多种教学模式在中医药院校生物化学实验教学中的应用思考

张建 王勇 续洁琨 韩琦 张洁 杨晓敏 郭冬青 王其艳 刘连起 王遥 石天娇 屠蘅菁 刘佳 唐炳华 孙丽萍

摘要：目前，中醫药院校生物化学实验的传统教学模式是以授课为基础的学习（LBL）教学模式与以团队为基础的学习（TBL）教学模式为主，常常导致实验教学停留在机械性操作-记录结果-撰写报告的简单循环中，学生缺乏对于实验内容的深度探究和认识，无法达到培养创新科研型人才的教学目标。在中医药院校生物化学实验教学中引入以案例为导向的学习（CBL）教学模式、以问题为中心的学习（PBL）教学模式、以资源为基础的学习（RBL-1）教学模式和以研究为基础的学习（RBL-2）教学模式，引导学生搜集资料、预习、参与实验思路设计、构想实验实际应用，激发学生对于实验原理、实验操作、实验结果的探究兴趣，可以有效提升课堂质量，培养学生创新思维，实现生物化学实验教学的最优效果，促进创新型、复合型中医药人才培养。

关键词：生物化学;实验教学;以案例为导向的学习;以问题为中心的学习;以研究为基础的学习;以资源为基础的学习

中图分类号：Q5-4;G642.4    文献标识码：A    文章编号：2095-5707（2021）05-0058-05

DOI： 10.3969/j.issn.2095-5707.2021.05.014        开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Thinking of Application of Multiple Teaching Modes in Biochemistry Experiment Teaching in TCM Colleges and Universities

ZHANG Jian， WANG Yong， XU Jie-kun， HAN Qi， ZHANG Jie， YANG Xiao-min， GUO Dong-qing，    WANG Qi-yan， LIU Lian-qi， WANG Yao， SHI Tian-jiao， TU Heng-jing， LIU Jia， Tang Bing-hua， SUN Li-ping^*

（School of Life Sciences， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100027， China）

Abstract： At present， the traditional teaching mode of biochemistry experiments is mainly based on LBL （Lecture-based Learning） and TBL （Team-based Learning） teaching modes in TCM colleges and universities， which often leads to the simple cycle of mechanical operations - recording results - writing reports. Students lack in-depth exploration and understanding of the experimental content， failing in achieving the teaching goal of cultivating innovative scientific research talents. The introduction of CBL （Case-based Learning）， PBL （Problem-based Learning）， RBL-1 （Resources-based Learning） and RBL-2 （Research-based Learning） teaching modes into biochemistry experiment teaching in TCM colleges and universities can instruct students to collect data， preview， participate in the design of experimental ideas and conceive the practical application of experiments， and stimulate students interest in the exploration of experimental principles， experimental operation and experimental results. In this way， the quality of classroom teaching can be effectively improved， students innovative thinking can be cultivated， the optimal results of biochemical experiment teaching can be realized， and the cultivation of innovative and compound talents of TCM can be promoted.

Key words： biochemistry; experimental teaching; Case-based Learning; Problem-based Learning; Resources-based Learning; Research-based Learning

生物化学是由生理化学演变而来的一门科学，主要包括对生命化学物质和生命化学过程的分子水平研究^[1]，将生物化学理论和技术应用于中医药领域对促进中医药发展具有至关重要的作用。例如，在中医证候中必然存在着生物化学的变化规律，同时也需要生化指标加以量化;在中药研究方面，中药成分对生物大分子结构及代谢存在影响。中医药要面向世界、面向现代化，需要与现代科学相结合，而生物化学与分子生物学正是实现这一有机结合的核心。生物化学是多数中医药院校的专业主干课程，实验教学是该课程的重要组成部分。在基本操作实践过程中，通过规范学生的实验操作，培养学生严谨的科学研究态度;通过验证实验引导学生进一步理解和思考课堂上学习的理论知识;通过综合性实验培养学生科研思维，并提高其分析问题和解决问题的能力。通过生物化学实验课程的学习，培养学生进行生命科学研究的基本能力^[2]。

目前，我国中医药院校生物化学实验教学多采用以授课为基础的学习（Lecture-based Learning，LBL）教学模式及以团队为基础的学习（Team-based Learning，TBL）教学模式，虽然能按部就班地完成基本教学任务，但是学生缺乏对于实验内容的深度探究和认识。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》，高校应当探索、推行创新型的教育方式方法，将学生的科学精神、创新能力和创造性思维等放在突出培养的地位^[3]。生物化学实验教学作为中医药院校培养创新型中医药科研人才的重要环节，亟需引入新的教学方法加以完善。伴随着社会对具有自主学习能力的创新型、实用型医学人才的需求增加^[4]，以案例为导向的学习（Case-based Learning，CBL）教学模式、以问题为中心的学习（Problem-based Learning，PBL）教学模式、以资源为基础的学习（Resources-based Learning，RBL-1）教学模式和以研究为基础的学习（Research-based Learning，RBL-2）教学模式已在欧美高等教育中广泛运用^[5]，并开始逐渐进入我国医学相关课程的课堂教学中，但尚未被广泛应用于中医药院校生物化学实验教学。将以上4种教学模式引入中医药院校生物化学实验教学可提升生物化学实验课堂质量，培养学生创新思维，促进中医药科研人才培养。

1  中医药院校生物化学实验教学存在的问题

1.1  教学模式格式化

中医药院校生物化学实验教学模式基本沿袭传统的教学方法，即LBL，随着教学条件的不断改善，逐渐引入了TBL，最终形成了上述2种教学模式的联合教学法。该联合教学法的教学活动主要包括以下几个环节：⑴教师依据实验指导手册的内容讲解实验步骤和方法，说明实验原理;⑵学生以小组为单位，依据实验指导手册的实验步骤进行实际操作，获取实验数据或现象;⑶按照模板撰写实验报告。这种模式的优点在于讲解全面、知识系统明晰、实操性强、信息传授量大^[6]，有利于学生快速掌握实验技能，培养学生的团队合作能力。但其弊端也显而易见，即在实验过程中欠缺学生的主动思考与探究环节，过于格式化，教学深度不够，难以有效引导学生形成基本的科研思维，更与培养创新型人才教学目标相违。因此，亟须探索并实践新的教学模式以弥补传统教学模式的缺点。

1.2  教学内容单薄化

生物化学实验课程的基本原理中涉及较多的专业名词，部分知识抽象晦涩，实验操作步骤繁杂并具有一定的危险性。为了减缓学生的畏难情绪和保证实验安全，教师讲解内容通常较多^[7]。因这些讲解偏重基础知识和基本操作方法，使教学内容具有层次浅、容量大、理解性强的特点。但是，生物化学实验教学不仅要培养学生的基本实验技能，更要培养学生解决实际问题、将理论付诸实践的能力，进而提高学生的科研素養和创新意识^[8]，所以，其教学内容应该是多维性的，应较多关注实验设计等环节，为培养学生的科研思维奠定基础。

2  4种教学模式的内涵及实施特点

CBL教学模式最早被广泛应用于法律、商业教学领域，后续逐渐应用于医学教育中^[9]。CBL教学模式是以案例为核心，以问题为基础，以学生为主体，以教师为主导的讨论式教学方法^[10]，CBL教学模式常常作为LBL教学模式的补充，穿插在LBL教学中^[4，11]。在CBL教学阶段，学生常采用逐步探索案例的方式进行学习，在课前需要预习相关章节知识，补充阅读拓展材料，深度分析教学案例，课堂上的小组讨论常从案例所涉及的某一个临床问题开始，当学生在讨论中遇到无法解答的问题或者没有进一步探究思路时，教师会提供帮助并针对性地布置一些思考问题供学生加深理解^[12]。

PBL教学模式以学生的认知心理学、信息加工心理学作为立足点，根据建构主义学习理论的“情境”“协作”“会话”和“意义建构”学习环境中的四大要素，建立的以小组讨论与自我指导学习进行医学教育的教学方法^[10]。它通过架构临床、科研中的重点问题，要求学生在教师的引导下，借助自我学习和小组讨论提出问题的解决方案，以达到深度学习的目的^[13]。教师可在授课前将问题发给学生，引导学生预习、解决问题。课堂上，先组织学生进行相关讨论，再对问题进行全面分析，然后再进行相关理论的系统化学习^[14]。

RBL-1是在信息时代背景下，以e-Learning为主体，以信息科技为基础的一种教学模式。学生通过收集各种信息资源开展实践活动，在教师指导下通过对不同资源的有效检索、侧重学习、综合评价和信息重组从而解决问题，进而建构知识体系^[4]。

RBL-2以可塑性综合实验为载体，以问题探究为基础，是一种致力于引导学生主动参与、具备高度开放性的科研创新型教学模式^[4，15]。首先由学生学习基本的理论知识，再根据所要探究的内容进行选题和立项，建立科研小组，在充分讨论和思考后自主拟定实验方案、实验内容等并撰写开题报告，最终按照计划解决既定问题、完成既定目标^[16]。

3  4种教学模式在生物化学实验教学中的应用思考

鉴于传统LBL-TBL联合教学模式单一且教学内容单薄化，应于生物化学实验教学设计中创新性引入CBL、PBL、RBL-1、RBL-2教学模式，对引导学生进行深度思考，提高学生实验操作规范，培养学生科研思维、创新思维具有重要意义。由教师在课前讲解实验原理、步骤和方法，学生以小组为单位进行实验操作，在LBL-TBL联合教学模式中渗入CBL、PBL、RBL-1、RBL-2教学模式，以关键问题引导、实验自主设计、临床结合探究、资源网络架构及信息检索为核心进行教学设计。

3.1  关键问题引导

关键问题引导的优势体现在以学生为中心，通过逐步探索、解析，独立解决问题，充分培养其逻辑思维和综合思维^[17-19]。在生物化学实验教学中，结合实际教学情况，教师在课前向学生提出该实验的关键问题，要求学生解决，引导学生思考，督促学生主动学习或复习重点内容;在此过程中，学生需要回顾所学知识，阅读文献、资料，可以扩展知识面，深化生物化学基本理论知识学习，对所操作的实验和原理有较为全面的掌握和较为深入的理解，而不是在课堂上只知操作，不知原理，更不知道如何联系生物化学理论课所学知识。以“温度、pH值对酶促反应速度的影响”和“底物浓度、酶浓度对酶促反应速度的影响”实验为例，课堂教学中教师向学生提出“都有哪些因素可以影响酶促反应速度”“如何通过实验求得酶的特征常數K_m值、最适温度以及最适pH值”等问题，学生回答后教师进行详细扩展解答，由此在实验课堂上，学生便可通过实验操作进一步验证或加深之前的理解，从而更好地掌握相关知识。

3.2  实验自主设计

实验自主设计主要依托于RBL-2，充满探究意义，重在创造民主宽松的学习氛围，使学生的思维始终处于活跃、开放的敏捷状态，拥有更多参与实验探究的热情，利于培养高端创新型人才，弥补当前大学教育中狭窄化、技术化的倾向^[20-21]。在实验开始前，教师告知学生实验目标，要求学生依据实验案例及所学知识自行设计实验思路和实验步骤。以“饱食和饥饿大鼠肝糖原含量的比较”为例，拟定命题“如何比较饱食和饥饿大鼠肝糖原的含量”，要求学生对实验关键环节糖原溶液的制备及鉴定方法进行自主设计，并阐明实验步骤背后的原理和理论。教师提供范例，组织同学进行比照反思、小组讨论，完善已设计的实验步骤，并与实验讲义中的实验方法进行比较。通过多次这样的实验设计，可以使学生掌握基本的实验设计方法、实验实施原则、培养学生的创新思维，学生将逐渐拥有自主设计实验的能力，对以后创新型科学研究至关重要。

3.3  临床结合探究

以临床病例引导学生思考的教学模式，不仅可以帮助学生理解授课知识，增加学生的课堂参与感，也避免了持续理论授课给学生带来的疲惫与抵触，更重要的是在一次次的病例讨论中，学生对于所学知识的运用会越加熟练，可以更好地将临床思维由医学生向医生转变^[22-23]。通过引导学生主动探索解决问题的方法，使其由被动听讲转变为主动思考，切实提高学生自主学习、沟通协作及理论联系临床的能力^[6，24]。在生物化学实验教学中，由教师提供案例，引导学生对案例进行自主思考，组织学生进行相关讨论，最后教师分析案例中涉及的生物化学知识点，在此过程中，可以很自然地将理论知识与案例相融合，促进学生学习。另外，在每次实验结束后，教师可以要求学生思考该实验在医学临床诊断或治疗中的实际应用。教师还可以进行阶段性的病例教学讨论课，通过提供贴合近期实验内容的病例，要求学生依据近期所做实验设计相应的诊治方法，将枯燥、抽象的理论知识融入实际案例^[25]。以“血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳”实验为例，在实验结束后，教师可以引导学生思考蛋白质的电场行为、电泳分离相关的知识点，并进一步探究其在肝疾病、肾疾病及多发性骨髓瘤等临床疾病中的应用。通过这样与临床结合可以更好地帮助学生理解所学知识，并在今后的临床技能学习中融会贯通、事半功倍。

3.4  资源网络架构及信息检索教学

在网络信息时代，资源共享为教学提供了巨大便利，RBL-1教学模式除了基础知识的传授以外，可以培养学生的信息素养及独立学习能力，使其成为能够利用多种信息资源进行自我学习的终生学习者，具备独立搜集、加工、评价、应用信息以解决实际问题的能力^[26]。教师可引导学生自主进行实验原理、方法等相关知识点的信息检索，例如中英文数据库文献检索、慕课视频观看等。学校也可以通过架构相应的资源网络，普及信息检索教学，为学生提供权威、便捷的学习资料，提高学生的信息检索能力，使学生能够用较短的时间获取更多的优质资源，便于学生的课前预习、课堂讨论及课后拓展学习。以北京中医药大学Blackboard教学平台“饱食和饥饿大鼠肝糖原含量的比较”相关微课视频为例，学生通过课前观看微课，能够快速掌握大鼠抓取的技巧、离心机的使用方法等^[27]，既可以保障实验安全进行，还可以节省课堂教学时间，将课堂重点放到糖原提取原理等关键内容上。在课后，学生也可以通过查询中国知网等资源网站获取有关糖原的最新研究成果，从而可以全面立体、接近临床应用地掌握糖原知识点。

4  展望

为了适应新世纪对于创新型、科研型、应用型人才的需求，中国高等教育一直在寻求教学模式的变革，不再只关注教师讲授的主导作用，更加重视学生自身认知主体的身份。这些体现在实验教学中，便是不再局限于基本实验技能的传授，更倾向于通过实验教学培养学生的科研思维，强调学习成果的应用性。在中医药大学的生物化学实验教学中，基于LBL和TBL传统教学模式，创新性引入CBL、PBL、RBL-1、RBL-2教学模式，引导学生搜集资料、预习自学、参与实验思路设计、构想实验实际应用，激发学生对于实验原理、实验操作、实验结果的探究兴趣，可有效提升课堂质量、培养学生创新思维，顺应教学变革的理念，对于培养创新型、复合型的中医药人才具有深远的意义。

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（收稿日期：2021-04-13）

（修回日期：2021-06-18;编辑：魏民）