雨課堂輔助下思維導圖在生物化學教學中的應用探索

朱偉華，趙桂云，王 珊，劉寶巖，朱 梅

(1.北華大學理學院，吉林省 吉林市 132013；2.吉林衛(wèi)生學校，吉林省 吉林市 132106)

生物化學是高等師范院校生物科學專業(yè)最重要的核心課程之一，是研究生物體的化學組成和生命過程中生物化學變化規(guī)律的科學，是當今發(fā)展最為迅速的前沿學科。學生學好生物化學可為后續(xù)學習細胞生物學、生理學、遺傳學等其他課程奠定基礎，而且生物化學內(nèi)容和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生及人們的生活密切相關。因此，生物化學的理論和實驗技術在與生命相關的所有學科中起到非常重要的作用。但由于課程內(nèi)容抽象、知識點聯(lián)系緊密、系統(tǒng)性強，大多數(shù)學生在學習過程中出現(xiàn)理解難、記憶難、運用難等問題。在傳統(tǒng)生物化學課堂教學中，教學模式以講授為主，教師控制教學的每個環(huán)節(jié)，教學內(nèi)容多而課時又少，學生難以跟上教學進度，導致教師教與學生學兩方面的積極性都不高。

雨課堂利用微信和PPT插件進行教學活動，使智能手機成為教學的工具。學生在課堂上通過彈幕參與課堂討論，實時回答問題，教師可以隨時了解學生的學習狀況，師生互動和溝通反饋及時，課堂教學效果得到有效提升[1]。思維導圖具有開放性、層次性、發(fā)散性等特點[2]，將同一主題衍生的不同知識點鏈接起來，用層次分明、條理清晰的圖形代替繁瑣的文字信息，系統(tǒng)且有重點地展示課堂教學內(nèi)容，使教學內(nèi)容深入淺出。因此，思維導圖特別適合解決學生在學習生物化學時遇到的知識理解難、記不清等問題[3]。學生通過思維導圖可以一目了然地了解知識點的脈絡，自我建構新知識，極大提高學習興趣和學習效率。

1 雨課堂輔助下思維導圖在生物化學教學中的應用

雨課堂和智能手機具有靈活、便捷、交互性好的特點，有利于課堂上教師與學生之間的交流。筆者近年來在生物化學教學中嘗試將雨課堂和智能手機作為學習載體并輔助思維導圖，教學內(nèi)容重點突出，層次分明，知識點相互關聯(lián)緊密，教學效果好?，F(xiàn)以“糖的有氧氧化”一節(jié)課為例作一介紹。

糖的有氧氧化是生物化學中物質(zhì)代謝的重要內(nèi)容之一，與體內(nèi)蛋白質(zhì)、脂肪代謝密切相關。有氧氧化途徑的反應有22步之多(第一階段：葡萄糖分解為丙酮酸，有12步反應；第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA，有1步反應；第三階段：乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)，徹底氧化分解，即乙酰CoA與草酰乙酸縮合成六碳的檸檬酸，經(jīng)過一系列代謝反應，乙酰基被徹底氧化，草酰乙酸得以再生，有9步反應)。筆者在以往教學中發(fā)現(xiàn)學生普遍認為糖的有氧氧化過程復雜，涉及的ATP生成計算、脫氫輔酶的去向、脫羧反應、關鍵酶和輔助因子等知識點繁多，難以記憶且理解難運用難，而教師對所教課程的知識理解深度和廣度高于學生。因此，很容易出現(xiàn)教師自認為講得明白而學生疑惑不解的情況。為了解決這些問題，筆者在教學各環(huán)節(jié)中運用雨課堂和思維導圖作了以下嘗試和探索。

1.1 導入環(huán)節(jié)導圖，吸引學生注意力，激發(fā)學習興趣

導入是一堂課的起始環(huán)節(jié)。學生在上課開始時思想、精力的集中程度，對教學預設效果的實現(xiàn)有很大作用[4]。好的課堂導入能夠在短時間內(nèi)吸引學生注意力，激發(fā)學生學習興趣。

依據(jù)“糖的有氧氧化”一節(jié)課的教學內(nèi)容，制作了導入環(huán)節(jié)思維導圖(圖1)，在課前10分鐘推送到學生手機微信學習群，作為新課導入方式，抓住學生的興奮點，并提醒學生要開始上課了。從圖1中可見，導入環(huán)節(jié)思維導圖展示了本節(jié)課的知識架構，學生可以明確有氧氧化的反應過程、生成產(chǎn)物、特點及生物學意義等是本節(jié)課的學習任務，整體感知本節(jié)課內(nèi)容。圖中將主要知識點以問題形式呈現(xiàn)，讓學生帶著強烈的求知欲進入新課學習中。學生與教師產(chǎn)生共鳴，為學生自我建構知識、順利完成本節(jié)課教學任務做好鋪墊。

圖1 導入環(huán)節(jié)思維導圖

1.2 講授環(huán)節(jié)導圖，引導學生學習，加深理解記憶

講授環(huán)節(jié)是課堂教學之本，是提高課堂教學質(zhì)量的最重要環(huán)節(jié)。本節(jié)課在導入環(huán)節(jié)導圖的基礎上，開始新課講授。通過回顧上節(jié)課無氧條件下糖酵解內(nèi)容，啟發(fā)學生共同給出糖有氧氧化的概念，即葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解為二氧化碳和水，同時釋放大量能量，供ADP合成ATP。這是糖氧化的主要方式，生成的ATP給細胞提供能量。絕大多數(shù)細胞都通過糖的有氧氧化來獲得能量。

生命過程是最高級的化學反應，那么糖的有氧氧化經(jīng)歷怎樣的化學反應過程生成二氧化碳、水和ATP呢?教師以導入環(huán)節(jié)提出的問題為切入點，運用啟發(fā)式教學，開啟雨課堂彈幕功能，為學生回答問題提供暢所欲言的平臺。師生共同構建講授環(huán)節(jié)思維導圖，促進教學目標的達成。

第一階段：葡萄糖→丙酮酸的生成。就化學反應來說，該過程與糖酵解途徑相同，但是無氧和有氧條件下葡萄糖→丙酮酸中生成的NADH、丙酮酸的去路及ATP生成量都有所不同。教學中教師首先讓學生回答無氧條件下葡萄糖至丙酮酸的生成中NADH、丙酮酸的去路以及ATP的生成；然后引導學生分析有氧條件下的情況如何，要求學生發(fā)送彈幕回答，同時教師板書繪制思維導圖(圖2)。

第二階段：丙酮酸進入線粒體氧化脫羧生成乙酰CoA,ppt展示丙酮酸脫氫酶系的催化機理，計算ATP的生成量。

圖2 講授環(huán)節(jié)思維導圖一

第三階段：乙酰CoA經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解。三羧酸循環(huán)反應過程是教學的重點和難點，教師在授課中首先運用PPT講授三羧酸循環(huán)的全過程(圖3)[5]。

圖3 三羧酸循環(huán)的反應過程

提示學生注意三羧酸循環(huán)反應中的脫羧、脫氫及ATP生成等特點，鼓勵學生歸納總結并發(fā)送彈幕搶答。教師對學生回答情況進行反饋，板書形成講授環(huán)節(jié)思維導圖二(圖4)。學生可清晰地了解三羧酸循環(huán)的特點，并通過5個數(shù)字(1，2，3，4，5)，化繁為簡幫助記憶。

在上述內(nèi)容講授的基礎上，學生對三羧酸循環(huán)及糖有氧氧化的生物學意義的學習、記憶和理解更加深入。

雨課堂的彈幕功能，讓學生全員參與問題回答，有效促進了師生交流，激發(fā)了學生主動參與知識獲取的積極性，改變了傳統(tǒng)課堂教師和學生一問一答的互動方式。教師根據(jù)學生彈幕回答情況，可以及時反饋學生的學習情況，調(diào)整課堂講授進程。思維導圖的恰當運用，幫助學生對課堂教學內(nèi)容進行有效梳理和記憶。

圖4 講授環(huán)節(jié)思維導圖二

1.3 結束環(huán)節(jié)導圖，鞏固強化新知，培植發(fā)散思維

在結束環(huán)節(jié)，教師將本節(jié)課全部內(nèi)容的思維導圖(圖5)通過PPT呈現(xiàn)在屏幕上，對本節(jié)課的主要教學內(nèi)容進一步凝煉，幫助學生鞏固新知，并利用雨課堂的課堂實時答題功能對學生學習情況進行檢測。布置課后作業(yè)，要求學生課后通過思維導圖軟件或紙筆繪圖，在老師的結束環(huán)節(jié)思維導圖基礎上圍繞糖有氧氧化內(nèi)容，對知識點進一步補充拓展，制作屬于自己的思維導圖。思維導圖沒有標準答案，學生自己進一步完成有氧氧化的思維導圖，有助于深入學習和思考，培植發(fā)散思維。

圖5 結束環(huán)節(jié)思維導圖

2 結語

建構主義教學觀和學習觀認為，教學不是知識的傳遞，而是知識的處理與轉(zhuǎn)換[6]。教師要促進學生知識建構活動，而學習不是知識由教師向?qū)W生的傳遞過程，而是學生主動建構知識的過程。學習活動是一個創(chuàng)造性的理解過程。聯(lián)通主義學習理論認為，知識存在于連接中，強調(diào)知識的連接性、流動性和情境性；教師是課程的促進者，不是課堂的控制者[7]。教師在教學過程中要策劃安排學生在情境中必須完成的學習活動，促成學習者與教師以及與同學之間的交流，生成更深刻的學習內(nèi)容。建構主義和聯(lián)通主義學習理論對教師在生物化學教學中具有啟發(fā)作用。教學過程中教師要以學生為中心，明確知識不是被動接受的，而是學生主動建構的，教學應該是一種盡可能為學生提供更多的學習激勵和特殊交往空間的活動[8]。

課堂教學是本科教學活動最基礎的形式[9]。將雨課堂輔助下的思維導圖應用到生物化學教學中，學生普遍反映這種教學方式使教與學互動靈活，幫助教師和學生較好地解決了生物化學知識點多、反應過程繁瑣復雜等教和學遇到的困難。思維導圖有助于學生對知識進行歸納總結和記憶，理清知識點之間的邏輯關系，主動建構知識。

綜上所述，雨課堂和智能手機輔助下思維導圖在生物化學教學中的應用，提高了學生課堂教學的參與度，調(diào)動了教與學兩方面的積極性，增加了教與學的互動交流，活躍了課堂氣氛，學生由“低頭族”變成“低頭學習族”，極大地助推了課堂有效教學的實現(xiàn)。