工科“生物化學”教學方法研究

［摘 要］ 傳統的“生物化學”課程教學模式已經無法契合當前對學生分析、解決問題能力培養的需要，亟須進行教學方法的研究和改進。首先，通過分析“生物化學”的教學現狀，探討了歸納教學法在工科“生物化學”教學的應用，對傳統教學法與歸納教學法（問題導向和案例教學）進行了對比和分析，論證了工科專業大班“生物化學”課程適用案例教學法。最后，列舉了酶學部分和代謝部分案例教學的具體實施方法，評價了其效果，為“生物化學”教學的改進提供了一定的參考。

［關鍵詞］ 生物化學；歸納教學法；案例

［基金項目］ 2020年度浙江科技學院校級一流本科課程建設項目“生物化學”（2020-k14）

［作者簡介］ 陳 劼（1975—），男，江蘇無錫人，碩士，浙江科技大學生物與化學工程學院講師（通信作者），主要從事食品科學與工程研究。

［中圖分類號］ G642.41 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）28-0153-04 ［收稿日期］ 2023-06-05

引言

隨著高等教育的普及和不斷發展，對學生的專業知識、分析和解決問題的能力要求變得更為細致和深入，在工科“生物化學”課程教學方面尤為明顯。傳統的課堂教學方式已經難以滿足學生和用人單位的需求，因此，亟須探討更為科學有效的“生物化學”教學方法。在歸納教學法中，學生經過課堂教學、分析問題（案例）、實驗與觀察之后，將自己的觀察分析結果進行總結，從而發現并應用規律。本文探討了采用歸納教學法進行大學“生物化學”知識教學的可行性，并對具體的實施方法和效果進行了分析［1-2］。

一、“生物化學”教學現狀

當前，“生物化學”教學存在一定的問題，如傳統的“灌輸式”課堂教學內容固化，涵蓋面廣，學生學習起來過于抽象，與后續的專業課程學習內容銜接不緊密。授課過程以教師講授為主，學生大多處于被動接受知識的狀態，往往困于大量名詞、基本概念、反應方程等。一些學生反映課程難度較大，理論知識的掌握程度有限，實際應用能力較小，無法用課程所學知識解決工程問題。此外，受培養方案、授課時數等客觀因素的影響，教師在授課時側重基礎知識和基本理論方面，對于學生應用能力的培養不足。因此，亟須進行課程教學改革，采用更為科學切實的教學方法來提升教學質量［3］。

二、歸納教學法

歸納教學法是以學生為主體的教學活動，可以有效地增強學生的學習意愿和積極性，實際提高學生對于生物化學知識的理解。在此教學模式中，學生不是被動地接受知識，而是通過自主的研究和實踐活動來總結規律，并根據規律來解決問題。這種方法有利于促使學生自主探索，是學生形成科學思維、培養解決工程問題能力的好方法［4-5］。在歸納教學法中，目前廣泛應用的是問題導向教學法（problem-based learning， PBL）和案例教學法（case-based learning， CBL）。某些研究者認為PBL和CBL可以混用［6］。以上提及的幾種教學法比較見表1。

從表1看出，PBL對學時、學生的知識儲備、教師和教輔人員配置，甚至教室教學設施的要求都高于CBL，適合于已具備相對充足的知識儲備的學生，以及班級學生數量較少、教學內容相對集中的課程。相比于PBL，CBL更適合大班化專業基礎課教學。從工程認證角度出發，對工科專業畢業生提出了12條畢業要求。其中，“生物化學”課程支撐工程知識、問題分析、研究和溝通等，對食品科學與工程專業的畢業要求與指標點見表2。綜合考慮授課專業班級、學時、培養目標等因素，筆者在“生物化學”教學中以CBL為主，并對PBL進行了探索。

三、歸納教學法的實施方法和效果

在實際中，采用歸納教學法進行大學“生物化學”課程教學，涉及許多具體的實施方法。授課教師須根據培養方案和教學大綱，并結合學生的專業特點，設計教學案例，組織教學案例的實施，及時評價學生的學習效果并獲取反饋，進一步修改案例內容，保證后續實施過程順利高效進行。引導學生通過案例，鞏固課堂教學內容，探索規律，在此基礎上進行總結和歸納。在評估教學實施效果時，除了考試、平時測驗外，可以通過案例分析、小組討論等方式來掌握學生真正理解和知識應用程度，亦可設置大作業、口頭或書面報告等，鼓勵學生進行課堂匯報。歸納教學法案例如下所示。

（一）酶學部分

1.CBL。A學生在家幫廚，發現媽媽將切好的土豆絲浸泡在清水中。媽媽說：“這樣炒出來的土豆絲顏色好，不發黑。”A學生想起自己課余打工的某快餐店，用于制作薯條的土豆絲都是冷凍保藏的，臨用前才取出解凍，油炸。

根據上述例子，回答以下問題：導致土豆產品變色的是哪種酶？該酶的基本性質是什么？A學生的媽媽和快餐店如何防止加工過程中的產品變色？是否還有其他方法？

A學生回校后，在教師的指導下，進一步研究該酶的性質，設計并進行了一系列實驗，得到如下實驗數據（見表3、4、5）。

根據以上實驗結果，分析酶活力的影響因素，并確定抑制劑對酶促反應抑制的類型。

2.PBL。食品原料組分復雜，其中天然存在的酶種類較多，性質各異，主要包括氧化還原酶類、轉移酶類和水解酶類。挑選1～2種進行深入分析，從食品組分、基本性質、食品產品的加工和生產過程、酶的性質、影響因素等方面進行闡述，并用書面或口頭的形式進行報告。

（二）代謝部分

1.CBL。A學生是一名高中生，學業負擔較重，學習之余喜歡喝一瓶飲料。在一個周末的下午，A學生吃過午飯后突感不適，被急忙送到了醫院急診醫學科。A爸爸焦急地問醫生：“醫生，我家小孩是不是中暑了？下午一直惡心，還吐了2次，精神也不好。”A學生一直在家中，開著空調，基本排除受熱中暑。“有沒有可能吃壞東西呢？”A爸爸表示，A學生早晨和中午都在家里吃飯，全家人一同吃飯，其他人并無異常。食物中毒的可能性很小。最后，A爸爸還責怪了一句：“這孩子，兩箱飲料不到一個星期就都喝完了。”

半小時后，檢驗結果顯示，血糖提示：隨機血糖40.7 mmol/l；尿常規提示：酮體3+；血氣提示：碳酸氫根濃度13.7 mmol/L，實際剩余堿-10 mmol/L。相關化驗指標都指向糖尿病酮癥酸中毒。

醫生立即將相關檢驗結果和病情告知，并將A學生第一時間轉入了ICU進行降血糖、補液、糾正電解質和酸堿平衡失調等對癥治療。4小時后血糖明顯得到控制，但需要住院治療。經過一周住院治療，A學生的各項指數恢復正常。

根據以上病例，回答以下問題：人體調節血糖濃度的機制有哪些？酮體是哪些分子？什么情況下會發生尿中酮體濃度增加？實際剩余堿是指血液中的堿儲備量，為何A學生的報告值為-10 mmol/L？原因是什么？A學生臨床治愈出院后，如何做好日常預防？兩箱飲料是重要的發病誘因，請設計2～3種適宜夏季飲用的健康飲料。

2.PBL。由于種種原因，不少人對自己的體重存在一定程度的焦慮，各種減肥方法層出不窮。但很多方法的安全性、科學性存疑，不能亂用處方藥。請根據年齡、性別、身高，提出合理的體重范圍，并結合飲食、生活方式等給出不同人群的體重管理方案（至少3種）。用書面或口頭的形式進行報告。

通過案例教學法，學生的學習積極性明顯提高，對理論知識的掌握更加牢固，實際提高了分析和解決問題的能力。學生反饋認為，CBL能夠提高自主學習和解決問題的能力，這種學習方式更加貼近工程實際和科研實際，同時也更有趣、更具挑戰性。分析學生的期末考試試卷，發現以上舉例的兩部分內容，考核成績都有一定程度的提高。在酶學部分，平均得分從9.2提升到11.4（滿分12分）；在代謝部分，得分從10.3提升到12.8（滿分15分）。

結語

“生物化學”課程涉及的知識面廣，難度較大，采用歸納教學法能夠更有效地增強學生的學習積極性與理解能力，提升“生物化學”課程的教學質量。師生須共同總結CBL教學過程，對照教學要求，認真查漏補缺。教師須在具體的實施教學中針對不同年級、專業的學生特點，有機融入學科前沿、課程思政等內容，更好地完成“生物化學”課程的教學任務。“生物化學實驗”課程單獨設課。在與實驗課程銜接的基礎上，優化案例的篩選和設計、教學和實施過程，將課堂教學和實驗過程更緊密地加以結合，進一步提高學生的學習效果和解決問題的能力。積極探索在線課程（MOOC、SPOC等）案例教學。在線課程具有不受時空限制、學生的學習自主性較強等特點，將案例教學法應用于在線課程中還有待深入研究探討。根據專業人才培養方案，“生物化學”已經設置為雙語課程，要求教學活動中外語的使用比例大于50％。為此，要積極主動將雙語內容引入教學案例的設計、實施過程。

參考文獻

［1］倪菊華.生物化學，踏歌而來：《生物化學》緒論課的教學設計與授課技巧分享［J］.中國生物化學與分子生物學報，2020，36（12）：1514-1518.

［2］唐婷，陶發清.以師范專業認證為導向的《生物化學》課程教學改革［J］.社會科學前沿，2020（3）：289-293.

［3］OUYANG L， OU L， ZHANG Y. An integrated strategy for teaching biochemistry to biotechnology specialty students［J］. Biochemistry and molecular biology education，2007，35（4）：267-271.

［4］馬利偉，易霞，賈竹青，等.基于主題報告的互動教學方式在生物化學與分子生物學教學中的應用［J］.中華醫學教育雜志，2022，42（7）：638-642.

［5］NAIR S P， SHAH T， SETH S，et al.Case based learning： A method for better understanding of biochemistry in medical students［J］. Journal of clinical amp; diagnostic research jcdr，2013，7（8）：1576-1578.

［6］GRONLIEN H K， CHRISTOFFERSEN T E， RINGSTAD O，et al. A blended learning teaching strategy strengthens the nursing students amp; rsquo; performance and self-reported learning outcome achievement in an anatomy， physiology and biochemistry course amp; ndash; A quasi-experimental study［J］. Nurse education in practice，2021，52（1）：103046.

Pedagogy in Biochemistry Based on Inductive Teaching Method

CHEN Jie

（School of Biotechnology and Chemical Engineering， Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou， Zhejiang 310023， China）

Abstract： The traditional teaching method of biochemistry courses in engineering education can’t meet the demands of cultivating students’ analytical and problem-solving abilities. Teaching methods should be reviewed and revised. First， current status of teaching in biochemistry were analyzed in this paper. Then， the application of inductive teaching method in engineering Biochemistry education was explored. Traditional and inductive （problem-based and case study）teaching methods were compared. Case study learning method is appropriate for large Biochemistry class in engineering majors. Implementation examples in enzyme and metabolism sections are presented finally， and the effectiveness was evaluated.

Key words： biochemistry; inductive teaching method; case study