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摘要生物化學作為中藥學相關專業(yè)的必修基礎課,對提升學生的專業(yè)基礎和創(chuàng)新能力具有重要的作用。分析生物化學在中藥學相關專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的地位,指出以往教學模式、教學內容及考核方式中存在的不足,提出將科研思維融入教學的改革方法,即運用科研的內容、思路及方式激活教學模式,優(yōu)化教學內容,轉變考核思路,以期形成具有自身特色、適合于創(chuàng)新性、研究型中藥學人才培養(yǎng)的生物化學課程教學體系。
關鍵詞生物化學;教學改革;科研思維;創(chuàng)新能力;中藥學
在推動“大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新”國家戰(zhàn)略的時代背景之下,改變大學傳統(tǒng)教學模式,促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育系統(tǒng)化,以培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、提高大學生創(chuàng)新能力是大學教育的重要任務[1]??蒲兴季S以其綜合性、先進性及創(chuàng)新性等特點,在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力以及培育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。生物化學是生命的化學,是研究生物體化學組成和生命過程中變化規(guī)律的一門科學[2],是生命科學領域的基礎學科和前沿學科。它具有實踐性強、內容豐富、知識更新快等特點,尤其是與科研的緊密結合是其學科發(fā)展的重要內容。生物化學與中藥學相關專業(yè)各門專業(yè)課程之間有諸多的交叉,是中藥藥理學、藥物代謝動力學、分子生藥學及中藥資源學等專業(yè)課程的重要基礎,并且,學好生物化學對培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新能力有非常大的幫助。筆者結合多年的教學經驗,分析生物化學在中藥學相關專業(yè)課程中的地位以及教學過程中的不足之處,闡述將科研思維引入到生物化學教學改革中的方法,構建了具有中藥學相關專業(yè)特色的生物化學教學模式,最終激發(fā)學生學習熱情,培養(yǎng)學生較強的科研思維和創(chuàng)新能力。
1生物化學與中藥學相關專業(yè)之間的關系
生物化學是中藥學相關專業(yè)的基礎課程之一。回顧生物化學的發(fā)展史,中藥學的發(fā)展與之有著千絲萬縷的聯系,例如,源于夏朝的釀酒術、北魏賈思勰利用酒曲的濾液制曲以及唐代藥王孫思邈應用豬肝治療夜盲癥等[3]。古往今來,隨著科學技術的日新月異,生物化學進入到了一個嶄新的時代,生物化學的理論與技術廣泛分布、交叉、內化于中藥學相關學科研究的各個層面[4],例如,在種質品系鑒定[5]、藥用植物遺傳育種[6]、次生代謝產物生物合成[7]、藥物體內過程[8]以及藥理作用機制等[9]領域,生物化學都有著廣泛的應用。尤為重要的是,生物化學的研究范圍從分離鑒定出生物體的化學組成,到闡明物質代謝、能量轉換途徑,再到生物體的信息代謝[2],其源于社會實踐與科學研究的學科性質對培養(yǎng)創(chuàng)新型中藥學人才有獨特的優(yōu)勢。因此,在生物化學教學中融入科研思維,聯系中藥學相關學科知識,會將枯燥無味的理論知識賦予鮮活的生命力,更加清晰、立體地展現在學生面前,讓他們在知識的融合與學科的交叉中探尋生物化學的魅力,為將來從事中藥學相關領域的科學研究工作奠定堅實的基礎。
2生物化學教學中存在的不足
作為一門專業(yè)基礎課程,生物化學理論課的課時相對較多。在以往的教學中發(fā)現,傳統(tǒng)的教學方法、教學體系已經不能滿足學生對生物化學的需求,不能很好地利用生物化學這門課程的教學啟迪學生的創(chuàng)新思維,訓練他們的創(chuàng)新能力。其中的不足主要表現在以下幾個方面。
2.1教學模式單一
眾所周知,生物化學內容多,體系龐雜。為了讓學生在有限的時間內掌握全部內容,多年來,生物化學課程的教學模式一直是以“灌輸式”教學為主,這種單一的模式主要表現為教師講,學生聽。雖然在教學中教師會利用提問、互動等環(huán)節(jié)引導、啟發(fā)學生思考,盡可能讓學生參與到課程中,但是,這種單一的模式很難讓學生發(fā)揮主動性,教師往往面對的是沉悶的課堂氛圍以及單調的教學環(huán)境。學生對一些重要的知識點死記硬背,考試后便已在腦海中蕩然無存。生物化學的學習沒有對他們的專業(yè)基礎以及創(chuàng)新能力起到促進作用,相反地,繁雜的知識卻增加了他們的課業(yè)負擔。
2.2教學內容存在局限性
生物化學的理論體系包括糖、蛋白質、核酸、脂肪、維生素等生物體內基本物質的化學組成、結構與生物學功能,還包括這些物質在生命活動中的代謝變化規(guī)律及復雜生命現象的本質。生物化學的知識抽象繁多、前后交錯,學生很難系統(tǒng)地掌握,容易產生畏難情緒[10]。以往的教學中,由于教師沒能將生物化學的知識與中藥學各專業(yè)相關的研究內容相互結合,所以學生很難在生物化學中找到與自己專業(yè)相契合的方面,沒有起到舉一反三、觸類旁通的效果。學生對于本專業(yè)為何學習生物化學缺乏認知,感到迷茫,學習目標不明確,學習動力不足。另外,教師的授課內容僅限于書本的知識,而生物化學知識的發(fā)展與更新極為迅速,并且其中的很多領域都是學術界的研究熱點,授課教師不能及時捕捉最新的學術動態(tài),對教學內容中有改變且已研究明確的知識點沒有及時向學生傳授。因此,學生在學習過程中沒能養(yǎng)成跟蹤研究熱點與觸摸學術前沿的學習習慣,無法形成主動探索、勇于創(chuàng)新的學習精神。
2.3考核方式不完善
在現有的教學體制之下,考試成績一直作為考核評定學生學習效果的核心內容,除此之外的考勤、學習態(tài)度等平時成績所占比例為30%。這種考核方式不能完善地反映出學習效果,一方面體現了教學與考核模式的單一,學生的積極性、主動性較低,另一方面讓學生養(yǎng)成了平時漫不經心、考前死記硬背的不良學習習慣,學生對知識的掌握不牢固、不靈活,體現在對于綜合性的問題回答起來非常吃力。更為重要的是,這種考核方式沒能對學生起到激發(fā)學習熱情和培養(yǎng)創(chuàng)新精神的作用。
3科研思維融入教學的改革
針對以上生物化學教學中存在的問題,筆者認為,將科研思維引入到教學中是一種很好的解決辦法??蒲械膬热荨⑿再|、思路及方式等對生物化學課程教學的深化改革具有重要的指導意義[11]。筆者結合所在學校中藥學相關專業(yè)的生物化學教學實踐,提出了以下教學改革方法。
3.1運用科研方法,激活教學模式
科研的靈魂在于創(chuàng)新,而增加學生學習主動性的關鍵也在于創(chuàng)新教學模式。運用科研的方式,筆者將以往單一的教學模式進行了改進。第一,在學期中安排每個學生分小組進行學習,結合課本查閱資料后準備PPT或者視頻等課件,進行答辯式的講解,其余學生自發(fā)地對主講學生進行提問,然后學生對主講者評分;第二,以生物化學教學內容作為基礎,提出一些與專業(yè)、實踐相關的主題,舉辦學術沙龍或者論壇,以學生為主體將自己的調研結果進行匯報,并邀請相關領域的教師或者研究生進行點評,讓學生在此過程中增進交流,融匯思想,形成濃厚的探索氛圍;第三,讓學生自主選題,提出與專業(yè)相關的生物化學方面的科研問題,書寫綜述或者小論文。此外,鼓勵學生積極參與申報院、校本科生“創(chuàng)新基金”課題,在教師的指導下,學生利用課余時間自主進行課題選題、書寫標書,運用相關生物化學知識解決中藥學領域中發(fā)現的問題,通過這些環(huán)節(jié)訓練學生的科研思維和創(chuàng)新能力,培養(yǎng)他們的團隊協作精神,最大限度地激發(fā)學生對生物化學的學習熱情。
3.2融入科研思維,優(yōu)化教學內容
生物化學是充滿活力的一門學科,相關的科學研究不斷地完善并更新著相關理論,因此,作為教師,需要跟蹤學術前沿發(fā)展,結合自己所從事的研究領域,將近年來與課本相關的研究熱點引入教學內容,深入淺出地講解其學術背景、創(chuàng)新點及應用[12]。比如,眾所周知,腫瘤的治療一直是世界性難題,備受生物化學與分子生物學家關注。Nature雜志上曾發(fā)表一篇文章,闡述病毒可以治療腫瘤[13],即利用病毒與腫瘤細胞具有同樣的旺盛增殖能力,將病毒基因導入到腫瘤細胞,使其合成大量病毒從而破壞腫瘤細胞,而對正常細胞則沒有影響。在講解啟動子的作用及特點時,筆者將Nature上的這篇文章介紹給學生,提到該篇文章采用腫瘤細胞特異性的啟動子與病毒基因相連,將其導入機體中,由于啟動子存在細胞特異性,則病毒基因只能在腫瘤細胞中起始轉錄,而在正常細胞中該啟動子不被識別,病毒基因不能表達,從而實現了病毒對腫瘤細胞的特異性殺傷作用。由于將腫瘤治療這類與生物化學相關的熱點問題引入課堂,并將課堂上抽象難懂的理論知識與科研實際相結合,便于理解,加深印象,增強了學生的學習興趣,在啟發(fā)學生科研思維的同時培養(yǎng)了他們的國際化學術視野。此外,在教學內容中應盡量引入與中藥學專業(yè)相關的內容,比如三羧酸循環(huán)是動態(tài)生物化學的重點內容,是三大物質代謝的樞紐,而中草藥的小分子活性成分的生物合成與三羧酸循環(huán)之間存在密切的關系,生物堿和萜類等化合物都是以三羧酸循環(huán)的中間產物乙酰CoA等為原料經歷不同的代謝過程合成的[14-15];又如,DNA條形碼技術在中藥鑒定領域的應用等[16]。教師在課前多與其他專業(yè)課教師溝通,以了解生物化學在其他學科中的應用,或者也鼓勵不同學科教師之間進行互換教學,增加學科交叉,最終拓展學生的知識層面,讓學生對生物化學的知識有更加立體的認識,明確學習目標,為將生物化學知識應用于中藥學研究領域奠定基礎。
3.3結合專業(yè)特色,轉變考核思路
中藥學、中藥資源與開發(fā)、中藥制藥等中藥學相關專業(yè)各具特色,但都存在與生物化學結合緊密的知識點。所以,考核思路的轉變包括考試內容的轉變以及考核模式的轉變。首先,在考試內容上,可考慮最后一道討論題應在緊密結合中藥學相關專業(yè)課程的基礎上,根據專業(yè)的不同設置題目。其次,在考核模式上,綜合評定學期表現,將平時答辯式、論壇式以及撰寫小論文等各個方面學生的表現評分,按照一定的比例計入考試成績,全面提高學生對知識的掌握,固化學生的科研思維,綜合評定學生的學習效果。
3.4科研反哺教學,教學科研相長
科研反哺教學,是指將科研優(yōu)勢轉化為教學優(yōu)勢,從而促進教學質量全面提高[17]。在生物化學教學方面,有科研課題的教師,可將課題中與教學內容相互關聯的部分引入教學環(huán)節(jié),深入講解課本的內容與具體的科研項目之間的知識融合與拓展,讓學生真切地感觸到該門學科的知識及技術等在科學研究中的應用。例如,中藥藥理學相關的科研課題中普遍應用的PCR、Westernbolt及酶聯免疫反應等方面的實驗與生物化學知識結合緊密,是科研進入課堂教學的上佳案例。此外,結合各專業(yè)的不同特點,鼓勵本科生進入教師的研究團隊,讓他們身臨其境的學習、感觸生物化學的研究思路在中藥學相關領域中的應用,從而提高學生的學習熱情,達到最佳學習效果。而學生們多角度,大范圍的閱讀和思考并提出相應問題,也會反過來督促教師隨時查閱相關文獻,深入學習并提高,形成良性循環(huán),從而實現真正意義上的“教學科研相長”。
4教學改革效果
應用上述生物化學教學改革方法,主要目的是通過改革提高學生的參與性、主動性與積極性,讓學生養(yǎng)成主動、靈活與鉆研的學習習慣。實踐結果表明改革后的生物化學教學體系有效提高和加強了學生的創(chuàng)新性思維和科研能力,同時不斷激發(fā)了學生潛能,實現了創(chuàng)新性、研究型中藥學人才的培養(yǎng)目標,所培養(yǎng)的學生進入研究生學習階段或實際工作中均成為相關領域中的佼佼者。同時,學生對生物化學任課教師教學質量反映良好,在歷次學生評估中平均分在98分以上,優(yōu)秀率占授課教師的90%??萍及l(fā)展靠創(chuàng)新,在以后的教學中,筆者將進一步探索融入科研思維的教學模式,豐富其內涵,在保證學生對知識掌握的基礎上,著力提升學生的科研創(chuàng)新能力,為中醫(yī)藥的現代化和國際化培育出更多過硬的優(yōu)秀人才。
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作者:康寧 顧志敏 王威 彭雁飛 單位:天津中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合學院