以学生为主体的高职院校生物化学课程教学设计*——以“蛋白质的结构与功能”为例

黄涵签，曾 宇，冯盼盼，宾江丽，徐晓可

(广东岭南职业技术学院 护理与健康学院，广东 广州 510000)

生物化学课程内容抽象难懂，涉及的知识面广、专业术语多，且传统的课堂“以教师为中心”，只使用多媒体或板书进行授课，往往让学生学习起来容易产生畏难情绪。因此，在教学过程中，教师可以充分利用灵活、多元的教学方式来丰富课程内容，将抽象的理论知识具象化，转变为“以学生为中心”的教学模式[1]，从而增加学生的学习效率。

在生物化学教学中，“蛋白质的结构与功能”是一个重要章节。作为生物化学课程的第一章，其学习效果关系着学生对这门课程的学习兴趣。因此教学设计应该从高职学生的学习基础出发，由浅入深，从生活中的实际案例引导学生，进一步启发学生了解这个领域的前沿动态，激发学生的学习兴趣。

1 以学生为主体的教学设计

1.1 学情分析

生物化学课程在医学检验专业大一下学期开设，这个时期的学生还尚未接触专业课程，对自己的专业定位认知不清晰。因此，将来源于日常生活、科学研究的教学案例融入专业课堂，既能提高学生综合应用知识的能力，又能进一步激发出学生热爱专业、服务专业的情怀。

1.2 教材分析

教材选用全国“十三五”规划创新教材，由晁相蓉主编的《生物化学》。本节教学内容属于第一章蛋白质结构与功能中的内容。

本小节内容的学习建立在学生已有一定有机化学知识的基础上，但由于本节内容涉及蛋白质的空间结构，内容较为抽象，不好理解，所以通过案例教学，借助教具，使抽象的问题具象化。课堂教学的趣味性不仅使学生对教学内容的理解得到加深，还促进了学生学习的主动性，使学生分析解决问题的能力得到有效提高。同时需要学生具有足够的自学能力。对部分缺乏自学动力和自我监督能力的学生，教师可适当增加前测和后测，掌握学生的学习程度，并通过线上平台发布练习[2]。

1.3 教学目标

教学目标的内容范围与课程目标是相互促进的。教师基于教学特征分解课程总目标，形成多层次、多方面的目标群，能够体现不同学科、专业和课程所培养的学习者的不同能力[3]。根据《教学大纲》的要求和学生已有的知识基础和认知能力，确定以下教学目标：

1)知识目标：掌握基本氨基酸的结构，理解并掌握蛋白质的分子结构，理解蛋白质的概念、分类和功能；

2)能力目标：能够利用蛋白质相关知识解释生活中的常见问题；

3)素质目标：具有热爱科学、实事求是的学风，具有创新意识和创新思维，具有良好的职业道德。

1.4 教学重难点

教学重点：蛋白质的分子结构；氨基酸的结构；

教学难点：肽链；蛋白质的分子结构。

蛋白质的分子结构既是本节教学的重点，也是难点内容。想要理解蛋白质的分子结构，就要对它的基本组成单位氨基酸的结构有所掌握，因此在教学安排上，将会从氨基酸的结构开始，由浅入深，借助视频和教具帮助学生理解[4]。

1.5 教学过程

1.5.1 课前预习

蛋白质作为首个学习的生物大分子，知识点多且细，需要理论知识与空间想象力结合。第一次学习的同学难免觉得晦涩难懂，教师可提前发布学习课件供学生熟悉知识点。

1.5.2 案例教学法——“毒奶粉”事件

教师先以图片展示喝了“毒奶粉”后患病的患儿图片，询问学生是否知道这起事件，再以视频的形式展示故事背景。2008年6月，中国人民解放军第一医院泌尿科接受了多名患有“双肾多发性结石”和“输尿管结石”病症的不满周岁的婴儿。他们有许多相同点：来自甘肃农村、不满周岁、长期食用“三鹿”牌奶粉。随着病例越来越多，引起各级政府的高度重视，后石家庄三鹿集团股份有限公司发布声明称不法奶农为了牟取利润，在鲜奶中添加了三聚氰胺。观看之后请学生回答商家为什么要往牛奶里加三聚氰胺。学生跟随思路进行思考：加入三聚氰胺是为了混淆牛奶中的蛋白质。由此引出，三聚氰胺和蛋白质结构中的共同之处，导出知识点——蛋白质的元素组成，介绍蛋白质的主要组成元素和特征性元素。

作为医学检验专业，在今后临床工作中需要用到多种检测仪器。在此，可给学生拓展检测牛奶中蛋白质的方法、原理，延伸到今后临床工作中可能遇到的问题，引领学生探求事故的真相，谨记身为医疗工作者需时刻保持严谨的工作态度。借助上述情景的设置，既激发了学生的学习兴趣，还能够让他们知道医学不单是科学，还是人学[5]。

1.5.3 项目驱动教学法——含N量的计算

项目教学法注重培养学生的分析能力、团结协作能力等综合实践能力，同时注重学生社会能力的培养，并把重心转移到提高学生学习的深度和广度上[6]。医学检验专业学生在临床中常围绕着仪器单独操作，注重个人能力素养的锻炼，但长久下来较其他专业学生更缺乏团队协作和沟通的能力。因此，在教学设计中特意采用项目驱动教学法，创建项目学习小组，优化组合，充分发挥小组成员的优势。小组成员每人携带一款自己爱喝的乳制品，集体学习乳制品中含N量的计算方法。可直接套用公式，计算出每款乳制品中的含N量。教师进行总体评价，通过每组学生给出答案的正确率及计算方法的多样性进行评价。在计算过程中，学生容易忽略配料表中给出的数字是每 100 g 所含有的量。经过提醒，都能很快发现问题。但有部分学生基础差，对数字不敏感。作为团队中先掌握计算方法的同学，负责教授还未掌握的同学。在教授的过程中，经过不断思维的碰撞，有的学生发现可直接利用16% 这个数字来进行计算，不必套用公式，更加简单易懂。因此，项目式教学法能够加强学生之间的交流，巩固知识点，且能提高学生的创新创造能力，最终目的是要每一位同学都能够掌握知识点。

1.5.4 参与式教学法

参与式教学是在传统课堂被动式教学基础上，着重强调学生在教学活动中的主动参与意识，并使用现代教学手段建立起师生互动，使不同层次学生都能够积极参与教学活动并获得发展机会的一种高效教学模式[7]。当前，大多数生物化学课程教学仍然以课堂讲授为主，教师虽然使用了电子教学等现代化教学手段及案例教学等教学方法，但学生总体上仍是被动接受的，参与式教学能够使学生获得一种全新的体验。将氨基酸的结构与分类、肽链、蛋白质的分子结构三部分内容结合，以目标-问题-互动为逻辑主线展开教学。如学习氨基酸时，学习目标是掌握氨基酸的基本结构。组成人体的20种氨基酸有什么区别，这些氨基酸在日常生活中发挥什么样的作用？学生通过观察可以发现氨基酸的R基团不同，这是区别；日常生活中常见的含氨基酸制品，如氨基酸洗面奶、酱油、味精鸡精、营养补充剂氨基酸口服液等等，这就是应用。熟悉了氨基酸的结构和分类后，我们又遇到新问题：一个个单独的氨基酸怎么连接起来，学生熟悉了肽键的概念后能否手写出来。2个氨基酸形成的肽链叫二肽，那么3个、4个和5个氨基酸形成的肽链叫什么。学生收到提问后，经过小组讨论，得出结果。不同小组之间形成竞争关系，每个小组将答案写出后，教师公布结果，如图1。要求每位同学都手写一份于草稿纸上，并说明马上会用到，这就勾起了学生的好奇心，让学生主动提问。

图1 由五个氨基酸连接形成的肽链

组成蛋白质的肽链通常非常的长，结构非常复杂。因此在描述一个蛋白质的结构时是分层次描述的。蛋白质的分子结构包括四级：一级结构是基础结构，二、三、四级结构是高级结构。蛋白质的一级结构指的是氨基酸的排列顺序，如何理解这个排列顺序，可以利用学生刚才写的五肽，依次把R基团添加上。比如，第一个R基团是-H，这个氨基酸是甘氨酸；第二个是-CH3，这个氨基酸就是丙氨酸；依次添加上就会得到一个完整的肽链，见图2。这条五肽的氨基酸排列顺序就是甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸，可以清晰知道第几号位上的氨基酸是什么，这就是蛋白质的一级结构。

图2 补充R基团后的肽链

蛋白质的二级结构内容抽象，先用图片展示几种类型，如α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲，它指的是某一段肽链的局部空间结构。举个例子，某个蛋白质的肽链由50个氨基酸组成，刚才写的5个氨基酸组成的肽链是其中的一小段。这一小段肽链在空间上弯曲折叠形成的结构就是蛋白质的二级结构。此时再利用刚写的5肽，请学生跟着老师一起折叠，现场制作二级结构模型。

先在每一个α-碳原子处对折，对折后形成的平面都有一个肽键，因此这个平面叫做肽平面。在形成了肽平面的基础上，α-螺旋是以右手螺旋向上的方向，从下向上旋转的；β-折叠的肽平面是相反方向对折的；β-转角是180°的转角；无规则卷曲不是没有规则，而是这个规则无法用语言简单描述出来。请学生自由发挥，折出4种类型。其中β-折叠如图3.

图3 学生折出的β-折叠

蛋白质的三级结构指的是整条肽链在空间上的盘曲折叠。例如，由50个氨基酸组成的肽链，其中前10个是α-螺旋，后10个是β-折叠，中间由β-转角和无规则卷曲组成，这样所形成的整个空间构型就是三级结构。此时由小组完成，组内成员任意折叠出2级结构后整体拼接，由此形成空间结构各异的三级结构。

蛋白质的四级结构指的是拥有两条以上肽链，每条肽链都有完整的三级结构，各条肽链之间所形成的空间构型，在组成三级结构的基础上，小组与小组之间任意组合，即可组成拥有四级结构的蛋白质。

1.5.5 课堂练习

完成本章内容讲解后，以习题的方式帮助学生巩固知识点，通过线上学习平台，发送练习题进行测评。教师也能根据测评结果，及时了解学生的掌握情况[8]。

2 教学反思

高职院校学生的学习能力差，知识点掌握不牢固，接受新知识的能力弱，上课容易注意力不集中，因此在进行授课时，应该摒弃传统的“以教师为中心”的教授方式，转为“以学生为中心”。用学生感兴趣的案例，用学生能听懂的语言，充分调动学生的积极性，加深学生对知识点的理解与记忆，让课堂变成有趣的课堂。

本教学设计从三个方面体现了“以学生为中心”：1)从学生关注的新闻事件入手，勾起学生参与讨论的热情，让学生意识到书本上的理论知识可以马上应用到实际生活中，通过一步一步设问，吸引学生的思维向外拓展；2)在计算部分，利用学生日常饮用的乳制品举例，每一位学生都计算自己携带的饮品，充分调动学生积极性；3)蛋白质的分子结构，涉及空间想象能力，从氨基酸的结构开始打基础，到生成肽键，形成肽链，再到分子结构，让大家通过动手模拟，补充空间想象的不足。

最后，也希望引导学生多读书、深思考、善提问、勤实践，将知识传授和价值引领相统一，以培养学生的理想信念、科学素养和社会主义核心价值观，同时唤醒学生热爱专业、服务专业的情怀，达到润物无声的协同育人效果。