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摘要：生物化學(xué)是食品、生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，因其內(nèi)容繁多，理論抽象，代謝反應(yīng)復(fù)雜，經(jīng)常令許多學(xué)生難以掌握。介紹分析8種生物化學(xué)課堂上常用的教學(xué)方法，分別為故事教學(xué)、問題式教學(xué)、形象比喻教學(xué)、順口溜教學(xué)、聯(lián)系生活實例教學(xué)、對比記憶教學(xué)、歸納總結(jié)教學(xué)、互動教學(xué)，用于化繁為簡、化抽象為具體，活躍課堂氣氛，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，最終達(dá)到有效提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：生物化學(xué)；教學(xué)方法；研究綜述
生物化學(xué)是食品、生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等專業(yè)學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課[1]，同時也是很多碩士研究生入學(xué)的必考科目。由于生物化學(xué)是從有機化學(xué)和生理學(xué)發(fā)展而來，在分子水平上研究生命現(xiàn)象的學(xué)科，與其他學(xué)科之間相互交叉、滲透明顯，理論比較抽象，代謝反應(yīng)錯綜復(fù)雜，學(xué)生難以理解。因此，如何將生物化學(xué)中深奧難解的代謝理論及錯綜復(fù)雜的代謝反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闇\顯易懂、形象化和具體化的知識傳授給學(xué)生，并達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)其綜合素質(zhì)的教學(xué)目標(biāo)，是每一位生物化學(xué)教師需要不斷探索的課題。筆者以“生物化學(xué)”和“教學(xué)改革”為關(guān)鍵字在知網(wǎng)搜索，共顯示15437條結(jié)果；以“提高生物化學(xué)教學(xué)質(zhì)量”為關(guān)鍵字搜索，顯示6079條結(jié)果。可見，關(guān)于如何改善生物化學(xué)教學(xué)效果的教改工作已有大量文獻(xiàn)報道，為此筆者將一些典型實用的教學(xué)方法在本文中進(jìn)行歸納總結(jié)，以供各位同行參考閱讀。
1故事教學(xué)
故事教學(xué)法大多用于緒論教學(xué)，因為緒論是每門課的第一節(jié)課，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情非常重要。講好緒論將有助于學(xué)生揭開生物化學(xué)的神秘面紗，克服“望而生畏”的心理，幫助其端正學(xué)習(xí)態(tài)度，找到正確的學(xué)習(xí)方法，增強學(xué)習(xí)信心，也有利于教師樹立良好的形象和威信，對教學(xué)產(chǎn)生積極作用和影響[2]。緒論教學(xué)中存在的問題之一是教師對緒論的講解不夠生動，因此在課程設(shè)計中引入一兩個通俗易懂的小故事，對改善教學(xué)效果是非常有必要的。眾所周知，諾貝爾獎始于1901年，是自然科學(xué)中最具影響力的一個獎項，也是無數(shù)科研人夢寐以求的榮譽，而生物化學(xué)是所有學(xué)科中獲得諾貝爾獎最多的一個學(xué)科。例如，胰島素的發(fā)現(xiàn)者加拿大人F.G.班廷，為了籌集實驗資金變賣了自己的家產(chǎn)，他不顧一切只為實現(xiàn)自己心中的夢想，并最終將胰島素用于臨床，使糖尿病患者得到救治，他也因此獲得了1923年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎[3]。又如，2001年諾貝爾化學(xué)獎授予了美國科學(xué)家威廉•諾爾斯、巴里•夏普雷斯以及日本科學(xué)家野依良治，以表彰他們在不對稱合成方面所取得的成績。由于許多化合物的結(jié)構(gòu)都是有對映體的，好像人的左右手一樣，這稱為手性。而藥物中也存在這種特性，有些藥物成分里只有一部分有治療作用，而另一部分沒有藥效甚至有毒副作用。曾經(jīng)在歐洲就發(fā)生過妊娠婦女服用沒有拆分的消旋體藥物作為鎮(zhèn)痛藥或止咳藥，而導(dǎo)致大量胚胎畸形的“反應(yīng)停”慘劇。這3位科學(xué)家的貢獻(xiàn)在于使用一種對映體試劑或催化劑，將左旋和右旋分開，用于除去消旋體中沒有作用的部分，而留下的有效對映體藥效可達(dá)到原來的幾倍甚至幾十倍。講完上述例子，我們再告訴學(xué)生氨基酸的結(jié)構(gòu)中也存在手性，如L-氨基酸氧化酶只能催化L型氨基酸氧化，對D型氨基酸則不起作用[4]，引起學(xué)生對即將學(xué)到的氨基酸知識和酶的立體異構(gòu)專一性產(chǎn)生濃厚的興趣，并留下深刻記憶。講到這里，很多學(xué)生可能會開始思考生物化學(xué)在中國歷史上的發(fā)展情況。事實上，在中華民族幾千年的歷史長河中很早就出現(xiàn)了釀酒、制醬、制醋、制豆腐等生物化學(xué)相關(guān)的生產(chǎn)工藝。而在唐代，藥王孫思邈就開始用豬肝治療雀目，在他的《千金翼方》中記載著“治腳氣常做谷白皮粥防之”，即使用含有大量維生素B1的豆類、車前子、防風(fēng)、杏仁等針對腳氣病的各種不同情況進(jìn)行治療。另外，我國近代生物化學(xué)的開拓者和奠基人吳憲于1931年正式提出蛋白質(zhì)變性學(xué)說，是當(dāng)時最完備的學(xué)說；1965年王應(yīng)睞等學(xué)者首次人工合成結(jié)晶牛胰島素，實現(xiàn)了世界上第一個蛋白質(zhì)的全合成。但由于我國許多研究多停留在表面，并未深入形成理論體系，因此在生物化學(xué)史上，幾乎沒有留下中國人的名字，不得不說是一種缺憾[5]。不過在1999年我國積極參與人類基因組計劃，承擔(dān)了1%的測序任務(wù)，成為參與這一計劃的唯一發(fā)展中國家，至2003年人類基因組計劃順利完成。通過這樣的事例能夠有效激發(fā)起學(xué)生的民族自豪感，樹立他們?yōu)樽鎳I(xiàn)身科研的決心[6]。從以上故事學(xué)生不難體會到生物化學(xué)艱苦漫長的發(fā)展歷程和這些科學(xué)工作者熱愛科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的崇高精神及所付出的艱辛勞動，從而得到精神的凈化、啟迪和教育，對勵志和激發(fā)潛能有著不可估量的影響[7]。
2問題式教學(xué)
問題式教學(xué)法，即PBL教學(xué)法（Problem-BasedLearning，PBL），是由美國神經(jīng)病學(xué)教授HowardBarrows創(chuàng)立的一種以問題為基礎(chǔ)，學(xué)生為中心，教師為引導(dǎo)的小組討論及自學(xué)的教學(xué)模式[8-9]。一般在課堂上教師提出問題，學(xué)生以小組為單位討論和收集查找資料，回答問題，最后教師對各組的表現(xiàn)進(jìn)行總結(jié)和評價。在解決問題的過程中，需要學(xué)生綜合運用相關(guān)知識，將各方面的知識融會貫通，有助于全面理解相關(guān)知識點。學(xué)生通過討論問題，尋找解決方案，可以促進(jìn)學(xué)生間的交流與溝通，培養(yǎng)團(tuán)隊精神與合作意識，也為學(xué)生提供了一個自主學(xué)習(xí)和自我發(fā)展的良好平臺。加之教師的參與，使課堂教學(xué)過程更加靈活多樣，教學(xué)更具目標(biāo)性和方向性。因此，這種教學(xué)模式對于激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強其綜合理解能力具有重要的引導(dǎo)和推進(jìn)作用。實際生活中有很多現(xiàn)象都可以用生物化學(xué)知識進(jìn)行解釋，因此可以利用這些常見的現(xiàn)象設(shè)問，要求學(xué)生進(jìn)行課堂討論，進(jìn)而引出即將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。例如為什么吃饅頭、米飯時會越嚼越甜（唾液淀粉酶的消化作用）？為什么喜歡吃甜食的人容易發(fā)胖（糖和脂類相互轉(zhuǎn)化）？為什么劇烈運動后會有肌肉酸痛的感覺（糖的無氧分解）？為什么酒精可以殺菌、消毒（蛋白質(zhì)變性）？為什么有的人喝牛奶容易腹瀉（乳糖不耐受）？為什么減肥的人需要控制高脂、高糖飲食（糖類、脂類代謝關(guān)系）？新生兒為什么會在特定時期發(fā)生黃疸（6-磷酸葡萄糖醛酸脫氫酶缺乏）？為什么必須合理應(yīng)用抗生素（基因突變、耐藥菌株）？乙型肝炎疫苗、甲型H1N1流感疫苗是如何研制的（特異性免疫應(yīng)答）？為什么說人類已經(jīng)進(jìn)入“分子醫(yī)學(xué)時代”（基因診斷與治療）？為什么諜戰(zhàn)劇中的特務(wù)都以氰化物作為劇毒藥品（酶的抑制作用）？通過這些精心設(shè)計的小問題，讓學(xué)生在思考和回答問題的同時，完成對新知識的學(xué)習(xí)[10]。
3形象比喻教學(xué)
生物化學(xué)的教學(xué)難點在于所講的內(nèi)容看不見、摸不著，直觀性差。而通過形象的比喻，往往能把抽象的問題變具體，把深奧的理論變淺顯，產(chǎn)生出人意料的教學(xué)效果。例如：（1）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)特點是生物化學(xué)教學(xué)中的一個難點，可將其結(jié)構(gòu)比喻為一個盤旋而上的雙扶手樓梯，磷酸和脫氧核糖交替排列的兩條鏈相當(dāng)于樓梯兩邊的扶手，兩條鏈之間的堿基對相當(dāng)于樓梯臺階，臺階（堿基對之間的氫鍵）是穩(wěn)定兩條鏈的主要力量。兩臺階間的距離為0.34nm，每一螺旋包含10層臺階（即螺距為3.4nm）[1]。（2）在講蛋白質(zhì)合成過程中3種RNA功能時，可將核糖體RNA（rRNA）比作廠房，各種氨基酸比作原料，信使RNA（mRNA）比作圖紙，轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）比作運輸工具。這一形象比喻使學(xué)生很容易就理解3種RNA在蛋白質(zhì)合成中各自的功能[1]。（3）呼吸鏈（電子傳遞鏈）教學(xué)可以比喻為接力賽，把代謝物脫下的2H比喻為接力棒，把線粒體內(nèi)膜上按一定順序排列的遞氫體和遞電子體比喻為接力賽的參賽者，這樣學(xué)生就不難理解呼吸鏈的概念、組成和作用了[5]。（4）在講授蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)時，可將蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)（二級、三級、四級結(jié)構(gòu)）比喻成女孩子的辮子。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（即一條多肽鏈）就像辮子的每股頭發(fā)；蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)就是已編好的辮子（如三股辮、四股辮等），將編好的辮子再盤起來，那么盤發(fā)的樣式即是蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，每股頭發(fā)的單獨構(gòu)型可看作一個亞基，每股構(gòu)型之間的連接則為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)，通過這個比喻學(xué)生對蛋白質(zhì)分子的高級結(jié)構(gòu)就有了非常形象的認(rèn)識[6]。而二級結(jié)構(gòu)中α-螺旋可比喻成彈簧，β-折疊可比喻為折扇[11]。（5）學(xué)生難以理解多肽鏈中氨基酸排列順序的多樣性造就了自然界中種類眾多的蛋白質(zhì)，此時可以把蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中氨基酸排列順序和樂曲進(jìn)行比較，既然由7個音符組成了無數(shù)支樂曲，那么由20種氨基酸更能組成種類繁多、功能各異的蛋白質(zhì)分子[12]。（6）講授酶催化作用高效性的原因時，將分子活化能比作高山或跳高的欄桿，酶能降低山的高度或欄桿的高度（反應(yīng)的活化能），則在一定的時間內(nèi)活化分子數(shù)增加，反應(yīng)速度增加[12]。（7）在學(xué)習(xí)“酶的競爭性抑制作用”時，可采用大家熟悉的搶板凳游戲進(jìn)行比喻。例如，游戲中有4個板凳，第一回合有4位學(xué)生參加游戲，每位學(xué)生都一定能搶到板凳。第二回合，仍然是4個板凳，但增加1位搶板凳的學(xué)生，即5位學(xué)生參加游戲，導(dǎo)致原來4位學(xué)生搶到板凳的概率降低。競爭性抑制作用中的酶好比游戲中的板凳，抑制劑好比游戲中后來加入的學(xué)生，后來加入的學(xué)生使得原先參加游戲的學(xué)生搶到板凳的概率降低，同理，競爭性抵制劑與底物競爭酶的同一活性中心結(jié)合，使底物與酶結(jié)合的概率降低[13]。（8）在講到“血糖的來源與去路”時，課本中提到“正常情況下，血糖濃度相對恒定，由其來源與去路的動態(tài)平衡所決定”，很多學(xué)生不理解“動態(tài)平衡”的意義，此時教師可以借助一個水槽的出水管和入水管進(jìn)行比喻。當(dāng)入水管和出水管同時完全打開，且入水速度等于出水速度，那么水槽內(nèi)的水位不會改變，但水槽內(nèi)的水已經(jīng)不完全是原來的水了，此時水位的平衡就是一種動態(tài)平衡[13]。
4順口溜教學(xué)
順口溜教學(xué)也叫歌訣教學(xué)，具有簡潔明快、押韻順口的特點，在教學(xué)中適當(dāng)運用可起到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用，也便于學(xué)生記憶。這種教學(xué)方法可以先吟順口溜，再做解釋；也可先對有關(guān)知識進(jìn)行講解，再用順口溜概括總結(jié)。例如：（1）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)特點可歸納為：DNA，雙螺旋，正反向，互補鏈；A對T，GC連，配對時，靠氫鍵；十堿基，轉(zhuǎn)一圈，螺距34點中間；堿基力和氫鍵，維持螺旋結(jié)構(gòu)堅[5]。（2）8種必需氨基酸（纈異亮苯蛋色蘇賴）可編成一句話：“一笨蛋來宿舍歇涼”或“一家寄來兩三本書”[5]。（3）糖的有氧氧化：酵解只到丙酮酸，有氧不會變?nèi)樗幔徇M(jìn)線粒體，脫氫脫羧成乙酰，乙酰又入三羧環(huán)，分解成水和氧碳[6]。（4）三羧酸循環(huán)可總結(jié)為：草酰乙酰成檸檬，檸檬又生α酮，琥酰琥酸延胡索，蘋果落在草叢中[14]。（5）合成嘌呤核苷酸的原料來源可用“甘氨當(dāng)中站，谷碳站兩邊，左上天門冬，頭頂二氧碳”來記憶。再如，三羧酸循環(huán)特點可歸納為“四三二一”幾個要點，即四次脫氫，三個不可逆反應(yīng)，二次脫羧，一次底物水平磷酸化[15]。可見這種記憶方法使學(xué)生學(xué)得輕松。
5實例教學(xué)
生物化學(xué)是一門闡明生命現(xiàn)象的學(xué)科，它所講授的理論都是為社會實踐服務(wù)的，因此在教學(xué)中可以引用一些與實際生活相關(guān)的實例來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)其主動參與，用學(xué)到的知識和方法來思考和分析實際問題。例如講到“蛋白質(zhì)變性”時，可以由大家熟悉的生雞蛋煮成熟雞蛋，引出蛋白質(zhì)變性后發(fā)生沉淀凝固，形象易記。在學(xué)習(xí)“溫度對酶促反應(yīng)速度的影響”時，可引申出加酶洗衣粉在使用時溫度不能過高，避免酶變性失活；在講“糖的無氧氧化和有氧氧化”時，向?qū)W生解釋為什么提倡采取慢跑、游泳等有氧運動方式鍛煉身體；講到“生物氧化過程中自由基的產(chǎn)生和清除”時，聯(lián)系吸煙對健康的危害及大寶SOD蜜的護(hù)膚原理[13]。另外，在講蛋白質(zhì)化學(xué)時，聯(lián)系鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥講解血紅蛋白結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系；通過講述急性胰腺炎的發(fā)病機理，理解酶原及酶原的激活；通過講解有機磷農(nóng)藥（敵百蟲、敵敵畏、樂果）的殺蟲原理，理解酶的不可逆性抑制作用，而通過講解磺胺類藥物的抑菌作用，用于理解酶的競爭性抑制作用；介紹CO中毒及氰化物中毒原理，學(xué)習(xí)電子傳遞鏈與氧化磷酸化的相關(guān)知識；講述脂肪肝的形成機理，理解脂肪在動物體內(nèi)的合成和運輸過程；學(xué)習(xí)白化病的發(fā)病原因，理解芳香族氨基酸的代謝過程[16]。可見，實例教學(xué)不僅可以使抽象枯燥的理論知識變得生動，易于理解，而且因為與生活實際問題相聯(lián)系，能夠使學(xué)生放松心情，提高學(xué)習(xí)興趣。然而這種教學(xué)方法，要求教師必須廣泛查閱文獻(xiàn)資料，鉆研基礎(chǔ)理論知識，精心備課，因此對教師而言也是一個學(xué)習(xí)和提高的過程。
6對比記憶教學(xué)
生物化學(xué)課本中有許多物質(zhì)的名稱、結(jié)構(gòu)、功能等具有可比較性，將其進(jìn)行對比，找出異同點，區(qū)別記憶，可以減少或避免知識點的混淆。例如，輔酶與輔基、競爭性抑制與非競爭性抑制、有意義鏈與反意義鏈、前導(dǎo)鏈與滯后鏈等。構(gòu)成生物體的有些物質(zhì)在組成或結(jié)構(gòu)上極其相似，但功能不同。例如不同種類的tRNA，雖然結(jié)構(gòu)類似，但卻可以轉(zhuǎn)運不同的氨基酸；又如各種生物膜組成基本相同，但各自的選擇透過性卻不一樣。有些物質(zhì)功能相似，但結(jié)構(gòu)不同。如胃蛋白酶和胰蛋白酶，結(jié)構(gòu)不同卻都可以水解蛋白質(zhì)；抑或不同種類的載體蛋白，雖然結(jié)構(gòu)不同，但都執(zhí)行運載物質(zhì)的功能。同理也可以進(jìn)行生物大分子之間的整體對比，如將蛋白質(zhì)和核酸的元素組成、基本結(jié)構(gòu)單位、一級結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵、二級結(jié)構(gòu)的螺旋特點及化學(xué)鍵、物質(zhì)的分布與功能、變性和復(fù)性、紫外吸收特點等方面加以對比。另外，各種物質(zhì)代謝之間的化學(xué)反應(yīng)也是相互聯(lián)系的，要多加比較才不易混淆，如糖的無氧分解與糖的有氧氧化、嘌呤核苷酸的合成代謝與嘧啶核苷酸的合成代謝等。
7歸納總結(jié)教學(xué)
通過對學(xué)生進(jìn)行歸納和總結(jié)訓(xùn)練，鍛煉其思維的邏輯性和嚴(yán)密性，有助于培養(yǎng)其善于學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力。生物化學(xué)中的物質(zhì)代謝途徑眾多，調(diào)節(jié)復(fù)雜。如糖代謝中有六條代謝途徑，包括三條分解途徑、兩條糖原途徑、一條糖異生途徑，課后引導(dǎo)學(xué)生用一個葡萄糖化學(xué)反應(yīng)圖描述這六條糖代謝途徑，并注明反應(yīng)條件和反應(yīng)途徑的生理意義。在學(xué)習(xí)了三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝后，指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)糖類、脂類與蛋白質(zhì)代謝之間的相互聯(lián)系，理解高血糖帶來的物質(zhì)代謝紊亂，從而總結(jié)出糖尿病對人類健康的危害。
作者:李景恩 王文君 鄭國棟 張清峰 楊麗聰 單位:江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
