高校生物化學課堂教學改革思考：加州大學戴維斯分校訪學之啟迪

葉滿紅 陳云 楊生妹

摘 要：科技的進步和研究成果的積累使生物化學課程的內容從廣度和深度都得到了極大的延伸。如何在有限的課時內保證生物化學的教學效果，成為生物化學課程教學的新挑戰。文章將美國加州大學戴維斯分校生物化學課程實踐與國內生物化學課程教學進行了比較，從考核形式、教學內容、手段及其他輔助形式等方面分別提出了提高生物化學教學效果的新思路，以期為今后國內生物化學教學的改革提供借鑒。

關鍵詞：生物化學；考核形式；教學內容；教學手段；教學改革

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）08-0009-03

Abstracts： The progresses of science and technology， as well as the accumulation of research results， have greatly expanded the contents of biochemistry in both breadth and depth. How to guarantee the teaching effect of biochemistry within limited class time has become a new challenge. This article compares the practice of biochemistry course at University of California， Davis with the teaching of biochemistry in China. New ideas aiming to improve the efficiency of teaching were put forward with respect to forms of evaluation， teaching contents and methods， and other forms of teaching aids. These might provide references for the future reform of biochemistry teaching in China.

Keywords： biochemistry； evaluation forms； teaching contents； teaching methods； teaching reforms

生物化學是從分子水平研究生物大分子的結構與功能、物質代謝與調節，以及遺傳信息傳遞與調控規律的一門學科，是應用化學和分子生物學的基本理論和方法研究生命現象、探討生命本質的科學[1]。作為生命科學領域的基礎學科，生物化學的理論與技術和多個學科交叉滲透，是自然科學領域迅速發展的前沿學科。信息量大、知識點覆蓋面廣是這門學科的重要特點[2]。如何在有限的課時內傳遞這些大量的信息并保證教學效果，成為生物化學課程教學面臨的新挑戰。

本文從美國加州大學戴維斯分校生物化學課程教學實踐出發，通過將國內外生物化學教學實踐進行比較，針對國內生物化學教學的現狀，從考核形式、教學內容、教學手段等方面闡述了提出了提高生物化學課堂教學效果的具體教學策略，以期為今后國內生物化學教學的改革提供借鑒。

一、考核方式應以形成性評價取代傳統的總結性評價

廣義上形成性評價泛指教師與學生從事的、一切旨在獲得信息并診斷性利用信息以改進教學的活動，即將評估嵌入于教學，在教學過程中即時、動態、多次對學生實施的評價，使其成為教學過程的一個重要組成部分[3]。與傳統的總結性評價相比，形成性評價要求教師在開展教學活動的過程中，對學生學習過程中的表現、取得的階段性成績、學生在理解方面的強項與不足，以及所反映出的情感、態度和策略等信息分別進行收集，并做出相應的評價，以便及時發現教學活動中存在的問題并加以改進，從而調整教學計劃提高教學效果。加州大學戴維斯分校（簡稱戴維斯）生物化學教學實踐中就充分利用了形成性評價過程中得到的反饋，及時了解學生對知識的掌握狀況，從而使教學計劃有的放矢。

（一）課堂在線答題系統的應用

在國內的生物化學教學中，仍然主要采用問答記錄的方式來統計課堂平時成績，由于不能同時反映所有學生的測試表現，測試結果具有一定的偶然性。在戴維斯每節生物化學課程的教學活動中，都會穿插有若干個測試題，針對講述的內容進行測試，學生需要在限定的時間內，在線提交自己的答案，這些課堂測試的結果最終構成了學生的課堂平時成績。這樣的集體在線做答方式，有別于國內課堂上僅僅個別學生參與的隨機問答，其優點是多方面的。首先，對教師而言，由于全部學生都參與了答題的環節，因而測試結果能在第一時間反映出學生整體對課堂所授知識的理解與掌握情況。其次，對于學生而言，學生之間通過交流與討論得出正確的答案，使學生獲得了充分的成就感和自信心，并在一定程度上也培養了合作精神。更值得一提的是，戴維斯的課堂在線答題系統，能夠對整個學生群體做答的正確比例以及錯誤分布進行實時統計，教師可以人工延長提交答案的時間，通過及時的啟發與誘導，讓學生有機會重新思考最終得出正確結果，然后再重新提交答案，這種通過辨析、討論得到正確答案的自主學習過程極大地調動了學生的積極性，也使整個課堂氣氛熱烈且充滿了活力。

（二）其他多元化的成績評價體系的應用

除了課堂測試的平時成績，戴維斯還有其他多種成績評價方式（如期中考試、期末考試，小組討論、文獻閱讀等）分別以不同的權重納入學生的成績評價體系。其中，小組討論和文獻閱讀這兩個教學過程的順利實施都要求學生在課后投入一定的時間進行主動地學習，通過查閱文獻和參考資料，對相關知識進行歸納，然后再返回到課堂進行提煉和總結。事實上，在國內生物化學的教學實踐中，分組討論和文獻閱讀這兩種方式也有不同程度的應用。然而，由于學生自主學習能力有限，很難達到預期的效果。這從另一個層面也要求在國內生物化學的教學活動中必須要改變傳統的、以考試成績作為唯一評估指標的總結性評價方式，而更需注重培養學生的自主學習能力，教師的教學理念也必須相應地從傳授經典的知識轉向培養具有分析、歸納、總結及表達能力等綜合素質的人才[4]。

二、教學內容應以完善知識結構為重點

（一）合理地整合教學內容

生物化學課程的內容知識覆蓋面廣、專業知識交叉點繁多，如何對大量的知識進行有效地整合，成為提高課堂授課效率的關鍵。戴維斯的生物化學課程教學內容設置與教科書的章節體系并不完全一致，在其教學環節中充分體現了多個知識點的整合與延伸。以血紅蛋白為例，從其結構組成與基本功能，到血紅蛋白攜氧能力的變化規律、肌肉劇烈運動時的波爾效應，延伸到鐮刀型貧血癥的分子機理及其患者對瘧疾的抵抗力、運動員的高海拔訓練，以及胎兒如何從母體血液獲得氧氣等多個方面，分別對不同生理條件下血紅蛋白的氧飽和度曲線的變化進行了詳盡的講述，涉及到了蛋白質的一級結構與空間結構、蛋白質結構與功能的關系、亞基的協同效應、分子病的遺傳機理等多個知識點，將原本分散在不同章節中的內容通過一個共同的聯系點進行了有機整合，不僅強化了學生的理解與記憶，而且還有助于學生就某個知識點形成了一個較為完善的知識結構。在國內生物化學的教學過程中，往往嚴格按照教科書的內容編排進行授課，導致學生掌握的知識絕大部分處于零散的狀態，無法形成一個網絡結構。因此，適時地脫離依據整個學科的知識結構層次而嚴謹劃分的章節，圍繞某一主題將相關知識進行富集，有助于同時提高教師授課效率和學生的學習效率。

（二）合理地取舍教學內容

在教學內容的取舍上，戴維斯生物化學課堂教學實踐尤為值得借鑒。一方面在其教學過程中盡可能多地保留了生物化學的經典理論，另一方面，對于很多依賴于記憶力的內容則選擇了略講、甚至不講。例如，很多關于生物化學定義、概念的測試，在國內通常是以名詞解釋的形式進行考核，而在戴維斯往往是從辨析的角度去測試學生對這個概念的理解是否有偏頗，測試的題型也以多項選擇題居多，由此有效地避免了沒有理解的機械記憶，而考核的重點則更注重學生深層次的理解與辨析能力。根據美國教育心理學家布魯姆對教育目標體系劃分的理論，認知并記憶具體或抽象的知識在認知領域中屬于最基本的層次，在此基礎上高層次的分析、綜合與評價則需要明確概念之間的相互關系、綜合內外信息而推導出相應的規律[5]。很顯然，當今信息時代，任何課程教學與測試的重點都不應放在最低層次的認知與記憶上，在生物化學的教學實踐中，培養學生獨立思考的能力和終身學習的意識，比機械地掌握學科術語更為重要。

（三）延伸教學內容

從提升人才培養的角度出發，僅僅傳授教科書上有限的內容是遠遠不夠的。在生物化學教學實踐中應在保留經典理論的前提下，應盡可能多的融入學科前沿的最新科研進展。在這一方面戴維斯生物化學教學實踐也做得很有特色。具體表現在，首先，要求學生課后閱讀的一般都是近幾年來在相關領域具有較高影響力的文獻，很多最新的研究成果是教科書上經典內容的補充和進一步延伸。這樣的學習過程有助于學生接觸到生命科學領域最新的研究進展，形成比較完整的知識結構框架。其次，教師還會將自己目前正在開展的科研課題引入課堂討論，通過對自己工作的描述，讓學生了解課題設立的背景、目前的研究現狀、所應用到的具體技術、以期解決的問題等，以實際的例子生動地說明生物化學理論在實踐中的具體應用。相比之下，國內生物化學課堂的氛圍相對沉悶，引入更多的、學生有可能感興趣的研究熱點及其應用，不僅可以延伸課堂知識，同時還能夠激發學生的學習積極性，提高教學的效率。

三、應用多元化的教學手段

在戴維斯的生物化學課堂上，充分體現了講授法、啟發法、討論歸納以及案例式教學等多種手段并用的多元化教學形式。

1. 針對重點采用講述法教學。和國內生物化學課堂一樣，戴維斯的生物化學課堂采用的也是多媒體交互式教學方式。針對基礎知識的講授也是以講述法為主。不同的是，在戴維斯的生物化學課程教學實踐中充分利用了網絡信息量大、資源豐富的優勢，將大量制作精美、生動形象的圖片、動畫和視頻納入教學活動，直觀地展現抽象的知識，且這些教學輔助材料的應用主要是針對課程的重點和難點，在限定的教學時間內大大地提高了教學質量。在國內的生物化學課堂中，圖文并茂的圖片使用得比較多，而具有動態演示效果的視頻資源相對較少，收集和制作相關知識點的視頻可以達到事半功倍的效果。

2. 大量應用啟發式教學。在戴維斯生物化學教學過程中大量應用了啟發式教學方法。如從人乳糖不耐癥的原因，延伸到牛奶和酸奶對人體的營養價值，繼而讓學生去思考酸奶與牛奶成分上的區別、酸奶制作工藝中所加入的不同細菌菌株的作用、酸奶的適用人群，酸奶發酵過程中維生素的產生等。在這樣的一個與日常生活密切聯系的實例中，讓學生主動去分析蛋白質的功能、蛋白質的變性特點、蛋白質的降解與吸收、維生素的來源及其對機體的作用等這些生化基本知識，極大地調動了學生思考的積極性。事實上生物化學是研究生命過程中所發生的化學變化的學科，如果以貼近生活的例子為切入點，把原本枯燥的知識變成一次生動有趣的探索之旅，既能提高學生的學習興趣，又有助于對知識點的透徹理解。這樣的教學方式非常值得在國內生物化學的教學中去推廣和應用。

3. 實時的討論與歸納。戴維斯生物化學教學實踐中的討論形式多種多樣，既有課堂中進行的分組討論，也有需要課后由學生獨立完成的小組討論。不過其最有特色的討論形式，是在課堂上針對某個測試題目，將選擇不同答案的學生分為相應的組別，然后再由學生分別陳述自己的解題思路，這樣的討論方式無形中培養了學生辨析、歸納和總結的能力，也鍛煉了學生交流與表達的能力。而且和戴維斯課堂在線答題系統結合使用時非常具有趣味性，可以在大屏幕上實時顯示學生由于不斷調整答案導致的組別人數分布變化，能使學生主動地去思考自己的答案是否正確，并意識到干擾選項之所以局限偏頗的原因。相比之下，國內生物化學課堂中的討論往往還是以教師引導為主，最終由教師進行解答和點評。如果能針對學生對知識點的理解和掌握情況，在學生之間通過自主的討論甚至辯論得出正確的答案，很顯然更有助于學生綜合素質的提高。

4. 穿插案例式教學。為了提高學生的學習興趣，吸引學生積極思考，活躍課堂氣氛，戴維斯生物化學教學中還經常將授課內容及要點和某些廣為人知的電影或者電視中的片段進行有機地整合。比如在一個犯罪現場調查中，針對常見的親子鑒定這一刑偵技術，讓學生去關注視頻中的一些基本環節，包括生物樣本的采集、基因組DNA的提取、PCR技術的原理、PCR產物的序列測定、所使用的儀器等等，生動地展現出來，由此再延伸到樣品污染的后果、親子鑒定結果的可靠性、序列測定方法以及儀器的發展等等，使學生在較短的時間內比較牢固地掌握了原本抽象且枯燥的核酸提取、DNA體外擴增與測序等內容。這樣的教學方式也非常值得在國內的生物化學課堂中加以應用。

四、應用其他教學輔助形式

戴維斯其他的教學輔助形式也值得國內借鑒。例如所有課程的課堂錄音、錄像和課堂筆記，在上完課后的第一時間都會上傳到教學平臺，這使得沒有參加課堂學習以及需要課后復習的學生，能夠獲得有關課堂教學的第一手資料、及時地跟上進度。在國內，通常只上傳上課用的課件，沒有課堂錄像或錄音，如果能學習戴維斯的這種模式，使學生根據需要隨時重現課堂內容，對其鞏固復習無疑是很有好處的。另外，戴維斯每門課程根據選課人數的多少，都配備有若干名教輔人員，以生物化學課程為例，選課學生約400名，一共有4名教輔人員協助教師管理教學平臺、負責答疑、批改作業、總結復習。這樣一方面可以推動課后討論復習等活動的開展、提高生物化學的教學效果，另一方面也給研究生以鍛煉的機會，達到雙贏的效果。

五、結束語

生物化學是生命科學領域的一門基礎學科，掌握和理解生物化學課程的內容是學習其他生命科學領域專業課程的基礎。國內很多大學都有生物化學精品課程、慕課、微課等多種平臺和資源，在此基礎上，從改進教學評估方式、完善知識結構、采用多元化教學手段等角度，綜合提升生物化學的課堂教學效果，有助于提高教學效率和學習效率，為培養具有綜合素養的科研人才奠定基礎。

參考文獻：

[1]邵穎，陳宏偉，曹澤虹，等.“微課”與“翻轉課堂”在生物化學教學中的應用初探[J].教育教學論壇，2016，39：200-202.

[2]王艷君，陳盛.生物化學教學改革的實踐探索[J].生物學雜志，2012，29（5）：100-103.

[3]趙德成.教學中的形成性評價：是什么及如何推進[J].教育科學研究，2013，3：47-51.

[4]瞿振元.素質教育：當代中國教育改革發展的戰略主題[J].中國高教研究，2015，5：1-6.

[5]李貴生.布魯姆認知理論在遺傳學教學中的應用[J].教育教學論壇，2016，33：140-141.