生物工程专业中生物化学课程设置与教学模式探讨
摘 要 根据我院生物工程专业办学服务于地方经济社会发展需求，笔者对专业基础课生物化学课程从教材选用和课程设置上进行了分析，在教学内容上突出了传统酿造业的理论知识，并提出采用多媒体教学为主，网络教学和创新实践教学为辅的教学模式，以期提高学生对该门课程知识体系的掌握能力。
关键词 生物化学 课程设置 教学模式
中图分类号：G424 文献标识码：A
Biochemistry Curriculum and Teaching Mode in Biological Engineering
WU Yuangen， WANG Xiao， TAO Han， ZHOU Hongxiang， QIU Shuyi
（School of Liquor and Food Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025）
Abstract According to our college biological engineering services at the local school and social development needs of the economy， the author analyzes of the basic course biochemistry courses from the curriculum materials selection， in the teaching content highlights the theoretical knowledge of traditional brewing industry， and made use of multimedia teaching， online teaching and innovative teaching practice， supplemented by teaching model， in order to improve students" knowledge of the course to master skills.
Key words biochemistry； curriculum； teaching mode
生物化学（Biochemistry）是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成及其在体内的代谢转变规律，从而阐明生命现象本质的一门科学。①生物化学课程是我院生物工程、酿酒工程、食品科学与工程等专业必修的一门专业基础课程，其内容基本覆盖了我院各个专业所需的基础理论知识，是我院学生掌握专业知识的最重要纽带，因而其教学地位十分重要。然而生物化学知识体系庞大，理论性和逻辑性强，内容抽象复杂且相互关联，这对刚开始接触专业课的学生比较难以掌握。特别是近年来高等院校课程改革的实施，实践教学环节的加强使得生物化学教学课时进一步减少，给生物化学课程教学工作带来挑战。笔者从事多年的生物化学教学经历发现，大多数学生都采用死记硬背的方式来应付期末考试，他们并没有对知识点进行很好的联系和掌握，缺少学习的动力和深入研究精神，在后续专业课学习和毕业论文（设计）中表现出知识点掌握不够等问题。随着生物技术的不断发展和应用，生物化学在生物工程专业中的地位和作用则更加突出，这就要求将生物化学教学内容与后续课程紧密联系，尤其是要结合专业定位和服务于地方经济社会发展要求来开展教学。笔者从贵州大学生物工程特色专业建设出发，探讨生物化学的课程设置及教学模式，以期提高学生对该门课程知识的掌握能力。
1 生物化学课程设置
笔者所在学院开设生物工程专业已有二十余年，办学依据立足本省、面向行业人才需求，服务于地方经济社会发展和国家现代化建设的专业培养要求，根据贵州产业发展和生物工程专业的沿革，在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程，内容上突出传统酿造业的理论实践学习。生物化学课程作为生物工程专业最核心的基础课，在课程教学内容设置上应该符合本专业的办学定位。经过多次课程改革后，生物化学课程教学课时被进一步压缩到64学时（理论教学48学时，实验教学16学时），这给教学工作带来极大挑战。为了提高学生对该门课程知识的掌握能力，满足本专业服务地方产业发展需求，笔者认为有必要对目前使用的教材和已有的课程内容进行调整。
1.1 教材的选用
我院生物化学课程使用的教材主要是张洪渊先生主编的《生物化学》（第二版），由化学工业出版社出版发行。该书内容精简，比较适合生物工程、食品工程等工科专业学生使用。但使用该教材存在的主要问题是，由于知识点比较抽象和精简，学生课后缺少扩展学习的空间，所以很难深入掌握各个知识点及它们相互间的联系。特别是近年来不少考研的同学反映，该书不是考研专业指定的教材，建议在教材使用上重新考虑。笔者后来在教材选用上进行了尝试，选用了王镜岩先生主编的《生物化学》（第三版），由高等教育出版社出版发行。该书内容详实、知识点丰富，对各个知识点的扩展解释很充分，是国内很多985和211高校首选指定教材。然而使用该教材也面临诸多困难，主要问题是在有限的教学课时内很难把握各个知识点的讲解，同时学生面对该教材有较大的学习压力。最近笔者尝试了郑集先生主编的《普通生物化学》（第四版），由高等教育出版社出版发行。该教材章节编排合理、知识点及其展开解释说明均比较合适，是国内很多综合性大学和其他院校生物相关专业的本科生教材。该教材在我院生物工程和酿酒工程专业使用，学生普遍反映比较好，同时任课教师感觉比较容易把握教学，因而是我院今后生物化学课程的首选教材。
1.2 教学课程设置
我院生物工程专业的办学要满足服务于地方经济社会发展要求，在课程体系的设置上突出生物工程中下游课程，内容上突出传统酿造业的理论实践学习。因此，生物化学课程在教学内容上也要根据办学需求进行调整。笔者依据生物化学课程理论教学48学时，再结合生物工程专业特点和传统酿造业的知识体系，认为该课程教学内容应从以下几个方面开展。
糖类化学部分是传统酿造业重要的理论基础知识。在该部分教学过程中，应当要求学生重点掌握典型单糖（葡萄糖和果糖）的结构和性质，再从单糖的基础上去理解二糖和多糖的结构和性质，最好再结合某些酿造相关的实例来理解多糖等性质。脂质化学部分要求学生理解单脂和复脂的组成、结构和性质，了解固醇类物质的结构和基本特点。蛋白质化学部分不仅仅是酿造行业，同时也是整个生物相关专业最为基础的知识体系。该部分教学应该要求学生重点掌握氨基酸的分类及其结构和性质，在此基础上掌握肽和蛋白质的结构、性质和相互间的依存关系。重点讲解氨基酸的溶解度、旋光性、光吸收、酸碱性质和重要的化学通性，并结合氨基酸的性质讲解氨基酸分析方法。注重讲解蛋白质的一级结构及测定方法，要求学生掌握蛋白质二级结构种类及特点，在此基础上理解蛋白质的三级结构和四级结构及功能，并结合实验讲解蛋白质的分离纯化方法。核酸化学部分是现代生物技术，特别是生物上游技术的基础，虽然与传统酿造业知识体系关联不大，但对生物相关专业本科生至关重要。该部分教学应该重点讲解碱基及种类、核苷和核苷酸的结构、性质以及核酸的结构、性质和生物功能，要求学生掌握碱基、核苷、核苷酸和核酸之间的相互关系，彻底弄清核酸的化学结构和化学性质，并掌握核酸一级、二级和三级结构及碱基配对规律，深入理解核酸的酸碱性质、吸收光谱、变性、复性与杂交，以及核酸的分离纯化、合成和鉴定原理。酶化学和维生素化学内容与传统酿造业知识体系关联比较大，应当重点讲解酶的化学本质和结构以及分类，特别是要注重讲解维生素与酶辅基间的关联。要求学生理解酶的作用特点、作用机制和酶的分离纯化，重点掌握酶活单位定义及测定，理解调节酶、同工酶、诱导酶和多酶复合物的特点。激素化学、生物膜与细胞器内容与细胞工程、生物医学等专业关联度大，考虑到本专业学时的限制，该内容可由学习课后自学，重点了解激素的化学本质和生理功能，以及细胞的组成和各细胞器结构的功能。
物质代谢与调控内容与传统酿造业密切相关，也是整个生物中下游最为重要的知识体系，应当重点讲解糖代谢、脂质代谢、蛋白质和氨基酸代谢，以及这些代谢之间的相互联系和调控。糖代谢方面重点讲解糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖等代谢途径和生理意义，要求学生掌握糖酵解和三羧酸循环的各个代谢途径、参与的酶系和ATP产生过程，重点理解戊糖磷酸途径和参与的酶系，了解各种单糖、二糖和多糖进入糖代谢途径，掌握糖代谢的调控及关键调控酶。脂质代谢方面以三酰甘油为例，侧重讲解甘油的分解代谢途径和脂酸的-氧化过程，分析脂酸在何种情况下产生大量酮体及其后果，并注意比较脂酸 -氧化过程同线粒体酶系合成饱和脂肪酸过程的关系。蛋白质和氨基酸代谢方面要求学生掌握蛋白质在细胞内的降解，然后根据氨基酸的主要代谢途径，掌握氨基酸分解代谢和合成代谢的共同反应，重点讲解鸟氨酸循环及其生理功能，注重理解氨基酸代谢与糖代谢和脂质代谢的关联。核酸代谢方面简明扼要讲解核酸的降解以及生物体内嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的分解途径和生物合成。生物氧化方面涉及物质代谢的共同基本原理，重点讲解NADH和FADH2两条呼吸链中的电子传递及所需的辅基或辅酶，要求学生理解氧化磷酸化作用机制及其抑制和解偶联。最后再讲解物质代谢的相互联系，要求学生掌握糖代谢、脂质代谢和蛋白代谢之间的相互关系，了解整个代谢的调节调控方式。关于遗传信息的传递和表达内容，由于受学时的限制只能简单介绍，该部分可以纳入分子生物学课程进行讲授。
2 生物化学教学模式
生物化学课程知识体系庞大，内容抽象复杂且相互关联，采用传统教学方式很难取得良好的教学效果。笔者根据多年的教学经验，认为应当结合多媒体教学、网络教学和创新实践教学相结合的教学模式。
2.1 多媒体教学
传统的教学模式要花费较多的时间用于板书，教学时间不能充分利用，教学内容信息量较少。而采用多媒体教学后，课件都是在课前准备好的，课堂上很少写字，这样就节省了板书时间，为增加教学信息量提供了条件，特别适用于生物化学这种知识体系庞大的课程。另一方面，多媒体教学将文字、图片、动画等整合，可为学生提供大量的感性材料，教学形象、直观、形式多样、趣味性强，可有效激发学生的学习兴趣。②在生物化学课程中，生物大分子的立体结构及其代谢过程都是教与学的难点。在传统的教学中，借助板书、挂图或模型可有效讲授这些难点，但对于学生而言，内容还是比较抽象，不容易理解。利用多媒体教学可轻易的解决这一问题。如在讲生物大分子多糖、蛋白质、核酸等的结构时，学生通过观看三维结构的图片或动画，就可以轻易地理解有关的复杂问题，自然地掌握了这些生物大分子的三维结构等有关的概念。
虽然采用多媒体教学存在诸多优点，但也要清醒意识到过分依赖多媒体教学的弊端。过分依赖多媒体教学，会极大地限制师生的主动性发挥。③在课堂教学上，教师切忌把自己当成课件机械式解说员。目前多媒体教学的一个常见现象是教师灌输知识、学生被动学习的填鸭式教育，这种教学模式缺乏师生互动，不利于提高学生的学习积极性。采用多媒体教学的另一个弊端是课堂节奏快，学生很难及时消化所学知识，长时间后学生在学习上会出现消极的一面。笔者认为采用多媒体进行生物化学教学，在讲授重点和难点知识时，课堂上应该及时与学生加强沟通，让学生能充分理解和掌握相关知识；同时插入一些紧扣教学内容的时事图片或研究进展，有效结合专业领域内的社会热点问题，这对吸引学生的注意力和激发学生的兴趣均有很大帮助。
2.2 网络教学
目前本科教学工作存在的一个最主要问题是缺少师生互动，这与课堂教学课时被严重压缩有很大关系。为了加强与学生间的交流和互动，笔者借助生物工艺学精品课程网站，开辟了生物化学学习和交流平台。在该平台上，学生可以提出课堂教学未懂的知识，也可以给课堂教学提出建议和意见，我们针对这些问题都进行了一一答复，这些交流手段也得到不少学生的积极参与。另外，笔者还在该平台上提供了生物化学的学习材料，包括习题集和考研资料等，受到学生的欢迎。通过网络教学上生物化学教学讨论平台，进一步巩固了课堂教学，同时也加强了师生间的交流互动。
2.3 创新实践教学
本科质量教学提升计划的改革方向是加强实践教学，提高学生的实际动手操作能力。目前一般院校都开办了专业相关的实验课程，但受到课时限制或经费短缺等因素，实验课程学时一般比较少。我院生物化学实验课时为16学时，这相对课程庞大的知识体系是明显不够的。针对这些问题，笔者近几年一直鼓励本科生参与科研工作，加强自身的理论知识和实践动手能力。笔者近几年带领本科生参与了国家大学生创新性实验计划以及自己科研项目的研究，这些学生一般从大二上生物化学课程后就参与进来，利用空闲时间做实验，直到最后完成毕业论文，他们中基本上每人都著有研究论文，毕业后这些同学大部分都继续进行深造。通过创新实践教学，学生可以结合生物化学所学知识，进一步在研究中得到应用和更深入的理解。一般学校很多老师的科研项目与生物化学专业知识体系密切相关，所以学生有很大的参与创新实践教学空间。
3 结语
生物化学是生物工程专业最为基础的课程，其教学地位十分重要。根据我院生物工程专业的办学理念以及有限的教学课时，本课程在教学内容上应该做出适当调整，突出传统酿造业知识体系，同时也要兼顾现代生物技术和本专业的历史沿革。本课程教学手段上应该采用多媒体教学为主，网络教学为辅的策略，加强师生间的互动和交流，在此基础上改善教学质量，同时让更多的学生参与到创新实践教学，进一步提高该课程的教学效果。
基金项目：贵州省高等院校特色专业项目（SJG 2011 004）；贵州大学品牌特色专业培育项目（PTPY201303）
*通讯作者：邱树毅
注释
① 郑昌学.生物化学教学之我见—2012年全国生物化学与分子生物学学术大会发言[J].生命的化学，2013.33（1）：101-104.
② 张平平.食品生物化学多媒体课件的制作和教学中的几点体会[J].天津农学院学报，2007.14（2）：58-60.
③ 邵红军.浅析多媒体辅助食品生物化学教学的利弊[J].中国科教创新导刊，2010.28：184-184.
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