基于雨課堂的混合式教學在釀酒專業生物化學糖代謝中的應用

鐘艷霞

關鍵詞：雨課堂;混合式教學;生物化學;糖代謝

中圖分類號：G642文獻標識碼：A 文章編號：1009 — 2234（2021）03 — 0159 — 03

生物化學起源于19世紀的歐洲，是生物學與化學交叉而產生的一個邊緣學科，它是利用化學、物理學和生物學等理論和方法來研究生物的交叉學科，因此它又稱為生命的化學。生物化學的教學內容包括三大塊，即：生物大分子的結構與性質（靜態生物化學）、物質代謝與能量代謝（動態生物化學）、遺傳信息傳遞與表達（機能生物化學）〔1〕。該門課程內容龐雜、理論知識點繁多且瑣碎、代謝路徑錯綜復雜、概念抽象難于記憶，學生普遍反映該門課程難學、難記、難通過，對該門課程的興趣和積極性缺乏，反而存在著畏難情緒，導致課堂互動氛圍沉悶，教師教學難度提升，教學效果也大受影響〔2〕。

茅臺學院作為一所新成立的應用技術型本科高校，主要以釀酒專業為特色，培育具有寬廣知識和多領域適應能力的一流應用型釀造工程技術人才，生物化學作為其中的學科平臺課，要為后續課程如微生物學、釀造酒工藝學等提供理論基礎。但其傳統的教學模式已經不再適應形勢的發展，隨著2018年教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》中指出，“促進教育信息化從融合應用向創新發展的高階演進，信息技術和智能技術深度融入教育全過程，推動改進教學、優化管理、提升績效”、“以人工智能、大數據、物聯網等新興技術為基礎，依托各類智能設備及網絡，積極開展智慧教育創新研究和示范，推動新技術支持下教育的模式變革和生態重構”，在全國范圍內興起了將信息技術與教育教學深度融合的研究和實踐活動〔3〕。

雨課堂是清華大學和學堂在線共同推出的新型智慧教學解決方案，是教育部在線教育研究中心的最新研究成果，推動混合式教學，在課前預習、課堂互動、課后復習三個環節均發揮作用，致力于快捷免費的為所有教學過程提供數據化、智能化的信息支持〔4〕。該工具是一個巧妙地插入PowerPoint與微信的小插件，當今時代的學生人人都有手機和微信，保障了該教學工具能普遍應用的可行性。本文將以釀酒專業生物化學課程糖代謝部分教學內容為例，探討基于雨課堂的混合式教學模式。

一、基于雨課堂的混合式教學模式在糖代謝教學中的應用設計

（一）教學理念

堅持以學生為中心，堅持教為學服務，在教學中積極滲透德育教育，培養學生嚴謹的科學態度、敢于探究的科學精神、勇于改變的創新意識等核心素養和對國家和社會的高度認同感、歸屬感、責任感和使命感。注重揭示生物體內各物質代謝的聯系和調節規律，培養學生知識遷移、歸納、類比等多種思維能力和探索創新的科學精神。在糖代謝學習過程中不斷啟發引導學生進行發現問題、分析問題、解決問題，融合先進的慕課視頻等信息技術，通過設計不同的教學活動來實現交互式教與學的關系，加深學生對糖代謝不同途徑與其能量計算的認識和理解，充分實現教師為主導，學生為主體的教學理念。

（二）糖代謝教學內容分析

《糖代謝》是釀酒工程專業、葡萄與葡萄酒工程專業生物化學教學中物質代謝部分的第一課，非常重要。授課教材選擇張洪淵主編的《生物化學》第三版（化學工業出版社）。《糖代謝》教學內容選自第九章，共5個課時，包括糖代謝概述、糖的分解代謝（糖酵解途徑、三羧酸循環、己糖磷酸途徑）、糖的合成代謝（光合作用、糖原合成）。糖代謝途徑多、復雜交錯，涉及的化學反應和變化非常復雜。

（三）糖代謝學情分析

1.知識儲備：學生已經通過對本學期教學的第二章糖化學的學習，對糖的分類、結構和性質等內容都有了深入的認識，并通過對本學期教學第八章能量代謝與生物能的利用的學習，對能量的產生和ATP等概念有了初步的認識和了解，因此在本部分內容的教學中可以有意識地以學生既有知識為基礎，喚醒學生的知識記憶，并以此為基礎進行相應的拓展和提高，引入代謝途徑的學習，幫助他們全面掌握代謝途徑的學習方法和學習要點。

2.能力水平：學生通過之前課程的學習已經掌握了生物化學課程學習的基本方法和思想，具有一定生物學概念的理解和記憶能力，能夠較好地運用所學知識解決實際問題，能夠通過教師的引導很快掌握一些基本方法和拓展理論。具有利用網絡資源和電子設備進行學習的能力。

3.心里特征：熟悉傳統平面固態教學方式，希望接受不同于傳統媒介的教學模式，自主意識強，對信息化教學接受程度高，對手機獲取信息的依賴程度高，希望通過自主探究、互動協作的方式完成學習任務。

（四）糖代謝學習目標分析

1.知識目標：能夠了解糖的降解、吸收與轉運等基本知識，了解高血糖與糖尿病等生活常識;能夠掌握糖的分解代謝途徑（糖酵解途徑、三羧酸循環、己糖磷酸途徑）的過程、反應部位、關鍵酶、ATP生成、生理意義;能夠掌握糖原合成和糖異生的過程、反應部位、關鍵酶和生理意義。

2.能力目標：課前教師將教學材料發給學生，學生通過自主預習，能夠初步了解糖類分解和合成代謝途徑，培養學生自主學習的能力;結合前期糖類化學的學習，教學過程中通過從簡單到復雜的基本研究思路，通過逐步分析化學反應和基團，同時結合能量變化，最后完成對整條代謝途徑的分析，培養學生科學研究的基本思維。同時通過學科融合思維，引導學生感受代謝途徑的學習過程，培養學生學科知識相互遷移的能力。

3.素養、思政目標：通過代謝途徑中反應過程與能量變化的分析，引導學生觀察事物的相互聯系，促進了學生形成尋找知識內在聯系的思維;通過介紹Hans Krebs獲諾貝爾生理學或醫學獎，幫助學生建立對物質代謝研究的重要科學價值的判斷，培養學生深刻認識科學家們對物質代謝研究做出的重要貢獻，同時促進了學生社會責任感的養成。

（五）糖代謝教學重難點確立

1.教學重點：糖類代謝途徑（糖酵解、三羧酸循環、糖異生）的反應過程、發生部位、關鍵酶、生理意義。

2.教學難點：糖酵解階段和糖的有氧氧化過程的能量計算，以及二者之間的區別和聯系。

二、基于雨課堂的混合式教學模式在糖代謝教學中的應用過程

（一）課前預習

課前教師將預習任務單通過雨課堂發送給學生，學生可在手機微信中看到相應通知，不會錯過消息。在該學習任務單中，插入了5個慕課視頻片段，分別是：知識點1糖酵解、知識點2糖的有氧氧化、知識點3磷酸戊糖途徑、知識點4糖原合成與分解、知識點5糖異生。這幾段視頻的時間在4-10分鐘不等，學生可以利用碎片化的時間，隨時隨地點擊學習，也可以根據自身的情況反復觀看，實現了學生的自主學習與個性化學習。在該學習任務單的最后，還設置了5個預習檢測題，分別針對的知識點有：單糖吸收轉運、糖酵解概念、糖酵解發生定位、三羧酸循環發生定位及糖原合成發生定位。通過預習任務單，學生自主學習能力增強，并對即將講授的內容有了清晰的認識，也確定了自身不理解的內容是哪些，以便在課中重點關注，或者提問或者與同學探討，讓學習有了更明確的方向。

（二）課堂互動

首先，學生通過掃碼進入課程簽到，節省了點名時間。課堂引入環節，通過一張“主食”的圖片，提問學生為什么我們每天要吃飯，每天必吃的主食是什么成分，它進入我們人體后會有哪些變化。這些問題的提出方式，既可以是雨課堂的“彈幕”，也可以是“搶答”功能。這些新穎的提問方式會讓學生有新奇的體驗感覺，從而提升課堂氣氛。在學生熱烈的回答聲中，開始第一節內容的講解，淀粉進入人體的消化吸收過程，此時學生求知欲強烈，可以繼續展示一張“釀酒高粱到蒸餾出酒”的圖片，提問學生高粱中的淀粉是如何變成白酒的，想要知道答案就要學習第二節的糖酵解內容，從而引起學生對第二節內容的學習興趣。

第二節糖的分解代謝，糖酵解將是學生接觸到的第一條代謝途徑，可結合有機化學的結構和基團反應，來分析代謝途徑中各步反應之間的連續性，重點強調第1、3、10步限速反應及其限速酶，第7、10步兩步磷酸化步驟，最后結合前面第八章的知識分析NADH和丙酮酸的命運，從而引出酒精發酵，回答前面提出的微生物發酵產酒的問題，這是釀酒工程專業學生必須掌握的代謝機理，將枯燥的生化理論知識與白酒生產實際想聯系，會讓學生對自己所學知識產生信心和興趣，記憶也會更加深刻。第二條代謝途徑三羧酸循環，也叫Krebs循環，而從引出科學家Hans Krebs獲諾貝爾生理學或醫學獎，讓學生認識到科學家的重要貢獻，促進社會責任感的形成。第二條代謝途徑的講解不在于各個化學反應步驟，而在于總反應過程的特點，即四次脫氫、二次脫羧、一次底物水平磷酸化。兩條代謝途徑的比較和聯系是要和學生一起去總結的，并且要著重分析整個有氧氧化過程的ATP生成情況。磷酸戊糖途徑是糖的分解代謝支路，只需強調其生理意義和發生部位，其代謝過程可弱化講解。

第三節糖的合成代謝，重點是糖異生途徑的講解，需要強調它并不是糖酵解途徑的簡單“逆反應”，存在一個丙酮酸羧化支路，與糖酵解的3個限速步驟相對應，該途徑也有3個關鍵反應。此途徑的生理意義也是學習的一個重點，對于維持血糖濃度的恒定非常重要。

此外，在整個章節的講解中，每完成一小節或者一段知識點，都設計有相應的練習題，由于雨課堂平臺的存在，可以讓老師和學生實時查看到答題情況，有利于老師判斷學生對知識點的理解和掌握情況，從而有針對地做相應的講解和分析，并及時對課程設計做出相應調整。

（三）課后鞏固

生物化學這門課程需要理解和記憶的概念非常多，需要在平常的學習中逐步去消化理解，不能寄希望于期末的突擊，因此，每個章節完成后，通過雨課堂給學生發放課后任務單，包括多種題型，涵蓋眾多知識點，讓學生在練習中鞏固。

總之，通過雨課堂線上線下混合式教學實踐方法的應用，改變了傳統的教學模式和學習模式，有利于培養學生的自主學習能力、分析問題能力和解決問題能力。同時，這對教師也是一種全新的考驗，需要專業課教師不斷學習新的技術、新的理念和新的工具，接受時代賦予教師的挑戰〔5〕。

〔參 考 文 獻〕

〔1〕張洪淵，萬海清.生物化學〔M〕.北京：化學工業出版社，2018：1.

〔2〕武慧敏，鄭曉珂，趙樂，等.中藥學專業生物化學《糖代謝》教學設計案例〔J〕.中醫藥管理雜志，2017，（17）：37-39.

〔3〕中華人民共和國教育部.教育信息化2.0行動計劃.2018-4-18〔EB/OL〕.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

〔4〕楊菁，李寧，王順，等.基于雨課堂的混合式教學在留學生生物化學教學中的應用〔J〕.基礎醫學教育，2019，（04）：312-314.

〔5〕李寧，王順，楊菁，等.基于雨課堂的混合式教學在生物化學脂代謝教學中的應用〔J〕.基礎醫學教育，2018，（06）：491-493.

〔責任編輯：侯慶海〕