工科类《生物化学》课程教学策略探讨

2021-01-02朱瑞瑜宋新杰

科教导刊·电子版 2021年36期

朱瑞瑜宋新杰陈劼

（浙江科技学院生物与化学工程学院浙江·杭州 310023）

随着近几十年来生命科学的迅猛发展，生命科学和生物技术渗透到越来越多的领域。《生物化学》是生命科学中不可或缺的基础理论课程，是生命科学的通用语言，与《有机化学》《微生物学》《分子生物学》《基因工程》等课程有着密切的联系。因此，在“新工科”和“生命大健康”的背景下，对工科类《生物化学》教学策略进行思考研究很有必要。本文探讨的是针对非生命科学领域的工科类专业（包括化学工程、材料科学、轻化工程等）开设的《生物化学》课堂教学策略。

1 《生物化学》教学存在的问题

1.1 内容多而课时少，教师备课挑战大

《生物化学》知识体系复杂，概念抽象、理论性强，教学内容量大面广，本身就是一门比较枯燥、难学的课程。而对于非生命科学的工科学生来说，生物基础理论知识比较薄弱，因此在学习过程中更容易觉得困难。在2013-2017年期间，我校非生命科学的工科专业《生物化学》理论教学仅有24学时。尽管自2018年开始理论课时量提升至48学时，但要完成大量知识点的讲授，并使学生能够理解掌握，依然存在不小的挑战。

1.2 传统教学模式固化，学生学习兴趣不高

近几年在国家的号召和推动下，高校教育教学改革取得了不少成效，但还有不少课堂依然是固化的传统模式，教师“唱独角戏”的场景并不少见。尤其在课程教学内容偏多的驱使下，教师更容易“抓紧时间”单纯的灌输知识点，而学生只能被动的、机械式地接受，不能感受到学习的乐趣，甚至产生“厌学”的情绪。对于非生命科学领域的工科专业来说，《生物化学》似乎和其他课程，特别是和主干课程的关联性不明显，这就进一步降低了学生的学习积极性。

2 工科专业《生物化学》课堂的几点新尝试

2.1 合理选择教材，优化课程体系

目前，较经典的教材有王镜岩、王希成等主编的《生物化学》，我校自设立工科类《生物化学》课程以来，采用的是张楚富主编的《生物化学原理》。这些教材罗列知识点全面，解释详尽深入，比较适合有较长学时的生命科学专业使用。笔者接手《生物化学》后沿用了原先的教材，但在使用过程中发现教材注重基础理论，知识点繁多，难度较大，且与实际生产联系不紧密；询问学生意见时，学生也认为教材内容过多，自身缺乏生物学基础知识，因此感觉学习负担很重。为了达到更好的教学效果，决定重新选择一本更适合工科类学生的教材。通过多本教材的比较，最终选择了张洪渊等主编的《生物化学（工科类专业适用）》。该教材囊括了生物化学领域的重要内容，知识架构合理，讲解深入浅出，简明流畅，且列举了生物化学在化学、轻化、食品、材料等工程领域的实际应用，且对生物化学在部分工业领域的最新发展趋势进行了阐述，符合“新工科”的建设思路。

在选定教材的基础上，从“学生知识基础和技能，兴趣、习惯等心理特点，学习知识时可能遇到的困难”三方面对学情进行分析，并结合这几个工科专业的特色和人才培养目标，对课程框架进行了重新设计，划分成三大部分：第一部分是生物大分子，穿插介绍生物大分子的工业生产方法技术；第二部分是生物代谢，并讲述代谢在不同工业领域的应用，此部分综合性较强，要尤其留意学生的基础薄弱之处；第三部分是基因工程和蛋白质工程，主要解说其在工程领域的应用及前景。此外，对于部分和专业关联性弱的内容（如营养元素与物质平衡、新生物技术等）一笔带过。尽管简化了课程体系，但课时依然难以满足繁多的教学内容，因此对每个教学单元的重点、难点进行了重新梳理，讲授时注意主次分明、突出重点，同时将部分较为简单但不可或缺的知识点设定为“自学模块”。

通过重新选用教材、建立简化课程框架、合理选择知识点、设定自学模块等手段，形成了一个更加符合学情、工科教学特色突出的《生物化学》课程体系。相较于改革之前，学生对知识的掌握情况得到明显改善、对教学内容的喜爱程度也提高不少，成效显著。

2.2 导入BOPPPS教学模型，提高教学成效

自2013年中国大陆引入BOPPPS模型以来，不少一线教师开始研究并使用该模型[1]。在《生物化学》课堂引入该教学模式，收到了良好的教学效果。

Bridge in（导言）设计是BOPPPS模型中的一个难点，2-3分钟的“导入”要抓住学生的注意力，激发兴趣，引发思考，并且能自然的引出教学目标，才算是合格的导言。在导言阶段，笔者尝试通过介绍与本次课内容相关的历史故事、社会热点、小视频，或提出科技难题、生活中的小困惑等，激发学生的好奇心和学习兴趣，让学生快速投入到课堂中。例如，在讲解《糖代谢》之前，抛出了几个日常现象激发学生思考：“在高海拔地区人体是通过什么机制维持能量供给的？突然休克或大出血时人体实际上处于缺氧状态，为什么依然有可能被抢救回来？”提出问题吸引学生注意力和求知欲后，进而引出本次课的Objectives（学习目标）。在设计《核酸化学》这一章的导言时，则从《逃离克隆岛》《第六日》《阿凡达》等和基因工程有关的经典电影切入，在科幻故事中引起学生了解核酸的兴趣。而在《酶化学》的导言中，引出当下的热点话题——酵素，引发同学们热议。

设置Pre-assessment（前测）可以有两个作用，一是根据前测结果可以摸清学生的学习基础，从而灵活调整课堂讲授的侧重点和速度，二是可以了解学生的预习效果。Post-assessment（后测）是教学达成情况的实时反馈，教师可以及时反思本次课堂待改进之处，继而作出相应调整。在《生物化学》课堂中设置前测和后测，教师切实体会了上述好处，而学生则因测试结果计入平时成绩而更加认真的完成课后预习，上课也更加认真听讲，以便能在测试中取得较好成绩。

Participatory Learning（参与式学习）是BOPPPS模型的又一个难点，考验教师的综合教学能力。中国学生相对内敛含蓄，习惯于听讲，按笔者的从教经验，要营造活泼的课堂氛围一般需要4-5次课的努力，教师需要在回应冷淡、略感尴尬的气氛中坚持互动，方能达到效果。在实际教学设计中，遵从“自主、合作、探究”的教学模式，并从以下几个方面进行了尝试：

（1）设计问题，营造活泼课堂气氛。问答是活跃课堂气氛的常用方法，通过设计“头脑风暴”式开放性问题、针对性强的封闭性问题，推动学生更多参与到课堂中，其中，开放性问题的效果更佳。学生在“思考—发言—纠偏—思考—发言—收获知识”的过程中不断深入的投身课堂，乐在其中。此外，工科专业强调解决工程实际问题，因此采用合适的生产实际案例，让学生在理论知识的基础上找到案例的问题根源并提出相应的解决方案，不仅增强互动，也能锻炼学生解决问题的思维和能力。无论是问题或是案例，都可以从知识与能力，过程与方法，情感、态度和价值观三个角度进行设计；而对于学生的回答，无论答案对错，教师都应提供正面的回应，鼓励学生大胆发言表达观点，切不可打击学生的积极性和自信心。

（2）设定小组，开展多模式学习。“问”和“答”仅发生在师生之间，而“小组学习”则同时发生在生生、师生之间。按照教学班规模，以4-6位学生组成固定小组，小组的学习模式包括：课堂专题研讨、案例式学习、组间小型辩论赛等。基于项目式学习的“翻转课堂”模式[2]也在《生物化学》教学中得到了实践，例如，学生以小组为单位围绕某个专题查阅文献、归纳整理成文本，并制作PPT进行课堂汇报。在这个教学模式下，首先教师要设计合理的学习目标，选择既有深度又能体现科技前沿的专题；其次课堂分享要鼓励学生之间的互动，将台下学生的提问和平常成绩加分挂钩，从而推动学生认真听讲、思考、提问，并由老师和教学班全体同学一起给项目汇报打分，增强学生的参与感。最后教师要对汇报小组的内容采集、PPT质量、演讲技巧等各方面进行综合点评。通过小组专题汇报，不仅使得学生自主学习的意识和能力得到大幅提高，还能锻炼团队协作能力和沟通表达能力，从而提升学生的综合素质。

（3）建立良好师生关系，推动课堂有效互动。调查研究表明，师生关系与课堂互动之间存在着密切联系，并且良好的师生关系可以提升学生的学校幸福感、学业自我效能感和学习兴趣[3]。实际教学中，笔者通过以下三个方面建立良好的师生关系：一是重视学生反馈，在期中和期末时通过调查问卷让学生就课堂模式、学习收获、教师教学等方面进行评价，提出建议和诉求，不仅令学生感受到自己的“主体地位”，还可以极好的帮助教师进行教学调整，达到更好的教学成效；二是自然引入教学内容相关的故事、新闻等，包括学生感兴趣的教师个人经历，或巧妙融入课堂思政内容，在有趣的故事和轻松的氛围中增加学生对教师的认识和亲切感，使学生更愿意在课外继续寻求教师帮助，从而建立一对一的师生关系；三是充分利用作业批阅，对学生的学习态度、解题思路、答题技巧等多方面撰写评语，尤其要对学生的进步给予及时的鼓励赞许，学生感到教师的真诚和期许，自然在课堂上也跟更乐意与教师互动。笔者的《生物化学》课堂上曾有一位学生，总体成绩一般，最初几次的作业完成情况也不太理想，但笔者在课堂及作业批示上持续给予鼓励，形成正向循环，该生的课程期末总成绩表现优异，毕业时考研至一所985高校继续深造。以上这些并非标新立异的方法，但若教师肯下功夫、运用得当，定然会有好收获。

完成参与式学习后，Summary（小结）必不可少。教师以提问或从提纲展开的形式引导学生及时回顾课堂中的重点和难点，发现掌握不够理想的知识点应及时补救，尽量现场解决。有时候笔者会用简洁明了的一两句话总结，有时候会通过做一首小诗或顺口溜等方式将知识点浓缩在其中，方便学生记忆。

2.3 灵活使用多媒体技术，采用混合式教学模式

科技信息正在以惊人的速度膨胀，在教学中应用信息技术手段，可大幅提高教学质量和效率。一是充分借助丰富的网络资源。越是枯燥的知识，越需要多样化的教学形式。无论是大分子有机物的结构还是代谢循环过程，都是微观抽象的，理解和记忆都较困难，不免令人觉得乏味。因此从网络上精心选择清晰、形象的图片和高质量的动态视频，可生动清晰的展示和模拟微观世界，学生能够从视觉和听觉双通道来加工材料，激发兴趣、强化记忆，显著提高了学习效果。笔者曾使用视频对“DNA修复”部分的内容进行了总结，学生很专注的观看动画，仿佛亲自进入到DNA的微观世界中，不由对生命的自我修复能力发出惊叹，并被视频中诙谐的表达和可爱的动画形象逗乐，在乐趣中掌握原本抽象晦涩的知识。这种效果是板书和口头讲述都无法达到的。二是采取线上线下混合教学。线上教学打破了时间和空间对学习的限制，线下面授时又能发挥教师在课堂上的主导作用，这样新型的学习方式调动了学生的学习积极性和主动性,产生了良好的效果。笔者从中国大学MOOC（慕课）、可汗学院（KhanAcademy）、网易公开课等优质平台选择教学视频，课前学生观看预习，课中教师开展问题导向式教学，组织引导学生围绕问题进行充分的讨论、反思，强化对知识点的理解和记忆。此外，利用教育软件“知到APP”的快速课堂签到、学习资源共享、课堂测试、随机点名、现场投票等智能教学功能，丰富了教学形式；而“知到APP”的作业提交和批阅功能则让教师可以随时随地的办公，不再局限在办公室里批阅作业。因此，利用线上线下深度融合的教学模式显著提高了教学效率。

2.4 高度重视教学反思，不断提高教学水平

自2019年起“教学反思”在省市级高校青年教师教学竞赛中作为比赛环节之一纳入了评分标准。因此，教学反思已成为高等教育教学中不可或缺的重要环节。笔者平时通过课堂实时评价和课后教学评价对教学进行反思，在期末时则通过同行互评、学生评教、期末成绩等对整个学期的教学进行反思。课堂实时评价包括课前测一测、课堂互动（如学生和小组发言）、课堂小结等方式；课后教学评价包括学生作业、线上互动、与学生单独交流、发放学生调查问卷等方式。同行评价、学生评教、教学督导组的听课意见等可以帮助教师转换角色立场，挖掘自身较难发现的问题，从而加强了教学反思的深度和广度。