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利用生活中的生物化学提高学生学习《生物化学》的兴趣

时间:2015-7-14栏目:生物论文

  利用生活中的生物化学提高学生学习《生物化学》的兴趣

  陈爱政*,王士斌

  (华侨大学化工学院,福建厦门361021)

  摘要:生物化学是高等学校本科相关专业的主要核心课程之一,课程内容抽象难懂,概念多,内容多,代谢途径错综复杂。学生学习过程中容易感到抽象、枯燥、乏味、无兴趣,导致生物化学课程教学难度大,学习效果差。在对应的课程内容中引入生活中的生物化学案例,让学生参与课堂讨论生活中的生物化学原理,有助于提高学生学习《生物化学》的兴趣。

  关键词:生物化学;学习兴趣;生活案例

  通讯作者:陈爱政(1978-),男,福建漳州人,研究员,博士,主要从事生物材料领域的教学研究工作。

  生物化学是从分子水平研究生物体化学组成及其生命活动过程中的化学变化的一门学科,是有机化学、分析化学、生物学、物理化学和生理学交叉而产生的一门边缘学科,也是高等学校本科相关专业主要核心课程之一。从生物化学的定义可将其分为两部分,即研究生物体内化学组成的静态生物化学部分和研究生物体内化学过程的动态生物化学部分。生物化学课程素以“难、繁、杂”著称,概念多,内容杂,特别是大分子结构抽象难懂,代谢途径错综复杂。所以,学生普遍认为生物化学是一门较难掌握的基础课程,学习过程中容易感到抽象、枯燥、乏味、无兴趣,导致生物化学课程教学难度大,学习效果差[1-4]。

  “兴趣是最好的老师”,如何提高学生的学习兴趣,消除畏难情绪,改善教学效果,是生物化学教学的重点之一。而生物化学又与我们的日常生活息息相关,许多与生物化学有关的话题甚至是公众关注的焦点,教师如果能自如地将生物化学教学与实际生活紧密联系起来,在生物化学与日常生活之间架起一座教与学的桥梁,学生学习兴趣就会长久保持,并让学生在获得知识的同时提高思维能力,理论联系实际,使得学生利用生物化学知识解决实际问题的意识和能力就会不断提高,从而增强学习生物化学的信心和动力。因此,本文将根据笔者近几年的教学经验谈谈如何利用生活中的生物化学提高学生学习《生物化学》的兴趣。

  一、绪论阶段的针对性引导

  绪论是《生物化学》第一次课的内容,是授课教师和学生相互第一印象形成的时机。因此课程绪论的精彩度,很大程度上左右了学生对本课程的兴趣程度。绪论包含了生物化学发展简要历程、含义、地位、作用及其学习方法等。绪论不仅需要对本课程的知识进行整理梳理,还应该尽量介绍与本课程相关的有趣的知识点、最新的研究进展[4]。大部分《生物化学》教材中绪论内容较为简单,为提高学生兴趣,可在绪论中加入生物化学发展史上里程碑式的以及近年来与生物化学相关的诺贝尔生理学或医学奖、化学奖获奖的情况介绍。比如,1953年Watson(美)与Crick(英)提出DNA分子的双螺旋结构模型,1962年共获诺贝尔生理学或医学奖;1972年Berg(美)在基因工程基础研究方面作出了杰出成果,1980年获诺贝尔化学奖;这些都属于生物化学发展史里程碑式的成就,推进了生物化学和分子生物学的迅猛发展。近年来的诺贝尔奖,比如2010年Edwards(英)因为在试管婴儿方面的研究获得诺贝尔生理学或医学奖;2013年Rothman(美)、Schekman(美)和Südhof(德)因为发现了细胞囊泡运输系统的运行与调节机制而获得诺贝尔生理学或医学奖;2014年Betzig(美)、Hell(德)和Moerner(美)因超分辨率荧光显微技术领域取得的成就获得诺贝尔化学奖。当然,对于该部分的介绍,授课教师要做到每年及时更新讲义。此外,还可以向学生介绍一些生物化学领域著名的华裔或中国科学家的故事及成就,比如钱永健、王晓东、庄小威、饶毅、施一公等。教师通过对诺贝尔奖和著名华人科学家的介绍,让学生了解生物化学的经典成就和最新研究进展,也有助于提高学生的学习兴趣。

  在绪论中,除了“高大上”的诺贝尔奖等的介绍,笔者认为引入“接地气”的生活中的生物化学常识更能吸引学生的注意力。根据笔者的教学经验,可让学生打开教材目录,然后教师根据教材目录对本课程的知识进行整理梳理,利用生活中的一些常识或认识误区来进行预告课程所要学习的知识点。告诉学生通过这些课程内容的学习,可以了解生活中的生物化学常识,尤其是与学生日常生活息息相关的知识。以设下疑问的形式激发学生求知的欲望,提高学生学习的兴趣。以郑集编著的《普通生物化学》为例,可将糖类化学和糖代谢关联起来,说明通过这两章的学习,我们可以知道什么是糖,不是所有碳水化合物都是糖,不是所有糖都是碳水化合物,不是所有糖都是甜的,不是所有甜的都是糖;日常生活中说的糖和生物化学的糖是否一样,为什么糖吃多了容易长胖,吃无糖面包、无糖馒头等会不会升高血糖等来问题来设疑。同样地,将脂类化学和脂代谢关联起来,通过这两章的学习我们可以知道为什么骆驼在沙漠中长途跋涉可以多天不喝水,大骨汤的主要成分是什么,是否补钙,糖和脂肪如何相互转化以及脂肪肝形成的机理是什么等问题。接着是蛋白质化学与蛋白质的分解和氨基酸代谢,通过学习,我们可以了解烫发的生物化学原理是什么,重金属中毒后喝牛奶是否能够解毒,胶原蛋白真的能养颜美容吗,高考“点滴班”学生高考前集体氨基酸输液是否有必要等问题。通过对核酸化学与核酸的降解和核苷酸代谢的学习,可以回答下面问题:世界上第一个克隆羊是哪里完成的,它的基本原理和过程是什么?可以克隆一个器官吗?可以布置学生在该章节上课前一个“作业”,观看电影“逃出克隆岛”。

  对于酶化学一章,可以设疑:为什么慢慢嚼米饭的时候会感觉到甜味?加酶洗衣粉与不加酶洗衣粉有什么不同作用?对于维生素化学,提出问题:大家知道夜盲症、佝偻病、脚气病等都是缺乏什么维生素导致的?哪些食物中都富含有哪些维生素呢?对于激素化学,可以提问:为什么说“狗急跳墙”,和生物化学的原理有何关系?侏儒症、巨人症、甲亢、大脖子病等都跟什么激素有关?通过提出这些跟日常生活息息相关的问题并适当简单解释一小部分,让学生体会到生物化学是“很有用的”,不是只有复杂的分子结构式,通过大部分问题的悬疑,可以激发学生的学习兴趣。

  二、章节知识点的生活化案例教学

  生活中的生物化学案例,主要来源于现实生活和经典实验案例,尤其是重大公共安全事件(如三聚氰胺牛奶事件、皮革老酸奶等)和生物化学重大技术突破(如克隆技术、试管婴儿等),这些案例的积累在生物化学的讲授中可以起到重要的作用。在课程讲授中,除了回答在绪论中所提出的一些生活中的生物化学常识或问题之外,一些生活中的生物化学案例的应用既能有助于知识点的记忆,又能极大地提高学生的上课注意力。举例如下:

  在讲授糖类化学及其代谢的时候,可使用“无糖月饼”在每年中秋前后引发的糖尿病患者扎堆进医院的案例,从而来说明糖的定义、分类以及淀粉等多糖的分解代谢等知识点,使得学生学习之后也能向身边人群科普糖化学及其代谢常识,了解“无糖月饼”实际上只是“无蔗糖馅料”,而其他成分如淀粉、豆沙等碳水化合物经人体消化道淀粉酶等逐级水解得到葡萄糖等单糖后,将透过小肠粘膜吸收进入血液。而且,“无糖月饼”所含油脂并不少于普通月饼,热量仍然较高。类似地,还有“无糖面包”等,对于糖尿病患者来说,都应注意分辨并控制摄入量。

  在脂类化学和脂代谢课堂中,可使用市面上大量存在的减肥产品“左旋肉碱”作为案例来讲述脂类化学及其代谢的基本原理。脂肪分解为甘油和脂肪酸之后,左旋肉碱是脂肪酸进入线粒体进行进一步氧化分解的载体。如果没有左旋肉碱,人体就无法燃烧脂肪,可见左旋肉碱有很重要的生理功能。因此,一些左旋肉碱保健品的广告宣称服用左旋肉碱可安全减肥,通过额外地补充大量的左旋肉碱可以促进体内脂肪的燃烧。实际上,身体健康的人的肝脏和肾脏都能将赖氨酸和甲硫氨酸合成足够的左旋肉碱来满足身体的需要。这两种氨基酸在食物中很常见,所以左旋肉碱并不是人体必需的营养素。目前尚无实验表明额外地补充左旋肉碱可以促进脂肪的氧化分解。其实,这也可以通过左旋肉碱保健品的广告声称“只有在运动量较大时,服用左旋肉碱才有助于减肥”,可以看出体重的减轻都是由于运动引起的,与服用左旋肉碱与否并无关系。

  对于蛋白质化学与蛋白质的分解和氨基酸代谢,毫无疑问,“三聚氰胺奶粉”事件是一个重大公共安全事件。通过这个案例,可以将目前蛋白质的国标测定方法“凯氏定氮法”的原理与三聚氰胺的含氮量联系起来,帮助学生了解事件发生的根源。另外,通过“吊瓶班”的案例(即2012年湖北孝感一中高三某班同学在教室内一边打吊瓶注射氨基酸补充能量,一边学习备战高考),来说明蛋白质的水解,氨基酸的吸收以及蛋白质的生物合成等基本原理和过程。科普通过正常饮食,比如一天吃一两个鸡蛋或喝牛奶,摄入蛋白质,经过消化道水解就可以获得足够的氨基酸;同理地说明燕窝、鹿茸等高档补品并不具备比鸡蛋、瘦肉等普通食物具有更高的蛋白质营养价值。此外,还可以通过日常生活实例,如煮鸡蛋、做豆腐等帮助学生形象地理解蛋白质的理化性质。

  在讲授核酸化学与核酸的降解和核苷酸代谢的时候,辽宁铁岭“骨灰顶包门”可以作为一个案例来说明DNA测序的基本要求和方法。在该事件中,死者还没火化,家属已拿到骨灰,且存在骨灰管理混乱的情况;因此,有人提出用骨灰做DNA鉴定。可提问学生骨灰是否可以进行DNA鉴定,对依据是什么进行讨论,然后再引入DNA测序法的介绍,PCR技术以及链终止法等。此外,还可以将“珍奥核酸”补品的骗局风波以及为什么啤酒加海鲜更容易引发痛风等要用到核酸的降解和核苷酸代谢的讲解中。

  对于酶化学一章,可以通过喝酒和脸红的关系作为生活案例来说明酶的分类、命名和作用。具体来讲,酒精代谢首先经乙醇脱氢酶催化转化为乙醛,进而在乙醛脱氢酶的帮助下转化为乙酸。乙酸是体内较常见的代谢产物,能够参与葡糖糖有氧代谢等多种体内常见代谢途径,并最终转换成水和二氧化碳。当乙醇脱氢酶缺乏时,摄入的乙醇只能靠肝脏里的P450慢慢转化为乙醛再转化成乙酸,然后进入三羧酸循环而被代谢,而由于P450代谢速度慢,因此主要靠体液来稀释酒精,但当达到一定酒精浓度将造成酒精中毒危及生命;当乙醇被乙醇脱氢酶代谢为乙醛后,如果缺乏乙醛脱氢酶,将导致乙醛的过量堆积,由于乙醛能够扩张毛细血管将导致脸红;进一步将导致心跳加快、血管扩张、血压下降,为了保证体内主要脏器的血液供应,就必须收缩毛细血管使血压回升;当面部末稍血管中血流受阻,血量减少,脸就呈青色。当一个人同时富含高活性的这两种酶时,酒精饮料就真正成为了“液体面包”。此外,还可以向学生介绍体检时肝功能重要指标谷丙转氨酶的意义,说明原理:谷丙转氨酶在肝脏含量最多,当肝有病变时,引起肝细胞通透性增加,大量谷丙转氨酶从肝细胞内释放到血液,使血液中谷丙转氨酶增高,其增高程度与肝细胞病变程度基本呈正相关,因此测定谷丙转氨酶对多种肝病的诊断有参考价值。

  笔者通过近年来的教学发现,通过引入生活中的生物化学案例,学生在课堂上注意力非常集中,对相关知识非常感兴趣,对生物化学教学效果的促进具有显著性的积极作用。因此,有必要对生活中的生物化学经典案例进行不断积累或编撰,以期在生物化学教学中得到不断应用。

  三、合理安排互动式课堂主题报告

  除了教师的课堂讲授,学生的课堂参与也是提高学生学习兴趣的重要手段之一。笔者近年来的生物化学教学均安排学生以三人左右为一组,以“生活中的生物化学”作为主题,积极做好演讲材料,在讲授完静态生物化学之后依次上讲台以“专家”身份做报告,并接受大家质疑,时间约为15分钟左右。笔者发现,该环节一直以来都是学生最期待和兴奋的部分,尤其是安排在连续三节课的最后一节。学生积极查阅资料,制作ppt,练习演讲,大家也踊跃提问参与,最后教师再进行点评总结相关的生物化学知识点。回顾近年来学生所选的主题,除了当时出现的公共食品安全事件,比如“皮鞋很忙”、“健美猪”之外,关于“健身”、“减肥”、“化妆品”“美容”、“整容”等与学生日常生活息息相关的生物化学主题几乎是每年学生的热门主题,通过这些专题报告和讨论,可以引导学生利用生物化学知识正确认识目前广泛存在的一些误区或分辨一些虚假广告。学生通过这种方式参与课堂,不仅锻炼了学生查阅资料、制作ppt和演讲的能力,还增加师生互动环节,从而改变教师一人在台上唱独角戏的乏味局面。同时,该形式还可以增加学生的学习主动性,而且能够在一定程度上也促进授课教师的经验积累。

  四、兴趣导向培养科学精神与逻辑思维

  通过生活中的生物化学案例,除了提高学生的学习兴趣,笔者认为还有很重要的一个作用就是培养学生的科学精神和逻辑思维,以科学的态度、思辨的眼光看待生活中的种种。目前,网络上的资讯五花八门,真假难辨,尤其是各种“养生知识”以及伪科学充斥网络并且传播广泛。比如,网上广泛传播的各种谣言,比如“微波炉加热导致蛋白质变性致癌”等;此外,学生在做报告时候就出现讲解所谓“食物搭配禁忌”、“酸性体质与碱性体质”等内容。在这些案例中,可以引导学生运用相关的生物化学知识,以科学思维去伪存真。比如在各种“食物搭配禁忌”几乎都有一条“鸡蛋与豆浆不能同食”,否则将导致营养流失;所宣称原因有二:一是豆浆中有胰蛋白酶抑制物,能够抑制蛋白质的消化,降低营养价值;二是鸡蛋中的粘性蛋白与豆浆中的胰蛋白酶结合,形成不被消化的物质,大大降低营养价值。而实际上,豆浆和鸡蛋同食不存在营养损失的问题,豆浆里确实含有胰蛋白酶抑制物,但并不只是针对鸡蛋里的蛋白质,加之一般豆浆和鸡蛋都是煮熟的,加热已经破坏它的活性。在这类流言中,要引导学生多问为什么,机理是什么,是否与生物化学基本原理相符,这对于学生科学精神与逻辑思维的培养具有积极意义。

  五、结语

  生活中的生物化学案例因其内容的生活化,对学生兴趣的激发效果不是其他案例所能比拟的。引入这些案例,让学生参与课堂寻找生活中的生物化学原理,培养学生的科学精神和逻辑思维,对于提高学生学习生物化学的兴趣,改善教学效果,提高学生综合素质具有积极的意义,对生物化学经典案例的不断积累或编撰也具有一定的必要性。当然,生物化学教学是一项系统工程,生活中的生物化学案例在课堂中的应用仅是众多教学方法中的一种,在运用这种教学方法时,教师也不能一味求新、求异、求有趣,更应围绕生物化学教学目标、教学任务等进行创造性地运用,才能更好地上好生物化学。

  参考文献:

  [1]卢美贞,杨振平。化工类生物化学课堂教学设计的实践探索[J].教育教学论坛,2014,(28):201-203.

  [2]涂硕,黄春洪,揭克敏。提高本科医学生物化学教学质量的策略探讨[J].教育教学论坛,2013,(3 ):71-72.

  [3]韦力。生物化学教学改革与实践[J].丽水学院学报,2013,35(2):72-75.

  [4]卢彦,杨荣武,刘新建。物理专业生物化学教学的探索与实践[J].生物学杂志,2013,30(6):103-105.

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