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利用生活中的生物化學提高學生學習《生物化學》的興趣
利用生活中的生物化學提高學生學習《生物化學》的興趣
陳愛政*，王士斌
�。ㄈA僑大學化工學院，福建廈門361021）
摘要：生物化學是高等學校本科相關專業(yè)的主要核心課程之一，課程內(nèi)容抽象難懂，概念多，內(nèi)容多，代謝途徑錯綜復雜。學生學習過程中容易感到抽象、枯燥、乏味、無興趣，導致生物化學課程教學難度大，學習效果差。在對應的課程內(nèi)容中引入生活中的生物化學案例，讓學生參與課堂討論生活中的生物化學原理，有助于提高學生學習《生物化學》的興趣。
關鍵詞：生物化學；學習興趣；生活案例
通訊作者：陳愛政（1978-），男，福建漳州人，研究員，博士，主要從事生物材料領域的教學研究工作。
生物化學是從分子水平研究生物體化學組成及其生命活動過程中的化學變化的一門學科，是有機化學、分析化學、生物學、物理化學和生理學交叉而產(chǎn)生的一門邊緣學科，也是高等學校本科相關專業(yè)主要核心課程之一。從生物化學的定義可將其分為兩部分，即研究生物體內(nèi)化學組成的靜態(tài)生物化學部分和研究生物體內(nèi)化學過程的動態(tài)生物化學部分。生物化學課程素以“難、繁、雜”著稱，概念多，內(nèi)容雜，特別是大分子結(jié)構(gòu)抽象難懂，代謝途徑錯綜復雜。所以，學生普遍認為生物化學是一門較難掌握的基礎課程，學習過程中容易感到抽象、枯燥、乏味、無興趣，導致生物化學課程教學難度大，學習效果差[1-4]。
“興趣是最好的老師”，如何提高學生的學習興趣，消除畏難情緒，改善教學效果，是生物化學教學的重點之一。而生物化學又與我們的日常生活息息相關，許多與生物化學有關的話題甚至是公眾關注的焦點，教師如果能自如地將生物化學教學與實際生活緊密聯(lián)系起來，在生物化學與日常生活之間架起一座教與學的橋梁，學生學習興趣就會長久保持，并讓學生在獲得知識的同時提高思維能力，理論聯(lián)系實際，使得學生利用生物化學知識解決實際問題的意識和能力就會不斷提高，從而增強學習生物化學的信心和動力。因此，本文將根據(jù)筆者近幾年的教學經(jīng)驗談談如何利用生活中的生物化學提高學生學習《生物化學》的興趣。
一、緒論階段的針對性引導
緒論是《生物化學》第一次課的內(nèi)容，是授課教師和學生相互第一印象形成的時機。因此課程緒論的精彩度，很大程度上左右了學生對本課程的興趣程度。緒論包含了生物化學發(fā)展簡要歷程、含義、地位、作用及其學習方法等。緒論不僅需要對本課程的知識進行整理梳理，還應該盡量介紹與本課程相關的有趣的知識點、最新的研究進展[4]。大部分《生物化學》教材中緒論內(nèi)容較為簡單，為提高學生興趣，可在緒論中加入生物化學發(fā)展史上里程碑式的以及近年來與生物化學相關的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎、化學獎獲獎的情況介紹。比如，1953年Watson（美）與Crick（英）提出DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，1962年共獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎；1972年Berg（美）在基因工程基礎研究方面作出了杰出成果，1980年獲諾貝爾化學獎；這些都屬于生物化學發(fā)展史里程碑式的成就，推進了生物化學和分子生物學的迅猛發(fā)展。近年來的諾貝爾獎，比如2010年Edwards（英）因為在試管嬰兒方面的研究獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎；2013年Rothman（美）、Schekman（美）和Südhof（德）因為發(fā)現(xiàn)了細胞囊泡運輸系統(tǒng)的運行與調(diào)節(jié)機制而獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎；2014年Betzig（美）、Hell（德）和Moerner（美）因超分辨率熒光顯微技術領域取得的成就獲得諾貝爾化學獎。當然，對于該部分的介紹，授課教師要做到每年及時更新講義。此外，還可以向?qū)W生介紹一些生物化學領域著名的華裔或中國科學家的故事及成就，比如錢永健、王曉東、莊小威、饒毅、施一公等。教師通過對諾貝爾獎和著名華人科學家的介紹，讓學生了解生物化學的經(jīng)典成就和最新研究進展，也有助于提高學生的學習興趣。
在緒論中，除了“高大上”的諾貝爾獎等的介紹，筆者認為引入“接地氣”的生活中的生物化學常識更能吸引學生的注意力。根據(jù)筆者的教學經(jīng)驗，可讓學生打開教材目錄，然后教師根據(jù)教材目錄對本課程的知識進行整理梳理，利用生活中的一些常識或認識誤區(qū)來進行預告課程所要學習的知識點。告訴學生通過這些課程內(nèi)容的學習，可以了解生活中的生物化學常識，尤其是與學生日常生活息息相關的知識。以設下疑問的形式激發(fā)學生求知的欲望，提高學生學習的興趣。以鄭集編著的《普通生物化學》為例，可將糖類化學和糖代謝關聯(lián)起來，說明通過這兩章的學習，我們可以知道什么是糖，不是所有碳水化合物都是糖，不是所有糖都是碳水化合物，不是所有糖都是甜的，不是所有甜的都是糖；日常生活中說的糖和生物化學的糖是否一樣，為什么糖吃多了容易長胖，吃無糖面包、無糖饅頭等會不會升高血糖等來問題來設疑。同樣地，將脂類化學和脂代謝關聯(lián)起來，通過這兩章的學習我們可以知道為什么駱駝在沙漠中長途跋涉可以多天不喝水，大骨湯的主要成分是什么，是否補鈣，糖和脂肪如何相互轉(zhuǎn)化以及脂肪肝形成的機理是什么等問題。接著是蛋白質(zhì)化學與蛋白質(zhì)的分解和氨基酸代謝，通過學習，我們可以了解燙發(fā)的生物化學原理是什么，重金屬中毒后喝牛奶是否能夠解毒，膠原蛋白真的能養(yǎng)顏美容嗎，高考“點滴班”學生高考前集體氨基酸輸液是否有必要等問題。通過對核酸化學與核酸的降解和核苷酸代謝的學習，可以回答下面問題：世界上第一個克隆羊是哪里完成的，它的基本原理和過程是什么？可以克隆一個器官嗎？可以布置學生在該章節(jié)上課前一個“作業(yè)”，觀看電影“逃出克隆島”。
對于酶化學一章，可以設疑：為什么慢慢嚼米飯的時候會感覺到甜味？加酶洗衣粉與不加酶洗衣粉有什么不同作用？對于維生素化學，提出問題：大家知道夜盲癥、佝僂病、腳氣病等都是缺乏什么維生素導致的？哪些食物中都富含有哪些維生素呢？對于激素化學，可以提問：為什么說“狗急跳墻”，和生物化學的原理有何關系？侏儒癥、巨人癥、甲亢、大脖子病等都跟什么激素有關？通過提出這些跟日常生活息息相關的問題并適當簡單解釋一小部分，讓學生體會到生物化學是“很有用的”，不是只有復雜的分子結(jié)構(gòu)式，通過大部分問題的懸疑，可以激發(fā)學生的學習興趣。
二、章節(jié)知識點的生活化案例教學
生活中的生物化學案例，主要來源于現(xiàn)實生活和經(jīng)典實驗案例，尤其是重大公共安全事件（如三聚氰胺牛奶事件、皮革老酸奶等）和生物化學重大技術突破（如克隆技術、試管嬰兒等），這些案例的積累在生物化學的講授中可以起到重要的作用。在課程講授中，除了回答在緒論中所提出的一些生活中的生物化學常識或問題之外，一些生活中的生物化學案例的應用既能有助于知識點的記憶，又能極大地提高學生的上課注意力。舉例如下：
在講授糖類化學及其代謝的時候，可使用“無糖月餅”在每年中秋前后引發(fā)的糖尿病患者扎堆進醫(yī)院的案例，從而來說明糖的定義、分類以及淀粉等多糖的分解代謝等知識點，使得學生學習之后也能向身邊人群科普糖化學及其代謝常識，了解“無糖月餅”實際上只是“無蔗糖餡料”，而其他成分如淀粉、豆沙等碳水化合物經(jīng)人體消化道淀粉酶等逐級水解得到葡萄糖等單糖后，將透過小腸粘膜吸收進入血液。而且，“無糖月餅”所含油脂并不少于普通月餅，熱量仍然較高。類似地，還有“無糖面包”等，對于糖尿病患者來說，都應注意分辨并控制攝入量。
在脂類化學和脂代謝課堂中，可使用市面上大量存在的減肥產(chǎn)品“左旋肉堿”作為案例來講述脂類化學及其代謝的基本原理。脂肪分解為甘油和脂肪酸之后，左旋肉堿是脂肪酸進入線粒體進行進一步氧化分解的載體。如果沒有左旋肉堿，人體就無法燃燒脂肪，可見左旋肉堿有很重要的生理功能。因此，一些左旋肉堿保健品的廣告宣稱服用左旋肉堿可安全減肥，通過額外地補充大量的左旋肉堿可以促進體內(nèi)脂肪的燃燒。實際上，身體健康的人的肝臟和腎臟都能將賴氨酸和甲硫氨酸合成足夠的左旋肉堿來滿足身體的需要。這兩種氨基酸在食物中很常見，所以左旋肉堿并不是人體必需的營養(yǎng)素。目前尚無實驗表明額外地補充左旋肉堿可以促進脂肪的氧化分解。其實，這也可以通過左旋肉堿保健品的廣告聲稱“只有在運動量較大時，服用左旋肉堿才有助于減肥”，可以看出體重的減輕都是由于運動引起的，與服用左旋肉堿與否并無關系。
對于蛋白質(zhì)化學與蛋白質(zhì)的分解和氨基酸代謝，毫無疑問，“三聚氰胺奶粉”事件是一個重大公共安全事件。通過這個案例，可以將目前蛋白質(zhì)的國標測定方法“凱氏定氮法”的原理與三聚氰胺的含氮量聯(lián)系起來，幫助學生了解事件發(fā)生的根源。另外，通過“吊瓶班”的案例（即2012年湖北孝感一中高三某班同學在教室內(nèi)一邊打吊瓶注射氨基酸補充能量，一邊學習備戰(zhàn)高考），來說明蛋白質(zhì)的水解，氨基酸的吸收以及蛋白質(zhì)的生物合成等基本原理和過程。科普通過正常飲食，比如一天吃一兩個雞蛋或喝牛奶，攝入蛋白質(zhì)，經(jīng)過消化道水解就可以獲得足夠的氨基酸；同理地說明燕窩、鹿茸等高檔補品并不具備比雞蛋、瘦肉等普通食物具有更高的蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值。此外，還可以通過日常生活實例，如煮雞蛋、做豆腐等幫助學生形象地理解蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)。
在講授核酸化學與核酸的降解和核苷酸代謝的時候，遼寧鐵嶺“骨灰頂包門”可以作為一個案例來說明DNA測序的基本要求和方法。在該事件中，死者還沒火化，家屬已拿到骨灰，且存在骨灰管理混亂的情況；因此，有人提出用骨灰做DNA鑒定�？商釂枌W生骨灰是否可以進行DNA鑒定，對依據(jù)是什么進行討論，然后再引入DNA測序法的介紹，PCR技術以及鏈終止法等。此外，還可以將“珍奧核酸”補品的騙局風波以及為什么啤酒加海鮮更容易引發(fā)痛風等要用到核酸的降解和核苷酸代謝的講解中。
對于酶化學一章，可以通過喝酒和臉紅的關系作為生活案例來說明酶的分類、命名和作用。具體來講，酒精代謝首先經(jīng)乙醇脫氫酶催化轉(zhuǎn)化為乙醛，進而在乙醛脫氫酶的幫助下轉(zhuǎn)化為乙酸。乙酸是體內(nèi)較常見的代謝產(chǎn)物，能夠參與葡糖糖有氧代謝等多種體內(nèi)常見代謝途徑，并最終轉(zhuǎn)換成水和二氧化碳。當乙醇脫氫酶缺乏時，攝入的乙醇只能靠肝臟里的P450慢慢轉(zhuǎn)化為乙醛再轉(zhuǎn)化成乙酸，然后進入三羧酸循環(huán)而被代謝，而由于P450代謝速度慢，因此主要靠體液來稀釋酒精，但當達到一定酒精濃度將造成酒精中毒危及生命；當乙醇被乙醇脫氫酶代謝為乙醛后，如果缺乏乙醛脫氫酶，將導致乙醛的過量堆積，由于乙醛能夠擴張毛細血管將導致臉紅；進一步將導致心跳加快、血管擴張、血壓下降，為了保證體內(nèi)主要臟器的血液供應，就必須收縮毛細血管使血壓回升；當面部末稍血管中血流受阻，血量減少，臉就呈青色。當一個人同時富含高活性的這兩種酶時，酒精飲料就真正成為了“液體面包”。此外，還可以向?qū)W生介紹體檢時肝功能重要指標谷丙轉(zhuǎn)氨酶的意義，說明原理：谷丙轉(zhuǎn)氨酶在肝臟含量最多，當肝有病變時，引起肝細胞通透性增加，大量谷丙轉(zhuǎn)氨酶從肝細胞內(nèi)釋放到血液，使血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶增高，其增高程度與肝細胞病變程度基本呈正相關，因此測定谷丙轉(zhuǎn)氨酶對多種肝病的診斷有參考價值。
筆者通過近年來的教學發(fā)現(xiàn)，通過引入生活中的生物化學案例，學生在課堂上注意力非常集中，對相關知識非常感興趣，對生物化學教學效果的促進具有顯著性的積極作用。因此，有必要對生活中的生物化學經(jīng)典案例進行不斷積累或編撰，以期在生物化學教學中得到不斷應用。
三、合理安排互動式課堂主題報告
除了教師的課堂講授，學生的課堂參與也是提高學生學習興趣的重要手段之一。筆者近年來的生物化學教學均安排學生以三人左右為一組，以“生活中的生物化學”作為主題，積極做好演講材料，在講授完靜態(tài)生物化學之后依次上講臺以“專家”身份做報告，并接受大家質(zhì)疑，時間約為15分鐘左右。筆者發(fā)現(xiàn)，該環(huán)節(jié)一直以來都是學生最期待和興奮的部分，尤其是安排在連續(xù)三節(jié)課的最后一節(jié)。學生積極查閱資料，制作ppt，練習演講，大家也踴躍提問參與，最后教師再進行點評總結(jié)相關的生物化學知識點�；仡櫧陙韺W生所選的主題，除了當時出現(xiàn)的公共食品安全事件，比如“皮鞋很忙”、“健美豬”之外，關于“健身”、“減肥”、“化妝品”“美容”、“整容”等與學生日常生活息息相關的生物化學主題幾乎是每年學生的熱門主題，通過這些專題報告和討論，可以引導學生利用生物化學知識正確認識目前廣泛存在的一些誤區(qū)或分辨一些虛假廣告。學生通過這種方式參與課堂，不僅鍛煉了學生查閱資料、制作ppt和演講的能力，還增加師生互動環(huán)節(jié)，從而改變教師一人在臺上唱獨角戲的乏味局面。同時，該形式還可以增加學生的學習主動性，而且能夠在一定程度上也促進授課教師的經(jīng)驗積累。
四、興趣導向培養(yǎng)科學精神與邏輯思維
通過生活中的生物化學案例，除了提高學生的學習興趣，筆者認為還有很重要的一個作用就是培養(yǎng)學生的科學精神和邏輯思維，以科學的態(tài)度、思辨的眼光看待生活中的種種。目前，網(wǎng)絡上的資訊五花八門，真假難辨，尤其是各種“養(yǎng)生知識”以及偽科學充斥網(wǎng)絡并且傳播廣泛。比如，網(wǎng)上廣泛傳播的各種謠言，比如“微波爐加熱導致蛋白質(zhì)變性致癌”等；此外，學生在做報告時候就出現(xiàn)講解所謂“食物搭配禁忌”、“酸性體質(zhì)與堿性體質(zhì)”等內(nèi)容。在這些案例中，可以引導學生運用相關的生物化學知識，以科學思維去偽存真。比如在各種“食物搭配禁忌”幾乎都有一條“雞蛋與豆?jié){不能同食”，否則將導致營養(yǎng)流失；所宣稱原因有二：一是豆?jié){中有胰蛋白酶抑制物，能夠抑制蛋白質(zhì)的消化，降低營養(yǎng)價值；二是雞蛋中的粘性蛋白與豆?jié){中的胰蛋白酶結(jié)合，形成不被消化的物質(zhì)，大大降低營養(yǎng)價值。而實際上，豆?jié){和雞蛋同食不存在營養(yǎng)損失的問題，豆?jié){里確實含有胰蛋白酶抑制物，但并不只是針對雞蛋里的蛋白質(zhì)，加之一般豆?jié){和雞蛋都是煮熟的，加熱已經(jīng)破壞它的活性。在這類流言中，要引導學生多問為什么，機理是什么，是否與生物化學基本原理相符，這對于學生科學精神與邏輯思維的培養(yǎng)具有積極意義。
五、結(jié)語
生活中的生物化學案例因其內(nèi)容的生活化，對學生興趣的激發(fā)效果不是其他案例所能比擬的。引入這些案例，讓學生參與課堂尋找生活中的生物化學原理，培養(yǎng)學生的科學精神和邏輯思維，對于提高學生學習生物化學的興趣，改善教學效果，提高學生綜合素質(zhì)具有積極的意義，對生物化學經(jīng)典案例的不斷積累或編撰也具有一定的必要性。當然，生物化學教學是一項系統(tǒng)工程，生活中的生物化學案例在課堂中的應用僅是眾多教學方法中的一種，在運用這種教學方法時，教師也不能一味求新、求異、求有趣，更應圍繞生物化學教學目標、教學任務等進行創(chuàng)造性地運用，才能更好地上好生物化學。
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