巧妙設計作業題 提高學生的知識運用能力

馮俊榮

摘 要 通過實例，介紹如何通過作業幫助學生構建知識網絡、運用理論知識解決實際問題，并通過剖析似是而非的答案，加深對知識的理解并提高書面表達能力。

關鍵詞 生物化學;作業;知識網絡;實驗

中圖分類號：G645 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）08-0077-03

Improve Ability of Knowledge Application with Assign Home-work Reasonably//FENG Junrong

Abstract In the paper， many examples were given to explain how to

building knowledge networks， how to solve problems using know-ledge. Moreover， deepening the understanding of knowledge and improving the ability of written expression by analyzing of specious answers were also discussed.

Key words biochemistry; homework; knowledge networks; experi-ment

1 引言

生物化學用化學方法研究生物體的基本組成成分的結構特點、性質和功能，以及這些物質在生物體內降解、合成和相互轉化的代謝規律，是從分子水平闡述生命本質的科學。其目的是培養學生正確認識生命現象的本質，使學生系統地了解現代生物化學的基本理論、知識，掌握生物化學的基本實驗技術，培養學生應用生物化學的原理分析和解決問題的能力，進行科學研究的初步能力，為以后從事與本專業有關的教學、科研與生產打下良好的基礎。

筆者在多年的生物化學教學中發現，一些學生感到上課時聽得懂，考試復習時遇到問題又無從下手;更有甚者，由于學習方法不當，考試前試圖死記硬背，卻發現已經頭緒萬千，不知所云。造成這種現象有兩方面的原因。

一是課程本身的特點。本課程內容多，信息量大，抽象概念多，理論性強，內容前后交錯，而且目前的教材基本是直接給出結論，缺少推導過程和研究方法，缺乏趣味性，難以吸引學生。

二是學生的特點。除了有些學生學習態度不端正外，很多學生對知識的理解膚淺，對所學知識不能融會貫通，沒有內化成自己的知識體系，而且缺乏邏輯思維和書面表達的訓練，不能用學科語言表述問題。

這就要求教師在授課過程中幫助學生理清課程脈絡，建立知識框架，形成本學科的思維方式，并學會用科學規范的語言表達。多年的教學經驗表明，適當選取一些課后作業是解決這些問題的有效手段。下面就以授課過程中如何有針對性地設計、選取典型題目布置作業，并在完成批改后如何分析、糾正作業中出現的錯誤，談一些例子和想法。

2 合理選擇、設計題目，幫助學生建立知識框架，形成知識網絡

生物化學的內容大致可以分為靜態生物化學和動態生物化學兩部分，前者揭示物質的結構、性質和功能，后者闡述物質的合成、分解及其調節機制。這兩部分的內容之間有極其密切的聯系，學生學習時如果不能理清頭緒、建立知識框架，就很容易迷失在知識的海洋中。在教學過程中要幫助學生形成知識框架，合理設計作業是非常有效的手段。

圍繞一個主題設置多個小問題，層層推進，梳理物質結構、代謝和調節的關系，形成“經線” 本課程知識點眾多，教師要善于從紛繁的知識中剝繭抽絲，可以圍繞主題在相互關聯的各章中設計一系列小問題，一點點揭開真相，讓學生體會到推理的樂趣。如血糖濃度是如何通過糖原代謝來調控的？這個問題涉及的知識面廣，需要了解糖、蛋白質、酶、激素、糖代謝等各章內容才能完全理解。在布置作業時，在各章中提出一系列相關的問題，如在學習多糖的結構時，提問糖原和淀粉的結構與功能有什么關系。指出支鏈淀粉和糖原高度分支既可增加分子的溶解度，又使分子有很多非還原端同時受到降解酶（淀粉磷酸化酶、糖原磷酸化酶）的降解，加速高分子聚合物變成單體，有利于及時動用葡萄糖貯存庫，以供代謝的急需。強調答案中涉及的一些知識將在后續講解，設置懸念，激發學生興趣。

后續各章中，蛋白質的重要性質中的別構作用，酶化學中的以糖原磷酸化酶為例的共價調節酶，激素作用機制中強調cAMP作為第二信使來調節細胞內的多種酶活性，糖原代謝中糖原的分解和合成的過程及關鍵步驟和關鍵酶等問題，都圍繞“血糖濃度—糖原代謝”這一主線展開。有了以上的內容鋪墊，在學習糖原代謝時再提出這個問題，就可以迎刃而解。當然，機體代謝極為復雜，教師需要設立多個類似的主題，才能把知識盡可能一網打盡。

通過一個問題把各章節的內容聯系起來，形成“緯線” 類似的例子有很多，如NADP、NAD、FMN、FAD、COA共有的結構分子是什么？意義是什么？簡要來說，這五種物質共有的結構是核苷酸，它們是生物體內物質代謝的重要輔酶或輔基，結構中的核苷酸結構說明它們的合成與核苷酸代謝有關，證明物質代謝是相互聯系的，也表明核苷酸代謝在生物體內發揮了重要作用。本題可以把酶、生物氧化、糖、脂、核酸代謝等內容串聯起來。

又如物質代謝過程中有哪些穿梭系統？這些穿梭系統包括通過甘油磷酸穿梭、蘋果酸穿梭轉運細胞質中產生的NADH;通過檸檬酸—丙酮酸穿梭，使脂肪酸合成過程中需要的乙酰CoA從線粒體轉運進入細胞質;通過丙氨酸—葡萄糖轉運，使肌肉細胞和肝臟之間進行氨基轉運等。其他類似的還有大分子合成過程中需要的核苷三磷酸種類、大分子合成過程是否需要引物等，讓學生通過總結、比較，加深對知識的理解。

從細節入手，提煉各章節的重點，織就知識網絡 要掌握知識，只建立知識框架是不夠的，還要深入了解其中的細節，理解其中的奧妙，然后才能內化形成自己的思維方式。如問題：為什么糖類缺乏時會抑制脂肪酸的合成？該問題可以從脂肪合成的原料來源、轉運方式、限速酶和物質代謝的關聯性等方面闡述，條理清晰、證據翔實，不但總結了脂肪合成代謝的重點內容，而且對培養學生的科學思維也有幫助。類似的問題還有：α-螺旋在哪些情況下不易形成？等等。

3 選擇典型習題，提高解決實際問題的能力

學習知識最終要應用于實踐。電泳是生物化學研究中最常用的分離、分析手段，通過習題的練習可以讓學生模擬實踐。如有一個三種氨基酸（Thr、Lys、Glu）的混合物，在pH6.0下進行電泳，然后用茚三酮顯色。請畫出電泳后的氨基酸分布圖，并標明陽極、陰極和原點。本題涉及氨基酸的兩性解離、顏色反應以及電泳原理及操作等知識點，理論與實踐結合，通過練習，學生可以體會到知識轉化為成果的樂趣。

要運用知識解決問題當然離不開計算，基礎生物化學的計算題難點主要集中在等電點計算和酶的活力計算這兩個方面，適當選取有代表性的計算題，可以起到事半功倍的效果。如“求小肽Lys-Ile-Glu的等電點”這個題目就很有代表性，這個小肽雖然只有三個氨基酸，但側鏈基團中既有酸性可解離基團，也有堿性可解離基團，而且連接形成肽鍵，解離情況更加復雜。如果會做這個題，其他的等電點計算題都會迎刃而解。酶活力計算方面可以選擇常規實驗“小麥淀粉酶活力的研究”中淀粉酶的活力的計算。

4 深入剖析似是而非的答案，加深理解知識

學生學習過程中經常會因為對某個問題認識得不深刻，從而走進知識的誤區。核酸化學一章中有一道這樣的習題：一個單鏈DNA和一個單鏈RNA相對分子質量相同，有哪些方法可以鑒別它們？本題是一道針對核酸的基本成分和性質的綜合題，不但要根據核酸的性質提出鑒定的方法，方法還要有可行性。該題的正確答案應該至少包括：用專一性的DNA酶或RNA酶分別水解，若水解前后紫外吸光值變化顯著，則是該酶的底物;用堿水解，RNA能被水解，DNA不能被水解，若水解前后紫外吸光值變化顯著，則為RNA;顏色反應，二苯胺與DNA反應產生藍色物質，苔黑酚與RNA反應產生綠色物質;用酸水解后，用層析法、電泳法等進行單核苷酸分析，含有尿苷酸的是RNA，含有胸苷酸的是DNA[1]。

學生給出的方案眾多，其中大多數是錯誤的或不可行的，從這些答案之中也反映出學生對知識的理解似是而非。如果只給出正確答案，顯然不能解開疑惑;若能及時剖析，則是一次非常好的學習機會。

答案1：DNA溶于苯酚而RNA不溶，可依此鑒別。DNA之所以能溶于苯酚，是因為雙螺旋結構形成后，極性的磷酸和戊糖暴露在外，易和苯酚發生作用，也能溶于一定濃度的乙醇（但乙醇濃度太大時會爭奪DNA上的結合水而導致DNA沉淀）;RNA是單鏈，不能把非極性基團隱藏，對極性物質有排斥作用，因此不易溶于苯酚、氯仿等有機溶劑。而本題中需要鑒別的是單鏈DNA，它的非極性基團特征和RNA相似，遇到苯酚也是不溶的，因此不能利用苯酚來鑒別。

答案2：把兩種液體分別加熱至82～95 ℃之間，測定260 nm紫外光吸收強度，明顯降低的是DNA。這位學生顯然對DNA熱變性理解較好，如果用此方法鑒別雙鏈DNA是有效的，但是沒有注意到題目中的是單鏈DNA，單鏈DNA在此條件下不會發生變性，如果降解的話也和RNA相似，不會看出明顯的吸光值變化。

答案3：DNA和RNA中的含磷量分別為9.2%和9.0%，可以通過測定磷含量的方法鑒別。與之相似的另一個答案是純DNA的A260 nm/A280 nm是1.8，RNA的A260 nm/A280 nm是2.0，分別測定這兩個溶液的比值來鑒別兩種物質。這兩種物質無論是含磷量還是吸光值之比，差別都不是很顯著，考慮到測定過程中的誤差，用測定數據的方式鑒別可行性很差。

答案4：可以采用堿水解的方法，把兩個分子分別放入1 mol/L的NaOH溶液中，用玻璃棒不斷攪拌，有黏稠物質的是DNA，另一個是RNA。能夠粘在玻璃棒上的DNA必須是未降解的長鏈基因組DNA，如果能與RNA相對分子質量相同，而RNA的相對分子質量遠遠小于DNA，必然不能有此現象發生。

答案5：用甲基綠—吡羅紅染色劑，綠色的是DNA，紅色的是RNA。甲基綠—吡羅紅為堿性染料，它們分別能與細胞內的DNA、RNA結合呈現不同顏色。當甲基綠與吡羅紅作為混合染料時，甲基綠與染色質中的DNA選擇性結合，顯示綠色或藍色;吡羅紅與核仁、細胞質中的RNA選擇性結合，顯示紅色。其原因可能是兩種染料的混合染液中有競爭作用，同時兩種核酸分子都是多聚體，而其聚合程度有所不同。甲基綠易與聚合程度高的DNA結合呈現綠色，而吡羅紅則與聚合程度較低的RNA結合呈現紅色（但解聚的DNA也能和吡羅紅結合呈現紅色），即：RNA對吡羅紅親和力大，被染成紅色;而DNA對甲基綠親和力大，被染成綠色;而對于細胞外解聚的DNA片段，只能和吡羅紅結合呈紅色[2]。因此，該方法是不能用來解決本問題的。

5 提高科學規范的書面表達能力，防止知識碎片化

作業中不能完整表述、語言不規范的現象也比較普遍。如：簡述動物機體如何保持血鈣的平衡。正確答案：當血鈣濃度低于正常值時，刺激甲狀旁腺分泌甲狀旁腺素，促進骨骼脫鈣，從而提高血鈣濃度抑制腎小管重新吸收磷酸離子，最終使血鈣恢復正常;高于正常值時，刺激甲狀旁腺副濾泡的C細胞分泌降鈣素，使血鈣濃度降到正常水平，即甲狀旁腺激素和降鈣素相互制約，使體內的血鈣含量維持在正常水平。答案1：甲狀旁腺素可促進血鈣增高，降鈣素可使血鈣降低。答案2：通過甲狀旁腺素和降鈣素的相互制約，可保持血鈣的正常水平。這些答案雖然不算錯誤，但是作為一道簡述題，學生不能有邏輯地、科學規范地闡述問題，說明知識碎片化嚴重，長此以往，不能形成科學思維方式，教師要及時糾正、科學引導。

參考文獻

[1]張來群，謝麗濤，李宏.生物化學習題集[M].北京：科學出版社，1998.

[2]王志宏.甲基綠吡羅紅必須混合使用嗎[J].實驗教學與儀器，2011（9）：37.

作者：馮俊榮，煙臺大學海洋學院，副教授，研究方向為生物化學（264005）。