生物化學課程中的批判性思維培養路徑

摘要：文章探討生物化學課程中批判性思維的培養，并整合國內外研究，結合我國教育現狀，提出有效培養模式，旨在通過問題導向、案例分析及翻轉課堂等策略，顯著提升學生能力。

關鍵詞：生物化學課程；批判性思維；培養路徑；教學策略

一、批判性思維在生物化學課程中的重要性

批判性思維在生物化學課程中表現為主動性、獨立性、全面性。主動性即學生不是被動地接受知識，而是能主動地提出問題、分析問題，并積極尋求問題的解決方案；獨立性即學生能擺脫對他人觀點的依賴，不盲從權威，而是基于自己的理解和分析來作出判斷；全面性即學生在思考問題時能全面地考慮問題的各個方面，權衡利弊得失，深入問題的本質，挖掘出隱藏在背后的深層次原因和影響因素。

在生物化學課程中，教師培養學生批判性思維的重要性體現在三個方面。第一，促進知識深化。批判性思維促使學生不僅接受知識，還學會質疑和審視知識的來源、邏輯和適用性，從而加深對生物化學原理的理解。第二，提升問題解決能力。面對復雜的生物化學問題，批判性思維能幫助學生從多角度分析問題，提出假設并設計實驗驗證，有效解決問題。第三，激發創新思維。批判性思維有助于學生跳出傳統框架進行思考，勇于嘗試新方法、新思路。

二、批判性思維與生物化學課程的結合點

批判性思維與生物化學的結合，在實驗設計方面尤為顯著。生物化學實驗設計要求學生能獨立思考，提出假設，并設計合理的實驗方案來驗證這些假設。在這一過程中，學生需要運用批判性思維，對實驗設計的各個環節進行深入分析，確保實驗的科學性和可行性。

數據分析是生物化學實驗的重要組成部分，也是批判性思維與生物化學結合的另一個關鍵點。在數據分析過程中，學生要運用邏輯推理能力，對實驗數據進行整理、分析和解釋。通過對比實驗組與對照組的數據差異，識別數據中的異常值，以及探究數據背后的生物學意義，學生可以更深入地理解生物化學實驗的原理和目的。

團隊合作是培養學生批判性思維的重要方式。在團隊合作中，學生需要相互協作、共同完成任務，這不僅要求學生要具備良好的溝通能力和團隊協作精神，還需要其具備批判性思維來解決問題和應對挑戰。教師通過團隊合作的教學方式，可以進一步培養學生的批判性思維，提高學生團隊協作和解決問題的能力。

三、生物化學課程中批判性思維的培養路徑與實踐策略

（一）培養路徑

1.教學內容的優化

在生物化學課程的教學中，教師應秉持“以學生為中心，能力為導向”的教育理念，對教學內容進行精心策劃與優化。這不僅是對知識的簡單堆砌，還是對學生思維能力培養的深度挖掘。教師要通過整合最新的科研成果、前沿技術動態以及經典實驗案例，將批判性思維的培養自然融入教學內容。

2.梳理核心知識點

核心概念和原理是生物化學課程的基石，它們構成了學生理解復雜生物現象、解決實際問題的基礎。因此，教師要清晰界定并系統梳理這些知識點，通過邏輯嚴密的講解和圖文并茂的展示，幫助學生構建起條理清晰、層次分明的知識框架。在梳理過程中，教師應注重引導學生發現知識點之間的聯系與區別，培養他們的歸納與演繹能力，為提高他們的批判性思維奠定堅實的基礎。

3.引入爭議性話題

生物化學作為一門不斷發展的學科，其領域內充滿未解之謎和爭議性話題。教師應在教學中積極引入這些話題，如基因編輯的倫理問題、代謝途徑的調控機制爭議等，激發學生的好奇心和求知欲。這樣不僅能鍛煉學生的批判性思維能力，還能培養他們的同理心和社會責任感。

4.設置批判性思維訓練環節

為了讓學生在實際操作中體驗和應用批判性思維，教師可以在課程設計中設置一系列訓練環節。案例分析是訓練的重要手段，教師可以通過選取具有代表性的生物化學案例，引導學生深入分析案例背景、問題癥結及解決方案的合理性。在案例分析過程中，教師應鼓勵學生勇于質疑、假設并驗證自己的想法。

（二）教學方法的創新

1.案例教學

案例教學是一種通過具體實例引導學生分析、討論，并解決問題的教學方法。在生物化學課程中，教師可以選取具有代表性的生物化學案例，如基因編輯技術、代謝疾病機制等，引導學生從多個角度進行分析，培養其批判性思維。以教學“酮體代謝”為例，教師可以設計一系列遞進式問題，旨在引導學生深入探討酮體生成的生理意義、調控機制以及其在臨床中的重要性，從而有效培養學生的批判性思維技能。以下是教學問題設計。

第一，引入階段。問題一：在日常生活中，酮體這一生物化學名詞可能并不常被提及，但它在人體代謝中扮演著關鍵角色。你能簡要描述一下什么是酮體，并猜想一下它可能在哪些生理情境下被大量生成嗎？此問題旨在激發學生的好奇心，引導他們回顧基礎知識并開啟思考。

第二，深入探索酮體的生理意義。問題二：酮體主要是由哪些器官生成的？它們的主要去向又是哪里？這一生成與利用過程對于維持機體能量平衡有何重要意義？此問題旨在讓學生分析酮體生成的部位（主要是肝臟）、利用的主要器官以及其在能量供應中的角色。

第三，調控機制分析。問題三：酮體的生成受到哪些關鍵酶的調控？這些酶的活性又是如何根據機體的營養狀態進行動態調整的？此問題旨在引導學生探索HMG-CoA合酶、乙酰CoA硫解酶等關鍵酶在酮體生成中的作用，以及它們如何響應激素（如胰島素、胰高血糖素）和底物濃度變化。

第四，臨床相關性探討。問題五：酮體代謝異常在哪些臨床疾病中表現顯著？例如，糖尿病酮癥酸中毒的發病機制是什么？如何通過調節酮體代謝來干預這些疾病？此問題旨在引導學生將理論知識與臨床實踐相結合，理解酮體代謝在疾病發生發展中的作用及潛在的治療策略。

2.問題導向學習

問題導向學習鼓勵學生圍繞特定問題展開探究，通過查閱資料、設計實驗、分析數據等過程尋找答案。在生物化學課程中，教師可以根據課程內容設計一系列具有挑戰性的問題，引導學生自主學習、合作探究，培養其獨立思考和解決問題的能力。

3.翻轉課堂

翻轉課堂模式將傳統課堂中的知識傳授環節調整至課外，通過視頻、閱讀材料等形式由學生自主學習完成；課堂時間則用于討論、答疑和實踐操作。在生物化學課程中，教師可以利用翻轉課堂模式，讓學生在課前通過觀看教學視頻等方式預習基礎知識，課堂上則側重于開展問題解決、案例分析和實驗操作等教學環節，從而提高教學效率，增強學生的批判性思維。

4.微課程與在線資源

微課程以其短小精悍、針對性強的特點，在生物化學教學中發揮著重要作用。教師可以利用微課程講解重點和難點知識，幫助學生突破學習瓶頸，同時結合豐富的在線資源，如科學數據庫、專業論壇等，引導學生自主學習、拓寬視野，培養學生信息檢索和批判性評價能力。

（三）評估體系的改革

傳統的評估體系往往側重對學生知識的記憶和再現能力的考查，忽視了對學生批判性思維的評價。為了全面反映學生的綜合素質和能力水平，評估體系改革勢在必行，首先，教師要鼓勵學生提問與質疑，對學生的問題給予認真解答和引導，培養學生的好奇心和探究精神。其次，教師要定期組織討論課或辯論賽，讓學生圍繞生物化學領域的熱點問題進行深入探討和交流，培養其批判性思維和口頭表達能力。最后，教師要實施同伴評價，在小組合作學習中引入同伴評價機制，讓學生相互評價對方的觀點和論證過程，促進其批判性思維的發展。

四、實踐案例與效果分析

（一）翻轉課堂實踐案例

在“蛋白質結構與功能”教學中，筆者采用了翻轉課堂。課前，筆者制作了關于蛋白質一級結構、二級結構、三級結構和四級結構的視頻講解材料，并提供了相關閱讀材料供學生自學。課中，筆者組織學生進行小組討論和案例分析活動。課后，學生需要提交一份關于蛋白質結構預測與功能分析的小論文。

筆者通過訪談發現，大多數學生認為翻轉課堂能有效提高他們的自主學習能力和批判性思維。學生表示，在課前自學過程中能主動思考問題并提出疑問；在課堂上通過小組討論和案例分析進一步加深了對蛋白質結構與功能之間關系的理解；在課后作業中則能運用所學知識解決實際問題并進行創新思考。

（二）項目式學習實踐案例

在教授“酶與代謝調控”時，筆者設計了一個關于“探索某種代謝途徑的調控機制”的項目式學習任務，不僅能加深學生對酶學、代謝途徑及其調控機制的理解，還能培養他們的科研能力、團隊協作能力、信息檢索與分析能力。以下是對該項目式學習任務的設計。

1.項目啟動與分組

在項目介紹環節，教師需向學生詳細介紹項目的背景、目的、意義及預期成果，明確項目的重要性和學習目標。在分組時，教師要根據學生興趣、學習基礎及能力差異進行分組，確保每組都有不同特長的學生，促進互補合作。每組人數控制在4～6人，便于管理和協作。在選題指導時，教師要提供一份代謝途徑列表或鼓勵學生自行探索感興趣的代謝途徑，每組選擇一個具體途徑作為研究對象。

2.文獻調研與資料收集

任務分配時，教師要讓組內成員分工合作，分別負責收集該代謝途徑的基本信息、關鍵酶的作用機制、已知調控因子及調控方式等方面的文獻。在文獻篩選與整理時，教師要引導學生學習如何有效篩選高質量文獻，提取關鍵信息，并使用文獻管理軟件進行整理。教師要定期召開小組討論會，分享各自的研究成果，討論存在的問題和下一步研究方向。

3.實驗設計與實施

首先，學生應基于文獻調研結果，設計實驗方案以驗證或進一步探索代謝途徑的調控機制，方案需包括實驗目的、假設、材料與方法、預期結果等。其次，學生要提交實驗方案給教師審核，教師要提供反饋意見，確保實驗方案的科學性、可行性和安全性。最后，在實驗室安全規范指導下，學生分組進行實驗，記錄實驗過程，觀察實驗現象，收集實驗數據。

4.數據分析與報告撰寫

首先，學生使用統計軟件對實驗數據進行處理和分析，驗證實驗假設或發現新的調控機制。其次，學生撰寫詳細的研究報告，包括引言、文獻綜述、實驗材料與方法、實驗結果、討論、結論及參考文獻等部分。在這個過程中，學生要注意強調科學寫作的邏輯性和規范性。

5.成果展示與反饋

首先，學生分組制作演示文稿或海報，向全班展示研究成果，分享研究過程中的經驗教訓和收獲。其次，學生之間互相提問、評價，教師進行總結點評，指出亮點與不足，提出改進建議。最后，學生需撰寫個人報告，總結自己在項目中的收獲、成長及未來努力方向。

6.后續拓展

首先，教師鼓勵學生根據項目成果，選擇感興趣的方向進行更深入的研究，如撰寫科研論文、參與科研項目等。其次，教師組織學生參加學術會議或研討會，拓寬視野，交流學習。

通過項目展示和成果匯報兩個環節，筆者發現，各學生小組均能圍繞所選代謝途徑進行深入分析并提出獨特的見解和假設。例如，有的小組通過基因編輯技術驗證了某個調控因子在代謝途徑中的作用；有的小組則通過生物信息學方法預測了代謝途徑中可能存在的新的調控點。這些成果不僅展示了學生的批判性思維能力、實驗設計能力和團隊協作能力，還體現了他們對生物化學知識的深入理解和應用。

五、結論

文章通過探討和實踐得出結論，教師在生物化學課程教學中融入批判性思維的培養是提升教學質量、促進學生全面發展的有效途徑。教師通過優化教學內容、創新教學方法和改革評估體系等措施，可以有效激發學生的學習興趣和主動性，培養學生獨立思考、問題解決和創新能力。在今后的教學工作中，筆者將繼續深化對批判性思維培養路徑的研究與實踐，不斷探索更多適合生物化學課程特點的教學方法和策略，為培養更多具有創新精神和科學素養的高素質生命科學人才貢獻力量。

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（作者單位：江蘇第二師范學院生命科學與化學化工學院）