以學生為主體的高職院校生物化學課程教學設計*
——以“蛋白質的結構與功能”為例

黃涵簽，曾 宇，馮盼盼，賓江麗，徐曉可

(廣東嶺南職業技術學院 護理與健康學院，廣東 廣州 510000)

生物化學課程內容抽象難懂，涉及的知識面廣、專業術語多，且傳統的課堂“以教師為中心”，只使用多媒體或板書進行授課，往往讓學生學習起來容易產生畏難情緒。因此，在教學過程中，教師可以充分利用靈活、多元的教學方式來豐富課程內容，將抽象的理論知識具象化，轉變為“以學生為中心”的教學模式[1]，從而增加學生的學習效率。

在生物化學教學中，“蛋白質的結構與功能”是一個重要章節。作為生物化學課程的第一章，其學習效果關系著學生對這門課程的學習興趣。因此教學設計應該從高職學生的學習基礎出發，由淺入深，從生活中的實際案例引導學生，進一步啟發學生了解這個領域的前沿動態，激發學生的學習興趣。

1 以學生為主體的教學設計

1.1 學情分析

生物化學課程在醫學檢驗專業大一下學期開設，這個時期的學生還尚未接觸專業課程，對自己的專業定位認知不清晰。因此，將來源于日常生活、科學研究的教學案例融入專業課堂，既能提高學生綜合應用知識的能力，又能進一步激發出學生熱愛專業、服務專業的情懷。

1.2 教材分析

教材選用全國“十三五”規劃創新教材，由晁相蓉主編的《生物化學》。本節教學內容屬于第一章蛋白質結構與功能中的內容。

本小節內容的學習建立在學生已有一定有機化學知識的基礎上，但由于本節內容涉及蛋白質的空間結構，內容較為抽象，不好理解，所以通過案例教學，借助教具，使抽象的問題具象化。課堂教學的趣味性不僅使學生對教學內容的理解得到加深，還促進了學生學習的主動性，使學生分析解決問題的能力得到有效提高。同時需要學生具有足夠的自學能力。對部分缺乏自學動力和自我監督能力的學生，教師可適當增加前測和后測，掌握學生的學習程度，并通過線上平臺發布練習[2]。

1.3 教學目標

教學目標的內容范圍與課程目標是相互促進的。教師基于教學特征分解課程總目標，形成多層次、多方面的目標群，能夠體現不同學科、專業和課程所培養的學習者的不同能力[3]。根據《教學大綱》的要求和學生已有的知識基礎和認知能力，確定以下教學目標：

1)知識目標：掌握基本氨基酸的結構，理解并掌握蛋白質的分子結構，理解蛋白質的概念、分類和功能；

2)能力目標：能夠利用蛋白質相關知識解釋生活中的常見問題；

3)素質目標：具有熱愛科學、實事求是的學風，具有創新意識和創新思維，具有良好的職業道德。

1.4 教學重難點

教學重點：蛋白質的分子結構；氨基酸的結構；

教學難點：肽鏈；蛋白質的分子結構。

蛋白質的分子結構既是本節教學的重點，也是難點內容。想要理解蛋白質的分子結構，就要對它的基本組成單位氨基酸的結構有所掌握，因此在教學安排上，將會從氨基酸的結構開始，由淺入深，借助視頻和教具幫助學生理解[4]。

1.5 教學過程

1.5.1 課前預習

蛋白質作為首個學習的生物大分子，知識點多且細，需要理論知識與空間想象力結合。第一次學習的同學難免覺得晦澀難懂，教師可提前發布學習課件供學生熟悉知識點。

1.5.2 案例教學法——“毒奶粉”事件

教師先以圖片展示喝了“毒奶粉”后患病的患兒圖片，詢問學生是否知道這起事件，再以視頻的形式展示故事背景。2008年6月，中國人民解放軍第一醫院泌尿科接受了多名患有“雙腎多發性結石”和“輸尿管結石”病癥的不滿周歲的嬰兒。他們有許多相同點：來自甘肅農村、不滿周歲、長期食用“三鹿”牌奶粉。隨著病例越來越多，引起各級政府的高度重視，后石家莊三鹿集團股份有限公司發布聲明稱不法奶農為了牟取利潤，在鮮奶中添加了三聚氰胺。觀看之后請學生回答商家為什么要往牛奶里加三聚氰胺。學生跟隨思路進行思考：加入三聚氰胺是為了混淆牛奶中的蛋白質。由此引出，三聚氰胺和蛋白質結構中的共同之處，導出知識點——蛋白質的元素組成，介紹蛋白質的主要組成元素和特征性元素。

作為醫學檢驗專業，在今后臨床工作中需要用到多種檢測儀器。在此，可給學生拓展檢測牛奶中蛋白質的方法、原理，延伸到今后臨床工作中可能遇到的問題，引領學生探求事故的真相，謹記身為醫療工作者需時刻保持嚴謹的工作態度。借助上述情景的設置，既激發了學生的學習興趣，還能夠讓他們知道醫學不單是科學，還是人學[5]。

1.5.3 項目驅動教學法——含N量的計算

項目教學法注重培養學生的分析能力、團結協作能力等綜合實踐能力，同時注重學生社會能力的培養，并把重心轉移到提高學生學習的深度和廣度上[6]。醫學檢驗專業學生在臨床中常圍繞著儀器單獨操作，注重個人能力素養的鍛煉，但長久下來較其他專業學生更缺乏團隊協作和溝通的能力。因此，在教學設計中特意采用項目驅動教學法，創建項目學習小組，優化組合，充分發揮小組成員的優勢。小組成員每人攜帶一款自己愛喝的乳制品，集體學習乳制品中含N量的計算方法?？芍苯犹子霉剑嬎愠雒靠钊橹破分械暮琋量。教師進行總體評價，通過每組學生給出答案的正確率及計算方法的多樣性進行評價。在計算過程中，學生容易忽略配料表中給出的數字是每 100 g 所含有的量。經過提醒，都能很快發現問題。但有部分學生基礎差，對數字不敏感。作為團隊中先掌握計算方法的同學，負責教授還未掌握的同學。在教授的過程中，經過不斷思維的碰撞，有的學生發現可直接利用16% 這個數字來進行計算，不必套用公式，更加簡單易懂。因此，項目式教學法能夠加強學生之間的交流，鞏固知識點，且能提高學生的創新創造能力，最終目的是要每一位同學都能夠掌握知識點。

1.5.4 參與式教學法

參與式教學是在傳統課堂被動式教學基礎上，著重強調學生在教學活動中的主動參與意識，并使用現代教學手段建立起師生互動，使不同層次學生都能夠積極參與教學活動并獲得發展機會的一種高效教學模式[7]。當前，大多數生物化學課程教學仍然以課堂講授為主，教師雖然使用了電子教學等現代化教學手段及案例教學等教學方法，但學生總體上仍是被動接受的，參與式教學能夠使學生獲得一種全新的體驗。將氨基酸的結構與分類、肽鏈、蛋白質的分子結構三部分內容結合，以目標-問題-互動為邏輯主線展開教學。如學習氨基酸時，學習目標是掌握氨基酸的基本結構。組成人體的20種氨基酸有什么區別，這些氨基酸在日常生活中發揮什么樣的作用？學生通過觀察可以發現氨基酸的R基團不同，這是區別；日常生活中常見的含氨基酸制品，如氨基酸洗面奶、醬油、味精雞精、營養補充劑氨基酸口服液等等，這就是應用。熟悉了氨基酸的結構和分類后，我們又遇到新問題：一個個單獨的氨基酸怎么連接起來，學生熟悉了肽鍵的概念后能否手寫出來。2個氨基酸形成的肽鏈叫二肽，那么3個、4個和5個氨基酸形成的肽鏈叫什么。學生收到提問后，經過小組討論，得出結果。不同小組之間形成競爭關系，每個小組將答案寫出后，教師公布結果，如圖1。要求每位同學都手寫一份于草稿紙上，并說明馬上會用到，這就勾起了學生的好奇心，讓學生主動提問。

圖1 由五個氨基酸連接形成的肽鏈

組成蛋白質的肽鏈通常非常的長，結構非常復雜。因此在描述一個蛋白質的結構時是分層次描述的。蛋白質的分子結構包括四級：一級結構是基礎結構，二、三、四級結構是高級結構。蛋白質的一級結構指的是氨基酸的排列順序，如何理解這個排列順序，可以利用學生剛才寫的五肽，依次把R基團添加上。比如，第一個R基團是-H，這個氨基酸是甘氨酸；第二個是-CH3，這個氨基酸就是丙氨酸；依次添加上就會得到一個完整的肽鏈，見圖2。這條五肽的氨基酸排列順序就是甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸，可以清晰知道第幾號位上的氨基酸是什么，這就是蛋白質的一級結構。

圖2 補充R基團后的肽鏈

蛋白質的二級結構內容抽象，先用圖片展示幾種類型，如α-螺旋、β-折疊、β-轉角和無規則卷曲，它指的是某一段肽鏈的局部空間結構。舉個例子，某個蛋白質的肽鏈由50個氨基酸組成，剛才寫的5個氨基酸組成的肽鏈是其中的一小段。這一小段肽鏈在空間上彎曲折疊形成的結構就是蛋白質的二級結構。此時再利用剛寫的5肽，請學生跟著老師一起折疊，現場制作二級結構模型。

先在每一個α-碳原子處對折，對折后形成的平面都有一個肽鍵，因此這個平面叫做肽平面。在形成了肽平面的基礎上，α-螺旋是以右手螺旋向上的方向，從下向上旋轉的；β-折疊的肽平面是相反方向對折的；β-轉角是180°的轉角；無規則卷曲不是沒有規則，而是這個規則無法用語言簡單描述出來。請學生自由發揮，折出4種類型。其中β-折疊如圖3.

圖3 學生折出的β-折疊

蛋白質的三級結構指的是整條肽鏈在空間上的盤曲折疊。例如，由50個氨基酸組成的肽鏈，其中前10個是α-螺旋，后10個是β-折疊，中間由β-轉角和無規則卷曲組成，這樣所形成的整個空間構型就是三級結構。此時由小組完成，組內成員任意折疊出2級結構后整體拼接，由此形成空間結構各異的三級結構。

蛋白質的四級結構指的是擁有兩條以上肽鏈，每條肽鏈都有完整的三級結構，各條肽鏈之間所形成的空間構型，在組成三級結構的基礎上，小組與小組之間任意組合，即可組成擁有四級結構的蛋白質。

1.5.5 課堂練習

完成本章內容講解后，以習題的方式幫助學生鞏固知識點，通過線上學習平臺，發送練習題進行測評。教師也能根據測評結果，及時了解學生的掌握情況[8]。

2 教學反思

高職院校學生的學習能力差，知識點掌握不牢固，接受新知識的能力弱，上課容易注意力不集中，因此在進行授課時，應該摒棄傳統的“以教師為中心”的教授方式，轉為“以學生為中心”。用學生感興趣的案例，用學生能聽懂的語言，充分調動學生的積極性，加深學生對知識點的理解與記憶，讓課堂變成有趣的課堂。

本教學設計從三個方面體現了“以學生為中心”：1)從學生關注的新聞事件入手，勾起學生參與討論的熱情，讓學生意識到書本上的理論知識可以馬上應用到實際生活中，通過一步一步設問，吸引學生的思維向外拓展；2)在計算部分，利用學生日常飲用的乳制品舉例，每一位學生都計算自己攜帶的飲品，充分調動學生積極性；3)蛋白質的分子結構，涉及空間想象能力，從氨基酸的結構開始打基礎，到生成肽鍵，形成肽鏈，再到分子結構，讓大家通過動手模擬，補充空間想象的不足。

最后，也希望引導學生多讀書、深思考、善提問、勤實踐，將知識傳授和價值引領相統一，以培養學生的理想信念、科學素養和社會主義核心價值觀，同時喚醒學生熱愛專業、服務專業的情懷，達到潤物無聲的協同育人效果。