《生物化学》课程混合式创新教学改革探讨*

刁 欢，汤 强，许 燕，胡艳瑾

(1 安徽新华学院药学院，安徽 合肥 230088；2 安徽新华学院信息工程学院，安徽 合肥 230088)

1 学情分析

《生物化学》是医学、药学、农学、生物等多个学科的重要的专业基础课。生物化学作为一门以化学方法在分子水平上解决生命科学问题的学科，在整个生物学大类专业的课程设置上，占据极为重要的地位。它是医药、农林和食品等众多相关专业考研的必修课。随着科学技术的飞速发展，生物化学对其他各门生物学科的深刻影响首先反映在与其关系比较密切的细胞学、微生物学、遗传学、生理学等领域。通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究，揭示了生物体物质代谢、能量转换、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘[1]。生物化学是在医学、农业、工业和国防部门的生产实践的推动下成长起来的学科。

1.1 课堂气氛不佳

从目前药学专业学生对生物化学课程反馈结果来看，生物化学课程内容晦涩难懂、理论知识体系繁杂抽象、理论知识与临床实践联系较少，常不被药学专业学生重视，认为与其核心专业课关联度不大，导致学习主动性不强。再加上网络和智能手机的快速发展，学生中“低头族”呈上升趋势。课堂气氛沉闷、学习的积极性不高。

1.2 课程基础参差不齐

生物化学的先修课程有有机化学、无机化学、人体解剖与生理学等。而这些课程都是相对比较难得科目，学生掌握的程度不同，对于生化的学习就会产生不同影响。例如蛋白质化学一章中对于等电点、解离常数的理解需要用到无机化学“酸碱平衡”一章的知识，而学习氨基酸的分类、蛋白质空间结构等，需要有机化学的相关基础知识。学生对于这些基础课程学习成效的差别，导致对于后继课程内容理解的差异。生物化学授课教师往往需要在讲解课本内容之前，补充回顾对应的化学基础知识。

1.3 教学方法传统，无法适应“两性一度”课程建设需要

目前很大程度上，教学方法以LBL(Lecture-based Learning讲授式)教学模式为主，灌输式教学，不能实现学生为主体的“两性一度”很大部分学生只追求修满学分、通过期末考试，平时不学，考前突击复习。学生的惰性，让老师失去教学改革的信心和动力，最终智能成为一门“水课”。

2 教学痛点和难点

生物化学课程在药学院自2001年以来，已开始十余年。在我授课的近三年时间里，充分体会到了学生在学习生物化学过程中的一些障碍。

2.1 生物大分子结构与功能的内容繁多，学习难度大

生物化学是是研究生命化学本质的科学。在我们的教材中一共有三个篇章，十三个章节，主体内容包括两部分，一是静态生物分子的结构与功能，如蛋白质、核酸、糖类、脂类、维生素类；其次是动态的物质代谢及其调节，如酶、糖代谢、脂代谢等，内容相当丰富。蛋白质、核酸、糖类、脂类等生物大分子结构不同、功能就不同，结构决定功能，而功能体现结构，各类大分子物质结构复杂、种类繁多，而学生们掌握这些物质的结构与功能是学习物质代谢部分生化内容的基础，否则就容易造成学习脱节。新版人才培养方案中，生物化学由原来的64学时缩减到56学时。这使原本就比较紧张的教学计划变得更紧凑，新的教学方法、新的改革措施难以实施，学生们更不能夯实生化的学习基础。

2.2 代谢内容联系紧密，纷繁复杂，记忆难度大

在课程授课中，我发现动态的物质代谢部分内容比较难，而且各个物质代谢间有很多联系点和切入点，增加了很多考点和记忆点。学生学了后面又忘记前面，物质代谢之间的重要联系内容成为他们学习的重要障碍和痛点。在期末考试中非常容易丢分，平常的学习中也很容易混淆和遗忘知识点，畏难情绪的学生就会产生放弃的想法，而且物质代谢环节环环相扣，一章内容没有理解透，会影响下面章节的内容掌握，比如糖、脂、蛋白之间的代谢关系，即是环环相扣，又交相呼应。以蛋白质为例，用人工合成，即使有众多高深造诣的化学家，在设备完善的实验室里，也需要数月以至数年，或能合成一种蛋白质。而在人体中，然而在一个活细胞里，一个蛋白质分子只需几秒钟，即能合成。这些代谢过程，纷繁复杂，联系点较多。

2.3 生物氧化中涉及的酶及调节反馈理解难度大

酶学内容贯穿生物化学的发展历史，在静态生物化学中，酶的本质是蛋白质或者核酸，而在动态生物化学中，需要掌握酶的活性和对物质代谢的影响。因此“酶”是连接生物化学课程中动态与静态教学内容的枢纽，是有效解决生物学关于结构与功能复杂关系的关键内容。在酶学的基础内容学习方面，学生们能基本快速有效掌握，但到了物质代谢部分的关键酶名称、特点，以及调节机制内容，很多学生无法夯实掌握[2]。因为涉及的酶名称、类型很多，名称上很多对还特别相近、拗口，记忆困难，一段时间后也很容易混淆，急需一些记忆口诀。

3 创新思路与措施

生物化学于2001年在本校开设以来，不断总结教学实践经验与反思，改革教学内容和方法，创新教学评价模式，突出应用能力培养，初步形成一定的创新思路与措施。

3.1 OBE理念的教学设计

OBE(Outcomes Based Education)是指成果导向教育，教学设计及教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得的学习成果[3]。OBE理念的核心观念是“学生中心、成果导向、持续改进”。以学生作为学习的主体反向设计教学过程，基于学习评价持续改进教学方法，以期达到最终学习成果。我校为应用型本科高校，学生培养主要遵循“立德、立业、立人”的育人理念，大力培养品行端正，身心健康，基础扎实，实践能力强，具有国际视野、创新精神、职业素养和社会责任感的高素质应用型人才。以学生培养目标出发，明确学习目标、构建教学体系、确定教学方法、制定学习评价、逐级达到顶峰(最终学习成果)。课前，通过课程学习目标，发布相关学习资料和任务，学生查阅文献，解决问题；课中知识梳理、重难点解析，课后作业、测试、线上小知识交流。最终实现了从“教”为中心向“学”为中心的转变，并利用信息化技术评价学习成果，有效提高教学质量，推动高校人才培养质量的提升。

3.2 MOOC+PBL教学方式改革

PBL强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主[4-6]；选择重点章节进行PBL(基于问题导向的学习模式)设计，班级学生随机分成几个小组，每组7～8人，进行4学时的PBL教学模式的讨论课。整个教学过程采用提出问题——MOOC视频学习——分组讨论——教学评价的三段式教学模式。每个案例问题为1学时，提出问题后通过2次讨论来完成(每次15分钟)，第二次讨论涵盖教学评价(教师对部分学生的评价及同学之间的评价)。在合理时间内MOOC和PBL有效相互融合是我们面临的重要课题：两者知识点既以学习客观数据(如每次测试的通过率、问题回答的正确率、课程笔记的记录情况)和主观数据(如通过问卷、网络调查采集的满意度数据等)为效果反馈依据。此举有望推进药学专业生物化学课程教学从传统课堂授课向网络化和大数据时代的新型教学方式的转型，也有助提高“学生主体教育”效率。例如“案例分析”，针对“三聚氰胺”事件，组织学生讨论蛋白质含量测定方法的种类、原理、优缺点。学生分组查资料、讨论，交流发言和PBL的优化融合设计中。

3.3 “病例”教学法

生化领域的很多案例都是各类疾病，所以将案例教学法引申为“病例”教学法。如在蛋白质结构与功能关系这部分，我们可以以“镰刀型贫血症”、“疯牛病”；在维生素章节中涉及到多种缺乏症，如坏血病、脚气病、夜盲症、巨幼红细胞性贫血症等；在糖代谢章，有糖尿病、低血糖、蚕豆病、糖原累积症等；在脂代谢章有肥胖症、高血脂症、动脉粥样硬化症、脂肪肝、酮血症、酮尿症等；其他章节涉及到高氨血症、尿毒症、通风、肝昏迷、白化病、苯丙酮尿症等等。在每章，我们都可以结合线上资源，发动学生查阅相关资料进行疾病与本章节知识的结合学习，便于与生活相联系，便于学生更好把握相关理论知识。

3.4 “生科微新闻”、“生化微故事”、“生科诺贝尔奖”MOOC平台交流教学辅助活动，促进学生思维能力提升

《生物化学》MOOC课程建设资源运行于e会学平台，在这个平台，老师设立了“生科微新闻”、“生化微故事”、“生科诺贝尔奖”讨论专题，发动学生利用寒假假期进行本学科知识搜集与储备，促进学生主动学习，也促进学生相互交流，拓宽同学们学科视野，便于课程知识延展，无形间提升了学生们的科学思维能力。融合了趣味性和学科专业性，受同学们好评，纷纷主动参与。

3.5 全程融入课程思政，引领大学生思想建设

如何结合专业课程教学实现课程思政，是教师需要认真思考的问题。结合生物化学课程实践性、应用性、技术性、科普性等特点，培养学生专业知识的同时，把做人做事的基本道理，把社会主义核心价值观的要求有机的融合在教学过程中。在教学过程中潜移默化的引导学生树立正确的价值观。在2020年新冠疫情的全球肆虐下，不得不再一次给人类深刻教训，小小微生物居然具有颠覆人类经济形势、破坏人类生存环境、危害人类数万条生命甚至改变世界格局的强大威力。结合疫情中与课程相关的知识，比如核酸检测、免疫球蛋白等药物，强调课程学习的重要性以及体现出来实践应用性，知识改变命运，科学推动社会进步。

3.6 趣味活动辅助教学总结

在每一大章节的总结环节，我们采取将重点词汇、重点内容，以趣味游戏的形式，让同学们主动参与、主动总结。趣味活动的形式多样，可以是自编顺口溜、自画思维导图、趣味漫画，或者猜词、抢答趣味游戏。比如在脂代谢这章结束后，可以将本章中的重点词汇缩写用PPT编辑，制作成“你来比划我来猜”的游形式，让一个同学通过肢体语言笔画专业词汇，其他同学来猜，在开展的过程中会带来非常好的趣味性，增加学生的参与度，和专业学习的兴趣。

4 教学创新成果

4.1 问题式学习方法，助力学生自主学习意识和能力的培养

通过灵活运用多种教学方法，辅以现代信息技术，让学生“带着问题”上课，侧重学生独立思考、自主学习能力的培养。理论联系实际，以学生为中心，做到“学生为主，教师为辅，角色互换”，取得了良好教学效果[7]。

4.2 趣味教学辅助活动，助力学生科学思维能力提升

思维能力是通过分析、综合、概括、抽象、比较、具体化和系统化等一系列过程，对感性材料进行加工，将其转化为理性认识进而解决问题的能力[8]。通过“生科微新闻”、“生化微故事”、“生科诺贝尔奖”MOOC平台教学交流辅助活动，学生通过对学科前沿发展和最新研究成果的关注，拓展了学术视野，增强了思维能力。

图1 MOOC平台辅助教学内容截图Fig.1 Screenshot of auxiliary teaching content of MOOC platform

4.3 创新学习理念、学习方法助力学科竞赛

在生物化学学习过程中，将学科竞赛作为重要的学习目标，鼓励学生通过开放实验室、课后实践等形式开展自主实验设计，自主实验操作锻炼，为学生参加相关学科竞赛提供锻炼的平台。

依托《生物化学》课程，结合PBL课堂讨论案例，开展相关领域的开放性实验，实现项目从理论到实践的逐步开放，学生在自我锻炼的同时，也加强了理论与实践的联系。并以生物化学开放实验室为平台，引导学生开展前沿创新研究，积极引导学生参加大学生课外科技活动以及带着科研成果参加相关创新创业类的学科竞赛。例如，2016级药学专业何静、董盼盼、黄莹等同学在刁欢、陆松侠老师的指导下，带着开放实验室的科研成果(有机口红、茶画)，积极参加安徽省大学生服务外包创新创业大赛，分别获得省级一等奖、二等奖，以及参加安徽省茶文化创新大赛，获得省级三等奖，并取得本竞赛项目的首次等级奖突破，充分体现了我院学子的优秀创新能力。2019年，药学院学子积极参加省级、国家级药学专业实验技能大赛，充分利用学科平台，开展开放实验指导，获得省级二等奖3项，三等奖1项，同时还在国家级比赛中获得国家级三等奖1项。

4.4 科研素养培养意识贯穿教学，助力学生考研成功

通过课堂教学中的案例、病例与学生探讨，将科研素养融入日常教学，引导学生积极思考与参与，并助力学生考研[9]。在多方努力下，药学院学生考研成果喜人，考取人数和比例逐年提升，稳居学校各院系榜首。经统计，2011年以来，药学院考取研究生337名。在录取的专业中以生物化学为初试或者复试科目的专业有、生物类专业、食品类专业、药理学、药剂学、生药学微生物与生化药学等，初试中药学基础综合考试科目包括生物化学、药理学、有机化学等。可以说生物化学是药学类及相关专业的一门重要专业课基础课。近年来，随着生物化学教学的重视，课程改革的成功，越来越多的同学在考研科目选择中偏向选择有生物化学的药学综合考试类型，并且不少同学反馈生物化学的考研题目不难，很多都在上课时都学习过。在刚结束考研的学生中，18级的赵培培同学选择的是生物化学、药理学、生理学三门初试专业课，她开心的表示，生物化学题目基本都学过，也掌握了，基本上都没有丢分，充分表达了对生物化学掌握程度的肯定。

根据历年我院考研录取学生的初试科目统计结果(图2)来看，生物化学是考研中一门非常重要的初试科目之一，每年都有一定比例的同学选择生物化学作为自己的考研科目，并且考取同学比例越来越高，反应出我院学生对于生化课程掌握程度越来越好，也反映出近两年本课程教学改革的成效。

图2 2012-2021年专业课考生物化学的考研学生占总录取人数的比例Fig.2 Proportion of postgraduate entrance examination students of biochemistry in the total number of students admitted in professional courses from 2012 to 2021