面向學科競賽與課程學習有機融合的生物化學教學設計與實踐

摘? 要：生物化學課程是諸多本科專業的核心必修課程之一。由于其知識體系龐雜，基本概念抽象，教學內容既不易激發學生的學習興趣，也難以和學科發展前沿自然的銜接起來，該課程的教學效果一直難以令人十分滿意。學科競賽是大學生創新活動的重要組成部分。教師嘗試將學科競賽與本課程的學習有機融合起來。一方面，將學科競賽的獲獎作品整合到生物化學課程的經典教學內容中。另一方面，利用課程教學主渠道，激勵并指導學生參加學科競賽，以期獲得新的更好的競賽成績。本次教學改革激發了學生學習生物化學課程的興趣，有效提高了該課程的教學效果。

關鍵詞：生物化學;課程教學改革;學科競賽

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）16-0075-04

Abstract： Biochemistry is one of the core compulsory courses for an array of undergraduate majors. The knowledge system of this course is complex， and its basic concepts are abstract. Moreover， its teaching content is not easy to stimulate students' interest in learning or connect with the frontiers of this discipline. Thus， the teaching effect of this course has been difficult to be very satisfactory. Academic competition is an important part of the innovation activities of college students. This study managed to integrate academic competitions with the learning of this course. On the one hand， the award-winning works of the academic competition were integrated into the classic teaching content of biochemistry course. On the other hand， the main channel of course teaching is recruited to encourage and guide students to participate in the academic competition， in order to obtain new and better competition results. The teaching reform this time has boosted students' interest in learning biochemistry course and effectively improved the teaching effect of the course.

Keywords： biochemistry; reform of course teaching; academic competition

一、“賽教融合”的教學改革策略

2018年8月，教育部下發了《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》。通知明確要求：“打造‘金課，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度”。生物化學課程是生物類、醫藥類、農林類、食品類等諸多本科專業的核心必修課程之一。該課程是學生從分子水平對生命系統形成認識和理解的基礎，對于專業核心競爭力的形成具有重要意義。然而，生物化學課程知識體系龐雜，基本概念抽象，教學內容既不易激發學生的學習興趣，也難以和學科發展前沿自然的銜接起來[1-2]。以上不利因素的存在使得該課程的教學效果一直難以令人滿意。通過開展教學改革來克服以上不足，并進一步將生物化學課程打造為“金課”，對于相關本科專業的人才培養是十分有益的。

2018年6月，教育部部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上的講話中明確要求：“要加強創新創業教育。持續深化創新創業教育改革，推動創新創業教育與專業教育緊密結合，全方位深層次融入人才培養全過程”。將創新教育融入課程教學，是落實陳寶生部長講話精神的關鍵之一。學科競賽是大學生創新活動的重要組成部分，其育人育才功能日益受到各級教育工作者的重視[3-5]。作為一種實踐教學的高級形式，學科競賽在培養學生問題意識、整合學生創新知識和磨礪學生創新人格與團隊精神三個方面，具有獨到的優勢[6-8]。到目前為止，已有一系列生物醫藥領域的學科競賽，如全國大學生生命科學競賽、全國大學生生命科學創新創業大賽、全國大學生藥苑論壇和全國醫藥院校藥學/中藥學世界大學生創新創業大賽等等，其考察范圍均涉及生物化學課程的教學內容。這些競賽對生物化學課程教學有潛在的促進作用。一方面，競賽的獲獎作品，是本科生在教師的指導下開展科研工作取得的研究結果，也是生物化學課程經典教學內容在不同情形下的靈活運用。往屆學生的參賽獲獎作品，可以轉化為支持經典教學內容的例證，也可以轉化為課堂討論時使用的話題。在生物化學課程教學中使用這些素材，對激發學生學習興趣和提高學生學習信心都是十分有利的。另一方面，參加學科競賽可以更加客觀地檢驗課程教學效果，強化創新能力。反過來，課堂教學也能夠為學科競賽提供支撐。通過課堂教學，教師可以向學生講授與學科競賽的考察內容相關的基本原理與方法，宣傳學科競賽的基本情況，組織指導學生參加競賽。實現生物化學課程教學與學科競賽的有機融合，使此兩者相互促進、協同發展，對于提高課程教學效果和人才培養質量都是十分有利的。

近年來，教師一直積極指導與生物化學課程教學內容相關的大學生學科競賽，在全國大學生生命科學競賽、全國大學生生命科學創新創業大賽、全國大學生藥苑論壇等競賽中多次獲獎，積累了較豐富的競賽獲獎作品。在此基礎上，教師開展了面向實現“賽教融合”的生物化學課程混合式教學改革（主要設計思路如圖1所示）。一方面，將學科競賽的獲獎作品整合到生物化學課程的經典教學內容中。這樣既可以提高學生的學習興趣，又可以增加教學內容的創新性與挑戰度。在此基礎上，合理選擇教學模式，設計教學過程，開發教學資源，完成混合式教學。另一方面，利用課程教學主渠道，激勵并指導學生參加學科競賽，以期獲得新的更好的競賽獲獎作品。最后，評估本次教改所取得的實際效果并提出下一步的課程建設與改革方案。本次課程教學改革可望通過教學內容的變革，將創新教育融入課程教學中，從而有力打造生物化學“金課”，在切實提高課程教學效果的同時有效強化學生的科研創新能力。

二、“賽教融合”的教學設計

一般而言，國家級學科競賽的獲獎作品會具有一定的規模體量，內容也比較豐富。為便于學生理解與掌握，教師首先將競賽作品拆解為若干個相對獨立的小模塊。每個小模塊包括相對完整的實驗設計、實驗研究與結果分析。然后，教師根據這些小模塊與生物化學各章節經典教學內容的關聯程度來進行整合。比如，蛋白質電泳與免疫印跡是生物化學研究的基本實驗技術之一。一般的教材主要介紹其基本原理與操作流程，但對于這兩種實驗技術在什么情形下應用，可以解決什么問題，運用時有何注意事項等細節問題幾乎沒有介紹。在實際教學過程中，學生對這部分內容的印象一般比較模糊。盡管他們可以用死記硬背的方法來應付考試，但往往不能靈活地將這些實驗技術應用于實際的科研工作中。由于教材在編寫時需要注重知識的普遍性，往往不便針對某一具體的研究實例進行較為詳細的介紹。這時，根據教材內容向學生講解這些技術的操作細節、常見故障與排除方法以及對結果的分析和解釋等實用性很強的知識確實存在一定的困難。往屆學生在參加學科競賽的過程中，利用蛋白質的電泳與免疫印跡的方法研究了某個關鍵蛋白在動物疾病形成過程中表達水平的變化。為克服課程教學過程中遇到的上述普遍性問題，教師將這些獲獎作品中的相關實驗操作與結果整合成一個相對完整的模塊，并將其作為教學案例融入本節教學內容中。首先向學生介紹相關背景知識，包括疾病的病理過程以及該蛋白在疾病發生中的作用。然后介紹往屆學生在參賽時是如何利用教材中的知識，檢查該蛋白在疾病形成過程中的表達水平變化。此時，可以聯系往屆學生開展工作的實際情況，詳細地向聽課學生介紹實驗操作的要點在哪里，容易遇到哪些問題，遇到問題時該如何解決，得到的典型結果是什么，對于得到的結果應如何進行分析與解釋等等。最后，向聽課學生點明該教學案例是往屆學生在參加學科競賽過程中完成的工作。同時還可以自然而然地介紹該學科競賽的主要考查內容、往屆學生的參賽成績等基本情況，鼓勵聽課學生組隊參賽。又比如，“活性氧類（ROS）的生成與清除”也是生物化學的重點教學內容之一。對于活性氧類的生理功能與病理意義，教材上大多只是從ROS化學性質的角度進行了較為抽象的解釋，缺乏生動實例的支撐。往屆學生在參加學科競賽過程中，檢測到肝內ROS水平隨肝損傷程度的增加而增加，而在藥物緩解肝損傷的過程中，肝內ROS水平呈逐漸降低的趨勢。教師將獲獎作品中與ROS檢測相關的實驗設計與結果分析作為一個模塊，整合到本節教學內容中。利用學生競賽獲獎作品中的相關研究結果，教師可以生動地向學生介紹檢測ROS的意義、方法與代表性結果分析。學生則更容易對這部分教學內容形成深刻的印象。

“賽教融合”的教學內容設計有效增加了教學內容

的生動程度與教學內容對學生的吸引力。但是，學科競賽獲獎作品的融入不可避免地增加了教學內容的體量。在不改變培養方案規定的學時數的前提下，如何將更多的教學內容傳授給學生呢？為了解決這一問題，教師采用了“翻轉課堂”這一新的教學模式。在傳統課堂中，教師在課堂時間內向學生傳授知識。學生在課下時間復習教師講授的內容，通過完成作業、交流討論等形式實現知識的內化。由此可見，傳統課堂的教學范式是“課上學習，課下內化”。與傳統課堂不同，“翻轉課堂”模式要求學生在課下時間利用教材、教學視頻等教學資源完成對新課的學習。在課上時間，教師指導學生開展討論，完成練習。學生則在此過程中完成知識的內化。“翻轉課堂”模式將教學的范式翻轉為“課下學習，課上內化”。目前，“翻轉課堂”模式在不同層次學段的各種課程教學中都有了較為廣泛的應用，取得了不錯的效果[9-11]。其優點主要有以下兩個方面。第一，“翻轉課堂”模式要求學生在課下自主完成新課的學習。因此，在“翻轉課堂”模式下，學生會投入更多的課下時間和精力到學習活動中[12-13]。第二，在“翻轉課堂”模式下，教師和學生有更多的時間就教學內容開展討論交流。這對于學生高效地內化知識是十分有利的[14-15]。對于“賽教融合”的教學內容，教師采用“翻轉課堂”模式來開展教學。具體而言，先將設計的教學內容錄制成教學視頻，并提供諸如文獻、圖片、鏈接等輔助教學資源，把這些資源上傳到教學網站中。然后，要求學生利用這些教學資源開展課下自學。為了提高學生的課下學習效率，教師還為學生提供了配套的導學問題。同時，教師還為學生準備了一定量的習題，包括鞏固所學內容的練習題和運用所學內容的拓展題。最后，在課堂時間內，教師檢查學生的自學情況，指導學生完成習題并與學生就教學內容進行交流。學生則通過以上教學環節實現知識內化。

三、課程教學的實施與教學效果分析

教師于2020年上半年開展了“賽教融合”的生物化學課程教學實踐。受新冠肺炎疫情影響，本學期課程教學只能以線上形式進行。對于一般性教學內容，教師以在線的傳統講授模式向學生講解。對于“賽教融合”的教學內容，則依托在線課程以“翻轉課堂”模式開展。在建設在線課程時，教師充分突出以學生為中心的設計理念。學生是學習的主體。開發網絡在線學習資源的目的，是方便學生學習與復習本門課程。生物化學知識體系龐雜，需要理解和記憶的知識點較多。而學生中有相當一部分學習基礎相對不足，學習本課程時可能面臨的困難更多。為便于學生理解，教師在設計教學資源時，注重了對知識點的充分細化。對于比較困難的教學內容，教師將以知識點為單位開發教學資源。這種做法既有利于降低單個教學資源的規模，減輕學生學習時的心理壓力，又有利于把單個困難的知識點講深講透，便于學生理解。對于“賽教融合”的教學內容，教師盡量使用一些趣味性強的教學資源來激發學生學習興趣，加深學生對知識的印象。另一方面，在開發教學資源時，教師注重以形象的語言闡釋抽象的概念，注重對教材內容的深入講解和剖析，從而為學生的學習創造便利。另外，教師也注重充分調動學生學習積極性。教師通過在線課程的交流版發言、QQ群等形式不斷與學生溝通，及時解答學生在學習過程中遇到的問題。在課程教學內容正式開始之前，向學生明確提出導學問題與學習要求。學生利用在線課程開展學習活動時，容易集中注意力，做到有的放矢。這樣，學生的學習成就感增加，學習積極性也就更容易被調動。此外，除“賽教融合”外，教師還以學生日常生活中的相關案例或者教師科研工作中的相關實例為基本素材，開發教學資源并在課程教學中使用。在線上教學平臺上，教師可以利用這些教學資源，組建學生討論組對相關問題開展研究性學習。這樣就可以有效引導學生自主思考教學內容中與案例相關的生物化學基本概念和原理，從而加強加深學生的學習效果。

學生對本次“賽教融合”的教學內容改革以及在線課程建設的反應十分積極。學生普遍認為，學科競賽的獲獎作品，都是往屆學生在教師的指導下開展科研工作而完成的。在生物化學課程的理論與實驗教學中使用這些素材，有利于拉近學生與課程教學內容的距離，提高教學內容對學生的吸引力，激發學習興趣，提高學習自信心。學生對各項賽事基本情況的介紹也比較歡迎，有一部分優秀的學生在學完本課程后向教師表達了參加相關學科競賽的意向。對于在線課程教學的各個環節，多數學生也持肯定態度。本課程的在線教學活動形式多樣，包括在線觀看教學視頻、課前簽到、交流討論、在線小測驗、問卷調查和期末考試等等。多數學生都能積極主動地參與到以上諸多教學環節中，認真完成教師布置的學習任務。從學生評教情況來看，本課程學生評教得分為92.88分（按我校相關管理文件規定，學生評價90分及以上的課堂數不得超出學生當前學期參評課堂的35%）。由此可見，多數學生對本在線課程的建設與應用情況是非常滿意的。在本課程的具體評教意見中，學生提到：“錄制的視頻很好，每個視頻有針對的教學內容，講解的都很詳細，每節課進行的問題討論很好地讓大家了解重點，也有對應的作業，及時的測驗，感覺屬于比較好的線上教學了。”“老師上課非常有規劃，每次上完課都會布置作業，每章都有考試，同學們能及時復習?！薄袄蠋熤v課認真到位，講課方式容易讓學生接受，講課內容學生易懂，布置適量課堂測試督促學生學習，及時回答學生問題和講評作業。”學生的肯定是對教師最大的支持。教師一定不辜負學生的肯定與期望，認真將本門課程建設的越來越好。

四、結束語

課程教學是高校人才培養的主渠道。學科競賽則是導向高校創新人才培養的有效途徑。此兩者在培養人才的最終目標上是高度一致的。然而，目前尚缺乏有效的機制將以上兩種人才培養途徑有機融合起來，使之相互補充，相互促進，從而取得更理想的育人效果。本項目擬在前期多次指導學生參加生物化學課程相關學科競賽獲獎的基礎上，將生物化學課程教學與相關的學科競賽有機融合起來。一方面，利用競賽獲獎作品豐富課程教學素材。這樣既有利于課程教學內容的動態調整，也有利于及時將學生身邊的科研成果回饋到課堂教學中去，從而在激發學生學習興趣的同時提高教學內容的高階性、創新性與挑戰度。另一方面，利用課程教學主渠道，激勵指導學生參賽，在有效強化學生科研創新能力的同時更為客觀地檢驗課程教學效果。

本次“賽教融合”的課程教學改革收到了預想的成效，得到了學生的歡迎。為在此基礎上進一步將本次教學改革推向深入，教師還將在以下三個方面開展進一步建設。

1. 持續更新課程教學內容。教師不斷挖掘學生競賽獲獎作品中涉及生物化學學科領域發展前沿的素材，并將這些素材轉化為教學案例。利用這些新教學案例來更新教學內容，可以有效提高教學內容對學生的吸引力。這樣，既提高了課程的高階性與挑戰度，又提高了課程的創新性。

2. 持續提升在線教學資源質量。既提升了在線課程中教學視頻的數量和質量，又豐富了在線課程中的試題習題并完善其答案與解析。這樣可為學生利用在線課程及時開展自學、預習和復習提供方便。

3. 開展線上線下相結合的混合式教學。本次教學實踐受疫情影響，課程教學只能以線上形式開展。當教學秩序逐漸步入正軌后，是不可能單純以線上教學的形式來完成教學任務的。因此，教師將依托現有在線課程，開展混合式教學的初步設計。根據課程教學內容，在“賽教融合”的基礎上設計一系列高質量的互動主題，引導學生在交流討論過程中對相對困難的教學內容更為深刻的理解和掌握。

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