复合应用型人才培养视野下的地方民族院校林学专业生物化学教学
摘要：生物化学是生物工程、生命科学、林学、医学等多个领域相关专业的基础课。笔者从林学专业复合应用型人才培养的角度出发，对人才培养目标、教学内容、教学方法与手段等几个方面进行了探讨，以期更好地指导、促进生物化学的教学工作。
关键词：复合应用型人才培养；生物化学；教学改革；林学
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）27-0120-03
生物化学是用化学的原理和方法，从分子水平来研究生物体的化学组成，及其在体内的代谢转变规律，从而阐明生命现象本质的一门科学。其相关理论、技术和知识体系渗透到生物工程、生命科学、林学、医学等生命相关学科各个领域，是各高校生命相关专业的专业基础课之一。生物化学课程基本概念多、基础理论多、知识点多且抽象，加之学时有限，导致不少学生对该课程学习存在畏惧心理，而教学老师也由于学生基础参差不齐导致对于教学内容的取舍深感棘手。笔者从事林学专业生物化学教学工作多年，在教学中不断学习、分析、总结、改进，一定程度上化解了“教”与“学”的困境。
一、明确与人才培养目标相适应的教学目标
高等教育的目标是培养我国社会主义现代化建设需要的合格人才，“卓越农林人才教育培养计划”是教育部实施系列卓越人才教育培养计划的重要内容之一，目的在于进一步推进高等农林教育综合改革，培养一大批有服务国家和人民社会责任感、有献身国家农林事业方向、有解决农林业生产实际问题能力的高水平应用型人才，为促进高等农林教育更好地为农业现代化和社会主义新农村建设服务[1]。该计划人才培养包括三个层次：拔尖创新型农林人才培养、复合应用型农林人才培养以及实用技能型农林人才培养。湖北民族学院林学一级学科是个湖北省重点（特色）学科，作为地方民族院校最早设置的专业之一，林学专业毕业生主要分布在省内各地市、州、县林业局（或农林特产局）及一些林业调查规划设计部门和基层科研机构，还有一部分在种苗、花卉、园林绿化等公司就职，其就业去向基本是比较明确的[2]。我校林学专业人才培养目标定位于复合应用型农林人才，基于上述定位，生物化学的教学，应重视基本概念的理解和经典基础理论的掌握，同时还应密切联系林学专业应用实例，通过省、校、院等不同层次大学生创新项目实施，让学生通过参与生物化学相关研究项目全过程加深对理论知识的理解。在此基础上，分析生物化学在林学上的应用实例，向学生适度介绍生物化学学科前沿知识，以开阔学生视野，引导学生找到该课程与实践应用的切入点，调动他们自主获取知识的能动性。
二、根据教学目标要求合理选择教学内容
1.教学内容应体现专业差异。生物化学是涉及生命科学相关多个专业的基础课，不同专业对该课程知识的需求侧重不同，因此在保持课程知识体系架构完整性基础上，应针对专业特点对教学内容进行差异化遴选，笔者根据专业需要在教学过程中结合林学专业应用实例，突出复合应用型人才培养的理念，引导学生逐步提升学习生物化学课程的兴趣。三大营养物质的成分化学和代谢过程是经典生物化学的核心内容，该部分的学习有利于学生系统地理解三大营养物质的代谢过程及其营养作用。核酸化学及遗传信息传递、表达过程则做简明扼要但系统性的讲授，为后续课程（遗传学、林木育种学）学习打下基础。对于分子生物学基本知识，则只需布置学生自学。这一点要区别于生物工程以及医学等专业，因为这些专业对于遗传信息的传递、表达详细过程及调控机制等内容要求较高，是后续分子生物学等课程的重要铺垫。教学中，实例应紧扣专业需要并充分体现复合应用型人才培养特色。在有关糖类的化学成分部分，通过对纤维素、木质素等不同化学组成特点的分析，结合当今生物质能源发展，引导学生理解：如果要将植物转换成燃料，必须要移除木材中的重要组成部分——木质素，这样才能得到含糖纤维素以发酵成醇类和其他能源丰富的化合物。而木质素的去除通常需要高温和腐蚀性化学物质，因此成本昂贵。能否从改变树木本身成分组成入手，由此延伸出另外一条思路：通过基因工程手段减少木质素含量。事实上，美国和加拿大的研究人员修改了杨树的木质素，使其能在温和的处理条件下自毁，从而大幅削减了植物生物质转化为生物燃料的成本。通过对生物化学技术在林学领域最新运用实例进行分析，使林学专业学生认识到生物化学不仅仅是一门重要的基础课，同时其基本理论和技术也具有广阔的应用前景。光合作用生物化学过程复杂：植物利用叶绿体吸收太阳光，将太阳能转变成化学能，最终将其用于合成葡萄糖。从植物将太阳能转变为可利用形式（即NADPH）的方式来看，植物的光合色素最多只能吸收47%的太阳光，大约只有12%的太阳能可被植物转换并储存起来。能否提高这一过程的效率，创造出超级植物，方兴未艾的纳米技术为这一设想提供了可能：化学工程师们通过注入单壁式碳纳米管，诱导叶绿体光合作用光反应阶段产生的电子流量增加了49%，创造了第一株生物增强植物。人工光合作用联合中心（JCAP）正在设计一种人工树叶，利用阳光促使氢和其他燃料的燃烧效率比生物燃料的燃烧效率更高。这些实例的引入都有助于学生较好理解植物光合作用生物化学机制及其巨大的利用价值。
2.教学内容应与专业课程体系无缝对接。对林学专业本科生而言，生物化学课程内容应与其他课程有机结合，才能更好地发挥人才培养功能。对于生物化学来说，有机化学是该门课程的先导，而生物技术及林木育种则是该课程的后续。由于每门课程教材的编写都是基于该课程自身体系的完整性来设置具有一定联系的相关章节，这就造成不同课程中会存在重复设置的章节或者内容，例如生物化学、生物技术以及遗传学等课程均存在一定的重复内容。如果不同课程的承担者相互之间沟通不足，很容易造成部分授课内容重复，或者部分内容遗漏，导致教学效率降低。为此，我们在制定课程教学大纲时，首先应召集先导课和后续课主讲老师，根据选定的参考教材列出课程的全部内容，根据知识承上启下基本原则，在保持每门课程体系架构基本完整的前提下，确定每一章节内容在该课程中的地位（简单介绍、重点详述、适当延伸、点到为止的复习），有效避免教学内容的重复和遗漏。其次，课程内容应充分体现承上启下的学科知识体系，着眼于为后续课程的学习奠定良好基础。如：在学习生物大分子结构与功能（蛋白质、糖、脂等）时可指出，本课程主要掌握基本概念、分类、结构特点、重要性质及功能，而后续课程中还会接触影响各种成分的环境因素（土壤肥料学、森林培育学）、主要用途（森林利用学）等；在学习物质代谢相关内容时，告诉学生这些知识有助于理解后续课程相关内容——林特产品的贮藏保鲜（森林利用学）；在学习遗传信息传递及基因工程技术相关内容时，告诉学生这些知识有助于理解后续课程相关内容——树木育种（树木育种学）、生物质能源利用（森林利用学）。
三、合适的教学方法和手段是教学效果的保证
生物化学课程基本概念多、内容抽象、教学难度较大，有了合适的教学内容，还应针对本专业学生的不同基础水平，选择适当的教学方法和手段，以保证教学效果。这就要求授课者需要针对不同的授课对象，制定差异化教学目标，选择教学内容时也应有所侧重。
1.教学方法。对于复合应用型人才培养来说，在课堂教学中应注重多种教学方法的灵活应用，笔者认为，以“课堂讲授为主”辅以经典验证实验和综合性设计实验相结合的实践教学方法是比较合适的。课堂讲授最大的优点是：教师对课程知识体系的理解，能够形成概括性强的结构，能够引导学生建立结构清晰、主次分明的知识体系，而这些正是大多数学生接触生物化学课程时最欠缺的。第一，合理构建知识体系，做到“纲举目张”。即在明确课程知识总体构架（“纲”）的基础上再具体掌握各章节知识点（“目”），从而增强学习条理性。我们选用的生物化学课程教材可以分为三个部分：第一部分是生物分子结构和化学，讲述化学物质（糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素等）的基本概念、分类、结构、性质和功能等；第二部分是物质代谢，主要讲述糖类、脂类、氨基酸、核苷酸的合成代谢与分解代谢；第三部分是遗传信息传递（复制、转录、翻译）及分子生物学技术简介。三部分内容既具有相互独立性，也具有紧密关联性，通过纲举目张，学生就能较好地将每个章节的具体内容顺利地整合到自己的知识体系中。第二，灵活应用点到为止的复习和恰如其分的延伸。三大营养物质代谢是经典生物化学课程的核心内容，知识点多，代谢途径多，学生往往觉得记住困难。那么在讲述糖代谢时关于乙酰辅酶A的去路，就可以通过科学饮食和肥胖控制分析延伸到脂类合成代谢；通过柠檬酸循环双重用途引导学生找到三大代谢有机联系的环节，同时结合植物特有的乙醛酸途径引导学生认识动植物在糖代谢和脂肪代谢相互关联中的重要差异。代谢部分讲授完毕，引导学生画出相互关系的轮廓图，通过“看图说话”，形成代谢部分内容的整体框架。如在讲解酶学酶竞争性抑制作用机制，磺胺类药物是最有名的例子，其结构类似于对氨基苯甲酸，而后者是嘌呤核苷酸合成的重要辅酶——四氢叶酸的前体，某些细菌不能利用外源叶酸，只能在四氢叶酸合成酶作用下以对氨基苯甲酸为原料先合成二氢叶酸，磺胺通过竞争结合二氢叶酸合成酶从而达到抑菌目的。在这里提到了叶酸作为辅酶的功效，后面在维生素章节介绍叶酸时，就可以通过复习引导学生掌握其主要功能：各种氧化水平的一碳单位的供体和接纳体。同时，适当延伸出更多功能：参与嘌呤环形成，进一步通过嘌呤环元素来源解析，阐释四氢叶酸参与嘌呤核苷酸合成的功能。通过对它们代谢途径和功能分析可以较好地将生物化学各部分有机串联起来，实现知识融会贯通。第三，“精讲”与“选讲”有机结合，提升学习兴趣。生物化学知识点多，而学时有限，必然要求教师在讲授过程中做到突出重点，做到重点“讲透”。对于那些可以自学的内容，则通过提出问题指出应该达到的要求指导学生自学。如糖代谢的学习中，糖酵解、三羧酸循环是重中之重，应重点讲解，而磷酸戊糖途径则重点掌握其关键酶和生化意义即可，糖原代谢和糖异生则可根据前期内容由学生自学。在课堂教学中通过适当的问题导入和案例分析有利于激发学生兴趣，启发学生带着问题听课。如种子萌发能量来源问题，就可以引入乙醛酸循环途径的功能。课堂中可以通过眼神和语调的变化来与学生交流，也可以通过课中提问的方式与学生互动。结合清洁能源和生物质能源技术，引导学生将糖代谢、分子生物学技术等课本知识延伸到林学专业应用当中，激发学生好奇心以提高学习效率。第四，经典实验加深理论理解。通过安排实验教学，如蛋白质测定，有紫外法、Lowry法、考马斯亮蓝法、BCA法、凯氏定氮法，通过对这些测定方法原理的分析，有利于学生掌握蛋白质结构特点和主要化学性质，也可以进一步延伸学生分析上述方法的优缺点和适用范围，进一步提高学生应用所学方法的能力。综合性实验，酶的提取纯化和基本性质研究可以引导学生较好熟悉蛋白质基本性质和分离技术、酶学基本原理和酶的基本性质以及基础研究方法，提升学生综合应用所学生物化学知识的能力。
2.教学手段。互联网技术的快速发展，给教学带来了诸多便利，笔者在生化教学中注重多种教学手段的配合应用，课堂教学以“多媒体结合板书”的教学方法为主，课外则建立了基于智能手机的生物化学移动学习资源平台。多媒体课件具有承载信息量大、形式丰富、视觉冲击较强等特点，对于部分内容辅以视频和动画可以加深学生对知识点的直观理解，解决教学内容抽象的矛盾。另一方面，多媒体课件播放速度快，容易出现学了后面忘了前面，对整个知识点系统性不够清晰等问题，因此在教学中，笔者对每课时内容设计相应板书，列出各章节小标题、主要知识点等内容，展现教学的重点内容和逻辑层次，以此来弥补因课件切换速度太快造成的学生逻辑层次不清的不足。生物化学课程有些知识比较抽象，如果结合板书，通过引入生动实例，配合适当的视频和动画，课堂讲授就可以收到更好效果。由于课时所限，生物化学很多内容需要学生课下自学，笔者通过建立基于智能手机的生物化学移动学习资源平台，将一些优质学习资源以微课形式分享到学生中，同时鼓励学生自己设计合适的微课资源进行共享，极大提高了学习效率。此外，老师通过手机平台也可以了解学生学习动态，及时答疑解惑，针对普遍性问题可以在课堂教学中予以解答。通过这种交互式互动，学生自觉学好生物化学的信心得到增强，教学效果明显改善。生物化学是当今生命科学领域进展最快的学科，参考教材相关内容不能较好反应该学科的发展现状[3]，这就要求教师始终关注学科前沿和热点，通过不定期互相听课和教研活动开展，拓展知识面，不断更新教学内容；通过引入贴近生活、贴近专业的最新例子，增加授课内容时效性和启迪性。在复合应用型人才培养过程中，我们依托本科生导师制，实行思想教育与专业教育相结合，课堂教育与课外教育相结合，共性教育与个性教育相结合，严格管理与人格感化相结合，营建本科生个性化成才环境。在教学过程中，教师针对学生的不同基础，努力做到因材施教。对那些基础较差，有畏难情绪的学生，教师要尊重学生人格，制定个性化进度安排和合适的教学要求，通过不断发掘其微小进步而不断予以肯定使其树立信心；而对学习兴趣高，接受能力强的学生，教师则适当推荐CNS经典文献帮其了解学科应用前沿，吸纳他们参加到自己的科研项目中来，或者通过指导申报各级大学生创新科研项目，来进一步提升其应用课堂知识的能力，通过这种思路，笔者在两年间先后指导了10人次申报省级和校级大学生创新项目3项，极大提高了学生应用知识的能力，加深了对书本理论的理解。
四、结语
在培养林学专业复合应用型人才的生物化学教学中，教师应着眼人才培养目标，根据专业需要选择教学内容，不断更新自身知识结构，在教学内容上“精讲”与“选讲”有机结合，灵活应用传统和现代教学手段，根据学生不同基础水平，努力做到因材施教，就可以取得较好的教学效果。
参考文献：
[1]张全国，何松林，宋安东，胡选振，朱芬菊.实施综合改革工程培养应用型卓越农林人才[J].高等农业教育，2013，7（7）：3-6.
[2]肖强.柔性导师制在培养地方民族院校林学专业创新型人才中的应用[J].教育教学论坛，2013，（49）：71-72.
[3]邓祥宜，李婵娟，张娟，凌洁玉.食品科学与工程专业生物化学教学体会——从应用型人才培养角度出发[J].生命的化学，2014，34（3）：419-422.