李金玉， 王 茹， 曾衛(wèi)軍， 祝長青， 趙惠新

(新疆師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 烏魯木齊 830054)

生物化學(xué)課程是高等師范院校生物學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課程之一。其中靜態(tài)生物化學(xué)部分是生物化學(xué)課程知識(shí)體系的基礎(chǔ)內(nèi)容，而“蛋白質(zhì)”則是靜態(tài)生物化學(xué)的核心章節(jié)，也是廣大學(xué)生普遍反映的難點(diǎn)。由于這一章節(jié)是緒論之后的開篇章節(jié)，掌握這一章節(jié)的內(nèi)容，不僅對(duì)理解酶的化學(xué)本質(zhì)和物質(zhì)代謝的生化反應(yīng)起到促進(jìn)的作用，還對(duì)構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的思維、掌握學(xué)習(xí)方法，以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣和樹立學(xué)習(xí)信心都將起著關(guān)鍵作用。教學(xué)方法的靈活應(yīng)用將直接影響這一章節(jié)的教學(xué)效果。因此，本文以“蛋白質(zhì)”章節(jié)為例，通過闡述多元化教學(xué)方法在“蛋白質(zhì)”教學(xué)中的應(yīng)用，旨在為廣大高等師范院校從事生物化學(xué)教學(xué)和教研的教師提供教學(xué)策略。

我校選用的教材為朱圣庚、徐長法主編的《生物化學(xué)》第四版上下兩冊(cè)。 “蛋白質(zhì)”總學(xué)時(shí)數(shù)為16學(xué)時(shí)，適合生物技術(shù)和生物工程專業(yè)。為使學(xué)生簡明而系統(tǒng)地掌握這一內(nèi)容，我們將第二至第五章合并歸納在一起，主要分為6個(gè)小節(jié)，包括氨基酸的分類特點(diǎn)及理化性質(zhì)(4學(xué)時(shí))、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu))(6學(xué)時(shí))、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(2學(xué)時(shí))、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)(2學(xué)時(shí))及蛋白質(zhì)的分離純化(2學(xué)時(shí))。以下是根據(jù)“蛋白質(zhì)”章節(jié)的特點(diǎn)和內(nèi)容所應(yīng)用的教學(xué)方法實(shí)踐。

1 圍繞知識(shí)框架，設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)

以問題為中心的教學(xué)，是PBL(problem-based-learning)教學(xué)模式所采用的主要方法[1-4]。有效問題的引導(dǎo)，不僅可以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和獨(dú)立思考問題的能力，而且也是知識(shí)體系梳理的重要的手段。所以問題的引導(dǎo)應(yīng)當(dāng)以圍繞知識(shí)的主題框架展開，由淺入深貫穿課前、課堂和課后。

例如在講解氨基酸小節(jié)時(shí)，氨基酸的分類是氨基酸的重點(diǎn)內(nèi)容，而這部分需要記憶的知識(shí)點(diǎn)較多，學(xué)生普遍對(duì)此不感興趣。因此，可以圍繞這個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。比如，課前可以布置：“我國有哪些氨基酸產(chǎn)量位于世界前列？”“洗發(fā)水、發(fā)膜有哪些成分？”“什么是氨基酸注射液？”等和實(shí)際生活緊密相關(guān)的問題。學(xué)生往往對(duì)此種問題關(guān)注較高，在廣泛借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搜集信息的同時(shí)就會(huì)對(duì)氨基酸概念產(chǎn)生初步的認(rèn)識(shí)。在課堂上，為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，可以在上述問題的基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展，如“工業(yè)化生產(chǎn)的這些氨基酸如何分類?”“氨基酸肽護(hù)膚品發(fā)揮核心作用的成分實(shí)質(zhì)是什么？”“臨床上病人使用的氨基酸營養(yǎng)液添加了哪些氨基酸？為什么要注射這些氨基酸？”。課程結(jié)束后，可以通過1～2個(gè)問題引導(dǎo)學(xué)生自己歸納知識(shí)點(diǎn)或考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的深度，如“比較酸性氨基酸或堿性氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)推測其可能的理化性質(zhì)？”“三聚氰胺是氨基酸嗎？”等。這樣通過課前、課堂、課后層層遞進(jìn)的有效問題引導(dǎo)，使學(xué)生掌握氨基酸的分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氨基酸與蛋白質(zhì)的區(qū)別，從而為理解氨基酸及蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)奠定基礎(chǔ)。這種問題引導(dǎo)并貫穿整個(gè)知識(shí)主脈的方法有效拓展了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)習(xí)慣，并提高了教學(xué)效率。

圖1 氨基酸知識(shí)思維導(dǎo)圖Figure 1 The mind map of amino acid knowledge

2 繪制思維導(dǎo)圖，疏通知識(shí)脈絡(luò)

“蛋白質(zhì)”這一章節(jié)涵蓋的內(nèi)容龐雜繁多，概念抽象枯燥，如何記憶這些知識(shí)點(diǎn)并從整體把握各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，是學(xué)好這一章節(jié)的關(guān)鍵。思維導(dǎo)圖是一種簡單有效的圖像式思維工具，通過圖文并茂的方式把各個(gè)主題或各個(gè)層次的關(guān)系組織起來從而有效幫助記憶、學(xué)習(xí)和思考[5-7]。因此把思維導(dǎo)圖應(yīng)用到“蛋白質(zhì)”教學(xué)中無疑對(duì)教師還是學(xué)生都是一種很好且具有實(shí)踐意義的方法。

例如，從氨基酸到肽再到蛋白質(zhì)，其分子組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、理化性質(zhì)都有所不同，但三者又彼此相互聯(lián)系?？梢苑謩e以每個(gè)結(jié)構(gòu)單元的種類、特點(diǎn)、性質(zhì)歸納總結(jié)繪制成思維導(dǎo)圖，也可以將3個(gè)結(jié)構(gòu)單元合并繪制成一張思維導(dǎo)圖。以氨基酸這一小節(jié)為例，氨基酸的種類繁多，理化性質(zhì)也較復(fù)雜，學(xué)生記憶起來比較吃力，可以就氨基酸的種類、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)總結(jié)繪制一張思維導(dǎo)圖(圖1)。氨基酸是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，所以蛋白質(zhì)的大部分理化性質(zhì)類似于氨基酸。通過思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生記憶氨基酸的特點(diǎn)和理化性質(zhì)，對(duì)于蛋白質(zhì)理化性質(zhì)的掌握也就變得相對(duì)容易。繪制思維導(dǎo)圖可以以教師為主體，也可以以學(xué)生為主體，適合于課前準(zhǔn)備和課后總結(jié)。形式可以多樣化，既可借助于專業(yè)的繪圖軟件以電子版的形式展示，又可以以板書或手繪的方式呈現(xiàn)，既可以在微信、QQ等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享交流，又可以在課堂上以實(shí)物方式傳閱分享，因此借助思維導(dǎo)圖不僅可以幫助學(xué)生理順蛋白質(zhì)各個(gè)小節(jié)內(nèi)容之間的區(qū)別和聯(lián)系，而且也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的興趣。

3 結(jié)合前沿動(dòng)態(tài)，利用網(wǎng)絡(luò)資源

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)包含一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是當(dāng)今生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)。結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài)闡述教學(xué)內(nèi)容，不僅能啟發(fā)學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域探索的興趣，更能使枯燥而難懂的知識(shí)點(diǎn)容易被學(xué)生主動(dòng)接受。比如人類基因組測序計(jì)劃完成后，生命科學(xué)進(jìn)入“后基因組時(shí)代”，即從蛋白質(zhì)水平研究基因的功能，而每一次重要蛋白質(zhì)精細(xì)三維結(jié)構(gòu)的解析都是對(duì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的重大揭示，如清華大學(xué)施一公教授團(tuán)隊(duì)首次揭示了阿爾茨海默癥致病蛋白的三維結(jié)構(gòu)[8]，為闡明老年癡呆癥發(fā)病機(jī)理提供了重要線索。通過類似諸多前沿動(dòng)態(tài)的舉例，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在整個(gè)“蛋白質(zhì)”章節(jié)的重要性。再如在講述蛋白質(zhì)的研究方法當(dāng)中，可不必局限于常規(guī)的蛋白質(zhì)提取純化，可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和接受程度，有選擇的簡要介紹一些最新的蛋白質(zhì)研究技術(shù)，如蛋白質(zhì)功能的研究方法，包括差異蛋白的篩選鑒定、蛋白質(zhì)互作研究(如酵母雙雜交技術(shù))、蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位、RNA干擾技術(shù)等。這些最新研究動(dòng)態(tài)的補(bǔ)充使學(xué)生意識(shí)到生物化學(xué)是一門日新月異不斷發(fā)展的重要學(xué)科，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的緊迫感和動(dòng)力。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次繁多，除了一級(jí)到四級(jí)結(jié)構(gòu)外，在二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還存在超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域。由于這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)過于抽象，因此學(xué)生對(duì)這些結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)往往停留在死記硬背的層面上，不能從根本上辨別這些結(jié)構(gòu)的差異。為了幫助學(xué)生區(qū)分這些結(jié)構(gòu)，可以利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)掘有用的資源并應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中。比如蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫PDB(Protein Data Bank，http://www.rcsb.org)可以查詢蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)信息、可利用結(jié)構(gòu)模型顯示軟件RasMol以各種模式、各種角度觀察蛋白質(zhì)的三維立體結(jié)構(gòu)；NCBI數(shù)據(jù)庫(National Center for Biotechnology Information, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)可以查詢到所有已知蛋白質(zhì)的一級(jí)序列；SWISS-PROT數(shù)據(jù)庫(http://www.Expasy.org)可以通過蛋白質(zhì)的一級(jí)序列對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測。利用這些在線數(shù)據(jù)庫對(duì)已知蛋白進(jìn)行課堂實(shí)時(shí)演示或提前制作精美短小的PPT來展示蛋白質(zhì)的各個(gè)結(jié)構(gòu)層次，使學(xué)生能夠直觀感受到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性，并從結(jié)構(gòu)和功能的互作關(guān)系中認(rèn)識(shí)到生命中還有許多未知的奧秘等待去探索，這無疑是學(xué)生學(xué)好生物化學(xué)最好的催化劑。

4 設(shè)置專題討論，引入考核機(jī)制

教學(xué)質(zhì)量的提升有賴于教師對(duì)課件的精心設(shè)計(jì)和對(duì)課堂的掌控，學(xué)生在課堂上是否積極響應(yīng)老師的講課，直接影響課堂的教學(xué)效果。教師雖可以通過提問的方式讓學(xué)生參與課程中，但往往很被動(dòng)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。因此，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，變被動(dòng)為主動(dòng)，是目前尋求突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的思路。選取某一章節(jié)或者某一專題，讓學(xué)生以分組討論或辯論的方式參與到課堂教學(xué)中，是一種切實(shí)可行且有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的教學(xué)方法[9]。當(dāng)然選取討論的主題內(nèi)容不應(yīng)太理論化，難易適中，最好是學(xué)生感興趣的內(nèi)容，且獲取信息的途徑較容易從網(wǎng)絡(luò)或其他途徑獲得。

針對(duì)“蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)”以“蛋白質(zhì)變性”和“蛋白質(zhì)沉淀”為兩大專題開展了專題化教學(xué)。整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)分為4個(gè)過程：分組、準(zhǔn)備、實(shí)施和總結(jié)。專題分組一般以6～8人為宜，每個(gè)小組設(shè)立一個(gè)組長，小組成員根據(jù)興趣選擇其中專題之一。為提高專題討論的有效性，專題準(zhǔn)備之前教師一般設(shè)置2～3個(gè)綱領(lǐng)提要。如蛋白質(zhì)變性：1)蛋白質(zhì)變性的原因；2)蛋白質(zhì)變性的本質(zhì)；3)蛋白質(zhì)變性在實(shí)際生活中的應(yīng)用舉例。蛋白質(zhì)沉淀：1)引起蛋白質(zhì)沉淀的因素；2)蛋白質(zhì)沉淀的本質(zhì)；3)蛋白質(zhì)沉淀在實(shí)際生活的應(yīng)用舉例。在專題準(zhǔn)備階段，小組成員先進(jìn)行協(xié)商討論，最終由組長制定實(shí)施方案，由組長安排每個(gè)成員的分工包括資料的查閱和整理，多媒體或PPT的制作，思維和語言的組織以及道具的準(zhǔn)備等，組長要確保每個(gè)成員都要參與；在專題實(shí)施的過程中，每個(gè)小組選派1～2人分別對(duì)各自專題進(jìn)行全方位展示并相互提問和回答；為進(jìn)一步活躍課堂氣氛，教師以“蛋白質(zhì)沉淀一定變性嗎”“蛋白質(zhì)變性一定沉淀嗎”為問題引導(dǎo)大家思考和辯論，升華學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。最后，教師對(duì)每個(gè)專題的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和補(bǔ)充，并對(duì)每個(gè)小組的展示進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。通過這種以學(xué)生為主體的專題討論，不僅充分調(diào)動(dòng)了每一個(gè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性，而且學(xué)生在參與的過程中各方面能力也得到了提高，有效地促進(jìn)了教學(xué)相長。

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，在專題討論過程中引入科學(xué)的考核機(jī)制，是生物化學(xué)課程過程考核的有效手段[10]。其中建立可操作性的教師評(píng)定和學(xué)生互評(píng)的科學(xué)打分系統(tǒng)是考核機(jī)制取得成效的關(guān)鍵。如每一次進(jìn)行專題討論時(shí)，個(gè)人成績主要包括兩部分：1)教師的評(píng)分(根據(jù)課堂討論的表現(xiàn))；2)所在小組組長評(píng)分(根據(jù)分工協(xié)作以及課堂的表現(xiàn))。學(xué)期結(jié)束后綜合每次的專題討論成績，且加大專題討論考核在其他過程考核的權(quán)重比例。通過這種考核機(jī)制，促使每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)參與討論的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而改變了每次討論僅僅一兩個(gè)人發(fā)言的局面，最大程度地提升了專題討論的教學(xué)效果和教學(xué)目的，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和人才的培養(yǎng)。

5 結(jié)語

“蛋白質(zhì)”是整個(gè)生物化學(xué)的重點(diǎn)和基礎(chǔ)，既要讓學(xué)生打好基礎(chǔ)，又要力求提升知識(shí)的深度和新穎，并培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物化學(xué)的興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和主動(dòng)性，這就需要教師在長久的實(shí)踐中不斷地對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行靈活應(yīng)用和自我更新，在不斷的反思和改進(jìn)中使方法更趨完善和合理，從而促進(jìn)課程建設(shè)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。