《生物化学》在制药工程专业教学中的改革与实践

田萍，杨谦，陈瑞

摘要：生物化学课程既有很强的理论性，又有很强的实践性，内容繁多。在面向我校制药工程专业的生物化学教学中，针对少学时的特点，以提高学生学习积极性、强化教学效果为目标，对教学内容、教学手段、实验开设方式进行了改革与实践，构建了生物化学课程的多媒体教学与传统教学相结合、实验教学基础性与创新性并重的教学模式，取得了良好的教学效果。

关键词：生物化学；教学改革；教学模式

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）10-0018-02

生物化学是从分子水平揭示生命现象与化学本质的一门学科，是我校制药工程专业的一门重要专业基础课，它不仅为后继专业课程奠定基础，而且对于学生今后的职业生涯和攻读研究生将起着重要作用。生物化学的特点是分子构象繁多，代谢途径错综复杂，需要记忆、理解的内容多，学生普遍感到抽象难懂，学习兴趣不高。为提高教学效果，激发学生的学习积极性，在近十年的教学实践中，对课程的教学内容、教学模式以及实践环节进行了研究与探索，取得了良好的效果。

一、构建知识框架，优化教学内容

我校生物化学的课程设置存在着学时少（40学时）、内容多的问题，要在有限的时间内完成大纲规定的教学任务，就需要精选教学内容，根据学生的知识背景和专业特点科学构建课程知识模块。制药工程专业学生已经学习过有机、无机、分析、物化四大基础化学课程，拥有较强的化学理论基础，对于生物分子式和相关的生化反应较易掌握，但涉及生物大分子的空间结构、错综复杂的代谢途径以及需要记忆的抽象概念，就会感到眼花缭乱，无从下手。为引导学生由浅入深、变被动为主动地学习，以教材为蓝本[1]，将整个生物化学的教学分为四大知识模块来进行。模块1：生物化学研究进展；模块2：生物大分子的结构与功能；模块3：代谢及其调控；模块4：分子生物学及其在制药工程领域中的应用。

1.激发学习热情。现代生物化学是一门飞速发展的学科，大学生对最新的科研成果有着浓厚的兴趣。在教学过程中，寻找本学科与生物化学之间的交叉点，列举科学家在生命科学领域中做出的巨大贡献，如美国化学家博耶（Paul D.Boyer）等人运用化学方法阐明了ATP合成酶的功能机制，于1997年获得诺贝尔奖；美国科学家莱马克里斯南（Venkatraman Ramakrishnan）、施泰茨（Thomas Steitz）和以色列科学家阿尤纳斯（Ada Yonath）对“核糖体的结构和功能”的研究，有助研制针对细菌的新型抗生素，获得2009年诺贝尔化学奖等。介绍本学科在分子水平上探讨病因、发病机理以及开发基因治疗药物的最新成就及发展前景。另外，通过阶段性理论教学与专题讨论的形式组织课堂教学，调动学生课下查阅资料、课堂发表观点、畅所欲言。这样，拓展了学习的视野，使学生认识到在学科交叉渗透的今天，学习生物化学的重要性，大大提高了学生的学习兴趣和求知欲望。

2.突出重难点。在生物化学课程的教学中，重点在于使学生理解每种生物大分子的结构、功能、代谢特点及其相互联系；难点在于，如何记忆众多的抽象概念、复杂的代谢历程和能量变化，理解微观的分子生物学内容。对于相应的知识点，采用的方法是：（1）复杂过程简单化：如对各代谢的生化途径分段讲解，及时总结其特点，引导学生按要点记忆，就较容易将整个反应历程贯穿在一起。（2）理论联系实际：通过案例教学法，拉近书本知识与实际生活和生产的距离；联系本系教师的科研工作，使学生加深对生物化学知识的理解。（3）抽象内容形象化：采用现代化多媒体教学手段，通过大量图表、动画素材的运用，使微观世界宏观化、文字叙述图片化、平面内容立体化、静态模式动态化、难点内容简单化。

3.理论联系实际。理论教学中，强调生物化学原理在制药工程领域中的应用，注重培养学生分析问题和解决问题的能力。例如：RNA的复制与AIDS药物的设计，疯牛病的发病机理与蛋白质空间构象的关系，夜盲症、脚气病、坏血病与各种维生素的关系等。用理论解释实际问题，使学生感觉到生物化学并不枯燥，课堂效率大大提高。

二、改革教学方法和手段，提高教学效果

在总结传统教学经验的基础上，采用先进的教育教学方式，对生物化学的教学方法和教学手段进行了改革。

1.多媒体与传统教学有机结合。生物化学涉及到微观世界的内容，理论抽象，反应过程复杂，难以理解，这是教师在传统教学中的难点。采用多媒体现代化教学手段，给予教师和学生一种全新的感受。例如，通过观看二维、三维的彩色图片，有助于理解蛋白质空间构象，掌握蛋白质高级结构的概念；借助动画演示酶的活性中心与必需基团、呼吸链的组成和氧化磷酸化过程、蛋白质的生物合成等，达到微观内容宏观化、抽象内容形象化的效果。此外，视频播放一些生物化学的经典实验，如证明DNA是遗传物质的噬菌体实验和肺炎双球菌实验、遗传密码破译的体外翻译实验等，增加了课堂的活跃气氛。CAI课件的使用，使整个教学过程有更强的直观性、现实性、趣味性，加深了学生的理解和记忆，提高了教学质量。

虽然多媒体课件具有许多传统方式无法比拟的优势，但在教学实践中也存在一些比较突出的问题。例如，信息量大，教学节奏较快，容易导致部分学生跟不上教师的思路；页面的切换还容易造成学生对某一个知识点缺乏整体的认识和思考过程。因此，对于生物化学这一基础课程，不宜用多媒体教学完全替代传统的板书教学。在基础内容的讲解上，如酶促反应动力学米氏公式的推导，采用板书更能强化学生的理解和记忆。

2.联系实际进行案例教学。借鉴华东理工大学的教学经验[2]，采用案例教学法提出问题，引导讨论。典型案例包括：（1）酶的竞争性抑制机理与药物分子设计：以磺胺类药物和有机磷农药为例展开讨论。（2）脂代谢与健康减肥产品的开发：通过对目前热点减肥产品“左旋肉碱”瘦身的机理讨论，而引出“脂肪酸的β-氧化”内容。（3）酶的修饰与抗癌药物的开发等。实践证明，案例教学可提高学生的学习效率，并能做到活学活用。

三、多样化实践环节，培养综合素质

由于课时所限，课程中没有包含实验内容。为弥补实践环节的不足，将生物化学基本技能实验设置在《大学化学基础实验》选修课模块中，由学生根据自己的兴趣自愿选做。开设的实验内容有：牛奶中酪蛋白质的提取与制备、氨基酸的纸色谱分离鉴定、维生素C的定量测定、卵磷脂的提取等。学生通过具体实验，能够熟练掌握生化基本实验技能、提高动手能力和分析解决问题的能力，加深对相关生化原理的理解。

系统性综合实验以开放性实验形式面向学生开设，将所学的分散知识点有机地综合起来，使以往所做零散单一的实验内容及操作相互衔接，培养了学生完整的科学实验思维方法。结合本系教师在酶学研究上的优势，开设了酶学方面的综合性实验，包括：淀粉酶水解淀粉制备饴糖，蛋清溶菌酶的提取及其活性测定，纤维素酶动力学性质分析等，涵盖了主要的酶学性质研究及其分析方法。

借助我校开展的大学生各类课外科技活动，结合理论教学组织学生积极参加创新性实验，参与教师的科学研究。近年来，开设出20余项创新性实验，如生物农药Bt毒蛋白的合成及其杀虫活性鉴定、纤维素酶降解秸秆的条件优化、火棘果中精氨酸的提取与鉴定、豌豆中谷胱甘肽还原酶的提取及其活性分析、葛根中葛根素的提取及纯化等。创新性科学研究为学生们提供了一次系统的锻炼机会，使他们提前进入科研角色，为毕业论文的开题、撰写奠定了基础，不少学生在省挑战杯、校大学生科技活动中获奖。经过实践，极大地激发了学生对生物化学课程的学习积极性，不仅对基本理论和概念理解掌握较好，综合分析问题及解决问题的能力也大大提高，考研率逐年上升。

总之，在多年的生物化学教学实践中，更新观念、开拓思路，突破传统的教学模式，在教学内容和手段上进行改革与探索，注重基础与前沿相结合、理论与实践相结合，激发了学生的学习积极性，培养了综合素质，收到了良好的效果。

参考文献：

[1]郭蔼光.基础生物化学[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]李素霞，欧伶，俞建瑛，等.工科院校中生物化学教学模式探讨[J].微生物学通报，2007，34（4）：816-818.

基金项目：西安理工大学教学研究项目（Xjy1023，Xjy1025）。

作者简介：田萍（1959-），女，北京人，本科，副教授、硕士生导师，主要研究方向：生物技术。