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探讨生物化学“蛋白质”章节多样性教学方法的灵活运用

2020-02-10 532 上传者：管理员

摘要：生物化学的开篇章节“蛋白质”，不仅是基础内容，同时也是教学中的重点、难点。本章的学习不但能够引导、激发学生学习生物化学的兴趣，而且能够为后期学好酶及物质代谢打下坚实的基础。灵活的教学方式将对本章的教学效果产生直接作用。本文以“蛋白质”的章节内容及特点为基础，以提高生物化学教学质量为目的，对“前沿动态”“专题讨论”“问题引导”“思维导图”四种教学方式的应用进行了阐述。

关键词：
化学本质
教学方法
物质代谢
生物化学
蛋白质
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生物化学课程是高等师范院校生物学专业的基础专业课程之一。其中静态生物化学部分是生物化学课程知识体系的基础内容，而“蛋白质”则是静态生物化学的核心章节，也是广大学生普遍反映的难点。由于这一章节是绪论之后的开篇章节，掌握这一章节的内容，不仅对理解酶的化学本质和物质代谢的生化反应起到促进的作用，还对构建学生学习生物化学的思维、掌握学习方法，以及激发学生学习生物化学的兴趣和树立学习信心都将起着关键作用。教学方法的灵活应用将直接影响这一章节的教学效果。因此，本文以“蛋白质”章节为例，通过阐述多元化教学方法在“蛋白质”教学中的应用，旨在为广大高等师范院校从事生物化学教学和教研的教师提供教学策略。

我校选用的教材为朱圣庚、徐长法主编的«生物化学»第四版上下两册。“蛋白质”总学时数为16学时，适合生物技术和生物工程专业。为使学生简明而系统地掌握这一内容，我们将第二至第五章合并归纳在一起，主要分为6个小节，包括氨基酸的分类特点及理化性质(4学时)、蛋白质的结构(一级、二级、三级和四级结构)(6学时)、蛋白质结构与功能的关系(2学时)、蛋白质的理化性质(2学时)及蛋白质的分离纯化(2学时)。以下是根据“蛋白质”章节的特点和内容所应用的教学方法实践。

1、围绕知识框架，设计问题引导

以问题为中心的教学，是PBL(problem-based-learning)教学模式所采用的主要方法[1－4]。有效问题的引导，不仅可以提高学生自主学习的积极性和独立思考问题的能力，而且也是知识体系梳理的重要的手段。所以问题的引导应当以围绕知识的主题框架展开，由浅入深贯穿课前、课堂和课后。

例如在讲解氨基酸小节时，氨基酸的分类是氨基酸的重点内容，而这部分需要记忆的知识点较多，学生普遍对此不感兴趣。因此，可以围绕这个知识点设计问题引导学生，激发学生学习的兴趣。比如，课前可以布置:“我国有哪些氨基酸产量位于世界前列?”“洗发水、发膜有哪些成分?”“什么是氨基酸注射液?”等和实际生活紧密相关的问题。学生往往对此种问题关注较高，在广泛借助网络平台搜集信息的同时就会对氨基酸概念产生初步的认识。在课堂上，为了加深学生对知识点的理解，可以在上述问题的基础上进一步拓展，如“工业化生产的这些氨基酸如何分类?”“氨基酸肽护肤品发挥核心作用的成分实质是什么?”“临床上病人使用的氨基酸营养液添加了哪些氨基酸?为什么要注射这些氨基酸?”。课程结束后，可以通过1~2个问题引导学生自己归纳知识点或考查学生对知识点理解的深度，如“比较酸性氨基酸或碱性氨基酸的结构特点推测其可能的理化性质?”“三聚氰胺是氨基酸吗?”等。这样通过课前、课堂、课后层层递进的有效问题引导，使学生掌握氨基酸的分类和结构特点、氨基酸与蛋白质的区别，从而为理解氨基酸及蛋白质的理化性质奠定基础。这种问题引导并贯穿整个知识主脉的方法有效拓展了学生的思维，培养了学生独立自主的学习习惯，并提高了教学效率。

图1氨基酸知识思维导图

2、绘制思维导图，疏通知识脉络

“蛋白质”这一章节涵盖的内容庞杂繁多，概念抽象枯燥，如何记忆这些知识点并从整体把握各个知识点的联系，是学好这一章节的关键。思维导图是一种简单有效的图像式思维工具，通过图文并茂的方式把各个主题或各个层次的关系组织起来从而有效帮助记忆、学习和思考[5－7]。因此把思维导图应用到“蛋白质”教学中无疑对教师还是学生都是一种很好且具有实践意义的方法。

例如，从氨基酸到肽再到蛋白质，其分子组成、结构特点、理化性质都有所不同，但三者又彼此相互联系。可以分别以每个结构单元的种类、特点、性质归纳总结绘制成思维导图，也可以将3个结构单元合并绘制成一张思维导图。以氨基酸这一小节为例，氨基酸的种类繁多，理化性质也较复杂，学生记忆起来比较吃力，可以就氨基酸的种类、结构和理化性质总结绘制一张思维导图(图1)。氨基酸是蛋白质的结构单元，所以蛋白质的大部分理化性质类似于氨基酸。通过思维导图帮助学生记忆氨基酸的特点和理化性质，对于蛋白质理化性质的掌握也就变得相对容易。绘制思维导图可以以教师为主体，也可以以学生为主体，适合于课前准备和课后总结。形式可以多样化，既可借助于专业的绘图软件以电子版的形式展示，又可以以板书或手绘的方式呈现，既可以在微信、QQ等网络平台共享交流，又可以在课堂上以实物方式传阅分享，因此借助思维导图不仅可以帮助学生理顺蛋白质各个小节内容之间的区别和联系，而且也提高了学生学习生物化学的兴趣。

3、结合前沿动态，利用网络资源

蛋白质的结构层次繁多，除了一级到四级结构外，在二级结构和三级结构之间还存在超二级结构和结构域。由于这些结构特点过于抽象，因此学生对这些结构的认识往往停留在死记硬背的层面上，不能从根本上辨别这些结构的差异。为了帮助学生区分这些结构，可以利用现有的网络平台发掘有用的资源并应用到教学实践当中。比如蛋白质数据库PDB可以查询蛋白质的三维结构信息、可利用结构模型显示软件RasMol以各种模式、各种角度观察蛋白质的三维立体结构；NCBI数据库可以查询到所有已知蛋白质的一级序列；SWISS￣PROT数据库可以通过蛋白质的一级序列对蛋白质结构进行预测。利用这些在线数据库对已知蛋白进行课堂实时演示或提前制作精美短小的PPT来展示蛋白质的各个结构层次，使学生能够直观感受到蛋白质结构的多样性，并从结构和功能的互作关系中认识到生命中还有许多未知的奥秘等待去探索，这无疑是学生学好生物化学最好的催化剂。

4、设置专题讨论，引入考核机制

教学质量的提升有赖于教师对课件的精心设计和对课堂的掌控，学生在课堂上是否积极响应老师的讲课，直接影响课堂的教学效果。教师虽可以通过提问的方式让学生参与课程中，但往往很被动，不利于培养学生的自主学习能力。因此，发挥学生的主体作用，变被动为主动，是目前寻求突破传统教学模式的思路。选取某一章节或者某一专题，让学生以分组讨论或辩论的方式参与到课堂教学中，是一种切实可行且有效提高学生学习主动性的教学方法[9]。当然选取讨论的主题内容不应太理论化，难易适中，最好是学生感兴趣的内容，且获取信息的途径较容易从网络或其他途径获得。

针对“蛋白质的理化性质”以“蛋白质变性”和“蛋白质沉淀”为两大专题开展了专题化教学。整个教学设计分为4个过程:分组、准备、实施和总结。专题分组一般以6~8人为宜，每个小组设立一个组长，小组成员根据兴趣选择其中专题之一。为提高专题讨论的有效性，专题准备之前教师一般设置2~3个纲领提要。如蛋白质变性:1)蛋白质变性的原因；2)蛋白质变性的本质；3)蛋白质变性在实际生活中的应用举例。蛋白质沉淀:1)引起蛋白质沉淀的因素；2)蛋白质沉淀的本质；3)蛋白质沉淀在实际生活的应用举例。在专题准备阶段，小组成员先进行协商讨论，最终由组长制定实施方案，由组长安排每个成员的分工包括资料的查阅和整理，多媒体或PPT的制作，思维和语言的组织以及道具的准备等，组长要确保每个成员都要参与；在专题实施的过程中，每个小组选派1~2人分别对各自专题进行全方位展示并相互提问和回答；为进一步活跃课堂气氛，教师以“蛋白质沉淀一定变性吗”“蛋白质变性一定沉淀吗”为问题引导大家思考和辩论，升华学生对知识点的理解。最后，教师对每个专题的重点和难点进行总结和补充，并对每个小组的展示进行点评。通过这种以学生为主体的专题讨论，不仅充分调动了每一个学生的自主学习性，而且学生在参与的过程中各方面能力也得到了提高，有效地促进了教学相长。

经过多年的教学实践总结，在专题讨论过程中引入科学的考核机制，是生物化学课程过程考核的有效手段[10]。其中建立可操作性的教师评定和学生互评的科学打分系统是考核机制取得成效的关键。如每一次进行专题讨论时，个人成绩主要包括两部分:1)教师的评分(根据课堂讨论的表现)；2)所在小组组长评分(根据分工协作以及课堂的表现)。学期结束后综合每次的专题讨论成绩，且加大专题讨论考核在其他过程考核的权重比例。通过这种考核机制，促使每个学生都有机会参与讨论的各个环节，从而改变了每次讨论仅仅一两个人发言的局面，最大程度地提升了专题讨论的教学效果和教学目的，有利于学生综合素质的提高和人才的培养。

5、结语

“蛋白质”是整个生物化学的重点和基础，既要让学生打好基础，又要力求提升知识的深度和新颖，并培养学生对生物化学的兴趣，充分调动学生学习的自觉性和主动性，这就需要教师在长久的实践中不断地对教学方法进行灵活应用和自我更新，在不断的反思和改进中使方法更趋完善和合理，从而促进课程建设，提高人才培养质量。

参考文献:

[1]周妍.吴巍.PBL在生物化学教学中的应用模式探讨[J].基础医学教育.2016.18(1):30-32.

[2]李荷.刘彩虹.生物化学教学改革探索与实践[J].基础医学教育.2016.18(1):32-35.

[3]文凤云.位治国.李晓丽.等.«动物生物化学»精品课程建设中的教学改革与实践[J].家畜生态学报.2017.38(5):94-96.

[4]曾嵘.黄婧.PBL教学法在分子生物学与生物化学实验教学中的应用[J].现代职业教育.2017(16):121.

[5]闫守轩.思维导图:优化课堂教学的新路径[J].教育科学.2016.32(3):24-28.

[6]郑敏.郏弋萍.欧阳满.以"糖代谢"为例探讨思维导图为主体的新型生物化学教学模式的建立[J].卫生职业教育.2017.35(23):37-38.

[7]黄海燕.孟庆民.俞英.思维导图在相平衡教学过程的应用[J].教育教学论坛.2017(3):160-161.

[8]韩海棠.以“脂肪酸β-氧化”为例探讨案例法在生物化学教学中的应用[J].生命的化学.2017(3):455-457.

[9]杨坤.李德富.吴重德.等.生物化学课程过程考核改革[J].教育教学论坛.2018.2:125-127.