生物工程專業中生物化學課程設置與教學模式探討

吳遠根+王嘯+陶菡+周鴻翔+邱樹毅

摘 要 根據我院生物工程專業辦學服務于地方經濟社會發展需求，筆者對專業基礎課生物化學課程從教材選用和課程設置上進行了分析，在教學內容上突出了傳統釀造業的理論知識，并提出采用多媒體教學為主，網絡教學和創新實踐教學為輔的教學模式，以期提高學生對該門課程知識體系的掌握能力。

關鍵詞 生物化學 課程設置 教學模式

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering

WU Yuangen， WANG Xiao， TAO Han， ZHOU Hongxiang， QIU Shuyi

（School of Liquor and Food Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025）

Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy， the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection， in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry， and made use of multimedia teaching， online teaching and innovative teaching practice， supplemented by teaching model， in order to improve students' knowledge of the course to master skills.

Key words biochemistry； curriculum； teaching mode

生物化學（Biochemistry）是用化學的原理和方法，從分子水平來研究生物體的化學組成及其在體內的代謝轉變規律，從而闡明生命現象本質的一門科學。①生物化學課程是我院生物工程、釀酒工程、食品科學與工程等專業必修的一門專業基礎課程，其內容基本覆蓋了我院各個專業所需的基礎理論知識，是我院學生掌握專業知識的最重要紐帶，因而其教學地位十分重要。然而生物化學知識體系龐大，理論性和邏輯性強，內容抽象復雜且相互關聯，這對剛開始接觸專業課的學生比較難以掌握。特別是近年來高等院校課程改革的實施，實踐教學環節的加強使得生物化學教學課時進一步減少，給生物化學課程教學工作帶來挑戰。筆者從事多年的生物化學教學經歷發現，大多數學生都采用死記硬背的方式來應付期末考試，他們并沒有對知識點進行很好的聯系和掌握，缺少學習的動力和深入研究精神，在后續專業課學習和畢業論文（設計）中表現出知識點掌握不夠等問題。隨著生物技術的不斷發展和應用，生物化學在生物工程專業中的地位和作用則更加突出，這就要求將生物化學教學內容與后續課程緊密聯系，尤其是要結合專業定位和服務于地方經濟社會發展要求來開展教學。筆者從貴州大學生物工程特色專業建設出發，探討生物化學的課程設置及教學模式，以期提高學生對該門課程知識的掌握能力。

1 生物化學課程設置

筆者所在學院開設生物工程專業已有二十余年，辦學依據立足本省、面向行業人才需求，服務于地方經濟社會發展和國家現代化建設的專業培養要求，根據貴州產業發展和生物工程專業的沿革，在課程體系的設置上突出生物工程中下游課程，內容上突出傳統釀造業的理論實踐學習。生物化學課程作為生物工程專業最核心的基礎課，在課程教學內容設置上應該符合本專業的辦學定位。經過多次課程改革后，生物化學課程教學課時被進一步壓縮到64學時（理論教學48學時，實驗教學16學時），這給教學工作帶來極大挑戰。為了提高學生對該門課程知識的掌握能力，滿足本專業服務地方產業發展需求，筆者認為有必要對目前使用的教材和已有的課程內容進行調整。

1.1 教材的選用

我院生物化學課程使用的教材主要是張洪淵先生主編的《生物化學》（第二版），由化學工業出版社出版發行。該書內容精簡，比較適合生物工程、食品工程等工科專業學生使用。但使用該教材存在的主要問題是，由于知識點比較抽象和精簡，學生課后缺少擴展學習的空間，所以很難深入掌握各個知識點及它們相互間的聯系。特別是近年來不少考研的同學反映，該書不是考研專業指定的教材，建議在教材使用上重新考慮。筆者后來在教材選用上進行了嘗試，選用了王鏡巖先生主編的《生物化學》（第三版），由高等教育出版社出版發行。該書內容詳實、知識點豐富，對各個知識點的擴展解釋很充分，是國內很多985和211高校首選指定教材。然而使用該教材也面臨諸多困難，主要問題是在有限的教學課時內很難把握各個知識點的講解，同時學生面對該教材有較大的學習壓力。最近筆者嘗試了鄭集先生主編的《普通生物化學》（第四版），由高等教育出版社出版發行。該教材章節編排合理、知識點及其展開解釋說明均比較合適，是國內很多綜合性大學和其他院校生物相關專業的本科生教材。該教材在我院生物工程和釀酒工程專業使用，學生普遍反映比較好，同時任課教師感覺比較容易把握教學，因而是我院今后生物化學課程的首選教材。

1.2 教學課程設置

我院生物工程專業的辦學要滿足服務于地方經濟社會發展要求，在課程體系的設置上突出生物工程中下游課程，內容上突出傳統釀造業的理論實踐學習。因此，生物化學課程在教學內容上也要根據辦學需求進行調整。筆者依據生物化學課程理論教學48學時，再結合生物工程專業特點和傳統釀造業的知識體系，認為該課程教學內容應從以下幾個方面開展。endprint

糖類化學部分是傳統釀造業重要的理論基礎知識。在該部分教學過程中，應當要求學生重點掌握典型單糖（葡萄糖和果糖）的結構和性質，再從單糖的基礎上去理解二糖和多糖的結構和性質，最好再結合某些釀造相關的實例來理解多糖等性質。脂質化學部分要求學生理解單脂和復脂的組成、結構和性質，了解固醇類物質的結構和基本特點。蛋白質化學部分不僅僅是釀造行業，同時也是整個生物相關專業最為基礎的知識體系。該部分教學應該要求學生重點掌握氨基酸的分類及其結構和性質，在此基礎上掌握肽和蛋白質的結構、性質和相互間的依存關系。重點講解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸堿性質和重要的化學通性，并結合氨基酸的性質講解氨基酸分析方法。注重講解蛋白質的一級結構及測定方法，要求學生掌握蛋白質二級結構種類及特點，在此基礎上理解蛋白質的三級結構和四級結構及功能，并結合實驗講解蛋白質的分離純化方法。核酸化學部分是現代生物技術，特別是生物上游技術的基礎，雖然與傳統釀造業知識體系關聯不大，但對生物相關專業本科生至關重要。該部分教學應該重點講解堿基及種類、核苷和核苷酸的結構、性質以及核酸的結構、性質和生物功能，要求學生掌握堿基、核苷、核苷酸和核酸之間的相互關系，徹底弄清核酸的化學結構和化學性質，并掌握核酸一級、二級和三級結構及堿基配對規律，深入理解核酸的酸堿性質、吸收光譜、變性、復性與雜交，以及核酸的分離純化、合成和鑒定原理。酶化學和維生素化學內容與傳統釀造業知識體系關聯比較大，應當重點講解酶的化學本質和結構以及分類，特別是要注重講解維生素與酶輔基間的關聯。要求學生理解酶的作用特點、作用機制和酶的分離純化，重點掌握酶活單位定義及測定，理解調節酶、同工酶、誘導酶和多酶復合物的特點。激素化學、生物膜與細胞器內容與細胞工程、生物醫學等專業關聯度大，考慮到本專業學時的限制，該內容可由學習課后自學，重點了解激素的化學本質和生理功能，以及細胞的組成和各細胞器結構的功能。

物質代謝與調控內容與傳統釀造業密切相關，也是整個生物中下游最為重要的知識體系，應當重點講解糖代謝、脂質代謝、蛋白質和氨基酸代謝，以及這些代謝之間的相互聯系和調控。糖代謝方面重點講解糖酵解、三羧酸循環、磷酸戊糖等代謝途徑和生理意義，要求學生掌握糖酵解和三羧酸循環的各個代謝途徑、參與的酶系和ATP產生過程，重點理解戊糖磷酸途徑和參與的酶系，了解各種單糖、二糖和多糖進入糖代謝途徑，掌握糖代謝的調控及關鍵調控酶。脂質代謝方面以三酰甘油為例，側重講解甘油的分解代謝途徑和脂酸的-氧化過程，分析脂酸在何種情況下產生大量酮體及其后果，并注意比較脂酸 -氧化過程同線粒體酶系合成飽和脂肪酸過程的關系。蛋白質和氨基酸代謝方面要求學生掌握蛋白質在細胞內的降解，然后根據氨基酸的主要代謝途徑，掌握氨基酸分解代謝和合成代謝的共同反應，重點講解鳥氨酸循環及其生理功能，注重理解氨基酸代謝與糖代謝和脂質代謝的關聯。核酸代謝方面簡明扼要講解核酸的降解以及生物體內嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途徑和生物合成。生物氧化方面涉及物質代謝的共同基本原理，重點講解NADH和FADH2兩條呼吸鏈中的電子傳遞及所需的輔基或輔酶，要求學生理解氧化磷酸化作用機制及其抑制和解偶聯。最后再講解物質代謝的相互聯系，要求學生掌握糖代謝、脂質代謝和蛋白代謝之間的相互關系，了解整個代謝的調節調控方式。關于遺傳信息的傳遞和表達內容，由于受學時的限制只能簡單介紹，該部分可以納入分子生物學課程進行講授。

2 生物化學教學模式

生物化學課程知識體系龐大，內容抽象復雜且相互關聯，采用傳統教學方式很難取得良好的教學效果。筆者根據多年的教學經驗，認為應當結合多媒體教學、網絡教學和創新實踐教學相結合的教學模式。

2.1 多媒體教學

傳統的教學模式要花費較多的時間用于板書，教學時間不能充分利用，教學內容信息量較少。而采用多媒體教學后，課件都是在課前準備好的，課堂上很少寫字，這樣就節省了板書時間，為增加教學信息量提供了條件，特別適用于生物化學這種知識體系龐大的課程。另一方面，多媒體教學將文字、圖片、動畫等整合，可為學生提供大量的感性材料，教學形象、直觀、形式多樣、趣味性強，可有效激發學生的學習興趣。②在生物化學課程中，生物大分子的立體結構及其代謝過程都是教與學的難點。在傳統的教學中，借助板書、掛圖或模型可有效講授這些難點，但對于學生而言，內容還是比較抽象，不容易理解。利用多媒體教學可輕易的解決這一問題。如在講生物大分子多糖、蛋白質、核酸等的結構時，學生通過觀看三維結構的圖片或動畫，就可以輕易地理解有關的復雜問題，自然地掌握了這些生物大分子的三維結構等有關的概念。

雖然采用多媒體教學存在諸多優點，但也要清醒意識到過分依賴多媒體教學的弊端。過分依賴多媒體教學，會極大地限制師生的主動性發揮。③在課堂教學上，教師切忌把自己當成課件機械式解說員。目前多媒體教學的一個常見現象是教師灌輸知識、學生被動學習的填鴨式教育，這種教學模式缺乏師生互動，不利于提高學生的學習積極性。采用多媒體教學的另一個弊端是課堂節奏快，學生很難及時消化所學知識，長時間后學生在學習上會出現消極的一面。筆者認為采用多媒體進行生物化學教學，在講授重點和難點知識時，課堂上應該及時與學生加強溝通，讓學生能充分理解和掌握相關知識；同時插入一些緊扣教學內容的時事圖片或研究進展，有效結合專業領域內的社會熱點問題，這對吸引學生的注意力和激發學生的興趣均有很大幫助。

2.2 網絡教學

目前本科教學工作存在的一個最主要問題是缺少師生互動，這與課堂教學課時被嚴重壓縮有很大關系。為了加強與學生間的交流和互動，筆者借助生物工藝學精品課程網站，開辟了生物化學學習和交流平臺。在該平臺上，學生可以提出課堂教學未懂的知識，也可以給課堂教學提出建議和意見，我們針對這些問題都進行了一一答復，這些交流手段也得到不少學生的積極參與。另外，筆者還在該平臺上提供了生物化學的學習材料，包括習題集和考研資料等，受到學生的歡迎。通過網絡教學上生物化學教學討論平臺，進一步鞏固了課堂教學，同時也加強了師生間的交流互動。

2.3 創新實踐教學

本科質量教學提升計劃的改革方向是加強實踐教學，提高學生的實際動手操作能力。目前一般院校都開辦了專業相關的實驗課程，但受到課時限制或經費短缺等因素，實驗課程學時一般比較少。我院生物化學實驗課時為16學時，這相對課程龐大的知識體系是明顯不夠的。針對這些問題，筆者近幾年一直鼓勵本科生參與科研工作，加強自身的理論知識和實踐動手能力。筆者近幾年帶領本科生參與了國家大學生創新性實驗計劃以及自己科研項目的研究，這些學生一般從大二上生物化學課程后就參與進來，利用空閑時間做實驗，直到最后完成畢業論文，他們中基本上每人都著有研究論文，畢業后這些同學大部分都繼續進行深造。通過創新實踐教學，學生可以結合生物化學所學知識，進一步在研究中得到應用和更深入的理解。一般學校很多老師的科研項目與生物化學專業知識體系密切相關，所以學生有很大的參與創新實踐教學空間。

3 結語

生物化學是生物工程專業最為基礎的課程，其教學地位十分重要。根據我院生物工程專業的辦學理念以及有限的教學課時，本課程在教學內容上應該做出適當調整，突出傳統釀造業知識體系，同時也要兼顧現代生物技術和本專業的歷史沿革。本課程教學手段上應該采用多媒體教學為主，網絡教學為輔的策略，加強師生間的互動和交流，在此基礎上改善教學質量，同時讓更多的學生參與到創新實踐教學，進一步提高該課程的教學效果。

基金項目：貴州省高等院校特色專業項目（SJG 2011 004）；貴州大學品牌特色專業培育項目（PTPY201303）

*通訊作者：邱樹毅

注釋

① 鄭昌學.生物化學教學之我見—2012年全國生物化學與分子生物學學術大會發言[J].生命的化學，2013.33（1）：101-104.

② 張平平.食品生物化學多媒體課件的制作和教學中的幾點體會[J].天津農學院學報，2007.14（2）：58-60.

③ 邵紅軍.淺析多媒體輔助食品生物化學教學的利弊[J].中國科教創新導刊，2010.28：184-184.endprint