基于雨课堂的混合式教学在酿酒专业生物化学糖代谢中的应用

2021-08-31钟艳霞

理论观察 2021年3期

钟艳霞

关键词：雨课堂;混合式教学;生物化学;糖代谢

中图分类号：G642文献标识码：A 文章编号：1009 — 2234（2021）03 — 0159 — 03

生物化学起源于19世纪的欧洲，是生物学与化学交叉而产生的一个边缘学科，它是利用化学、物理学和生物学等理論和方法来研究生物的交叉学科，因此它又称为生命的化学。生物化学的教学内容包括三大块，即：生物大分子的结构与性质（静态生物化学）、物质代谢与能量代谢（动态生物化学）、遗传信息传递与表达（机能生物化学）〔1〕。该门课程内容庞杂、理论知识点繁多且琐碎、代谢路径错综复杂、概念抽象难于记忆，学生普遍反映该门课程难学、难记、难通过，对该门课程的兴趣和积极性缺乏，反而存在着畏难情绪，导致课堂互动氛围沉闷，教师教学难度提升，教学效果也大受影响〔2〕。

茅台学院作为一所新成立的应用技术型本科高校，主要以酿酒专业为特色，培育具有宽广知识和多领域适应能力的一流应用型酿造工程技术人才，生物化学作为其中的学科平台课，要为后续课程如微生物学、酿造酒工艺学等提供理论基础。但其传统的教学模式已经不再适应形势的发展，随着2018年教育部发布《教育信息化2.0行动计划》中指出，“促进教育信息化从融合应用向创新发展的高阶演进，信息技术和智能技术深度融入教育全过程，推动改进教学、优化管理、提升绩效”、“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构”，在全国范围内兴起了将信息技术与教育教学深度融合的研究和实践活动〔3〕。

雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，推动混合式教学，在课前预习、课堂互动、课后复习三个环节均发挥作用，致力于快捷免费的为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持〔4〕。该工具是一个巧妙地插入PowerPoint与微信的小插件，当今时代的学生人人都有手机和微信，保障了该教学工具能普遍应用的可行性。本文将以酿酒专业生物化学课程糖代谢部分教学内容为例，探讨基于雨课堂的混合式教学模式。

一、基于雨课堂的混合式教学模式在糖代谢教学中的应用设计

（一）教学理念

坚持以学生为中心，坚持教为学服务，在教学中积极渗透德育教育，培养学生严谨的科学态度、敢于探究的科学精神、勇于改变的创新意识等核心素养和对国家和社会的高度认同感、归属感、责任感和使命感。注重揭示生物体内各物质代谢的联系和调节规律，培养学生知识迁移、归纳、类比等多种思维能力和探索创新的科学精神。在糖代谢学习过程中不断启发引导学生进行发现问题、分析问题、解决问题，融合先进的慕课视频等信息技术，通过设计不同的教学活动来实现交互式教与学的关系，加深学生对糖代谢不同途径与其能量计算的认识和理解，充分实现教师为主导，学生为主体的教学理念。

（二）糖代谢教学内容分析

《糖代谢》是酿酒工程专业、葡萄与葡萄酒工程专业生物化学教学中物质代谢部分的第一课，非常重要。授课教材选择张洪渊主编的《生物化学》第三版（化学工业出版社）。《糖代谢》教学内容选自第九章，共5个课时，包括糖代谢概述、糖的分解代谢（糖酵解途径、三羧酸循环、己糖磷酸途径）、糖的合成代谢（光合作用、糖原合成）。糖代谢途径多、复杂交错，涉及的化学反应和变化非常复杂。

（三）糖代谢学情分析

1.知识储备：学生已经通过对本学期教学的第二章糖化学的学习，对糖的分类、结构和性质等内容都有了深入的认识，并通过对本学期教学第八章能量代谢与生物能的利用的学习，对能量的产生和ATP等概念有了初步的认识和了解，因此在本部分内容的教学中可以有意识地以学生既有知识为基础，唤醒学生的知识记忆，并以此为基础进行相应的拓展和提高，引入代谢途径的学习，帮助他们全面掌握代谢途径的学习方法和学习要点。

2.能力水平：学生通过之前课程的学习已经掌握了生物化学课程学习的基本方法和思想，具有一定生物学概念的理解和记忆能力，能够较好地运用所学知识解决实际问题，能够通过教师的引导很快掌握一些基本方法和拓展理论。具有利用网络资源和电子设备进行学习的能力。

3.心里特征：熟悉传统平面固态教学方式，希望接受不同于传统媒介的教学模式，自主意识强，对信息化教学接受程度高，对手机获取信息的依赖程度高，希望通过自主探究、互动协作的方式完成学习任务。

（四）糖代谢学习目标分析

1.知识目标：能够了解糖的降解、吸收与转运等基本知识，了解高血糖与糖尿病等生活常识;能够掌握糖的分解代谢途径（糖酵解途径、三羧酸循环、己糖磷酸途径）的过程、反应部位、关键酶、ATP生成、生理意义;能够掌握糖原合成和糖异生的过程、反应部位、关键酶和生理意义。

2.能力目标：课前教师将教学材料发给学生，学生通过自主预习，能够初步了解糖类分解和合成代谢途径，培养学生自主学习的能力;结合前期糖类化学的学习，教学过程中通过从简单到复杂的基本研究思路，通过逐步分析化学反应和基团，同时结合能量变化，最后完成对整条代谢途径的分析，培养学生科学研究的基本思维。同时通过学科融合思维，引导学生感受代谢途径的学习过程，培养学生学科知识相互迁移的能力。

3.素养、思政目标：通过代谢途径中反应过程与能量变化的分析，引导学生观察事物的相互联系，促进了学生形成寻找知识内在联系的思维;通过介绍Hans Krebs获诺贝尔生理学或医学奖，帮助学生建立对物质代谢研究的重要科学价值的判断，培养学生深刻认识科学家们对物质代谢研究做出的重要贡献，同时促进了学生社会责任感的养成。

（五）糖代谢教学重难点确立

1.教学重点：糖类代谢途径（糖酵解、三羧酸循环、糖异生）的反应过程、发生部位、关键酶、生理意义。

2.教学难点：糖酵解阶段和糖的有氧氧化过程的能量计算，以及二者之间的区别和联系。

二、基于雨课堂的混合式教学模式在糖代谢教学中的应用过程

（一）课前预习

课前教师将预习任务单通过雨课堂发送给学生，学生可在手机微信中看到相应通知，不会错过消息。在该学习任务单中，插入了5个慕课视频片段，分别是：知识点1糖酵解、知识点2糖的有氧氧化、知识点3磷酸戊糖途径、知识点4糖原合成与分解、知识点5糖异生。这几段视频的时间在4-10分钟不等，学生可以利用碎片化的时间，随时随地点击学习，也可以根据自身的情况反复观看，实现了学生的自主学习与个性化学习。在该学习任务单的最后，还设置了5个预习检测题，分别针对的知识点有：单糖吸收转运、糖酵解概念、糖酵解发生定位、三羧酸循环发生定位及糖原合成发生定位。通过预习任务单，学生自主学习能力增强，并对即将讲授的内容有了清晰的认识，也确定了自身不理解的内容是哪些，以便在课中重点关注，或者提问或者与同学探讨，让学习有了更明确的方向。

（二）课堂互动

首先，学生通过扫码进入课程签到，节省了点名时间。课堂引入环节，通过一张“主食”的图片，提问学生为什么我们每天要吃饭，每天必吃的主食是什么成分，它进入我们人体后会有哪些变化。这些问题的提出方式，既可以是雨课堂的“弹幕”，也可以是“抢答”功能。这些新颖的提问方式会让学生有新奇的体验感觉，从而提升课堂气氛。在学生热烈的回答声中，开始第一节内容的讲解，淀粉进入人体的消化吸收过程，此时学生求知欲强烈，可以继续展示一张“酿酒高粱到蒸馏出酒”的图片，提问学生高粱中的淀粉是如何变成白酒的，想要知道答案就要学习第二节的糖酵解内容，从而引起学生对第二节内容的学习兴趣。

第二节糖的分解代谢，糖酵解将是学生接触到的第一条代谢途径，可结合有机化学的结构和基团反应，来分析代谢途径中各步反应之间的连续性，重点强调第1、3、10步限速反应及其限速酶，第7、10步两步磷酸化步骤，最后结合前面第八章的知识分析NADH和丙酮酸的命运，从而引出酒精发酵，回答前面提出的微生物发酵产酒的问题，这是酿酒工程专业学生必须掌握的代谢机理，将枯燥的生化理论知识与白酒生产实际想联系，会让学生对自己所学知识产生信心和兴趣，记忆也会更加深刻。第二条代谢途径三羧酸循环，也叫Krebs循环，而从引出科学家Hans Krebs获诺贝尔生理学或医学奖，让学生认识到科学家的重要贡献，促进社会责任感的形成。第二条代谢途径的讲解不在于各个化学反应步骤，而在于总反应过程的特点，即四次脱氢、二次脱羧、一次底物水平磷酸化。两条代谢途径的比较和联系是要和学生一起去总结的，并且要着重分析整个有氧氧化过程的ATP生成情况。磷酸戊糖途径是糖的分解代谢支路，只需强调其生理意义和发生部位，其代谢过程可弱化讲解。

第三节糖的合成代谢，重点是糖异生途径的讲解，需要强调它并不是糖酵解途径的简单“逆反应”，存在一个丙酮酸羧化支路，与糖酵解的3个限速步骤相对应，该途径也有3个关键反应。此途径的生理意义也是学习的一个重点，对于维持血糖浓度的恒定非常重要。

此外，在整个章节的讲解中，每完成一小节或者一段知识点，都设计有相应的练习题，由于雨课堂平台的存在，可以让老师和学生实时查看到答题情况，有利于老师判断学生对知识点的理解和掌握情况，从而有针对地做相应的讲解和分析，并及时对课程设计做出相应调整。