生物化学是生物、农学、医学、食品和环境等专业的核心基础课程，由于课程内容涉及生物学与化学的交叉，课程属性关联学科基础与前沿的融合，以及课程学时数相对高，课程内容量相对大，课程对象关注重视程度高等因素，生物化学是一门公认“必有一挂”的难教难学课程[1-2]。同时，生物化学课程的授课对象主要是大学二年级学生，掌握了无机化学、有机化学和普通生物学等基础课程知识，学生对专业课程充满期待，对科学研究和专业实践充满好奇，求知欲和参与意识强，热情高，渴望利用所学知识解决实际问题，以及课程涉及的学生数量多、范围广、课程影响大等因素，生物化学常作为一门教学改革示范课程[3]。

生物化学课程作为一门面向多专业的核心基础课程，各高校踊跃开展生物化学课程的内容重构、方法改革以及思政融入等一系列教改探索[4-6],例如，突出课程内容“三性”的思想性、前沿性和应用性，丰富课程育人“六块”的课程发展历史、我国在生物化学方面的创新贡献等思政模块。这些相关课程改革成效，显示了对传统教学模式的反思和积极改革，旨在通过多种策略提升教学质量和学习效率，更好地适应现代教育需求，为生物化学课程改革提供了有效的参考。然而，教学实践中，生物化学作为一门专业基础课，教师要经常面临课程的知识点多、抽象性强和互动性少等教学问题。对于大学二年级学生，面对专业基础课程内容深度和难度的突然提升，可能会让部分学生感到难以适应，学生的学习期望与现状之间的落差比较大，学习者也同样存在课堂的节奏过快、理解困难和被动听讲等学习困境。而课程的这些教学现状的改善，在于如何在“教师为中心”的教学单一链基础上结合“学生为中心”的教学互补链，构建交互式师生学习共同体。

为此，基于改善生物化学课程教学现状的实践，分别从课程目标、教学组织、教学内容、教学环境、课程思政以及教学评价等维度，构建了教师和学生为中心的生物化学课程特色双链式教学模式。并以“蛋白质分子结构”一节为例，阐明具体教学案例设计实践。探索实践生物化学课程特色教学模式，希望能给相似课程的教育同行提供参考。

1、课程教学痛点

生物化学是利用化学的原理和技术研究生命现象及本质的一门学科，课程学习需要生物学与化学等学科之间交叉融合，教学实践中课程的教学痛点表现为：

(1)课程的知识点多与课堂的节奏性快，课程内容的综合性与学生学科思维单一的矛盾。生物化学是一门基础课，教学内容偏重基础理论知识，缺乏学科融合，生物化学研究和综合利用需要生物学、生物工程以及人工智能等多学科交叉。课程目标与人才培养的高阶性要求有差距。

(2)课程的知识抽象性强与学生的理解困难，生物资源利用行业的技术需求与学生应用实践能力不足的矛盾。面临生物经济的快速发展，社会亟需生物资源综合利用的技术人才。面对枯燥的理论知识，学生的学习兴趣与深度学习都无法激发。教学形式与人才培养的创新性要求有差距。

(3)认知层面的责任担当与实践层面的行动不力之间的矛盾。科技强国建设的思政元素，学生听过看过后容易产生共鸣，却难以做到入脑入心与践行。学生的主体角色体现不足，学习能动性提升不充分，学习任务缺乏多样化。课程育人与人才培养的挑战度要求有差距。

2、双链式教学模式的构建

脱氧核糖核酸DNA的双链式结构是生物分子结构的经典代表，常被作为课程教材的封面。在DNA的结构中，虽然两条单链是反向平行，但可通过氢键相连接，再加之单链中的碱基之间相互形成碱基堆积力，维持了结构的高度稳定与保真。与之类似，教学模式建设是生物化学教学的根基，通过类比DNA分子的双链式稳定结构，创建双链式教学模式，具有鲜明生物化学课程特色。从课程目标、教学内容、教学组织、教学环境、课程思政以及教学评价等维度构建双链式教学模式。具体来讲，双链式教学模式的构建设计思路见图1。

2.1 课程目标与内容

基于教学痛点1,以教师教学设计为中心，课堂不再偏重传统教材知识内容，而是聚焦生物化学综合问题的解决，旨在培养学生的融合思维和全局思维。

首先，制定低阶促学与高阶升维有区分的课程目标。将简述生物分子结构特点制定为课程的低阶课程目标，而在此基础上，将阐明生物分子结构与功能的关系以及解析生物分子的合成与分解变化规律制定为课程的高阶目标。区分制定的课程目标，包括可测量的明确性低阶目标，促使学生自主学习知识和技能，帮助学生增强学习动力，提高学习效率；也包括需引导的挑战性高阶目标，提升学生跨学科综合应用能力，引导学生深入思考，培养学习思维。

其次，教学内容方面，重构理论与实践互融合的教学内容。基于低阶促学为课程目标的课程内容，需从课堂果断割弃，给学生自学、自测和自评的学习机会，激发自主学习热情；基于高阶升维为课程目标的课程内容，要积极使用案例教学法、项目教学法以及问题教学法等综合型教学方法，课程的经典知识、学科领域前沿动态以及时代科技热点等科教融合型理论知识，通过课程教材及学习平台等教学资源，可使学生充分感受科技创新力。还需通过课程实验、项目竞赛以及科普活动等理工结合型实践案例环节，基于开放实验室、校企基地以及企业导师进课堂等实践平台，可使学生将理论知识与生产实践联系起来，特别是利用生化理论解释生活中的实际问题[7-8],让学生感到学而有用，激发专业自信力，强化学生在课程学习中的应用实践和创新意识等高阶能力。

2.2 教学组织与环境

基于教学痛点2,以学生学习和发展为中心，通过教学实施来培养具有跨学科素养的复合型人才[9]。

首先，教学组织方面，实施线上与线下教学有混合的教学组织。利用大二年级学生对专业课程充满期待、求知欲和参与意识强、热情高的有利学情，积极组织线上线下混合教学。包括线上自主学习活动，学生可通过线上自主学习、考核测评以及互学互评等环节，完成知识和技能方面的学习目标；也包括线下互动学习活动，学生可通过课堂研讨、案例分析以及项目实践等深度参与课堂环节，完成低阶促学和高阶升维的学习目标。

教学环境方面，创设传统课堂与智慧课堂并存的教学环境。利用新时代大学生使用网络为获取信息的主要渠道、思维敏捷、接受新形态考核方式态度积极的有利学情，积极创设并存式的教学环境。包括知识点的课堂深度讲授，传统黑板上推导形成的生物化学反应方程式，可使学生内化理解生物分子的转化过程；也包括案例的综合运用，利用信息化工具完成教学互动反馈以及个性化辅导，师生共同沉浸泛在学习环境。

2.3 课程思政与评价

基于教学痛点3,构建认知与行动相一致的课程思政。

由于教学中多从教师端考虑融合设计，多关注思政元素的正向输入，少有学生端展开践行思政机会，少有学生践行思政的反向输出。课程思政与知识传授的融合路径不通畅，学生难于知行合一。建设认知与行动相一致的课程思政，包括以爱国主义、政治认同、科技强国、文化自信等思政指标点，建设生物化学课程思政的认知元素库；也包括借助实践实验、正面及负面检测案例等载体，通过案例激发、触景生情和使命担当等方法，建设课程思政的行动案例库。以学生学习和发展为中心，要高度重视思政融入课程的方式方法，避免教师过于主动，应充分发挥学生的主观能动性[10-11]。

此外，教学评价方面，运用终结与过程结合的教学评价。充分对标课程目标，建立课程考核评价指标，包括信息技术支撑建立的学习过程的考核评价，师生可收到课前及时反馈、课中精准反馈、课后总结反馈的过程化评价反馈结果；也包括课程的终结考核评价，师生可获得课程的综合考核结果，通过成绩评定分析教学目标达成度，更合理地解决教学问题。

在解决课程的教学痛点实践中，生物化学课程以构建双链式教学模式为抓手，从优化课程目标、组织教学实施以及分析教学反馈等方面，开展生物化学课程建设和课堂教学改革。下文以“蛋白质分子结构”一节的案例设计为例，阐述双链式教学模式在教学实践中的应用。

图1 双链式教学模式设计

3、教学案例设计：蛋白质分子结构

3.1 课程目标

区分制定低阶和高阶目标，将复述蛋白质各层次的结构特点制定为低阶目标，达成知识的识别与理解。将阐明蛋白质结构与功能的关系、理解我国蛋白质结构领域的标志性研究进展、蛋白质结构的药物设计应用以及利用人工智能的蛋白质结构预测学习等制定为高阶目标，达成能力的分析与应用以及思维的塑造与践行。

3.2 教学实施过程

(1)教学内容：

以教师教学设计为中心，以“蛋白质结构是什么、为什么学习蛋白质结构以及如何测定蛋白质结构”为问题线索，建设理论与实践互融合教学内容，安排线下课堂教学时间20 min。以学生学习和发展为中心，通过小组模型制作理解蛋白质结构特点、学生研讨与辩论理解蛋白质结构的测定意义，以及运用人工智能工具解析蛋白质结构，回答关于蛋白质结构的3个问题，安排线下课堂教学时间25 min。

(2)教学组织：

“蛋白质分子结构”一节，计划2学时。采用线上线下混合组织方式，即线上自学(1学时)和线下课堂(1学时),线上学习内容以复述蛋白质各层次的结构特点作为学习目标，学生领取学习蛋白质结构的学习视频任务和在线测试任务，保持学习的同步节奏。线下教学内容以分析解决实际问题作为学习目标，以蛋白质药物设计为案例。通过课堂研讨与辩论，旨在提供学生展示自己和表达自己的机会，提高学习参与度与完成率。

(3)教学环境：

以解答“蛋白质结构是什么”为例，采用了传统教学工具制作模型，也展示了信息技术预测的结构模型，学生之间可面对面交流，也可学习平台互相评价，传统教学与信息智慧技术相结合。

(4)课程思政：

通过师生合作讲述中国的蛋白质故事，给学生正向输入中国在蛋白质研究领域的领先案例；而学生通过挖掘蛋白质结构研究背后的人、物、事创作生化歌曲，反向输出中国在蛋白质领域领先的感受力，激扬家国情怀。

(5)教学评价：

关于“蛋白质结构是什么”知识测评，是对学生学习效果的客观评判。关于“为什么学习蛋白质结构”课堂研讨，是通过生生互评的主观评价。关于“如何测定蛋白质结构”,是对学生交叉学科技能的学习态度和能力的客观与主观反馈。

具体教学实施方案如表1。

表1 基于双链式教学模式设计蛋白质分子结构的教学方案

4、双链式教学模式的建设成效

4.1 课程目标达成度

在生物化学课程教学实践中，课程的成绩评价由过程性评价(线上学习20%,线下课堂20%)和终结性评价(期末考试60%)2个部分组成。基于线上学习平台的数据，包括线上测评成绩和线上学习参与度，根据学生的线上学习成绩与设定的总成绩(占总成绩20%),可计算并评价课程的低阶促学目标达成度。基于线下教学活动，例如制作科普作品、基地科普宣讲以及讲述生活中的化学等实践教学活动，教学平台生成学生自评、互评以及老师评阅数据，包括教学活动参与度和完成效果，根据学生的线下互动成绩与设定的总成绩(占总成绩20%),可计算并评价课程的高阶升维目标达成度。同样地，期末考试题目等级分成了容易和难度2个等级，可根据学生试卷各题目得分，计算并评价课程的低阶与高阶目标达成度[12]。以2020级55名学生为例，课程总目标达成度由低阶目标和高阶目标达成度组成，为0.83,达到良好等级，见图2。

图2 课程总目标达成度分析

双链式教学模式贯穿课程始终，学生对课程学习兴趣明显提升，课堂氛围活跃，对专业、对课程的学习热情高，生物化学课程育人成效显著提升。对比分析传统教学模式(2016—2018年3年成绩平均值)和双链式教学模式(2019—2021年3年成绩平均值)的学生成绩，由图3表明，在双链式教学模式下，平均分提高5.2分，中位数学生的成绩提高5分。考核内容虽然有差异，但2019—2021年3年的考核内容综合性更强，学生的知识结构不断优化，学生学习的积极性和学习效果保持比较好的状态。

图3 双链式教学模式下学生成绩分析

4.2 课程建设成效

首先，通过构建并应用课程特色教学模式，改善了一流专业人才培养过程中高阶培养不充分的教学痛点。其次，学生理论知识、实践能力、思政素养和创新思维在课程中得到充分锻炼并显著提升。课程建设成果获天津市高校课程思政示范课程，天津市一流本科建设课程，全国高校教师教学创新大赛天津赛区二等奖，课程思政案例在新华网“新华思政”平台上线，课程案例获全国海洋科学类专业课程思政案例一等奖。课程改革成果具有示范辐射效应。

5、总结

针对生物化学课程在培养生命科学领域人才及国家健康战略中的重要地位，提出了一种创新的“双链式教学模式”。该模式通过整合以教师为主导的讲授单一链与以学生为主体的学习互补链，创建了促进师生互动的双链式教学新模式。其中教学目标细致区分为高低阶，旨在全面提升并促进学生的综合学习成效。而线上线下混合式教学组织(线上16学时，线下32学时)有效释放了课堂潜力，促进了深度互动学习。在教学内容中融合学科前沿与应用案例，实现了教学内容的灵活输入与实践输出。辅以数字化资源与智能工具，则构建了智慧教学环境。课程思政教育强调实践视角，培养了学生的社会责任感。评价体系结合形成性和终结性评价，确保评价的全面性和多元化。实践教学效果表明，该双链式教学模式聚焦于培养解决复杂问题和高级思维能力，强化了课程的创新性、高阶性和挑战度，符合一流课程标准，有力支持了一流专业人才的培养，也为其他课程的改革提供了宝贵经验和方向，推动了教学模式的现代化转型。

参考文献:

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基金资助:天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划(B231005711); 天津

文章来源:刘洪艳.生物化学双链式教学模式的构建与应用——蛋白质分子结构[J].化学教育(中英文),2024,45(20):74-79.