游戲教學法應用于生物化學教學的研究

梁少明，尹 文，肖婷婷（肇慶醫學高等專科學校基礎醫學部，廣東肇慶526070）

【提 要】 生物化學知識點繁多，理論抽象，晦澀難懂，是一門教師難教、學生難學的醫學基礎課，課堂效果不盡如人意，部分學生甚至出現畏學、厭學的現象。因此，從實際出發，探討符合學生層次的教學方法，提高學生對生物化學的親切感、學習興趣和信心，從而提高教學質量已成為生物化學教師的當務之急。該文結合該校學生的素質和親身授課經歷，探討了生物化學不同類型的教學內容如何運用“游戲法”的教學模式。將課堂上的理論知識以“游戲”的方式展現，使抽象的知識點變得具體、通俗易懂，這種寓教于樂的方法，活躍了課堂教學氛圍，激發了學生的學習興趣和求知欲。

生物化學是一門研究生物機體的化學組成及生命歷程中生物大分子變化規律的學科。由于生物化學理論抽象、代謝反應復雜、調控機制煩瑣，內容涉及眾多學科，其涉及知識面廣，具有概念多、分子結構式多、反應式多、反應途徑多、反應復雜、記憶內容多等特點。學生在學習過程中普遍反映課程內容抽象，晦澀難懂，只能死記硬背，結果卻難以融會貫通，且遺忘速度快。生物化學是醫藥院校學生公認最難學的課程之一，“生理生化，必有一掛”早在醫學生中廣為流傳，可見學生對生物化學的學習普遍有畏難的心理。對于職業院校來說，生物化學難學、難教這一問題就更加突出了。但是生物化學也是醫藥專業一門十分重要的基礎課，學生們不得不學。如何將艱深晦澀的課程內容以通俗易懂的方式生動活潑地傳授給學生，變“填鴨式”被動學習過程為啟發式的主動學習過程，引導學生提高自主學習能力呢？盡管有不少教師提出了不錯的《生物化學》教學改革方法或授課建議[1-3]，但是這些方法應用于本校大專和中專的《生物化學》教學中收益甚微，作者嘗試了“游戲教學法”，以肢體演示等手段把抽象的課程內容具體化，寓教于樂以提高學生的學習興趣，引導學生理解課程中的重點與難點。

1 合理比喻，把抽象的東西具體化

蛋白質分子的一級結構是由多個氨基酸分子通過肽鍵連接而成的多肽鏈。但是由于本校健康管理專業的學生有不少是來自于基層的中學，而且有一半以上的學生中學時是選修文科的，化學基礎相對較差，對化學反應、蛋白質空間結構等內容理解起來較費勁，難以理解N肽由幾個氨基酸組成？為什么氨基酸跟形成的“肽鍵”的數目不一樣？為什么至少有1個游離的氨基和至少有1個游離的羧基。

為了讓學生更形象、更牢固地掌握這一章知識點，在講述這一章節時，作者邀請14位學生到講臺旁邊。首先讓其中一位學生站在講臺當模特。作者借助模特解釋：上臺的每一位學生代表一個氨基酸分子，假設學生的軀干代表氨基酸的中心“C原子”，頭部代表“R側鏈”，并攏雙腿代表“-H”，游離的左手（讓學生伸出左手）代表“-NH2”，游離的右手（讓學生伸出右手）代表“-COOH”。我們平時如何認出不同的學生的？“看臉。”學生們整齊回答著。不錯，平時我們識別某一位學生主要看他的頭部或面部，不同氨基酸的差異也是在頭部——R側鏈上。根據R側鏈基團的極性，可以分為非極性氨基酸、極性中性側鏈氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸。這些氨基酸分子在肽鏈的形成過程中，發生變化的主要是氨基酸的“-NH2”和“-COOH”。做模特的學生很配合地舉了一下左、右手。接著，再讓一位學生上講臺站在第1位學生的右側，跟第1位學生牽手，并讓他們把牽在一起的手舉起來。作者繼續解釋：相鄰學生的左右手牽在一起脫出一分子H2O后形成“肽鍵”。由2位學生組成的肽鏈叫“二肽”，“二肽”只形成了1次牽手，只有1個“肽鍵”。站在左邊的學生有一只游離的左手，說明肽鏈至少有一個游離的“-NH2”；站在右邊的學生有1只游離的右手，說明肽鏈至少有一個游離的“-COOH”。同理，由3位學生組成的肽鏈叫“三肽”，形成2個“肽鍵”。依此類推，由4位學生組成的肽鏈叫“幾肽”，形成幾個“肽鍵”？看著臺上連接在一起的“氨基酸”，學生很快就反應過來，說出由4位學生組成的肽鏈叫“四肽”，形成3個“肽鍵”等。由此可以總結出由N個氨基酸脫水縮合后可形成N肽，其具有N-1個“肽鍵”。表演的學生已領會到要點，繼續自動形成“肽鏈”，當形成“十肽”時，作者讓他們暫停，總結一個概念：由2～10個氨基酸組成的肽稱為寡肽（小分子肽）；由N個氨基酸脫水縮合形成的寡肽直接叫為N肽；由10～50個氨基酸組成的肽鏈稱為多肽；由50個以上的氨基酸組成的肽鏈就稱為蛋白質。在第11位學生加入多肽鏈后，作者請講臺上空出左手的學生舉手。最左端的學生很自然地舉起了左手。作者指著他的左手解釋：“站在最左端的學生有一只游離的左手，說明在形成的肽鏈里至少有一個游離的‘-NH2’。我們也因此稱其為肽鏈的‘氨基末端’或‘N端’。請講臺上空出右手的學生舉手。”最右端的學生很自然地舉起了右手。作者指著他的右手解釋：“站在最右端的學生有一只游離的右手，說明在形成的肽鏈里至少有1個游離‘-COOH’，我們也因此稱為肽鏈的‘羧基末端’或‘C端’。剛才肽鏈形成的過程我們已看到，新氨基酸的加入都是在前一位學生的右手側進行的，由此可知，氨基酸是從肽鏈的‘羧基末端’延伸的。”

作者進一步引入蛋白質一級結構的知識。“剛才我們看到的是肽鏈形成的普遍規律。假如現在我給這11位學生都賦予一個具體的氨基酸名稱，那現在大家看到的就是蛋白質的一級結構——氨基酸的排列順序。”作者一邊說一邊把各氨基酸卡片按順序發給臺上的每一位學生，并讓他們貼在額頭上，方便臺下的觀眾觀看。同時，作者引導學生學習蛋白質一級結構的作用力。“剛才11個零散的氨基酸，現在形成了一條有序的肽鏈，它們是靠什么連在一起的？”“肽鍵。”學生很快就領悟到這一點，整齊如一地回答著。“對，蛋白質一級結構的主要作用力是肽鍵，此外如果肽鏈的組成中含有半胱氨酸，還能形成二硫鍵（實時舉起2個扮演半胱氨酸學生頭上的連接繩），這是蛋白質一級結構的另一種作用力。”接著作者進一步拓展學生的知識，“人體內含蛋白質的種類約有10萬種，但是我們體內的氨基酸只有20種，如何才能讓有限的氨基酸形成這龐大的蛋白質群呢？”“不同的氨基酸進行不同的排列組合。”數學學得較好的學生很快用數學語言表達出來。“很好。組成肽鏈的氨基酸類型、數目及其排列次序變化多端是一個重要因素。臺上組成肽鏈的學生可以為學生示范一下嗎？臺下的學生請看清楚他們沒變位之前的序列。”臺上的學生收到指令后隨機調換了位置。當各氨基酸重新形成肽鏈后，作者提問：“學生們認識這一序列嗎？它還是剛才的牛胰島素的序列嗎？”“不認識。”“這已經變成了另一種蛋白質的序列。氨基酸的不同排列組合，給我們提供了豐富多彩的蛋白質，讓它們在體內行使各種不同的功能。”然后，作者讓臺上的氨基酸恢復原來的排列順序，并水到渠成地引入蛋白質一級結構與功能的關系。“現在我們看到的肽鏈是牛胰島素一級結構A鏈上的前11個氨基酸排列順序，前面4個氨基酸是牛胰島素重要部位氨基酸，科學家發現若第1位的甘氨酸被切掉（作者讓第1位的甘氨酸出列），牛胰島素活性只剩下2%～10%。由此可見，蛋白質一級結構關鍵部位的突變會影響蛋白質的功能。再看另一個例子，如果第5位的丙氨酸被蘇氨酸替換，第6位的甘氨酸被絲氨酸替，第10位的纈氨酸被異亮氨酸替換了（示意講臺邊還沒入列的3個氨基酸分別把臺上對應的氨基酸替換下來），其他位置的氨基酸不變，現在的序列就變成了人胰島素的序列。盡管現在的序列跟剛才的序列屬于不同種屬的序列，但是它們都是胰島素的序列，都具有調節血糖的作用。所以一級結構中‘關鍵’部分相同、功能相同。”作者以游戲互動的形式把蛋白質的分子組成、蛋白質的一級結構及其與功能的關系這些內容串聯在一起，讓學生在娛樂中完成了一系列關聯知識點的學習。

這樣的游戲扮演改變了傳統枯燥無味的“填鴨式”的教學，以通俗易懂的語言向學生解釋抽象的理論知識，使知識點更形象、具體，加深了印象，加強了難點的理解，使學生的主體性和教師的主導性得到充分發揮。

2 學以致用，把知識應用于實際

2.1 課程設計思路 對于健康管理專業，維生素這一節屬于重點章節，也屬于跟我們日常生活關系最密切的內容之一。盡管其并不深奧，但是種類繁多，相互之間容易混淆。為了讓學生加深印象，鼓勵學生把學到的知識應用于實際生活中，作者以一個“我的健康我做主”的游戲，讓學生體會到學習的作用，并享受這種樂趣，從而提高學習的積極性。

由于這一節基本上是日常生活的內容，閱讀起來較親切，作者借鑒了翻轉課堂的模式，課前讓學生先預習。上課時讓學生先提出碰到的疑問，然后，作者在介紹維生素的分類、功能、缺乏癥、臨床應用等內容的過程中，有針對性地把學生的疑問解決掉。接著，以“我的健康我做主”游戲，讓學生把課堂的知識應用到生活中去。

2.2 課程實施

2.2.1 準備階段 準備好幾張白板紙、白板筆、病因卡片。找9位學生上臺，自由組合形成3個小組，每組各3名學生，各選出1名組長。

2.2.2 游戲階段 （1）宣布游戲規則：①抽卡片。每組各抽3張病因卡片，每張病因卡片寫著缺乏的維生素名稱。②食療。參賽者把各病因卡片分別貼在白板紙上，并在下方列舉出可較好地補充相應的維生素的食物名稱。③活動時間10 min。④評分。每組把寫好的結果貼在黑板上展示給學生，等待評分，寫對1個加1分，得分高的一組將勝出。（2）學生游戲前準備：每組各抽3張病因卡片，領白板紙、白板筆，并把病因卡片貼在白板紙。（3）“我的健康我做主”的食療游戲：各組經過一番討論后，在組長的組織下，均爭分奪秒地開始在各病因卡對應的白板紙上寫上可以補充該維生素的食物。在選擇食物過程，有時組內成員會出現一些異議，例如：有的學生認為新鮮蔬菜是補充維生素C的，有的學生則認為新鮮蔬菜是補充維生素E的。作者提示：某一種食物可以含有多種維生素，可以根據預習了解的知識大膽地寫在合適的位置。有了教師的鼓勵，各位選手更自信地在寫上各種食物。（4）成果展示：各組把“食療”方案有序地貼到黑板上，先由全體學生評分。接著作者在PPT展示各維生素的大食譜，讓學生進一步核實剛才大家的評分。學生會就參賽者寫出來的存在異議的食物提出疑問，作者逐一解疑。（5）成果評價：待各組成果展示完畢后，進行成果評估。表演者自評（30%），觀眾評估（40%），教師評估（30%），評價內容包括的“食療”方案準確性（65分），團隊合作（15分），速度（10分），表演現場的秩序（10分）。評出優勝組，進行適當的獎勵。

2.2.3 反思階段 學生對自己在整個演示過程中的參與度、學習效果、對合作團隊的貢獻度和解決問題的能力進行反思，教師對游戲的設計和組織進行反思。此外，教師和學生進一步討論并完善本次課程設計的不足之處，以期下次取得更好的效果。

在“我的健康我做主”游戲中，由于如何補充某種維生素是學生經過自己思考后主動寫出來的食物，即使某些食物當時寫錯了，糾錯后也會印象深刻。這比教師在講臺上滿堂灌，學生在臺下左耳進右耳出強多了。通過類似這樣的游戲教學活動，不僅提高了課堂的趣味性，還改變了傳統理論教學中學生被動接受知識的模式，給學生提供了主動學習的舞臺。更重要的是這樣的游戲讓學生感受到書本中的理論知識在實際生活中得到應用，避免理論與實際的脫節。這樣學生對學習的熱情會更高，對抽象的內容理解得更透徹，對識記性的內容記憶更深刻，對知識的遷移、運用更自如，同時也有利于拓寬學生的知識面。

3 小 結

教育游戲研究始于20世紀60年代，當時其價值并不被重視。20世紀初在SQUIRE等[4]西方學者的大力推動下，逐漸被國內外社會各界認可[5-6]。2017年2月教育部正式印發的《義務教育小學科學課程標準》，明確提到科學游戲是科學學習的有效方式之一。游戲化教育強調寓教于樂的教育理念，凸顯了游戲對教育的輔助作用。“游戲教學法”在幼兒教育[7-8]或中小學[9-10]教育中運用較廣泛，并取得明顯的效果。但是不少人認為，游戲是小孩子的專利，不適合大學生，所以在高校教育方面鮮有人研究或運用游戲教學法，即使偶然有人研究，也主要集中在體育游戲[11]或外語的情境教學[12-13]中。幾乎沒人研究如何把“游戲教學法”融入醫學類專業課，更未見有人嘗試在《生物化學》理論課堂借助游戲深入淺出的講述晦澀難懂的生物化學反應機理。作者嘗試了以“游戲法”提高生物化學課堂教學的趣味性，發現學生對學習的熱情更高了。不過在游戲設計上需要注意幾點細節。例如，第一，游戲的形式最好選較溫和的游戲，不要把類似其綜藝節目撕名牌那么激烈的活動設計進我們這個理論教學課堂中，否則會影響隔壁班或樓上樓下的課堂。第二，游戲的難度可根據學生的層次作適當作調整。第三，因人而異地選擇各種游戲的參賽選手。對較活躍的學生可邀請他們參加表現力強的單人或雙人游戲；而較靦腆的學生可參與團體性游戲從而減少他們的心理壓力。同時，在恰當的時刻給予那些緊張的學生更多關注與鼓勵，讓每位學生都能積極投入到教學游戲中，并不斷獲得進步。第四：游戲教學法可以提高學生的學習熱情，但不能濫用游戲，理論課并非所有的內容都適合運用游戲。簡而言之，簡單模仿或原型復制不可能建立真正適合我國現有教學環境的“以學生為主體”的新教學模式，只有通過借鑒、不斷嘗試和自我探索才能建立適合不學生生層次和不同專業課程特點的教學新模式，才能喚醒學生在教學中的主體意識，調動其學習興趣，培養良好的學習能力及分析問題、解決問題的能力。