知识点的充分细化。对于比较困难的教学内容，教师将以知识点为单位开发教学资源。这种做法既有利于降低单个教学资源的规模，减轻学生学习时的心理压力，又有利于把单个困难的知识点讲深讲透，便于学生理解。对于“赛教融合”的教学内容，教师尽量使用一些趣味性强的教学资源来激发学生学习兴趣，加深学生对知识的印象。另一方面，在开发教学资源时，教师注重以形象的语言阐释抽象的概念，注重对教材内容的深入讲解和剖析，从而为学生的学习创造便利。另外，教师也注重充分调动学生学习积极性。教师通过在线课程的交流版发言、QQ群等形式不断与学生沟通，及时解答学生在学习过程中遇到的问题。在课程教学内容正式开始之前，向学生明确提出导学问题与学习要求。学生利用在线课程开展学习活动时，容易集中注意力，做到有的放矢。这样，学生的学习成就感增加，学习积极性也就更容易被调动。此外，除“赛教融合”外，教师还以学生日常生活中的相关案例或者教师科研工作中的相关实例为基本素材，开发教学资源并在课程教学中使用。在线上教学平台上，教师可以利用这些教学资源，组建学生讨论组对相关问题开展研究性学习。这样就可以有效引导学生自主思考教学内容中与案例相关的生物化学基本概念和原理，从而加强加深学生的学习效果。

学生对本次“赛教融合”的教学内容改革以及在线课程建设的反应十分积极。学生普遍认为，学科竞赛的获奖作品，都是往届学生在教师的指导下开展科研工作而完成的。在生物化学课程的理论与实验教学中使用这些素材，有利于拉近学生与课程教学内容的距离，提高教学内容对学生的吸引力，激发学习兴趣，提高学习自信心。学生对各项赛事基本情况的介绍也比较欢迎，有一部分优秀的学生在学完本课程后向教师表达了参加相关学科竞赛的意向。对于在线课程教学的各个环节，多数学生也持肯定态度。本课程的在线教学活动形式多样，包括在线观看教学视频、课前签到、交流讨论、在线小测验、问卷调查和期末考试等等。多数学生都能积极主动地参与到以上诸多教学环节中，认真完成教师布置的学习任务。从学生评教情况来看，本课程学生评教得分为92.88分（按我校相关管理文件规定，学生评价90分及以上的课堂数不得超出学生当前学期参评课堂的35%）。由此可见，多数学生对本在线课程的建设与应用情况是非常满意的。在本课程的具体评教意见中，学生提到：“录制的视频很好，每个视频有针对的教学内容，讲解的都很详细，每节课进行的问题讨论很好地让大家了解重点，也有对应的作业，及时的测验，感觉属于比较好的线上教学了。”“老师上课非常有规划，每次上完课都会布置作业，每章都有考试，同学们能及时复习。”“老师讲课认真到位，讲课方式容易让学生接受，讲课内容学生易懂，布置适量课堂测试督促学生学习，及时回答学生问题和讲评作业。”学生的肯定是对教师最大的支持。教师一定不辜负学生的肯定与期望，认真将本门课程建设的越来越好。

四、结束语

课程教学是高校人才培养的主渠道。学科竞赛则是导向高校创新人才培养的有效途径。此两者在培养人才的最终目标上是高度一致的。然而，目前尚缺乏有效的机制将以上两种人才培养途径有机融合起来，使之相互补充，相互促进，从而取得更理想的育人效果。本项目拟在前期多次指导学生参加生物化学课程相关学科竞赛获奖的基础上，将生物化学课程教学与相关的学科竞赛有机融合起来。一方面，利用竞赛获奖作品丰富课程教学素材。这样既有利于课程教学内容的动态调整，也有利于及时将学生身边的科研成果回馈到课堂教学中去，从而在激发学生学习兴趣的同时提高教学内容的高阶性、创新性与挑战度。另一方面，利用课程教学主渠道，激励指导学生参赛，在有效强化学生科研创新能力的同时更为客观地检验课程教学效果。

本次“赛教融合”的课程教学改革收到了预想的成效，得到了学生的欢迎。为在此基础上进一步将本次教学改革推向深入，教师还将在以下三个方面开展进一步建设。

1. 持续更新课程教学内容。教师不断挖掘学生竞赛获奖作品中涉及生物化學学科领域发展前沿的素材，并将这些素材转化为教学案例。利用这些新教学案例来更新教学内容，可以有效提高教学内容对学生的吸引力。这样，既提高了课程的高阶性与挑战度，又提高了课程的创新性。

2. 持续提升在线教学资源质量。既提升了在线课程中教学视频的数量和质量，又丰富了在线课程中的试题习题并完善其答案与解析。这样可为学生利用在线课程及时开展自学、预习和复习提供方便。

3. 开展线上线下相结合的混合式教学。本次教学实践受疫情影响，课程教学只能以线上形式开展。当教学秩序逐渐步入正轨后，是不可能单纯以线上教学的形式来完成教学任务的。因此，教师将依托现有在线课程，开展混合式教学的初步设计。根据课程教学内容，在“赛教融合”的基础上设计一系列高质量的互动主题，引导学生在交流讨论过程中对相对困难的教学内容更为深刻的理解和掌握。

参考文献：

[1]许存宾，田兴国，马小彦，等.生物化学混合式教学探索与实践[J].高教学刊，2019（3）：118-120.

[2]叶满红，陈云，杨生妹.高校生物化学课堂教学改革思考：加州大学戴维斯分校访学之启迪[J].高教学刊，2018（8）：9-11.

[3]2018年度全国高校学科竞赛排行榜发布[J].中国高教研究，2019

（3）：2.

[4]赵春鱼，吴英策，魏志渊，等.高校学科竞赛：现状、问题与治理优化——基于2012-2016年本科院校学科竞赛评估的数据分析[J].中国高教研究，2018（2）：69-74.

[5]王蕾，张巧英.基于学科竞赛的高校实践教学体系创新研究[J].教育理论与实践，2015，35（6）：43-44.

[6]刘冬，何云峰，朱江.基于学科竞赛的高校研究性学习探微[J].教育理论与实践，2014，34（27）：18-20.

[7]张姿炎.大学生学科竞赛与创新人才培养途径[J].现代教育管理，2014（3）：61-65.

[8]刘巧芝.创新实践对大学生创新素质影响的调查与分析[J].思想教育研究，2012（2）：89-92.

[9]刘星，郝燕，夏春丽，等.基于翻转课堂的《医学细胞生物学实验》教学设计——以细胞融合实验为例[J].高教学刊，2020（25）：81-83.

[10]于江飞，马立坤，朱家健，等.双一流军校《燃烧理论》翻转课堂模式和差异化教学的思考与探索[J].高教学刊，2020（14）：23-27.

[11]马明海，钱丽萍，佘新松，等.基于翻转课堂的科技论文写作课程改革与实证[J].高教学刊，2020（19）：129-132.

[12]杨宁，林丽征，徐梦诗.翻转课堂教学理念下的“现代教育技术”新课程设计与实施[J].中国远程教育，2015（3）：61-65+71.

[13]郑玮.大学英语翻转课堂教学模式影响学习者语言能力提升的因素研究[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2020（3）：70-72.

[14]窦菊花，文珊.基于APP的大学英语翻转课堂教学改革探索[J].黑龙江高教研究，2015（5）：162-167.

[15]索欣，姬栋岩，许子华，等.互联网+PBL教学法的翻转课堂在风湿免疫护理教学中的应用[J].国际护理学杂志，2020（6）：998-1000.