呼吸链的教学策略探索与实践.pdf

Vol.9 No.4Aug.2023生物化工Biological Chemical Engineering第 9 卷 第 4 期2023 年 8 月文章编号：2096-0387（2023）04-03呼吸链的教学策略探索与实践武林芝，郝秀萍，郭婷婷，张秀玲（太原学院 材料与化学工程系，山西太原 030032）摘 要：“生物化学”是太原学院化学工程与工业生物工程专业的一门比较难的必修课程，如何激发学生学习兴趣和提高教学效果一直是任课教师重点关注的问题。本文将以呼吸链教学为例，介绍问题设置、角色扮演、巧用类比等方法，把枯燥乏味的呼吸链教学内容更加形象、生动地展现给学生，为“生物化学”教学体系的优化创新提供参考。关键词：生物化学；呼吸链；教学技巧中图分类号：G642.4 文献标识码：CExplorationandPracticeofTeachingStrategiesfortheRespiratoryChainWU Linzhi,HAO Xiuping,GUO Tingting,ZHANG Xiuling(Department of Materials and Chemical Engineering,Taiyuan University,Taiyuan 030032,China)Abstract:“Biochemistry”is a difficult compulsory course for students of chemical engineering and industrial bioengineering of Taiyuan university,and how to stimulate students interest in learning and improve teaching effect has always been a key concern for teachers.This paper will take the teaching of respiratory chain as an example to introduce the methods of problem setting,role playing,clever use of analogy,etc.,so as to show the boring respiratory chain teaching content to students more vividly and vividly,and provide reference for the optimization and innovation of the“biochemistry”teaching system.Keywords:biochemistry;respiratory chain;teaching strategies生物化学是一门在分子水平上研究生命现象及其规律的科学。“生物化学”课程是太原学院化学工程与工业生物工程专业的专业基础课程，对后续发酵类课程的学习在知识联系、学习方法、专业体系的构建等方面都有很重要的作用1。但是“生物化学”课程知识点多，知识点之间的逻辑性不是很强，加之这门课程是在分子水平揭示生命现象，学生在学习的时候看不见、摸不着，觉得内容比较抽象、难懂，知识复杂、凌乱，严重打击了学生学习的积极性，教学效果不佳，影响到学生对后续专业课程的学习。因此，寻找适合每一个知识点的合适的教学方法是每一位授课教师的职责2。本文以呼吸链的教学为例，探索“生物化学”课堂教学策略，提高本课程的教学效果。在实际教学中，太原学院化学工程与工业生物工程专业的生物化学课程以魏民、张丽萍等主编，高等教育出版社出版的 生物化学简明教程（第 6 版）为主要参考教材。由于学生入学时层次较低，还有好多学生是调剂到该专业的，学生的基础层次不齐，虽然大一已经学习了“无机化学”“有机化学”等基础课程，鉴于“生物化学”课程特点，主要采用线上线下结合的方式，相关教学策略和实践总结如下。1 授课内容和教学策略呼吸链在生物氧化过程中与能量的转化有很重要的关系。之后在动态生物化学部分学习糖、蛋白质、基金项目：山西省教育科学“十四五”规划课题（GH-21530）；山西省高等学校教学改革创新项目（J20221200）；山西省教育科学“十四五”规划课题（GH-220151）；山西省教育科学“十四五”规划课题（GH-220033）；2021年太原学院一流课程项目（太院字 202137 号）。作者简介：武林芝（1980），女，山西平遥人，硕士，讲师，研究方向为生物技术。150生物化工2023 年脂、核苷酸等物质代谢的时候，研究能量变化都会回归到呼吸链的知识点上，因此呼吸链这部分的知识非常重要，是动态生物化学从能量代谢的角度研究生命现象的重点，也是难点。呼吸链的内容是“生物氧化与氧化磷酸化”的第二节内容，本节内容比较抽象，是“生物化学”课程的教学难点和教学重点，是学好代谢生物化学的最重要的知识点。在系统学习了新陈代谢与生物氧化知识的基础上，通过分析生物氧化过程中的氧化方式，引出电子的流动，从而找到电子流动的载体呼吸链，进一步以问题引导，层层递进，学习呼吸链的定义、定位、组成、排列顺序、递氢和递电子的机制以及呼吸链阻断等 知识3-4。2 教学设计依据“现象问题理论方法创新意识”的创新教学设计（图 1），以学生为中心，将教学过程分为三个阶段课前、课中、课后。2.1 课前“动”起来（1）根据学习通软件发布的知识清单学习呼吸链相关的 PPT 和教学视频，视频使用的是中国大学慕课南京大学杨荣武教授团队主讲的代谢生物化学。（2）通过呼吸链相关的知识点，找出生活、生产、社会热点等与之有关的现象，提出一些问题。比如：人为什么做剧烈运动的时候，要大口大口呼吸？有的减肥药吃了以后为什么会一直出汗？氰化物为什么能引起细胞窒息死亡？2.2 课中“活”起来学生根据课前发布的学习资料对知识已经有了一定的了解，因此课堂教学一开始以问题引入的方法，从为什么形成复合体、为什么这些物质可以充当电子传递体、在膜上的位置是否固定、按照什么顺序进行排列、能量发生怎样的变化等问题出发带领学生进行分组讨论，然后由小组间配合进行角色扮演，对呼吸链的两条工作途径进行演示，更深一步理解呼吸链的相关知识，最后由小组进行总结、分析，授课教师对需要注意的地方进行复述，加深记忆，并对整堂课学生的表现进行点评。2.3 课后“升”起来学生要对照呼吸链的任务清单在学习通软件的题库做相应的测试题巩固知识，对照知识清单进行自我检测，还可以用粘土动手制作呼吸链的模型。授课教师课后进行反思，持续改进。学生下课后围在老师跟前，咨询下节课需要提前准备什么，都争着当老师的小助手，说明学生对生物化学这门课有了浓厚的兴趣，愿意在课堂上进行表现。3 授课技巧3.1 问题启发，点燃兴趣兴趣是最好的老师，从生活中与自己息息相关的问题开始学习，学生的注意力会更加集中，学习的主动性会大大提高，课堂气氛及抬头率都有很大的变化。由于增加了知识的应用实践层面，彻底改变教师难教、学生难学这一局面，使学生不再觉得生物化学线上自主合作探究线下线上课前“动”推送知识清单PPT预习主导思考评价拓展巩固评价视频链接提问生产生活相关问题知识相关问题项目问题课堂讲授互动探究角色扮演反馈点评学生自评师生互评课堂测试个性化作业（思维导图、漫画、前沿知识）知识清单+课堂表现知识作业（题库）评价反思学生反思教师反思总结、持续改进课中“活”课后“升”现象问题理论方法创新 图 1 教学过程设计第 4 期151武林芝等：呼吸链的教学策略探索与实践高深莫测，而是与自己息息相关。3.2 问题设置，层层深入从课堂一开始的生活问题导入，到学生角色扮演，最后小组总结，随着提出的问题越来越专业，学生对知识的掌握也经历了“了解深入巩固”的过程，学生知识框架越来越完善。3.3 巧用类比，微观变宏观呼吸链整体的知识框架可以类比为发电站，呼吸链在细胞内的区域定位就像发电站的地址，两条呼吸链传递电子类似发电站将电传输到用电终端，中间需要高压转化站，每一个高压站形成需要很多要素，但是主要导电的还是电线，而两条呼吸链就如同电路中的并联，到后面复合物、复合物形成串联，同时在传输的过程中还有能量变化。这样，学生用一个高中物理非常熟悉的主要知识点，将微观的呼吸链转化为一个宏观的发电站（表 1），更容易理解，方便记忆。表 1 呼吸链知识类比知识点内容类比呼吸链的定位原核生物细胞膜、真核生物线粒体内膜发电站选址呼吸链的组成复合物、复合物、复合物、复合物发电站到用户终端中间有很多高压转换站呼吸链两条途径NADH 途径和 FADH2 途径并联与串联形成复合物酶发电站的电流转换和外围保护设施电子传递体（1）烟酰胺（NAD+、NADP+）（2）黄素蛋白（FMN、FAD）（3）铁硫蛋白（Fe-S）（4）泛醌（CoQ）（5）细胞色素类（Cyt）电线排列顺序固定电线电势变化能量变化复合物泵出 4 个质子，复合物泵出 0 个质子转换成热能，复合物泵出 2 个质子，复合物泵出 2 个质子转化成热能，能量变化3.4 角色扮演，深入体会在学生对知识有一定深入了解以后，挑选 4 个小组，每个小组分别代表一个复合物，对两条呼吸链进行角色扮演，学生根据已经掌握的知识，说出复合物的位置、复合物的组成、传递电子体及传递电子的数量。在整个教学过程中，师生之间双主体互动，师生轮流作为课堂的主体，对学生的学习效果进行客观评价，真正体现了以学生为中心，离学生最近的教学 理念5。4 教学效果反馈每上完一次课，授课教师都要进行深刻的教学反思。对待学生提出的问题能解决的一定当堂解决，如果问题是和其他的知识点相关，可以引导学生提前学习，或者进行当场解释，等到学到这个知识点的时候再深入学习，如果是关联性很大的问题，让学生进行知识框架的架构，形成网络。在学生角色扮演后，教师作为观察者与协助者，要对学生进行及时、有效的评价，教师要保持中立，切记不可夸张地表扬或是没有目的地批评，可以通过学习通软件相关功能进行记录，并通过表演了解个人和小组的学习情况，有针对性地进行提高。根据“生物化学”各部分知识内容的特点采用不同的教学方式，让学生都有机会真正参与进来，授课教师只是学生学习过程中的组织者、引领者、推动者，真正做到了以学生为中心，以价值养成与能力导向为目标的教学改革。改革后的教学方式在实际应用中受到了学生的一致好评，连续几年未出现不及格现象，相关课题在学校创新大赛中还取得了二等奖的佳绩。参考文献1 陈畅.生物化学课堂教学的精密设计与实施 J.生命的化学,2022,42(12):2288-2292.2 陈玉清,刘平,兰蕾,等.生物化学教学中过程性学习评价的实践与思考 J.生命的化学,2022,42(9):1781-1787.3 苏娇,颜冬菁,裴晋红,等.生物化学教学技巧探索:以尿素循环为例 J.生命的化学,2020,40(9):1625-1628.4 王艳玲,巩慧玲,李志忠,等.基于工程认证 OBE 理念生物化学混合式教学改革与探索 J.生命的化学,2021,41(11):2512-2518.5 舒广文.面向学科竞赛与课程学习有机融合的生物化学教学设计与实践 J.高教学刊,2021,7(16):75-78.