案例法在生物化學教學的應用論文
摘要：以“脂肪酸β-氧化”為例，探討生物化學教學中案例法的應用。即在授課過程中，引入與課程內容密切相關的長期饑餓的動物案例，通過自制動畫、左旋肉堿咖啡實物展示、課堂討論及啟發(fā)式教學等多種手段，清晰、生動地展示了脂肪酸β-氧化的授課內容，引導學生積極思考和討論，激發(fā)了學生學習生物化學的興趣。
關鍵詞：教學方法；生物化學；脂肪酸β-氧化；案例法；分組討論；學習興趣
生物化學課程是生命科學相關專業(yè)的必修課，在生命科學人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用[1]。生物化學的研究內容包括生物大分子結構與功能、物質代謝以及遺傳信息傳遞。物質與能量代謝部分包括糖代謝、脂類代謝、氨基酸代謝和核苷酸代謝，涉及不同的代謝途徑，每個代謝途徑中又有多步反應，其中參與催化反應的酶數(shù)量眾多[2]。如果只是介紹每條代謝途徑的生理學意義、每一步反應的過程和參與的蛋白酶，會讓學生覺得枯燥，不能激發(fā)學生的學習興趣，也體會不到物質代謝的奇妙之處。為此，筆者在教學過程中，精心備課，并對課程進行設計，通過引入案例，并結合多種教學手段，不但使學生很好地掌握了生物化學知識，也激發(fā)了學生的學習興趣，使他們感覺到學習生物化學的過程是快樂有趣的，同時能體會到生物化學知識不是抽象無用的，而是和生活密切相關的。本文以“脂肪酸的β-氧化”一節(jié)為例，探討案例法在生物化學教學中的應用。
1通過生活實例，引入課程內容，啟發(fā)學生思考
課程引入時，以汶川地震中廢墟下被埋36d仍奇跡生還的“豬堅強”為例，講述“豬堅強”的體質量在震前是150kg，震后只有50kg，減少了三分之二。被埋期間，它吃木炭喝雨水，但木炭只能充饑，不能提供營養(yǎng)，那這36d里是什么物質在給它提供能量呢？震前的“豬堅強”是膘肥體壯，震后則是瘦骨嶙峋。“膘”不見了，膘是什么呢？引出體內儲存脂肪的重要性。脂肪是由脂肪酸和甘油構成，脂肪酸分解后能夠產生大量的能量和水分。請學生們思考，假如“豬堅強”在地震前就是一只瘦骨嶙峋的豬，那它還能活下來嗎？通過引入案例的方法，調動學生的興趣和積極性。在活躍的氣氛中，開始學習脂肪酸分解過程。
2通過研究歷史追溯、自制動畫和舉例等
多種教學手段，介紹脂肪酸β-氧化過程首先，介紹1904年FranzKnoop通過一個經典而巧妙的標記實驗研究了脂肪酸的分解，他使用難以被動物代謝的苯環(huán)標記脂肪酸喂狗，然后在狗尿液中檢測代謝產物。當飼喂奇數(shù)碳原子脂肪酸(如苯丙酸)時，狗尿液中檢測到的是苯甲酸，脫去了兩分子碳，但這兩分子碳是逐個脫下的，還是一起脫下的，還不能確定；然后他又用苯環(huán)標記偶數(shù)碳脂肪酸苯丁酸，在狗尿液中檢測到了苯乙酸。通過這個實驗就證明了，脂肪酸分解每次脫去2分子碳。隨后，介紹1940年AlbertLehninger研究證實β-氧化是在細胞的線粒體內進行。AlbertLehninger是學生們都比較熟悉的被稱為“生物化學圣經”的經典教材“PrinciplesofBiochemistry”的編者，通過介紹AlbertLehninger的研究工作，也使學生們對科學家有了更深的了解。在學習“β-氧化”的過程中，首先指導學生了解脂肪酸的活化是在細胞質中進行，強調消耗了2個高能磷酸鍵，為脂肪酸β-氧化能量的計算做鋪墊。教學過程中可以提問同學：活化后的脂酰-CoA能直接在細胞質中開始氧化分解嗎？學生們可結合之前介紹的AlbertLehninger的研究結果，即β-氧化在細胞的線粒體內進行，得出脂酰-CoA還需要從細胞質轉運到線粒體中的結論，由此引出“肉堿轉運系統(tǒng)”。在介紹肉堿轉運系統(tǒng)前，先告訴學生們：肉堿在肉中含量豐富，由此而得名；可以從食物獲取肉堿，機體自身也可以合成。筆者自制了動畫，清晰地展示了肉堿將脂�；鶑募毎|轉運到線粒體的過程。通過介紹肉堿來源及自制動畫，使學生們不但直觀地了解了肉堿將脂�；鶑募毎|轉移到線粒體基質的過程，而且為之后關于減肥藥“左旋肉堿”的課堂討論奠定了基礎。以16C的脂肪酸-棕櫚酸為例，教學以PPT為主，配合板書，引導學生了解脂肪酸β-氧化的四步過程——氧化、水合、氧化、硫解，最終生成乙酰-CoA和14C脂酰CoA，并伴隨著FADH2和NADH的產生。乙酰-CoA可以進入三羧酸循環(huán)，產生GTP、NADH和FADH2，而脂肪酸β-氧化和三羧酸循環(huán)產生的NADH和FADH2可以進入電子傳遞鏈，生成ATP和水。學生們經過計算，得出每1分子16C脂肪酸徹底氧化分解可釋放106分子的ATP和123分子的水。1分子的脂肪酸就能產生這么多能量，那么“豬堅強”的體內儲存著大量這樣的脂肪酸，氧化分解就能產生大量的能量和水分，這就是它為什么能支撐36d的原因了。這樣呼應了課程引入時提出的“豬堅強”為什么能存活36d的問題，使學生們切實了解到脂肪酸β-氧化的重要性。為了使學生們進一步了解脂肪酸β-氧化的重要性，筆者進一步舉例說明脂肪酸分解產生的能量和水對很多動物生理活動的'維持都是至關重要的，比如冬眠的熊。熊在冬眠數(shù)月的時間里不吃不喝，但是每天仍然消耗高達6000kcal的熱量，這些能量的來源就是冬眠前大量儲存的脂肪。在冬眠過程中，熊的呼吸仍在正常進行，通過呼吸也損失了很多水分，而脂肪酸氧化分解產生的水就在不斷補充著呼吸時水分的損耗。還有很多動物也依賴脂肪酸提供能量和水，比如遷徙的鳥。有些鳥在長達幾十小時的飛行過程中是不進食進水的，能量和水的來源就是脂肪酸。還有一些生活在干旱地區(qū)的動物，比如駱駝和沙鼠，脂肪酸氧化對它們來說也很重要。駱駝的駝峰中儲存著大量的脂肪，這些脂肪是它長途跋涉時能量和水分的重要來源。學生們通過這些熟悉的動物實例，進一步體會到了脂肪酸β-氧化的奇妙和重要性，不再將生物化學代謝看成一個無趣的反應，從而激發(fā)了學習興趣，活躍了課堂氣氛，擴展了生物學知識。
3實物展示和課堂討論，強化課程內容，引發(fā)學生思考
通過多媒體PPT、自制動畫等方式介紹了脂肪酸β-氧化過程之后，筆者進一步通過展示減肥產品“左旋肉堿”銷售圖片和“左旋肉堿咖啡”實物，調動課堂學習氣氛，學生們可以結合課堂學習內容，進行討論，從而強化脂肪酸β-氧化的學習內容。因為活化的脂肪酸需要通過肉堿將其從細胞質轉運到線粒體，因此肉堿是脂肪酸代謝過程中的重要成分。市場上有一類根據(jù)脂肪酸轉運過程制作的減肥產品，叫“左旋肉堿”，銷量非常好。課程中，筆者對網絡上一些左旋肉堿相關產品的圖片及銷售記錄進行了截屏，使學生們先有一個很直觀的感受。而“左旋肉堿咖啡”實物的展示又進一步提高了學生興趣，感受到生物化學與實際生活的密切聯(lián)系。課堂上提供了某左旋肉堿產品的說明書，說明書中寫到“促進脂肪轉化成能量，而且只消耗脂肪，不減少水分和肌肉，也不會引起厭食、腹瀉和乏力等不良反應�？梢灶A防脂肪堆積，結合運動，效果更明顯。”請學生們根據(jù)課上講過的知識，分析此類產品應用了怎樣的生物化學機制？為什么聲稱沒有不良反應？為什么說結合運動，效果會更明顯？你認為它的減肥效果如何？學生們先分組討論，然后老師再請各組同學談談他們對這種產品的的看法。為了達到好的討論效果，討論前先提醒學生在分析過程中需要考慮到以下4點：(1)肉堿的來源；(2)肉堿在體內的功能；(3)正常機體是否需要額外補充肉堿？(4)什么情況下或何種特殊人群可能需要額外補充肉堿？通過這種以市場上的減肥產品為例，并進行實物展示，理論聯(lián)系實際，極大地引發(fā)了學生的學習興趣，課堂討論氣氛非常熱烈。在鞏固理論知識的同時，運用課堂上學習到的生物化學理論知識，以及查閱資料，提高了學生分析解答實際生活中遇到問題的能力。
4結語
如何將生物化學知識生動有趣地傳授給學生，使學生們感覺到學習生物化學的過程是快樂的，這是生物化學教師一直在思考的問題，也是現(xiàn)在和將來繼續(xù)努力的方向。因此，在平時生活和工作中，需要注意搜集與生物化學相關的資料，包括研究歷史、科學家研究經歷、文獻、新聞、市場上相關的產品等。在備課過程中，認真設計，將這些資料在合適時機引入到授課內容中，達到引發(fā)學生學習興趣、活躍課堂氣氛的目的。在授課過程中，通過案例、課堂討論和實物展示等多種教學手段，生動有趣地講解課程相關的研究歷史、科學家及主要內容，使學生們在掌握生物化學知識的同時，了解生物化學與實際生活的密切聯(lián)系和應用實例，激發(fā)學習興趣，享受學習過程。
參考文獻
[1]鄭昌學.生物化學教學之我見——2012年全國生物化學與分子生物學學術大會發(fā)言.生命的化學,2013,33(1):101-104
[2]NelsonDL,CoxMM.Lehningerprinciplesofbiochemis-try.6thed.NewYork:W.H.FreemanandCompany,2012.
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