黄卓然，吴晓敏，宋运贤，张海军①

（淮北师范大学 生命科学学院，安徽 淮北235000）

0 引言

生物化学作为一门以化学方法在分子水平上解决生命科学问题的学科，在整个生物学专业的课程设置上，占据极为重要的地位. 它既是生物专业本科核心基础课程，又是医药、农林和食品等众多相关专业的考研必修课［1]. 如何生物化学课程教好，如何让学生对生物化学产生兴趣，一直是授课教师需要认真面对的关键问题［2]. 基于生物化学的课程教学及教研现状，本研究以笔者近几年的生物化学授课经验为基础，结合教学实践及对新教学方法的使用，对高校生物化学课程教学方法进行创新. 我们期望以较为新颖的教学思维，探索出能够广泛适用的教学方法，充分调动学生的学习热情，活跃课堂氛围，在有限的学时压力下，改良传统的生化教学模式.

1 生物化学课程教学现状

1.1 学习基础不齐，课堂教学困难

多数专业的生物化学课程都开设在大学二年级，而大学一年级所学习的无机化学、有机化学等都是重要的化学基础课程，对生化学习的影响很大. 例如蛋白质化学一章中对于等电点、解离常数的理解需要用到无机化学“酸碱平衡”一章的知识，而学习氨基酸的分类、蛋白质空间结构等，需要有机化学的相关基础知识［2]. 学生对于这些基础课程学习成效的差别，导致对于后继课程内容理解的差异. 一旦存在对于化学基础知识的理解模糊或不足，就很容易影响生物化学重要知识点的学习. 生物化学授课教师往往需要在讲解课本内容之前，补充回顾对应的化学基础知识.

1.2 课堂气氛沉闷，学习积极性不高

现在大学教育课堂气氛普遍较为沉闷，学生参与积极性不高. 过于丰富的课余生活和娱乐活动，很大程度上分散学生的注意力，智能手机等数码产品的出现也使得课堂上的“低头族”越来越多. 即使教师不断强调生物化学的重要性，仍然有一部分同学听课兴趣不大. 这就要求教师在传统教学的基础上，引入一些新的教学方法、授课技巧和教学模式［4]，将学生的注意力拉回课堂.

1.3 教学模式传统，无法因材施教

随着学生年龄的不断增长，个性发展已经成熟，存在较强的自我意识，个人目标和学习态度也会产生差异. 有的学生学习自主性较强，有些学生由于研究生考试的压力强迫自己学习. 而很大部分学生只追求修满学分、通过期末考试，平时不学，考前突击复习. 这种现象的普遍存在导致一些传统的教学模式无法做到因材施教，往往只有自主性学习能力强的学生学习效果尚好，而大部分学生跟不上学习进度. 教师需要利用新的教学方法和模式，促进学生之间的带动互助作用.

1.4 课程时数减少，不能满足教学需求

从课程设置上来看，为应对高校提倡创新人才培养模式以及减轻学生学业负担的需求，生物化学课程的学时有减少的趋势，尤其体现在与分子生物学、酶学等学科有所重叠的部分内容，也有精简化的可能［5]. 生物化学课程作为分子生物学、酶工程和生物分离工程等专业课的重要学习储备，虽然面临学时减少的压力，但仍需在生化各领域给学生夯实基础.

2 现有的生物化学教学方法及研究现状

基于生物化学的教学现状，前人已经提出多种教学方法的改革和创新，但有些方法较为陈旧，有些并不完全适合生物化学的教学实践，尚有很大的改革空间.

2.1 启发式教学

刘洁等［6]最早提出在生物化学课程中使用启发式教学，即按照思维过程，从认识问题到掌握知识，再到利用知识解决问题，层层深入地启发学生，培养学生独立思考和创新的能力. 这一教学方法已被广泛用于各门学科领域，起到一定的成效. 具体到生物化学教学实践中，由于很多问题理论性较强，学生预习难度较大，且很难与生活实际问题挂钩，因而课堂上的使用效果不如预期，学生参与的积极性不高.

2.2 案例式教学

在医学专业的生物化学教学方法的研究中，李勇［7]提倡引入案例式教学方法，即理论联系实际，用医学上的一些常见病例来分析讲解，提高学生的学习热情. 该教学方法有助于学生理解糖代谢的调节、酮体代谢和呼吸链抑制剂等章节，但其适用性有限，生化的大部分知识点仍很难从临床上找到合适的案例，有些案例对于非医学专业的学生也较为陌生.

2.3 直观式教学

直观式教学也称演示法，是生物教学的经典方法. 传统的演示多利用植物或动物标本、分子结构模型等，近年来随着多媒体教学的普及，幻灯片演示已经是生物化学课程教学的有力辅助. 很多抽象的结构问题诸如α螺旋、β折叠DNA 的超螺旋等都可以较为直观的展示给学生. 现在，多媒体基本取代早期的板书授课. 虽然这种新的授课方式可以节约板书时间，增加图片效果，字体也更为清晰，但也有一定的弊端［8]. 板书授课可以让学生多思考、跟上教师的思路，这也是数学和物理等专业授课仍然需要板书来推导公式的原因. 而一张幻灯片很多时候只有一张图片，教师对着图片授课，学生理解起来会比较困难.此外，长期面对幕布也会造成视觉疲劳，引起注意力涣散等问题.

3 生物化学教学方法创新与实践

3.1 探究式教学

从生物专业的培养目标上来看，生物化学课程的教学目的之一，是为了培养学生的创新能力，从这一角度来说，探究式教学方法可以产生很好的教学效果. 所谓探究式教学，就是教师引导学生以科研人员视角，对问题进行探索研究的教学方式［9]. 教师选择或引导启发学生自发选择一些有研究价值的问题，在传授书本知识的基础上，提出猜想和假设，并制定实验计划，选择实验材料和方法，尽量利用现有实验条件，在教师指导下进行实验. 在实验过程中独立思考，对实验结果进行讨论分析，尝试进行简单的解释说明，最终形成口头或书面报告，与教师和同学进行讨论交流. 例如蛋白质一级结构与功能的关系一节中，叙述同源蛋白质的概念，利用细胞色素c 构建进化树，以及基因突变导致镰刀状红细胞贫血症等内容.教师可据此引导学生认识序列比对方法或进化树构建等内容，即从Genbank等网络数据库中下载一些同源蛋白质序列数据，通过clustalx等软件进行序列比对，利用比对结果构建简单的系统发育树，将其与课本上细胞色素c进化树进行比较. 还可以下载一些同源蛋白所对应的基因序列，通过序列比对查找发生替换的位点，与蛋白质序列中的变异位点进行对比，找出同义突变和错义突变等突变类型，将本章节内容与分子生物学部分中DNA 的突变及遗传密码相应内容联系起来. 在教师的指导下，这一实验仅需电脑和互联网即可完成，软件上手简单，数据库认识难度不大，且可以对课堂知识进行很好的补充，还可将不同章节内容进行有机的联系和融合. 本实验所接触的生物信息学内容，对于今后可能从事的科研工作也将起到很好的铺垫作用.

探究式教学对于培养学生的科研素质有很好的效果，但也对教师和学生的各方面能力提出更高的要求. 首先，教师要对于科研问题相关知识有系统的把握，具有较高的专业技能水平，能够有效选择问题情境，营造良好探究氛围［10]. 其次，学生需要有良好的背景知识，以及主动的科研探究学习意识. 最后，还需要完备的实验环境，以及充足的实验材料和课余时间. 受制于这些因素，这种教学方式只能对小部分较为优秀的学生有效，但学生可以在课堂上将自己的实验经验进行分享，以点带面，引发课堂讨论，促进更多学生加深对于书本知识的理解.

3.2 比较联系式教学

生物化学是一门系统性很强的课程，许多知识之间具有互通性，联系紧密. 将一些知识内容进行联系和比较分析，启发学生在遇到某一问题时，去联想之前学到过的相关内容. 生物化学课程的编排一般是按照由浅入深、从易到难、循序渐进的原则，当讲授到较难理解的内容时，把它与之前学过的简单内容或者相关内容比较联系起来，对于学生的理解记忆有很大的帮助［11].

在生物化学物质代谢章节的学习中，会接触到各种代谢途径，采用比较联系式教学可以将繁琐的代谢通路通过一些内容联系起来. 比如一个常常遇到的名词“引物”，学生印象较深的是DNA合成需要引物，这在核酸一章中介绍PCR反应时已经提到. 而物质代谢的其他过程中，有时也会需要引物，如糖原引物. 糖原引物又称糖原蛋白（Glycogenin），是葡萄糖合成糖原过程中的一种酶. 它可以通过自催化，在194位酪氨酸残基上添加葡萄糖基，并继续在糖基末端添加7个葡萄糖基，接着就可以在糖原合成中发挥引物的作用. 授课时可以将两种分子进行比较联系，在大多数的名词解释中，“引物”这一名词都特指与核酸合成起始相关的分子. 糖原引物的命名更多是从功能角度与核酸引物相似，它们都可以作为大分子多单元长链延伸的起点. 糖原蛋白和引物的存在都与合成反应关键酶的特点有关，糖原合酶和DNA 聚合酶都仅可以在已有链的末端加入新的单元基团. 糖原蛋白和引物相比，从化学本质上就有明显的区别，一个是二聚体蛋白，一个是一段核苷酸链. 前者可以发挥酶的催化功能，而后者只作为引物参与反应.

蛋白质一章中提到2，4-二硝基氟苯可以用于鉴定蛋白质和多肽的N 末端氨基酸残基，而1955 年Sanger利用这种方法测定出胰岛素的完整氨基酸序列，也揭开蛋白质一级结构测定的篇章. 相对应地，在核酸一章中，Sanger 法测序是需要重点讲授和掌握的内容. 同样由Sanger 发明，采用双脱氧终止法技术可以测定DNA序列. 在实际讲授过程中，可以将两种测序方式进行比较联系，虽然发明者相同，都是测定大分子的一级结构，但原理上有一定的差异. DNA测序以待测DNA为模板合成新链，底物中掺入双脱氧核苷酸而造成随机终止复制，以片段大小排序依次读出碱基序列. 蛋白质测序将大片段降解为小片段，再利用末端降解测定小片段氨基酸序列，继而将小片段序列拼接成大片段序列. 从最明显的角度来看，两者分别从合成和降解的角度来实现测序过程，这也跟两种大分子的一级结构特点有关，可以继续展开到核苷酸与氨基酸、3‘，5’-磷酸二酯键和肽键的比较等. 此外，蛋白质断裂所用的酶、核酸降解所需酶以及核酸合成所需的酶，也可以进行比较联系.

通过以上2个例子可以发现，比较可以将学习的范围扩大，使学习内容不局限于课本中的单一知识点，书本内容的串联可以在学习新知识的同时去复习巩固旧知识［12]. 通过这种教学方法，可以有效启发学生思考，使学生在学习一个知识点的同时做到举一反三.

3.3 专题讨论式教学

上文提到，高校的生物化学的课程有学时减少、内容精简的趋势. 为应对这一变化，教师可以采用专题讨论式教学模式，将一些章节的关键知识点单独列出，以小组讨论的方式自由探讨，最终形成专题报告［13].

具体的实施流程可以从教师提前选定讨论主题开始，如大纲要求较为重要、学生在课堂理解起来又有些难度的章节，比如糖酵解、三羧酸循环、DNA的半不连续复制等，鼓励学生在课后以小组合作方式进行背景知识和科研进展的搜集，并就知识点和关键问题自由探讨，共同制作课件，推选报告人进行讲解.制作者会在查阅资料和制作课件的过程中加深对于相关知识的了解，而讲授者面对的大多只是代谢通路的图片，必须充分的理解代谢历程才能顺利讲完. 这其实就是模拟教师备课的过程，有过备课经历的人大多有这样一种感受，就是讲一遍课程要比朗读或背诵很多遍教案记忆力更为深刻. 对于有志于从事教师职业的学生来说，初步接触教师的日常工作也很有益处. 在实际施行过程中，我们选择意愿较高、课件制作美观且准备充分的2组同学在课堂上分别用10 min的时间进行演示，课堂反映比预期成功. 学生会在课件中加入“二次元”文化等更为贴近当下青年人生活的内容，比如用谐音配合漫画的形式来辅助记忆三羧酸循环的代谢过程. 这种讲授方式虽然不能从生物化学的专业角度理解，但仍不失为枯燥学习中的一种调解剂. 此外，台上学生的讲解更能激发台下学生的兴趣和注意，讲授过程中加入的互动也活跃课堂气氛.

3.4 趣味教学辅助

生物化学的课程内容繁杂，名词数量众多，包括名词缩写和定义等内容也常要求记忆和理解. 学生座谈交流时经常反馈需要背诵的东西过多，感到学习枯燥，提不起兴趣. 在课堂实践中，将猜词和抢答游戏模式融入到课堂教学，以趣味教学的方式提高学生的学习兴趣.

方式之一是鼓励学生用语言描述生化名词. 教师制作好生化名词的幻灯片，一名同学背对屏幕猜词，另外两名同学正对屏幕描述该名词. 在不说出该名词所包含文字的条件下，尽可能采用生物化学相关知识来解释该名词，规定时间内猜出的词越多得分越高. 具体实施可以采用从易到难的方式，开始可以展示比较简单的名词，比如氨基酸、核酸等，再逐渐加大难度. 但常常会遇到学生不使用其本身的定义来描述，而是把词拆成一个一个单独的字，或者采用谐音来进行提示. 例如名词“泛素”，本身是指标记待分解蛋白质的一种小分子蛋白，学生将其分为“吃饭”和“素菜”来进行提示，虽然大大降低解题难度，但并没有让学生理解到该词的本身含义，也就无法达到我们的教学目的. 这就需要教师在适当的情况下进行纠正和演示，比如简单提示“死亡标记”，很多学生就可以说出“泛素”一词. 此外，还可以以这种方式锻炼学生对于名词缩写的掌握，简单说出几个字母，就可以很快得到该名词的答案. 在课堂教学实践中，每一个大章节结束时，采用这种寓教于乐的猜词游戏模式，既可以带领学生回顾整章内容，又可以对于重点名词进行提示. 这也可以让学生意识到，生化名词解释并不是死记硬背，而是理解该名词的含义、特点和功能.

另一种方式是学生以趣味抢答的方式猜测教师所描述内容. 问题可以是根据以下描述推断生物分子和代谢途径等，由教师在课堂上依次读出描述内容，学生进行抢答，越早答出的学生得分越高. 以聚合酶链式反应为例，第一个提示为“这是一种常用的分子生物学实验技术”，第二个提示是“以DNA复制原理为基础”，最后一个提示说明“由变性、退火、延伸3个基本反应步骤构成”. 学生基本可以在第二个提示条件就回答正确. 还可以设定较为复杂的描述条件，范围由宽到窄，逐步将学生引向正确答案. 例如生化名词磷酸果糖激酶，可以先从其本身化学本质入手，继而介绍其受到ATP/ADP 的调节，催化糖代谢中的重要反应，然后缩小范围到糖酵解内吸能反应阶段，最终落到最强变构激活剂是果糖2，6-二磷酸. 这样的教学方式可以给予学生充分的思考空间，带动学生多用发散式的思维，还可以将课本知识有效地串联起来.

3.5 教学辅助工具的使用

3.5.1 多媒体教学工具

幻灯片演示这种多媒体教学工具存在容易引起视觉疲劳和注意力涣散的弊端，这也给多媒体课件的制作提出更高的要求，教师必须将备课的一部分内容放在如何制作既吸引学生又能启发学生思考的课件上来. 多媒体课件多是采用视觉效果来吸引眼球，却忽视听觉效果［14]. 需要注意的是，切换幻灯片或者文字图片的淡入淡出所配默认音效往往比较刺耳，过度使用会让人烦躁. 可以尝试引入一些较为有趣的背景音乐，诸如电影配乐、流行乐或轻音乐等，以悦耳为主，尽量选择当下年轻人较为熟悉的乐曲，或一些经典名曲. 音乐时间不宜过长，3～5 s左右为佳，目的仅是用来吸引学生的注意. 对于一些较为重要或难以理解的概念名词、生物化学反应等，以往教学时需要重复讲很多遍“请同学们注意”，通过采用这种辅助方法，很快就可以达到类似的效果. 例如在讲授到糖代谢一章时，各种代谢途径中的化学反应非常多，为加深学生对于起到调节作用关键反应的认识，可以在对应幻灯片加入短时间的背景音乐.

3.5.2 网络教学平台使用

在教学过程中，我们尝试过用网络平台和手机软件辅助教学，但收效甚微. 究其原因，首先，网络教学平台虽然有利于分享电子课件、作业和课外资源等，但毕竟是一个开放式的辅助教学平台，它的使用没有强制性的监督措施，对于大多数学习自觉性不高的学生来说，也许只是考试之前下载课件突击复习的工具而已［7]. 其次，网络平台和手机软件都要依托数码产品和互联网，现阶段这2个工具虽然有很高的学习辅助价值，但也有很多学习以外的娱乐休闲内容，在使用时很难不被这些内容所吸引或干扰. 就如当下的科研人员在阅读文献时，仍更多提倡阅读打印后的纸质版，这种方法虽然没有电脑上词典软件的取词功能那么便捷，但令人更加专注，可以提升阅读效率.

然而，这并不意味着我们要放弃使用网络平台和手机软件，对于数码产品的正确使用可以很好的辅助教学［15]. 实践中可以在网络平台建立类似于“朋友圈”的分享功能，将课程有关的趣味知识、前沿报道等通过较为轻松的语言、图片或短视频方式发布出去，目的不是为强制学生掌握，而是引起学生一定的兴趣和关注，在课堂上进行相关内容的解释和联系，从而加深学生的印象. 在当今社会，民众对于食品安全的关注度很高，一些新闻资讯中常会出现各种生物化学相关知识，诸如油炸食品中的反式脂肪酸，奶粉中的三聚氰胺，以及争论激烈的转基因食物等. 将这类新闻资讯分享到网络平台，鼓励他们在所学知识的基础上展开自由讨论，把观点发布到讨论区. 发布内容可长可短，重要的是营造良好的讨论氛围. 网络平台相对于线下讨论的优势就在于，学生可以摆脱当面争论的束缚，很多课堂上不爱发言，生活中不善于交流的学生都可以在网络上畅所欲言.

4 结语

本研究从当前生物化学课程的教学现状出发，结合授课实践提出一些新的教学方法，总结笔者的教学感悟和授课技巧. 很多教学方法的使用还不够成熟，对于课程整体脉络的把控还有提升的空间. 期望通过向前辈教师的学习，与同行的交流，使自己不断提升. 通过多种教学方法的改良，让学生更喜欢生物化学这门课程，不再把它当作负担，而是自发的去学习、讨论和研究. 随着生物科技的不断进步，越来越多的新知识会补充到生物化学的相关领域，这也要求我们在教学时不断更新知识点，吸纳最新成果，努力提高教学效果，提升教学质量，培养高素质人才.