工科“生物化学”教学方法研究——归纳式教学法

陈  劼  

浙江科技大学 生物与化学工程学院  杭州 浙江 310023

[摘  要]：生物化学课程的传统教学模式已经无法培养学生的分析、解决问题的能力，需要进行教学方法的研究和改进。本文首先分析了生物化学的教学现状，探讨了归纳式教学法在工科生物化学教学的应用，对传统式与归纳式（问题导向和案例教学）教学法进行了对比和分析，论证了工科专业大班《生物化学》课程适用案例式教学法。最后，例举了酶学部分和代谢部分案例式教学的具体实施方法，评价了其效果，为生物化学教学的改进提供了一定的参考。

[关键词]：生物化学；归纳式教学法；案例

[基金项目]：2020年度浙江科技学院校级一流本科课程建设项目“生物化学”（编号：2020-k14）。

[作者简介]：陈劼，（1975-），男，江苏无锡人，硕士，浙江科技学院生物与化学工程学院，讲师（通信作者），研究方向：食品科学与工程。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码]A   

引言

随着高等教育的普及和不断发展，对学生的专业知识、分析和解决问题的能力要求也变得更为细致和深入，这在工科生物化学课程的教学方面尤为明显。传统的课堂教学方式已经无法满足学生和用人单位的需求，因此需要探讨更为科学有效的生物化学教学方法。在归纳式教学法中，学生在经过课堂教学、分析问题（案例）、实验与观察之后，将自己的观察分析结果进行总结，从而发现并应用规律。本文探讨采用归纳式教学法进行大学生物化学知识教学的可行性，并对具体的实施方法和效果进行分析^[1,2]。

一、生物化学的教学现状

当前，生物化学的教学存在一定的问题：传统的灌输式课堂教学模式，内容固化，涵盖面广，学习起来过于抽象，与后续专业课程学习内容衔接不紧密。授课过程以教师讲授为主，学生处于被动接受知识的地位，往往困于大量名词、基本概念、反应方程等。大部分学生反映课程难度较大，理论知识的掌握程度有限，实际应用能力较小，无法用课程所学知识解决工程问题。此外，受到培养方案、授课时数等客观因素的影响，授课时侧重基础知识和基本理论方面，对于学生能力的培养不足。因此，需要进行课程教学改革，采取更为科学切实的教学方法来提升教学质量^[3]。

二、归纳式教学法

归纳式教学法是以学生主体的教学活动，该法可以有效地增强学生的学习意愿和积极性，并且能实际提高学生对于生物化学知识的理解。在此教学模式中，学生不是被动地接受知识，而是通过自主的研究、实践活动来总结规律，并根据规律来解决问题。这种方法，能让学生自主探索，是学生形成科学思维、培养解决工程问题能力的好方法^[4,5]。归纳式教学法中，目前广泛应用的是问题导向教学法（Problem-Based Learning，PBL）和案例教学法(Case-Based Learning，CBL)。某些研究者认为PBL和CBL可以混用^[6]。以上提及的几种教学法比较见表1。

表1 几种教学法比较

从表1看出，PBL对学时、学生知识储备、教师和教辅人员配置、甚至教室教学设施的要求都高于CBL。适合于学生已有相对充足的知识储备，且班级学生数较少、教学内容相对集中的课程。相比于PBL，CBL更适合大班化专业基础课教学。从工程认证角度出发，对工科专业毕业生提出了12条毕业要求。其中，生物化学课程支撑工程知识、问题分析、研究和沟通等。本课程对食品科学与工程专业的毕业要求与指标点见表2。综合考虑授课专业班级，学时，培养目标等因素，生物化学教学中使用CBL为主，也进行了PBL探索。

表2 本课程对食品科学与工程专业的毕业要求与指标点

三、归纳式教学的实施方法和效果

实际采用归纳式教学法进行大学生物化学课程的教学，涉及到许多具体的实施方法。授课教师根据培养方案和教学大纲，并结合学生专业特点，设计教学案例，组织教学案例的实施，及时评价学生学习效果和获取反馈，进一步修改案例内容，保证后续实施过程顺利高效进行。让学生们通过案例，巩固课堂教学内容，探索规律，然后在此基础上进行总结和归纳。

对教学实施效果的评估，除考试、平时测验外，可以通过案例分析、小组讨论等方式来掌握学生真正的理解和知识应用程度。亦可设置大作业，口头或书面报告，并进行课堂汇报。

归纳式教学案例：

一、 酶学部分

CBL

A同学在家帮厨，妈妈将切好的土豆丝浸泡在清水中，妈妈说这样炒出来的土豆丝颜色好，不发黑。A同学想起自己课余打工的某快餐店，用于制作薯条的土豆丝都是冷冻保藏的，临用前才取出解冻，油炸。

根据上述例子，回答以下问题：

1. 导致土豆产品变色的是哪种酶？该酶的基本性质？

2. A同学的妈妈和快餐店如何防止加工过程中产品变色？是否还有其它方法？

A同学回校后，在老师的指导下，进一步研究该酶的性质，设计并进行了一系列实验，得到如下实验数据：

例表1 温度对酶活力的影响（数据省略）

例表2  pH对酶活力的影响（数据省略）

例表3 酶动力学测定表（数据省略）

3. 根据以上实验结果，分析酶活力的影响因素，并确定抑制剂对酶促反应抑制的类型。

PBL

食品原料组分复杂，其中天然存在的酶种类较多，性质各异，主要包括氧化还原酶类、转移酶类和水解酶类。挑选一到两种进行深入分析。从食品组分、基本性质、食品产品的加工和生产过程、酶的性质、影响因素等方面进行阐述。书面报告或口头报告。

二、 代谢部分

CBL

A同学是一名高中生，学业负担较重，学习之余喜欢来一瓶饮料。一个周末的下午，A同学吃过午饭后，突感不适，被急忙送到了医院急诊医学科。A爸爸焦急地问医生：“医生，我家小孩是不是中暑了？下午一直恶心，还吐了2次，精神也不好”。A同学一直在家中，开着空调，基本排除受热中暑。“有没有可能吃坏东西呢？”A爸爸表示，早晨和中午都在家里吃饭，全家人一同吃饭，其他人无异常。食物中毒的可能性很小。最后，A爸爸还责怪了一句“这孩子，两箱饮料不到一个星期就都喝完了。”

半小时后，检验结果显示，血糖提示：随机血糖40.7 mmol/l，尿常规提示：酮体3+；血气提示：碳酸氢根浓度 13.7 mmol/L，实际剩余碱  -10 mmol/L。相关化验指标都指向糖尿病酮症酸中毒。

医生立即将相关检验结果和病情告知，并第一时间转入了ICU进行降血糖、补液、纠正电解质和酸碱平衡失调等对症治疗。4小时后血糖明显得到控制，但需要住院治疗。经过一周住院治疗，A同学的各项指数恢复正常。

根据以上病例，回答以下问题：

1. 人体调节血糖浓度的机制有哪些？

2. 酮体是哪些分子？什么情况下会发生尿中酮体浓度增加？

3. 实际剩余碱是指血液中碱储备量，为何A同学的报告值为 -10 mmol/L？原因是什么？

4. A同学临床治愈出院后，如何做好日常预防？

5. 两箱饮料是重要的发病诱因，请设计2-3种适宜夏季饮用的健康饮料。

PBL

种种原因，不少人对自己的体重存在一定程度的焦虑，各种减肥方法也层出不穷。很多方法安全性、科学性存疑，甚至乱用处方药。请根据年龄、性别、身高，提出合理的体重范围。并结合饮食、生活方式等给出不同人群的体重管理方案（至少3种）。书面报告或口头报告。

通过案例式教学法，学生的学习积极性提高，对理论知识掌握牢固，并且实际提高了分析和解决问题的能力。学生反馈认为CBL能够提高他们的自主学习和解决问题的能力，通过这种学习方式，更加贴近工程实际和科研实际，同时也更有趣和挑战性。期末考试试卷分析，以上例举的两部分内容，考核成绩都有一定程度的提高。酶学部分，平均得分从9.2提升到11.4（满分12分）；代谢部分，得分从10.3提升到12.8（满分15分）。

结语：

生物化学课程的知识面广，难度大，采用归纳式教学法能够更为有效的增强学生的学习积极性与理解能力，从而提升生物化学课程的教学质量。师生共同总结CBL教学过程，对照教学要求，认真查漏补缺。还需要在具体实施教学方式中适应不同年级、专业的学生，并有机融入学科前沿、“课程思政”等内容，更好地完成生物化学课程的教学任务。《生物化学实验》课程单独设课。在与实验课程衔接的基础上，优化案例的筛选和设计、教学和实施过程。将课堂教学和实验过程更紧密地加以结合。进一步提高学生的学习效果和解决问题能力。

积极探索在线课程（MOOC、SPOC等）案例教学。在线课程具有不受时空限制、学生学习自主性较强等特点，对于案例教学法应用于在线课程，还有待深入研究探讨。根据专业人才培养方案，《生物化学》已经设置为“双语课程”，要求教学活动中外语使用比例大于50%。为此，积极主动将双语内容引入教学案例的设计、实施过程。

[参考文献]

[1] 倪菊华. 生物化学，踏歌而来——《生物化学》绪论课的教学设计与授课技巧分享[J]. 中国生物化学与分子生物学报, 2020, 36(12): 1514-1518

[2] 唐婷, 陶发清. 以师范专业认证为导向的《生物化学》课程教学改革[J]. 社会科学前沿, 2020, 9(3): 289-293.

[3] Ouyang L, Ou L, Zhang Y. An integrated strategy for teaching biochemistry to biotechnology specialty students. Journal of Biochemistry and Molecular Biology Education. 2007, 35:267-271.

[4] 马利伟, 易霞, 贾竹青. 基于主题报告的互动教学方式在生物化学与分子生物学教学中的应用[J]. 中华医学教育杂志，2022, 42(7): 638-642.

[5] Nair SP, Shah T, Seth S. Case Based Learning: A Method for Better Understanding of Biochemistry in Medical Students[J]. Journal of Clinical and Diagnostic Research. 2013, Aug;7(8):1576-1578.

[6] Grønlien HK, Christoffersen TE, Ringstad O. A blended learning teaching strategy strengthens the nursing students’performance and self-reported learning outcome achievement in an anatomy, physiology and biochemistry course–A quasi-experimental study[J].Nurse Education in Practice. 2021,52:103046

Pedagogy in Biochemistry -- 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 no longer fosters 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.

Keywords: Biochemistry; Inductive teaching method; Case study