淺談生物氧化章節的教學方法

吳晨怡

（鞍山師范學院附屬衛校，遼寧 鞍山 114001）

生物氧化是糖、脂類和蛋白質代謝的基礎，學會并掌握生物氧化內容的精髓，糖、脂類和蛋白質章節中有關能量代謝的問題及能量計算便可迎刃而解。

生物氧化一章理論知識較抽象、深奧，邏輯性強且專業術語較多，對中職衛校護理專業學生而言較難理解和記憶。如何在授課中幫助學生理清思路，快速地學通并掌握本章內容，需要教師探索并設計出合理的授課方法。筆者通過剖析教材及教學實踐，探索出以生物氧化概念中的3個關鍵詞為出發點擴展到全章內容的授課思路，并運用情境式教學法、多媒體教學法和PBL教學法講授，收到了較好的教學效果。

1 剖析教材，理清思路

1.1 生物氧化的概念

生物氧化是指生物細胞將糖、脂類和蛋白質等燃燒分子徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量的過程。

1.2 本章主要內容

（1）CO2的生成；（2）與氧化有關的酶類；（3）呼吸鏈（電子傳遞鏈）的組成；（4）H、e的傳遞與水的生成；（5）能量的釋放和利用；（6）生物氧化的特點。

在上述內容中，（1）是獨立的問題；（2）、（3）、（4）是以呼吸鏈中H、e的傳遞與水的生成為中心的，教師可以圍繞水生成這一個大問題展開講授；（5）是以ATP（能量）生成為重點的；（6）是對全章內容的歸納概括，更適合以討論的方式展開教學。

可見本章內容自始至終圍繞生物氧化概念中所涉及的3個關鍵詞——CO2、H2O和ATP展開的，因此，筆者在講授該章時，打亂了原有每小節的順序，以CO2、H2O和ATP生成3個問題為主要知識點，該章節其他內容以解釋、說明這3個知識點的方式講授。只有完全理解并掌握這3個知識點及其相關問題，糖、脂類和蛋白質代謝中有關能量代謝及計算等問題便可迎刃而解。

2 通過設問，提高學生學習興趣

上課前，筆者講道：“我們每天不斷地呼吸，呼入氧氣，呼出二氧化碳。如果沒有氧氣，人會因缺氧窒息死亡，那么這么重要的氧氣被人體吸入后扮演著什么角色？呼出的二氧化碳在人體內是怎么生成的？一氧化碳為什么會使人體中毒死亡？人為什么吃了飯就有能量，運動就有勁？我們將在生物氧化的學習中揭曉這些問題的答案。那么，什么叫生物氧化？其實就是生物細胞將糖、脂類和蛋白質等燃燒分子徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量的過程。”

3 運用情境式教學法講授H2O和ATP的生成

情境式教學是指在教學過程中，教師有目的地引入或創設具有一定情緒色彩的，以形象為主體的生動具體的場景，引起學生一定的態度體驗，從而幫助學生理解教材，使學生的學習能力得以發展和提高的教學方法[1]。

3.1 CO2的生成

有機酸脫羧（很容易理解）。

3.2 電子傳遞鏈與H2O的生成

在無機化學的學習中，水的生成方式有多種途徑，例如，高溫、高壓和在催化劑的催化下H2與O2化合生成H2O；NaHCO3和HCl發生反應生成NaCl、CO2和H2O等。中職衛校的學生很難理解在人體內代謝物脫下的氫為什么不能直接與呼入的氧氣結合生成水，而必須經電子傳遞鏈傳遞后才能與分子氧結合生成水。為此，教師創設以下情境設問：開運動會時，400米賽跑和4×100米接力賽跑的區別是什么。學生爭先恐后地發言：400米賽跑是一名運動員跑到終點；4×100米接力賽必須4名運動員按先后順序將接力棒依次傳遞給最后一名運動員，最后一名運動員接過接力棒后才有資格跑到終點沖刺，4人協作跑速度快、能量大。教師補充道：“人體內水的生成如同接力賽一樣，代謝物脫氫（接力棒）必須經電子傳遞體（運動員）傳遞，最后傳遞給細胞色素a3（最后一名運動員），細胞色素a3將電子傳遞給分子氧（終點沖刺），氫與氧結合生成水，同時人體中氫和電子（接力棒）在被每一個傳遞體（運動員）傳遞的過程中都需要有相應的酶分子催化。”參與電子傳遞鏈的酶類有：不需氧脫氫酶類、細胞色素體系、氧化酶和需氧脫氫酶等；電子傳遞鏈中各傳遞體的成員（運動員的名字）分別叫N A D+，遞氫遞電子體；FMN、FAD，遞氫遞電子體；CoQ，接受電子和質子并將電子進行傳遞；鐵硫蛋白，遞電子體；細胞色素體系（b、c、c1、a、a3），遞電子體。

代謝物脫下的氫經遞氫體和遞電子體按順序傳遞后，將2H→2H+＋2e，其中2e最后傳遞給Cyta3-Fe3+到分子氧生成水（見圖1）。

圖1 電子傳遞給細胞色素a3到分子氧生成水的過程

將枯燥難懂的電子傳遞鏈中H、e的傳遞形象化、簡單化，增強了學生的理解力。這種情境可以撥動學生思維的興奮點，使學生熱情高漲，由被動學習變為主動學習，增強繼續學習的欲望。

3.3 電子傳遞鏈與ATP的生成

中職衛校學生對線粒體復雜的膜結構不夠了解，因此中職衛校護理專業的生化教材刪除了氧化還原電位、自由能以及跨膜梯度等方面的知識。學習內容的減少一方面減輕了學生學習的難度及負擔，但從另一方面來講增加了教師講授氧化磷酸化和ATP生成過程的難度。電子傳遞鏈過程見圖2。

圖2 線粒體內的兩條呼吸鏈

學生很難理解代謝物脫下的氫為什么經電子傳遞鏈的傳遞后會有氧化還原電位差的出現，這個氧化還原電位差又怎么會產生自由能并釋放ATP。

由于學生都參加過春天植樹的義務勞動，為此，教師創設如下情境：以班級為單位用水桶從坡底向坡頂傳遞水，為坡頂的樹木澆水。將學生分成3組，每組中每名學生間隔約10米左右。第一組在山坡正面，坡短，10人，由山坡底傳遞水桶至山腰；第二組在山坡背面，坡長，15人，由山坡底傳遞水桶至背面山腰再繞至正面山腰；第三組15人，將第一組和第二組傳遞到正面山腰的兩桶水分別依次傳遞到山頂。學生在物理課上都學過重力勢能的知識，因此他們會很快理解：第一組在山坡正面傳遞水（路徑短）的學生如同FAD→CoQ；第二組在山坡背面傳遞水（路徑長）的學生如同NADH→FMN→CoQ；第三組由山腰傳遞水到山頂的學生如同CoQ→b→c1→c→a→a3。由于學生傳遞水到山頂是逐漸聚集重力勢能的過程，所以也就不難理解H、e的傳遞就如同傳遞水一樣是逐漸聚集質子動力勢能的過程。那么被逐漸聚集的重力勢能或質子動力勢能又是怎么被釋放的呢？

教師利用教室建筑本身創設情境設問：我們現在的教室是5樓，站在5樓的教室，我們身體蘊藏著什么能量？學生：“重力勢能！”教師：“如果我手里拿一個物體，物體同樣具有重力勢能，只是我和物體因重量不同，勢能不同。現在，我把物體拋落在外面的地面上，此時該物體的重力勢能會被轉變為動能釋放出去。同樣人體內經電子傳遞鏈傳遞聚集的質子動力勢能也會以類似的方式被釋放，釋放的能量使A D P磷酸化生成ATP。這種代謝物脫氫經電子傳遞鏈傳遞給氧生成水釋放能量的同時，伴隨有A D P磷酸化生成ATP的偶聯過程被稱為氧化磷酸化。”見圖3。

圖3 呼吸鏈中3個產生ATP的偶聯部位

由圖3可見，經一次氧化磷酸化可產生2個或3個ATP。除了氧化磷酸化外，糖代謝中學過的通過代謝物脫氫或脫水引起分子內部能量聚集所形成的高能磷酸鍵直接傳遞給A D P生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化，一次底物水平磷酸化可產生1個ATP。

將微觀復雜抽象的電子傳遞鏈中H、e的傳遞以及發生氧化磷酸化時ATP的產生過程淺顯化為宏觀的易于理解的實際生活體驗，會很快化解學生頭腦中的疑問，使其理清思路，有一種豁然開朗的感覺。這種授課方式可以使學生有效地吸收本次課中的重點和難點內容，提高學習效率，為繼續學習打下堅實的基礎。

4 充分利用多媒體教學，強化專業知識

教師平時搜集大量資料，包括圖片、Flash動畫等，通過自己制作課件，生動形象地向學生演示電子傳遞鏈和氧化磷酸化的過程，并把生活展現情境和圖畫再現情境相結合，使學生將情境內容與理論知識很好地結合起來，促進學生更好、更深刻地理解本章所學的理論知識。

5 組織學生討論生物氧化特點以及與本章相關的糖代謝知識點

在學生深刻理解了CO2、H2O和ATP生成這3個知識點的基礎上，教師提出問題：生物氧化特點，糖酵解中ATP生成方式，有氧氧化中ATP生成方式，發生氧化磷酸化的條件，三羧酸循環中發生2次脫羧時CO2的生成方式，4次脫氫時氫的去路以及產生的12ATP中ATP的生成方式等。教師將全班學生分成小組討論上述問題。討論結束后，每組派一名學生代表將結果寫在黑板上，全班學生討論，最后教師總結。

總之，傳統教學是教師系統地將授課內容運用充滿邏輯的專業術語講授給學生，而中職衛校學生由于文化基礎相對薄弱，很難聽懂并消化吸收這些抽象的知識，往往理不出頭緒，一知半解，一旦涉及能量代謝及計算問題就懵了。確立以CO2、H2O和ATP生成為出發點擴展到全章這樣的“由點到面”授課方法，讓學生首先抓住了“點”，理出頭緒，再通過設計情境來理解“面”，用形象化、簡單化的宏觀生活體驗場景解讀抽象的、枯燥的和微觀的“面”的理論知識，使學生更容易理解并接受該知識，強化了記憶，最后讓學生自己由“面”總結升華到“體”，充分體現了師生間教與學的互動，促進了學生通過積極思考獲得知識的主觀學習，提高了學習能力。

[1]黃海英.藥物化學課程中運用情境式教學法的體會[J].衛生職業教育，2012，30（10）：57-58.