生物類學術論文(2)
生物類學術論文篇二
生物化學和細胞生物學課程教學改革
我們是長江師范學院生命科學與技術學院的教師，主要擔任我院本科生的細胞生物學、生物化學課程的教學工作。在多年的教學實踐中，做了一些教學改革嘗試，現(xiàn)總結出以下幾點心得，與同行們共同探討，希望在興辦教學應用型大學的過程中，對同行的教學實踐有所幫助。
一、細胞生物學理論課教學改革
(一)找準傳授知識的切入點，制造好奇，培養(yǎng)興趣
好奇是由新異刺激引起的一種生理喚醒水平或認知沖突的探究傾向。探究是學生的好奇情緒與引起好奇的不確定性之間的行為橋梁。在好奇的驅動下，學生努力同化和順應信息，優(yōu)化已有的知識結構。有關研究指出：當人們對事物感到好奇時，往往是創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造性想象迸發(fā)的時候。細胞生物學的教學強調教師的指導作用和學生主體作用的相互結合，通過教學方法的轉變與結合，充分調動學生學習的積極性和主動性。例如,我們在講溶酶體的功能時，首先指出“溶酶體是細胞的清道夫”，這樣就把學生的思維一下引到了溶酶體怎么會是清道夫這個問題上來了，從而抓住了學生的注意力，引發(fā)了學生學習的興趣。然后講出溶酶體的基本功能是對生物大分子的強烈的消化作用，因其含有多種水解酶，可消除無用的生物大分子、衰老的細胞器及衰老損傷和殘廢的細胞。接著說明，細胞中的生物大分子及細胞器都有一定的壽命，為了保證細胞正常的代謝活動與調控，必須不斷地清除衰老的細胞器和生物大分子，很多生物大分子的半壽期只有幾小時至幾天。占成人細胞總數(shù)1/4的紅細胞僅能存活120天，因此人體每天清除的紅細胞多達1011個，這些任務主要由溶酶體和蛋白酶體共同擔負，其中還包括清除在發(fā)育和成體中凋亡的細胞。所以我們說溶酶體是細胞的清道夫，它在細胞里的工作是非常的繁忙和非常的重要的。這樣就使學生對溶酶體這個細胞器有了深刻的印象,真正掌握了溶酶體的知識。
(二)分析特性，歸納共性，提高教學效率
細胞生物學內容多而繁雜，分析特性、歸納共性是培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，提高教學效率的必要途徑。在歸納共性的同時，一定要注意隱含于共性背后的特性，它往往是教學的目標所在，應加以重視、重點突破。
例如，在講“鈉鉀泵”和“鈣泵”時，首先指出“鈉鉀泵”的工作特點是:每個循環(huán)消耗一個ATP分子,泵出3個Na+和泵進2個K+。“鈉鉀泵”的功能是維持細胞內低Na+和高K+的離子環(huán)境，進而維持細胞的滲透平衡、恒定細胞的體積、保證神經沖動的正常傳導;然后指出鈣泵的工作特點是:每個循環(huán)消耗一個ATP分子,轉運出2個Ca+,它將Ca+輸出細胞或泵入內質網腔中儲存起來,以維持細胞內低濃度的游離Ca+。在突破個性之后，歸納出“鈉鉀泵”和“鈣泵”的共性，指出兩者都屬于物質的主動跨膜運輸，都是由ATP直接提供能量的主動運輸方式。
(三)質疑發(fā)問，啟發(fā)學生思維
在講核孔復合體時，首先問學生“核被膜上是否有孔”?然后老師指講：“細胞核的核被膜上有一些小孔，稱為核孔。這些孔并不是簡單的孔洞，而是一個相對獨立的復雜結構”。接著在多媒體教學屏幕上展現(xiàn)核孔復合體結構圖，剖析胞質環(huán)、輻、核質環(huán)三明治式的核孔復合體結構。胞質環(huán)(外環(huán))位于核孔邊緣的胞質面一側，環(huán)上有8條短纖維對稱分布伸向胞質。核質環(huán)(內環(huán))位于核孔邊緣的核質面一側，環(huán)上也對稱地連有8條細長的纖維，向核內伸入50—70nm，在纖維的末端形成一個直徑為60nm的小環(huán)，小環(huán)由8個顆粒構成。這樣整個核質環(huán)就像一個捕魚籠樣結構——核籃結構。輻：由核孔邊緣伸向中心，呈輻射狀八重對稱，位于核孔邊緣，連接內、外環(huán)，起支撐作用。輻分為三個結構域，即柱狀亞單位，腔內亞單位、環(huán)帶亞單位。在討論清楚核孔復合體的結構的基礎上，告訴學生，一個典型的哺乳動物細胞，其核被膜上的核孔復合體總數(shù)約3000～4000個。這樣，就使學生回味無窮，他們會為生物細胞的精細和復雜而贊嘆不已，一個小小的細胞核，其核膜上竟然有如此復雜的裝置幾千個。這些小孔裝置有什么功能呢?不會是擺設吧?通過這樣的教學，學生不僅掌握了核孔復合體的結構，而且產生了進一步求知的欲望，也使學生對細胞生物學知識產生了濃厚的興趣。
(四)給學生一個機會，讓他們自己去創(chuàng)造
教師要為學生提供機會，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造力、競爭力以及迎接挑戰(zhàn)的能力。
1.做課程論文
在教學中積極開展課程論文，教師布置與“分子細胞生物學”有關的論文題目，學生圍繞論文題目查閱有關資料，按照教師的要求撰寫論文。這不但培養(yǎng)了學生查閱和綜合分析文獻資料以及撰寫論文的能力，為畢業(yè)論文奠定基礎;更主要的是，教師在課堂上講授的知識，起到了拋磚引玉的作用，開發(fā)了學生的智力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。
2.進入開放實驗室
讓學生進入開放實驗室，結合教師的科研課題開展工作。加強了學生操作能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。以使學生的知識結構和運用知識的能力及學生的綜合素質適應時代發(fā)展要求的需要。實驗室的開放過程中，我們科學地安排了實驗內容。根據(jù)教師的科研課題和實驗教學大綱，分段列出實驗內容，以供不同層次不同需求的學生選擇。實驗內容分為驗證性及自擬驗證性實驗、綜合性及自擬綜合性實驗、設計性及自擬設計性實驗三個層次。開放的形式采用定時開放和預約開放。定時開放是在規(guī)定的時間段開放規(guī)定的實驗項
目。實驗室提前一定的時間通知預約開放，學生根據(jù)需要首先向實驗室提交申請并在進入實驗室的前一天提交預習報告或設計報告，指導教師根據(jù)學生的預習報告有針對性的進行指導。學生完成實驗后，要向指導教師提交實驗報告或設計論文，教師根據(jù)學生的預習報告、實驗報告或設計論文進行評議并及時反饋給學生，幫助學生改進和提高。
二、生物化學實驗課教學和理論課教學
(一)生物化學實驗教學中實行“知識搭橋點撥誘導式”教學法
“知識搭橋點撥誘導式”教學法就是在理論和實驗之間，新知與舊知(已學過的知識)之間、已知與未知之間搭建起一座“認知橋梁”，這種方法有助于通過實驗和實踐對理論知識進行驗證，同時又有利于理論知識的延伸和發(fā)展。點撥誘導是對實驗中重要的知識點、難點對學生加以指點，點得準確適度，既要點到要害又要點到為止，充分發(fā)揮學生在教學活動中的主導作用。
1.“搭橋”和“點撥誘導”奠定基礎
驗證所學理論知識，加強對理論知識的理解和掌握是實驗課所要達到的目的之一，為了更好地做到這一點，我們強化了學生的課前預習。預習得是否充分，在某種程度上決定了此實驗是否能順利完成。針對某些學生重理論輕實驗，只是程式化地寫一遍預習報告的情況，根據(jù)學生的知識水平和實驗教材的實際，設計一些誘發(fā)性的題目和實驗中可能出現(xiàn)的問題，使學生邊預習邊思考，對整個實驗做到心中有數(shù)。
質疑是檢驗學生預習情況好壞的重要教學環(huán)節(jié)，它不僅可以增強學生對課前準備的重視程度，而且還會影響到實驗課的總成績，質疑分數(shù)為實驗課總成績的一項具體的量化指標。就某一問題，課堂上隨機指定由某一位同學講解，既督促了學生學習，又鍛煉了學生的表達能力，同時又增強了其他同學的注意力。首先，要檢驗學生實驗的目的性是否明確、實驗設計所依據(jù)的原理是什么、明確本次實驗的中心議題。這就要求學生必須復習和鞏固相關的理論知識，如“脂肪酸的β—氧化”這一實驗，學生必須先搞清楚酮體的概念、酮體的生成機制，再明確實驗材料為什么要選取新鮮的動物肝臟?為什么用碘來滴定丙酮，而過量的碘用標準的硫代硫酸鈉滴定即可計算酮體的生成量?這樣通過提問實驗目的、原理使學生能把實驗同理論有機地結合起來，加深對理論知識的理解，又可使學生變被動學習為主動學習，增加學生學習的積極性。
生物化學與有機化學、無機化學及分析化學有著緊密的 聯(lián)系，實驗操作中 應用了有機和無機化學實驗中學習和掌握的基本技能。在明確實驗目的和原理的基礎上，對操作過程中可能出現(xiàn)的問題進行設想和預見。例如“糖的顏色反應”實驗，糠醛或糠醛的衍生物與α—萘酚會生成紫環(huán)，出現(xiàn)在糖與濃硫酸的液面間。但在同樣的實驗條件下，同樣的材料、方法和步驟，有的學生就不一定得到實驗結果，此時就要找出實驗操作的關鍵點，以便在操作中掌握每一項技術要領，并加深印象。設計誘發(fā)性題目質疑及對可能出現(xiàn)的問題進行設想和預見都為“搭橋”和“點撥誘導”奠定了基礎，是本教學法的重要組成部分。
2.發(fā)現(xiàn)學生的“迷路”點，建立知識橋梁，及時點撥誘導
在質疑的過程中，會發(fā)現(xiàn)一些學生難以解答的或似是而非的問題，這就需要我們在學生已知的知識和未知的知識之間搭起一座最適合學生學習的“認知橋梁”。從形式上講，它既可以是一段理論知識的陳述、也可以是一個事例、一個恰當?shù)谋扔鳌⒁粋€實驗?？傊?，一個目的就是要在學生的學習過程中起到導向作用，在蛋白質化學一章中有這樣一個實驗“蛋白質的沉淀、變性和凝固反應”，在蛋白質的溶液中加入中性鹽和有機溶劑均會使蛋白質沉淀析出，高分子有機物的性質是建立在一定結構基礎上的，親水的帶電質點在強電解質和脫水劑的作用下被奪走了電層和水膜，就猶如一個剛剛學習游泳挎著游泳圈的人，當被大浪卷走了保護自己的游泳圈，就會出現(xiàn)不穩(wěn)定及下沉的現(xiàn)象。這樣通過一個比喻，學生并不用死記硬背，就牢記了蛋白質的這一性質，歷經幾個學期學生仍有很深的印象，對蛋白質這一重要性質的掌握起到了化“難”為“易”的效果。從酵母中提取核糖核酸，并對其進行組分鑒定，在鑒定堿基的存在時，有的同學得到了乳白色的絮狀嘌呤銀，而有的同學就沒有得到結果。此時運用無機化學的理論對學生進行點撥誘導，根據(jù)硝酸銀的性質，從硝酸銀溶液的重新配制入手，學生得到了預期的實驗結果。一個無機化學的知識點，解決了核酸組分鑒定的關鍵。層析是一種重要的氨基酸的分離分析技術。用雙向紙層析分離氨基酸是一個較大的實驗。在理論課中相關的內容不可能講得很細。因此在實驗操作前，必須系統(tǒng)介紹分配層析的原理，使學生在實驗課上不僅能學到操作技術，而且還能學習到理論課上學不到的理論知識。面對 社會對人材多層面的需求，生物化學理論的學習和實驗的操作訓練，無疑為此奠定了堅實的基礎，提供了培養(yǎng)多面手的前提條件。
由于在生物化學實驗教學中嘗試使用了“知識搭橋點撥誘導式”教學法，使學生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題的能力有了很大提高，對學生全面系統(tǒng)地掌握生物化學知識起到了積極作用。我們認為這種教學方法就在于保證了學生的主體地位和主動精神，教師集中精力鉆研教材、了解學生、啟發(fā)誘導，保證了教師的指導作用正確地得到發(fā)揮。
(二)理論課和實驗課的緊密配合是上好生物化學課的保證
在講蛋白質化學一章時， 學生對掌握構成蛋白的氨基酸的化學結構有一定困難，大部分同學是 機械地記憶，學得不活。如果直接問某一個氨基酸的結構能寫出來，但從不同的側面，不同的角度問某個或某一類氨基酸的化學結構學生回答起來就有困難。針對這種情況，我們在這一章設置了蛋白質及氨基酸的呈色反應、蛋白質的沉淀反應、氨基酸的紙上層析等實驗。在實驗課上，教師進一步的指出20種氨基酸在結構上的相同點和不同點，各類氨基酸以及各個氨基酸的結構特點，然后通過具體實驗來觀察不同的氨基酸的顏色反應，如帶有巰基的Cys的黑色硫化鉛沉淀反應、帶有苯基的氨基酸的黃色反應、帶有吲哚基的色氨酸的乙醛酸反應、帶有胍基的Arg的坂口反應等等。通過實驗結果的觀察記錄和實驗 報告的結果分析，同學們有了更深刻的認識。在做氨基酸的紙上層析分離實驗時，教師首先指出：根據(jù)氨基酸的側鏈基團與水的親和力可把氨基酸分為極性氨基酸和非極性氨基酸兩大類[1，2]，又根據(jù)每一大類氨基酸中各氨基酸的側鏈R基團的大小和特殊結構說明哪些氨基酸在層析時走得比較快，Rf值比較大，哪些氨基酸在層析時走得比較慢，Rf值比較小。然后通過實驗結果的觀察、記錄和分析，對哪些氨基酸屬于極性氨基酸、哪些氨基酸屬于非極性氨基酸、極性氨基酸中各氨基酸極性的強弱、非極性氨基酸中各氨基酸非極性的強弱、有了深刻的認識。因為實驗結果表明了堿性氨基酸如Arg、Lys、His和酸性氨基酸Glu、Asp這樣的極性氨基酸層析中走得比較慢。而Ala、Phe、Val、Leu等非極性氨基酸走得比較快[3,4]。另外，通過層析實驗，同學們也掌握了氨基酸的分配系數(shù)、層析的逆流分溶原理以及層析技術等重要知識。
(三)對生物大分子結構的學習，應加強直觀性
構成生物體的有機物質 如蛋白質、核酸、酶等，它們的分子結構是相當復雜的，學生學起來有困難。龐大的蛋白質分子、復雜的分子結構使一些學生一籌莫展，他們雖然記住了書本上的結構要點，但仍然收獲不大，不能把知識學活。蛋白質分子的結構我們是看不見、摸不著的。為了提高教學效果，必須加強直觀教學。我們用可以造型的鋁芯電線做了一個彈簧，教師手中有了這個彈簧狀的結構，講起蛋白質的二級結構-α-螺旋結構頭頭是道，形象生動。講β-折疊結構時，將鋁線折成鋸齒狀。這樣，學生學起來不感到枯燥無味，也不感到很難。他們在蛋白質一級結構知識的基礎上，順利地突破了難點，對蛋白質分子中氨基酸空間位置 有了明確的認識。眾多的氨基酸形成的多肽鏈在生物體中不是伸直展開的，它首先形成α-螺旋式的二級結構。在這種α-螺旋結構中，每3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺旋沿螺旋體的中心軸每上升一圈相當與向上平移0.54nm。螺旋上升時，每個殘基沿軸旋轉1000，每一個φ角等于-570，每一個ψ角為-470。α-螺旋體中相鄰的螺圈之間形成鏈內氫鍵，氫鍵取向幾乎與中心軸平行。氫鍵是由每個氨基酸殘基的亞氨基氫與其前面第4個氨基酸殘基的羰基氧形成的，α-螺旋體中所有肽鍵都參與了氫鍵的形成[2]。學習DNA的雙螺旋二級就結構亦是如此，DNA雙螺旋的表面有一個大溝和一個小溝，學生看書上的圖不容易看懂，如果用一個簡單的教具，即：用兩根粗毛線繞在一根木棒上，兩根毛線之間的距離就是小溝，而大溝就是螺旋上升的幅度。學生一看，一目了然。教學中制作簡單得當?shù)慕叹撸纱蟠蠹訌娊虒W的直觀性，明顯提高教學效果。
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