“雙一流”背景下生物化學雙語教學改革探索

易平 楊廣笑 朱敏 朱艷紅 蔣新農

摘? 要：生物化學是生命科學及醫學的基礎及前沿學科，為實現“雙一流”建設目標及適應經濟和科技發展的全球化趨勢，運用雙語教學對生命科學培養高素質人才具有重要的意義。該文指出在生物化學雙語教學中存在的問題，提出建立以能力為導向的教學體系，在教學中采用多樣化的授課方式并融入思政元素，盡力提高學生的課堂參與度，同時還建立多樣化的學習效果評價體系。這些措施使學生的學習成績明顯提高，說明我們在探索雙語教學方法的改革中做出的嘗試是行之有效的。

關鍵詞：生物化學；雙語教學；思政元素；微助教課堂；教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2024）03-0029-05

Abstract： Biochemistry is the basic and frontier discipline of life science and medicine. In order to achieve the goal of "double first-class" construction and adapt to the globalization of economics and technologies， bilingual teaching is of great significance to the cultivation of high-quality talents in life science. This paper describes the problems existing in the bilingual teaching of Biochemistry， and proposes to establish a teaching system oriented by ability， adopts diversified teaching methods and integratesideological and political elements in teaching， trying to make students get involved in the class， and establishesa diversified evaluation system for learning. These measures have significantly improved students' academic performance， which shows that the attempt in exploring the reform of bilingual teaching methods is effective.

Keywords： Biochemistry; bilingual teaching; ideological and political elements; micro teaching assistant platform; teaching reform

建設世界一流大學和一流學科，是黨中央、國務院作出的重大戰略決策，對于提升我國教育發展水平、增強國家核心競爭力、奠定長遠發展基礎，具有十分重要的意義。在“雙一流”建設過程中，要求全面提升學生的綜合素質和國際視野[1]。能熟練運用英語進行科研和交流是國際化人才所必備的基本素質之一，而中英文雙語教學能夠提高學生的英語聽、說及閱讀理解能力，符合“雙一流”建設的戰略需求。生物化學作為生命科學的基礎課程，其雙語教學已在許多高校開展，但在教學中存在一些問題和困難，需要在實踐中不斷探索和改進，以達到有效教學之目的[2-3]。

一? 生物化學雙語教學中面臨的主要問題

生物化學旨在從分子層面研究生命體內發生的化學反應及各種分子代謝，是生命科學領域的基礎課程，也是20世紀以來發展最快、最具活力的學科之一，新技術、新發現層出不窮。生物化學作為生物學、醫學、藥學、農學、林學、食品科學與工程及部分化學專業的本科生基礎課，是學生學習后續專業課程的基礎，也是日后從事生物醫學及相關領域基礎研究及應用研究，如疾病的致病機理、藥物研發、臨床診斷及治療中疾病標志分子的鑒定等的理論基礎。

華中科技大學生命科學與技術學院于秋季開設生物化學（一），主要講授生物大分子的結構與功能；春季開設生物化學（二），主要講授新陳代謝及其調控。筆者在十余年的雙語教學中發現生物化學雙語教學主要存在以下三個問題。

（一）? 學生普遍感到生物化學課程的學習難度較大

生物化學課程（以下簡稱“本課程”）內容廣泛、復雜、抽象，需要記憶的知識點多。此外，生物化學是一門實踐性較強的學科，很多生化反應過程和機理是通過實驗發現的，缺乏邏輯推理性，記憶難度大。例如，在蛋白質的二級結構中，α-螺旋結構的螺距為0.54 nm，每圈螺旋含3.6個氨基酸殘基。在生物大分子的新陳代謝過程中，脫氫酶是催化電子轉移的主要氧還酶，不同脫氫酶所需輔酶不同，無規律可循，如3-磷酸甘油醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶的輔酶是NAD+，6-磷酸葡萄糖脫氫酶所需輔酶是NADP+，而琥珀酸脫氫酶、酰基-CoA的輔酶是FAD。這些只能強記的知識點，學生學習起來會覺得枯燥、乏味和吃力。

（二）? 學生普遍不愿意閱讀英文原版教材

本課程的指定英文教材為《Lehninger Principles of Biochemistry》（《倫寧格生物化學原理》），其第一版（1970年）、第二版（1975年）的編寫均由美國生物化學家Albert Lester Lehninger（1917—1986）獨立完成，條理清晰、綜合性強，是當時一項里程碑式的成就[4]。Lehninger去世后，美國威斯康星大學麥迪遜分校的生物化學教授David L. Nelson及Michael M. Cox致力于該教材的編寫工作，每4～5年更新一次，2021年出版了第八版[5]。《Lehninger Principles of Biochemistry》是國際上公認的最優秀、最權威、最受歡迎的生物化學教科書之一。對于母語為英語的學生而言，該教材精煉易懂。但是，對于中國學生而言，該教材中的專業詞匯量大，有些單詞較為冗長，如glycosaminoglycan、homopolysaccharide等，大部分學生在剛剛接觸到這類所含字母數超過15個的單詞時，產生畏難情緒，以致缺乏閱讀教材的勇氣。課程結束時，學生因未閱讀教材而對課堂知識的理解不透徹、不全面，此外，學生專業英語的閱讀理解能力提升也有限，達不到雙語教學的預期效果。

（三）? 學生的英文基礎差異較大

少數學生的英文基礎相當好，可以用英文流暢地回答問題、完成作業及演講。但部分學生的英文基礎較差，學習起來較為吃力，在缺乏督促的情況下，他們會選擇放棄努力，導致學習效果不理想。因此，如何兼顧所有學生，使人人都學有所獲，是雙語教學的一大挑戰。

為解決上述問題，筆者根據自己在海外求學時積累的學習經驗，在對教學方法進行改革、探索的同時，不斷完善學習效果評價體系，希望籍此提高學生的學習積極性，使學生既能學到知識，也能享受學習的過程。

二? 探索多樣化的授課方式及方法

（一）? 通過導言引入授課新內容

在講授新章節時，展示一些與講授內容相關的精美圖片、視頻或新聞報道等，然后啟發性地引入新內容，而不是直接進入主題，以此更好地吸引學生的注意力。例如，在講授糖類分子時，先展示蔗糖、大米、土豆、龍蝦殼、棉花和樹皮等圖片，然后提問：這些物質的主要成分都是碳水化合物，但為什么它們的形態及理化特性存在如此巨大的差異呢？讓學生帶著問題去聽課，注意力會更集中，興趣也會更大。

（二）? 線上線下相結合

在信息化背景下與時俱進，采用線上線下相結合的教學方式。本課程選擇微助教課堂[6]作為網絡平臺，在平臺系統中建立英文題庫并不斷補充與完善，題型主要為選擇題、填空題、簡答題及討論題。出題時難、易相結合，并根據題目的難易程度設置答題時間。教師根據授課進度隨堂或課后開放題目，學生通過手機端輸入答案或觀點。此外，將某些題目設置成點答題或搶答題，讓其他學生對答題學生的答案進行評價。線上答題可提高學生的學習參與度，增強學生對專業英語的閱讀、理解能力，避免填鴨式教學，并能使教師即時了解學生的學習狀態、調整授課方式及進度。

（三）? 著名科學家的科研經歷與思政元素相結合

在生物化學這門學科的發展過程中，無數科學家傾注了大量心血及畢生精力，期間涌現出許多感人和勵志的故事。例如，美國女性生物化學和藥理學家Gertrude B. Elion大學畢業后，因性別原因無法找到全職工作，但她沒有氣餒，利用業余時間學習，獲得了紐約大學的碩士學位。1944年，她成為George H. Hitchings的助手。二人在工作中沒有依賴當時廣泛使用的試錯法進行藥物研發，而是利用正常人類細胞和病原體在生物化學上的差異來設計阻斷病毒感染的藥物，由此開發出治療痛風、白血病、皰疹、瘧疾及艾滋病等多種疾病的藥物。Elion女士與Hitchings博士由于發現了藥物治療的重要原理而獲得1988年諾貝爾生理或醫學獎[7]。通過Elion女士的科研經歷鼓勵學生在今后的學習、工作中要勇于創新，從新的角度思考、解決問題，并且在遇到挫折時不要氣餒，要堅信只要堅持初心，不斷學習、提升自己，一定會戰勝困難、達成目標。

（四）? 合理利用多媒體教學

蛋白質的結構與功能、新陳代謝等章節的內容抽象、復雜，不易理解與掌握。授課時，適當引入動畫及英文視頻，可加深學生對這些內容的理解。例如，丙酮酸羧化酶催化反應機制的動畫，展示了與酶共價結合的輔酶生物素如何將HCO3-中的羧基以CO2的形式轉移至丙酮酸的甲基碳而生成草酰乙酸的過程，生動體現了具有柔性長鏈的生物素在酶的不同活性位點之間像手臂一樣擺動、進行基團轉移的特點和優勢。又如電子傳遞及氧化磷酸化視頻，對電子在線粒體內膜呼吸鏈的各復合體之間傳遞、驅動質子從線粒體基質轉運至膜間腔、建立起跨膜質子動力勢以及質子從膜間腔回流至線粒體基質時驅動ATP合成的過程進行了生動而形象的演示及英文解說。這類動畫及視頻有助于學生理解抽象的生化反應機制及復雜的代謝過程，降低記憶難度，同時又有利于學生提高英語聽力。

（五）? 注重對知識的總結和舉一反三

在細胞內發生的生物化學反應千差萬別，分別由不同的酶所催化。對這些反應進行分析和比較，會發現有些反應的催化機制相似。例如，在脂肪酸的β-氧化途徑中，通過脫氫、水合、再脫氫三個步驟可使脂酰輔酶A中的β-亞甲基轉變為羰基，生成酮酰輔酶A；而在三羧酸循環中，也可通過脫氫、水合、再脫氫三個步驟將琥珀酸中的亞甲基轉變為羰基，生成草酰乙酸。由此可見，β-氧化和三羧酸循環這兩個完全不同的代謝途徑可通過相似的反應機制在碳原子上引入羰基。又如，丙酮酸羧化酶、丙酮酸脫氫酶復合物及脂肪酸合成酶復合體可分別催化CO2、乙酰基團及丙二酰基團的轉移反應，三者分別與具有柔性長鏈的生物素、二氫硫辛酸及磷酸泛素共價結合，通過鏈的擺動在酶的不同活性位點之間轉移基團。在授課中適時對這些內容進行比較和總結，可使學生溫故而知新，同時也能提高學生對知識進行綜合、舉一反三的能力。

（六）? 講授英文專業詞匯的拆合及記憶方法

很多生物化學專業單詞都是合成詞，可以通過拆分聯想及組合方式進行記憶。

1? 拆分聯想法

先將單詞拆分成詞根或詞綴，然后在詞根或詞綴的基礎上進行聯想、拓展詞匯。例如，dehydrogenase（脫氫酶）由前綴de-、hydrogen及后綴-ase三部分組成，其中de通常加在動詞或名詞之前，表示否定、相反、除去或除掉；hydrogen（氫）由前綴hydro-/hydr-（水、流體或氫化）與gen（產生、類別）組成；-ase置于詞尾，表示酶。這三個詞綴或詞根中的每一個都能與其他詞根或詞綴組合成新的單詞，如 hydro-加-ase為hydrolase（水解酶），與lysis（溶解、分解）組合，成為hydrolysis（水解）；hydr-加名詞后綴-tion為hydration （水合作用），加-ase為hydratase（水合酶），hydration 與hydratase進一步加de-成為dehydration（脫水）及dehydratase（脫水酶）； hydrogen加后綴-ate（生成）或-ase，可得到hydrogenate（加氫、使氫化）及hydrogenase（氫化酶），二者再加de-成為dehydrogenate（脫氫）及dehydrogenase（脫氫酶）。生物化學中還有很多含de-、hydro-/hydr-及-ase的單詞，根據詞根或詞綴對其進行分類，列于表格中（表1），使學生在記憶某個由多個詞綴或詞根組合而成的單詞時，既能了解單詞的構成法，還能熟悉其他相關詞匯，從而做到融會貫通，快速增加詞匯量。

2? 組合記憶法

生化詞匯中，有些表示生物分子的單詞前帶有不同的前綴，這部分單詞可通過組合的方式進行記憶。例如，要表示polypeptide（多肽）所含氨基酸殘基的數目，則在其前加前綴di-（二、雙）、tri-（三）、tetra-（四）、penta-（五）、hexa-（六）、hepta-（七）、octa-（八）、nona-（九）、deca-（十）、oligo-（少、寡）或poly-（多、聚、復）等，意為二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽、九肽、十肽、寡肽及多肽。相似地，在saccharide（糖類）、nucleotide（核苷酸）等單詞前也可加上這些表示數目多少的前綴。如果這些前綴與后綴-ose（單糖的總稱）組合，則表示單糖所含碳原子的數目，如triose（丙糖）、tetrose（丁糖）、pentose（戊糖）、hexose（己糖）、heptose（庚糖）等（表2）。將這類單詞的前綴及詞根或后綴以表格的形式進行組合、總結，可降低記憶難度，使學生在學習的過程中能舉一反三、事半功倍。

（七）? 學生分組演講

選擇與日常生活、人類健康密切相關的生物化學知識為主題，如維生素、發酵食品、疾病的致病機制等，讓學生自由分組、選題，用英文制作ppt并在規定時間內完成演講。教師對演講進行點評，學生在微助教課堂手機端提交評分情況。該方式可充分調動師生及生生互動，有助于學生鞏固課堂知識、拓寬知識面， 激發學生的學習興趣，同時也可培養學生在資料查詢、邏輯思維、演講及團隊協作等方面的能力，為他們今后的學習及職業生涯打下良好的基礎。

三? 建立多樣化的學習效果評價體系

在教改前，學生的總成績由考試卷面成績（70%）與作業成績（30%）構成。教改后，考試卷面成績仍占總成績的70%，但平時成績的評價更為多樣化，包括作業（10%）、微助教課堂（10%）、單詞測試（5%）、教材閱讀（3%）及分組演講（2%）五項。

本課程從2017年開始采用上述評價體系以來，學生的學習積極性普遍提高，能認真完成各項學習任務。通過分析2012—2022年十年間（教改前后各五年）學生的學習成績，發現教改后卷面成績的不及格率顯著降低，而優秀率（尤其是生物化學一）有了明顯提高。此外，教改使生物化學（二）卷面成績在60～69分及80～89分分數段間的分布百分比分別明顯降低及增加（圖1（a））。教改后，生物化學（一）綜合成績的不及格率及優秀率分別顯著下降及上升，而生物化學（二）綜合成績在各分數段的分布都出現了明顯變化，其中不及格率及60～79分數段的分布百分比明顯降低，良好率及優秀率顯著提高（圖1（b））。可見，新的教學及評價體系對督促學生平時努力學習、掌握課堂內容、提升學習成績是行之有效的。

四? 結束語

本文所采用的教學方法及評價體系充分調動了學生的學生積極性，明顯提升了學習成績，初步達到了教改目的。同時，由于教改對生物化學（二）成績的提升更為顯著，說明目前的教改措施更適用于生物化學（二）。在今后的教學中，將深度挖掘生物化學（一）的課程特點，引入新的授課方式及方法，并在實踐中不斷改進，摸索出更適合生物化學雙語教學的教學體系，使學生不但能在考試中取得好成績，也能在今后的學習和工作中根據課堂學到的生物化學知識解決實際問題，達到有效教學之目的。

參考文獻：

[1] 國務院關于印發統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知[EB/OL].（2015-11-05）.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-11/05/content_10269.htm．

[2] 陳小東，惠志丹.“雙一流”建設背景下高校《生物化學》雙語教學困境及對策[J].高等農業教育.2019（1）：108-112.

[3] 韋劍.高校雙語教學發展歷程的反思——從政策視角到學生視角[J].教育教學論壇.2020（25）：8-9.

[4] TALALAY P， ＬＡＮＥ Ｍ Ｄ．Ａｌｂｅｒｔ Ｌｅｓｔｅｒ Ｌｅｈｎｉｎｇｅｒ （１９１７—１９８６）：ａ ｐｅｒｓｐｅｃｔive[J].Trends ｉｎ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９８６，１１（９）：３５６－３５８．

[5] David L N， Michael M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry（8th edition）[M].W. H. Freeman and Company，2021.

[6] 微助教課堂·精彩課堂好幫手[Z].https：//portal.teachermate.com.cn.

[7] Gertrude B. Elion Biographical[EB/OL].https：//www.nobelprize.org/prizes/medicine/1988/elion/biographical/.