呼吸鏈的教學(xué)策略探索與實踐

武林芝，郝秀萍，郭婷婷，張秀玲

（太原學(xué)院 材料與化學(xué)工程系，山西太原 030032）

生物化學(xué)是一門在分子水平上研究生命現(xiàn)象及其規(guī)律的科學(xué)。“生物化學(xué)”課程是太原學(xué)院化學(xué)工程與工業(yè)生物工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對后續(xù)發(fā)酵類課程的學(xué)習(xí)在知識聯(lián)系、學(xué)習(xí)方法、專業(yè)體系的構(gòu)建等方面都有很重要的作用[1]。但是“生物化學(xué)”課程知識點多，知識點之間的邏輯性不是很強，加之這門課程是在分子水平揭示生命現(xiàn)象，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候看不見、摸不著，覺得內(nèi)容比較抽象、難懂，知識復(fù)雜、凌亂，嚴(yán)重打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，教學(xué)效果不佳，影響到學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。因此，尋找適合每一個知識點的合適的教學(xué)方法是每一位授課教師的職責(zé)[2]。本文以呼吸鏈的教學(xué)為例，探索“生物化學(xué)”課堂教學(xué)策略，提高本課程的教學(xué)效果。

在實際教學(xué)中，太原學(xué)院化學(xué)工程與工業(yè)生物工程專業(yè)的生物化學(xué)課程以魏民、張麗萍等主編，高等教育出版社出版的《生物化學(xué)簡明教程》（第6 版）為主要參考教材。由于學(xué)生入學(xué)時層次較低，還有好多學(xué)生是調(diào)劑到該專業(yè)的，學(xué)生的基礎(chǔ)層次不齊，雖然大一已經(jīng)學(xué)習(xí)了“無機化學(xué)”“有機化學(xué)”等基礎(chǔ)課程，鑒于“生物化學(xué)”課程特點，主要采用線上線下結(jié)合的方式，相關(guān)教學(xué)策略和實踐總結(jié)如下。

1 授課內(nèi)容和教學(xué)策略

呼吸鏈在生物氧化過程中與能量的轉(zhuǎn)化有很重要的關(guān)系。之后在動態(tài)生物化學(xué)部分學(xué)習(xí)糖、蛋白質(zhì)、脂、核苷酸等物質(zhì)代謝的時候，研究能量變化都會回歸到呼吸鏈的知識點上，因此呼吸鏈這部分的知識非常重要，是動態(tài)生物化學(xué)從能量代謝的角度研究生命現(xiàn)象的重點，也是難點。呼吸鏈的內(nèi)容是“生物氧化與氧化磷酸化”的第二節(jié)內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容比較抽象，是“生物化學(xué)”課程的教學(xué)難點和教學(xué)重點，是學(xué)好代謝生物化學(xué)的最重要的知識點。

在系統(tǒng)學(xué)習(xí)了新陳代謝與生物氧化知識的基礎(chǔ)上，通過分析生物氧化過程中的氧化方式，引出電子的流動，從而找到電子流動的載體——呼吸鏈，進一步以問題引導(dǎo)，層層遞進，學(xué)習(xí)呼吸鏈的定義、定位、組成、排列順序、遞氫和遞電子的機制以及呼吸鏈阻斷等知識[3-4]。

2 教學(xué)設(shè)計

依據(jù)“現(xiàn)象—問題—理論—方法—創(chuàng)新意識”的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計（圖1），以學(xué)生為中心，將教學(xué)過程分為三個階段——課前、課中、課后。

圖1 教學(xué)過程設(shè)計

2.1 課前“動”起來

（1）根據(jù)學(xué)習(xí)通軟件發(fā)布的知識清單學(xué)習(xí)呼吸鏈相關(guān)的PPT 和教學(xué)視頻，視頻使用的是中國大學(xué)慕課南京大學(xué)楊榮武教授團隊主講的代謝生物化學(xué)。（2）通過呼吸鏈相關(guān)的知識點，找出生活、生產(chǎn)、社會熱點等與之有關(guān)的現(xiàn)象，提出一些問題。比如：人為什么做劇烈運動的時候，要大口大口呼吸？有的減肥藥吃了以后為什么會一直出汗？氰化物為什么能引起細胞窒息死亡？

2.2 課中“活”起來

學(xué)生根據(jù)課前發(fā)布的學(xué)習(xí)資料對知識已經(jīng)有了一定的了解，因此課堂教學(xué)一開始以問題引入的方法，從為什么形成復(fù)合體、為什么這些物質(zhì)可以充當(dāng)電子傳遞體、在膜上的位置是否固定、按照什么順序進行排列、能量發(fā)生怎樣的變化等問題出發(fā)帶領(lǐng)學(xué)生進行分組討論，然后由小組間配合進行角色扮演，對呼吸鏈的兩條工作途徑進行演示，更深一步理解呼吸鏈的相關(guān)知識，最后由小組進行總結(jié)、分析，授課教師對需要注意的地方進行復(fù)述，加深記憶，并對整堂課學(xué)生的表現(xiàn)進行點評。

2.3 課后“升”起來

學(xué)生要對照呼吸鏈的任務(wù)清單在學(xué)習(xí)通軟件的題庫做相應(yīng)的測試題鞏固知識，對照知識清單進行自我檢測，還可以用粘土動手制作呼吸鏈的模型。授課教師課后進行反思，持續(xù)改進。

學(xué)生下課后圍在老師跟前，咨詢下節(jié)課需要提前準(zhǔn)備什么，都爭著當(dāng)老師的小助手，說明學(xué)生對生物化學(xué)這門課有了濃厚的興趣，愿意在課堂上進行表現(xiàn)。

3 授課技巧

3.1 問題啟發(fā)，點燃興趣

興趣是最好的老師，從生活中與自己息息相關(guān)的問題開始學(xué)習(xí)，學(xué)生的注意力會更加集中，學(xué)習(xí)的主動性會大大提高，課堂氣氛及抬頭率都有很大的變化。由于增加了知識的應(yīng)用實踐層面，徹底改變教師難教、學(xué)生難學(xué)這一局面，使學(xué)生不再覺得生物化學(xué)高深莫測，而是與自己息息相關(guān)。

3.2 問題設(shè)置，層層深入

從課堂一開始的生活問題導(dǎo)入，到學(xué)生角色扮演，最后小組總結(jié)，隨著提出的問題越來越專業(yè)，學(xué)生對知識的掌握也經(jīng)歷了“了解—深入—鞏固”的過程，學(xué)生知識框架越來越完善。

3.3 巧用類比，微觀變宏觀

呼吸鏈整體的知識框架可以類比為發(fā)電站，呼吸鏈在細胞內(nèi)的區(qū)域定位就像發(fā)電站的地址，兩條呼吸鏈傳遞電子類似發(fā)電站將電傳輸?shù)接秒娊K端，中間需要高壓轉(zhuǎn)化站，每一個高壓站形成需要很多要素，但是主要導(dǎo)電的還是電線，而兩條呼吸鏈就如同電路中的并聯(lián)，到后面復(fù)合物Ⅲ、復(fù)合物Ⅳ形成串聯(lián)，同時在傳輸?shù)倪^程中還有能量變化。這樣，學(xué)生用一個高中物理非常熟悉的主要知識點，將微觀的呼吸鏈轉(zhuǎn)化為一個宏觀的發(fā)電站（表1），更容易理解，方便記憶。

表1 呼吸鏈知識類比

3.4 角色扮演，深入體會

在學(xué)生對知識有一定深入了解以后，挑選4 個小組，每個小組分別代表一個復(fù)合物，對兩條呼吸鏈進行角色扮演，學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的知識，說出復(fù)合物的位置、復(fù)合物的組成、傳遞電子體及傳遞電子的數(shù)量。在整個教學(xué)過程中，師生之間雙主體互動，師生輪流作為課堂的主體，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行客觀評價，真正體現(xiàn)了以學(xué)生為中心，離學(xué)生最近的教學(xué)理念[5]。

4 教學(xué)效果反饋

每上完一次課，授課教師都要進行深刻的教學(xué)反思。對待學(xué)生提出的問題能解決的一定當(dāng)堂解決，如果問題是和其他的知識點相關(guān)，可以引導(dǎo)學(xué)生提前學(xué)習(xí)，或者進行當(dāng)場解釋，等到學(xué)到這個知識點的時候再深入學(xué)習(xí)，如果是關(guān)聯(lián)性很大的問題，讓學(xué)生進行知識框架的架構(gòu)，形成網(wǎng)絡(luò)。在學(xué)生角色扮演后，教師作為觀察者與協(xié)助者，要對學(xué)生進行及時、有效的評價，教師要保持中立，切記不可夸張地表揚或是沒有目的地批評，可以通過學(xué)習(xí)通軟件相關(guān)功能進行記錄，并通過表演了解個人和小組的學(xué)習(xí)情況，有針對性地進行提高。

根據(jù)“生物化學(xué)”各部分知識內(nèi)容的特點采用不同的教學(xué)方式，讓學(xué)生都有機會真正參與進來，授課教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的組織者、引領(lǐng)者、推動者，真正做到了以學(xué)生為中心，以價值養(yǎng)成與能力導(dǎo)向為目標(biāo)的教學(xué)改革。改革后的教學(xué)方式在實際應(yīng)用中受到了學(xué)生的一致好評，連續(xù)幾年未出現(xiàn)不及格現(xiàn)象，相關(guān)課題在學(xué)校創(chuàng)新大賽中還取得了二等獎的佳績。