思維導圖結合案例教學法在生物化學教學中的探索*

李慧娟，崔志芳，李桂江，呂英海，韓秋霞，鄒玉紅

(山東科技大學化學與生物工程學院，山東 青島 266590)

生物化學對于生物工程專業學生來說是一門重要的專業基礎課，生物化學是研究生物體的化學組成及生命活動過程中的一切變化，是微生物學、分子生物學、基因工程、酶工程、生化分離工程等后續專業課的基礎，在知識銜接上起承上啟下作用。生物化學的知識點多，內容繁雜，概念較為抽象，晦澀難懂，學生普遍感覺難，枯燥乏味、學習興趣不大[1-2]。生物工程專業學生的生物學相關背景知識相對薄弱，生物化學課時較少，這些給生物化學的教學帶來了極大的挑戰。傳統的教學模式屬于“教師講，學生聽”的灌輸式教學，缺乏教與學的互動，課堂效果一般，學生對知識的接受程度低，也很難調動學生學習的主動性和學習興趣；此外，學生課前預習與課后復習的欠缺，更使得學生的學習難以進入良性循環之中。因此，如何采取切實有效的教學模式強化學生的課前預習與課后復習，提高課堂教學效果，激發學生學習的主動性和學習興趣，成為教師亟待解決的問題。本文將思維導圖與案例教學兩者相結合的教學模式應用在生物工程專業生物化學的教學各環節中進行了探討。

1 思維導圖的構建流程

思維導圖由世界著名的英國學者東尼·博贊發明，是從一個中心向周圍發出有層次的樹狀分支結構圖，是表達發散型思維的圖形思維工具[3]。思維導圖是一種可視化的組織性思維工具，利用特定符號和線條體現教學內容之間的內在邏輯聯系，將分散的知識點融合成一體，構建知識體系，形象地突出教學難點和重點，達到知識的融會貫通[4]。將所學章節的知識點、重點和難點一一列舉出來，選定最能體現這一章節知識內容的主題詞，然后，明確一級分支的關鍵詞，這是思維導圖構建中最關鍵的一步；再確定各分支；對每一分支添加知識進行詳細解讀；繪制出網狀結構圖[5]。以糖代謝為例(見圖1)，其核心內容包括糖的分解代謝、糖的合成代謝、糖的代謝調控，主題詞選擇“糖代謝”，關鍵詞選擇“葡萄糖的合成與分解代謝”、“糖原的合成與分解代謝”；以“葡萄糖的分解代謝”為例，其下一個分支為糖酵解、磷酸戊糖途徑；再以“糖酵解”為例，從葡萄糖到丙酮酸，丙酮酸根據有氧和無氧情況細化，有氧情況下為三羧酸循環，無氧情況下為丙酮酸轉化成乙醇、乳酸等。每個代謝過程中的定義、過程(涉及到的反應過程、代謝調控關鍵酶、調控機制)、生理意義。在思維導圖的構建中還要注意相近知識點之間的歸納總結，比如糖酵解和糖異生，兩者中關鍵的三步不可逆反應是兩個代謝路徑之間的不同點，其對應的關鍵酶及調控機制是知識的難點和重點。思維導圖在《生物化學》教學中的引入有助于培養學生對所學知識圍繞主線，理清知識的脈絡，進行系統性、邏輯性、條理性的整理，構建知識體系。為了使學生更好地理解教學內容中的重點和難點，激發學生學習的主動性，以及培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，在教學中還需要結合案例法教學方式。

圖1 糖代謝的思維導圖

2 案例教學實施的流程

在案例教學過程中，教師應緊扣教學大綱，根據教學內容選擇合適的案例，所選案例具有典型性、代表性、綜合性和啟發性，遵循目標明確、有趣、由淺入深的原則；針對案例所提的問題緊扣教學內容且難度適中，簡單達不到學生對問題理解和認識的深度，過難易使學生產生畏難情緒[6]。如在講述蛋白質章節時，可提出三聚氰胺是氨基酸嗎，膠原蛋白能美容養顏嗎，為什么從事重金屬職業的工人要多喝牛奶，煮雞蛋、鹵水點豆腐涉及蛋白質的哪些性質，直發變卷發過程中所涉及的生化原理，為什么發生煤氣中毒后要盡快將病人轉移到室外并進行人工呼吸等貼近生活的案例；熱點新聞事件如“三聚氰胺奶粉事件”和“珍奧核酸”等。通過貼近生活的案例和熱點新聞的引入不僅可以提高學生的學習興趣，也有助于學生對知識點的理解。在案例教學中，一方面，教師積極引導學生，啟發學生發現問題，引導學生也能提出類似的生活案例；另一方面，對綜合性的案例引導學生利用教材、文獻和網絡資源等資料，進行分析討論、總結，并撰寫報告，開展課堂討論。通過教師與學生、學生與學生之間的互動式交流，將傳統教學模式下的學生被動學轉變為“我要學”，調動學生的學習積極性，加深學生對相關知識點的理解和掌握[7]。

3 思維導圖結合案例法教學模式貫穿教學的全過程

3.1 課前預習階段

教師在開展教學前，以教材為依據，根據教學大綱中的教學目標，將所要講授章節的知識點、重點、難點通過微信學習群布置給學生，哪些內容是需要熟練掌握的，哪些內容是了解和自學的，都要有明確的說明，引導學生提前預習。指導學生按照思維導圖的構建流程繪制本章內容的思維導圖輪廓，理順本章內容的大致脈絡，建議學生將難于理解的內容標記出來，便于帶著問題去聽課。案例教學環節，教師注意收集與生物化學相關的案例用于課堂教學和案例討論教學，課堂上案例的選擇隨著所學知識的深入由簡單到復雜；對相關知識中的難點和重點，教師選擇合適的案例進行教學設計，提出具有啟發性的問題，將案例所涉及的教學內容及相關資料通過微信學習群推送給學生，引導學生收集相關資料，學生通過分析案例、結合所學知識和文獻資料撰寫總結報告，為課堂討論做準備。

3.2 課堂教學階段

教師根據思維導圖的脈絡講授各知識點，尤其是易混知識點，對重點和難點的講解采用討論式、啟發性、比較法等多種教學方式。比如在糖代謝章節中，對糖酵解與糖異生、糖原的合成與分解等代謝過程在細胞中發生的部位、反應過程、反應過程中所涉及的關鍵酶，相應的代謝調控機制，物質代謝過程中所伴隨的能量代謝等內容的講解采用比較法，引導學生課后進行相應的比較和歸納總結。對于抽象難理解的內容，如DNA的復制、RNA的生物合成和蛋白質的生物合成中所涉及的生化過程以動畫形式進行展示，使微觀抽象的過程變得具體生動，利于學生對此部分內容的理解。教師在講課過程中注意“教”與“學”的雙向交流，引入貼近生活的案例，提高學生在課堂教學中的參與度，引導學生將生化知識與日常生活的小常識相結合，激發學生的學習興趣。在講課結束前給學生留下有趣的問題，引導學生帶著問題去預習下一次課的內容；引導學生在完善思維導圖過程中要注意相關內容之間的聯系，對重點和難點要細化，標記出關鍵知識點。對學生所反饋的難點輔以案例教學，組織學生進行案例討論教學環節，由小組組長匯報總結，教師有針對性地總結評價，通過這個環節教師及時了解學生對知識重點、難點的掌握程度。

3.3 課后復習總結階段

在教師的指導下，學生盡快整理學過的內容，將思維導圖進一步細化，理順知識結構，將分散零碎的知識系統化，建構知識網絡，把握知識脈絡和條理；并把相應的案例標注在思維導圖中，學生對案例印象深刻，便于理解性記憶，也有利于活學活用。指導學生對相似知識點進行歸納和總結，比如蛋白質和核酸在基本組成單位、結構與功能方面的比較；蛋白質變性和核酸變性之間的異同點等。通過把相同或相似的知識內容綜合起來，便于理解與記憶。通過所建立的微信學習群，各小組上傳思維導圖，進行資源共享，查缺補漏，互相督促學習，互相進步。為了及時了解學生對相關知識點、尤其是重點和難點的理解和掌握，教師布置適當的課后作業，學生通過習題訓練，進一步鞏固所學知識，教師通過批改作業，及時掌握學生的學習進展，便于個性化指導學生的學習[8]。

4 應用思維導圖與案例教學相結合教學模式中應注意的一些問題

在思維導圖和案例教學實施過程中，教師根據學生的學習能力分組，6～8人為一組，每組安排一個組長，由組長按任務進行分工，每個組員分工明確，團結協作。隨著科學研究的不斷發展，新的研究成果、新技術不斷涌現，教師作為教學活動中的設計者、組織者和引導者，需要不斷加強理論知識的學習，更新知識結構，提高科研能力和水平，提高教學水平。教師應注意收集與生物化學有關的視頻資源，如諾貝爾化學獎和生理醫學獎、生物化學相關的新技術、新進展、熱點新聞報道、動畫素材等，將這些資源通過微信學習群及時推送給學生，拓寬學生的視野和知識面，培養學生的創新思維[9]。

教師在指導學生構建思維導圖時，引導學生先要明確章節的教學知識點、重點和難點，再分層次逐步完成思維導圖的繪制。按照主干、次干和枝葉次序的順序，課前預習時主要繪制出本章內容的主干和次干，學完相關內容，將枝葉次序補充完整，關注知識點之間的區別和聯系，對重點和難點不僅要標注出來，還要進一步細化，這種分層次構建思維導圖的方式可以讓學生有充足的時間去消化所學的知識，主動思考，循序漸進接受知識體系；通過思維導圖使零散的知識更系統、更直觀簡練，條理清晰，使復雜繁瑣的教學內容更易于理解與記憶[4,6]。在進行案例教學過程中，選擇貼近生活且具有趣味性的案例，并進行精心設計，組織學生在課堂討論教學環節中參與案例的討論，提高學生的參與度，引導學生對所涉及的相關生物化學知識點進行歸納總結，激發學生主動學習的興趣和熱情。通過案例從點到面進行延伸，使知識點更清晰，易于理解。思維導圖和案例教學有機結合所構建的教學模式，可將兩者的優點整合于一體。

在思維導圖結合案例法教學中，學生還要堅持多理解、多練習、多總結的原則。多理解就是在課前預習時多思考，課堂上認真聽講，課后多回味；多練習，就是通過課后多做習題，將所學內容進行消化吸收，真正掌握和理解相關知識點。多總結就是把零散的知識進行梳理，不斷豐富思維導圖，通過思維導圖對知識框架進行聯想、回憶，達到不斷強化的效果；通過對案例的分析總結，加深對重點和難點的掌握，培養分析問題、解決問題的能力[1,3]。

綜上，思維導圖結合案例教學所體現的“教師為主導，學生為主體”的教學模式，實現了教與學的互動，調動了學生學習的積極性主動性，激發了學生的學習興趣，加強了學生之間的團結協作，鍛煉了學生的發散思維，利于開發學生的學習潛能。隨著思維導圖與案例相結合教學模式在生物工程專業《生物化學》教學實踐的不斷探索和實踐，將取得更好的教學效果。