思維導(dǎo)圖結(jié)合案例教學(xué)法在生物化學(xué)教學(xué)中的探索*

李慧娟，崔志芳，李桂江，呂英海，韓秋霞，鄒玉紅

(山東科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青島 266590)

生物化學(xué)對于生物工程專業(yè)學(xué)生來說是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，生物化學(xué)是研究生物體的化學(xué)組成及生命活動過程中的一切變化，是微生物學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、酶工程、生化分離工程等后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)，在知識銜接上起承上啟下作用。生物化學(xué)的知識點多，內(nèi)容繁雜，概念較為抽象，晦澀難懂，學(xué)生普遍感覺難，枯燥乏味、學(xué)習(xí)興趣不大[1-2]。生物工程專業(yè)學(xué)生的生物學(xué)相關(guān)背景知識相對薄弱，生物化學(xué)課時較少，這些給生物化學(xué)的教學(xué)帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式屬于“教師講，學(xué)生聽”的灌輸式教學(xué)，缺乏教與學(xué)的互動，課堂效果一般，學(xué)生對知識的接受程度低，也很難調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)興趣；此外，學(xué)生課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)的欠缺，更使得學(xué)生的學(xué)習(xí)難以進入良性循環(huán)之中。因此，如何采取切實有效的教學(xué)模式強化學(xué)生的課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)，提高課堂教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)興趣，成為教師亟待解決的問題。本文將思維導(dǎo)圖與案例教學(xué)兩者相結(jié)合的教學(xué)模式應(yīng)用在生物工程專業(yè)生物化學(xué)的教學(xué)各環(huán)節(jié)中進行了探討。

1 思維導(dǎo)圖的構(gòu)建流程

思維導(dǎo)圖由世界著名的英國學(xué)者東尼·博贊發(fā)明，是從一個中心向周圍發(fā)出有層次的樹狀分支結(jié)構(gòu)圖，是表達發(fā)散型思維的圖形思維工具[3]。思維導(dǎo)圖是一種可視化的組織性思維工具，利用特定符號和線條體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系，將分散的知識點融合成一體，構(gòu)建知識體系，形象地突出教學(xué)難點和重點，達到知識的融會貫通[4]。將所學(xué)章節(jié)的知識點、重點和難點一一列舉出來，選定最能體現(xiàn)這一章節(jié)知識內(nèi)容的主題詞，然后，明確一級分支的關(guān)鍵詞，這是思維導(dǎo)圖構(gòu)建中最關(guān)鍵的一步；再確定各分支；對每一分支添加知識進行詳細解讀；繪制出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖[5]。以糖代謝為例(見圖1)，其核心內(nèi)容包括糖的分解代謝、糖的合成代謝、糖的代謝調(diào)控，主題詞選擇“糖代謝”，關(guān)鍵詞選擇“葡萄糖的合成與分解代謝”、“糖原的合成與分解代謝”；以“葡萄糖的分解代謝”為例，其下一個分支為糖酵解、磷酸戊糖途徑；再以“糖酵解”為例，從葡萄糖到丙酮酸，丙酮酸根據(jù)有氧和無氧情況細化，有氧情況下為三羧酸循環(huán)，無氧情況下為丙酮酸轉(zhuǎn)化成乙醇、乳酸等。每個代謝過程中的定義、過程(涉及到的反應(yīng)過程、代謝調(diào)控關(guān)鍵酶、調(diào)控機制)、生理意義。在思維導(dǎo)圖的構(gòu)建中還要注意相近知識點之間的歸納總結(jié)，比如糖酵解和糖異生，兩者中關(guān)鍵的三步不可逆反應(yīng)是兩個代謝路徑之間的不同點，其對應(yīng)的關(guān)鍵酶及調(diào)控機制是知識的難點和重點。思維導(dǎo)圖在《生物化學(xué)》教學(xué)中的引入有助于培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識圍繞主線，理清知識的脈絡(luò)，進行系統(tǒng)性、邏輯性、條理性的整理，構(gòu)建知識體系。為了使學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容中的重點和難點，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，以及培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，在教學(xué)中還需要結(jié)合案例法教學(xué)方式。

圖1 糖代謝的思維導(dǎo)圖

2 案例教學(xué)實施的流程

在案例教學(xué)過程中，教師應(yīng)緊扣教學(xué)大綱，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的案例，所選案例具有典型性、代表性、綜合性和啟發(fā)性，遵循目標(biāo)明確、有趣、由淺入深的原則；針對案例所提的問題緊扣教學(xué)內(nèi)容且難度適中，簡單達不到學(xué)生對問題理解和認識的深度，過難易使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒[6]。如在講述蛋白質(zhì)章節(jié)時，可提出三聚氰胺是氨基酸嗎，膠原蛋白能美容養(yǎng)顏嗎，為什么從事重金屬職業(yè)的工人要多喝牛奶，煮雞蛋、鹵水點豆腐涉及蛋白質(zhì)的哪些性質(zhì)，直發(fā)變卷發(fā)過程中所涉及的生化原理，為什么發(fā)生煤氣中毒后要盡快將病人轉(zhuǎn)移到室外并進行人工呼吸等貼近生活的案例；熱點新聞事件如“三聚氰胺奶粉事件”和“珍奧核酸”等。通過貼近生活的案例和熱點新聞的引入不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有助于學(xué)生對知識點的理解。在案例教學(xué)中，一方面，教師積極引導(dǎo)學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生也能提出類似的生活案例；另一方面，對綜合性的案例引導(dǎo)學(xué)生利用教材、文獻和網(wǎng)絡(luò)資源等資料，進行分析討論、總結(jié)，并撰寫報告，開展課堂討論。通過教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動式交流，將傳統(tǒng)教學(xué)模式下的學(xué)生被動學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對相關(guān)知識點的理解和掌握[7]。

3 思維導(dǎo)圖結(jié)合案例法教學(xué)模式貫穿教學(xué)的全過程

3.1 課前預(yù)習(xí)階段

教師在開展教學(xué)前，以教材為依據(jù)，根據(jù)教學(xué)大綱中的教學(xué)目標(biāo)，將所要講授章節(jié)的知識點、重點、難點通過微信學(xué)習(xí)群布置給學(xué)生，哪些內(nèi)容是需要熟練掌握的，哪些內(nèi)容是了解和自學(xué)的，都要有明確的說明，引導(dǎo)學(xué)生提前預(yù)習(xí)。指導(dǎo)學(xué)生按照思維導(dǎo)圖的構(gòu)建流程繪制本章內(nèi)容的思維導(dǎo)圖輪廓，理順本章內(nèi)容的大致脈絡(luò)，建議學(xué)生將難于理解的內(nèi)容標(biāo)記出來，便于帶著問題去聽課。案例教學(xué)環(huán)節(jié)，教師注意收集與生物化學(xué)相關(guān)的案例用于課堂教學(xué)和案例討論教學(xué)，課堂上案例的選擇隨著所學(xué)知識的深入由簡單到復(fù)雜；對相關(guān)知識中的難點和重點，教師選擇合適的案例進行教學(xué)設(shè)計，提出具有啟發(fā)性的問題，將案例所涉及的教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)資料通過微信學(xué)習(xí)群推送給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生收集相關(guān)資料，學(xué)生通過分析案例、結(jié)合所學(xué)知識和文獻資料撰寫總結(jié)報告，為課堂討論做準(zhǔn)備。

3.2 課堂教學(xué)階段

教師根據(jù)思維導(dǎo)圖的脈絡(luò)講授各知識點，尤其是易混知識點，對重點和難點的講解采用討論式、啟發(fā)性、比較法等多種教學(xué)方式。比如在糖代謝章節(jié)中，對糖酵解與糖異生、糖原的合成與分解等代謝過程在細胞中發(fā)生的部位、反應(yīng)過程、反應(yīng)過程中所涉及的關(guān)鍵酶，相應(yīng)的代謝調(diào)控機制，物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量代謝等內(nèi)容的講解采用比較法，引導(dǎo)學(xué)生課后進行相應(yīng)的比較和歸納總結(jié)。對于抽象難理解的內(nèi)容，如DNA的復(fù)制、RNA的生物合成和蛋白質(zhì)的生物合成中所涉及的生化過程以動畫形式進行展示，使微觀抽象的過程變得具體生動，利于學(xué)生對此部分內(nèi)容的理解。教師在講課過程中注意“教”與“學(xué)”的雙向交流，引入貼近生活的案例，提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與度，引導(dǎo)學(xué)生將生化知識與日常生活的小常識相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講課結(jié)束前給學(xué)生留下有趣的問題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問題去預(yù)習(xí)下一次課的內(nèi)容；引導(dǎo)學(xué)生在完善思維導(dǎo)圖過程中要注意相關(guān)內(nèi)容之間的聯(lián)系，對重點和難點要細化，標(biāo)記出關(guān)鍵知識點。對學(xué)生所反饋的難點輔以案例教學(xué)，組織學(xué)生進行案例討論教學(xué)環(huán)節(jié)，由小組組長匯報總結(jié)，教師有針對性地總結(jié)評價，通過這個環(huán)節(jié)教師及時了解學(xué)生對知識重點、難點的掌握程度。

3.3 課后復(fù)習(xí)總結(jié)階段

在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生盡快整理學(xué)過的內(nèi)容，將思維導(dǎo)圖進一步細化，理順知識結(jié)構(gòu)，將分散零碎的知識系統(tǒng)化，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，把握知識脈絡(luò)和條理；并把相應(yīng)的案例標(biāo)注在思維導(dǎo)圖中，學(xué)生對案例印象深刻，便于理解性記憶，也有利于活學(xué)活用。指導(dǎo)學(xué)生對相似知識點進行歸納和總結(jié)，比如蛋白質(zhì)和核酸在基本組成單位、結(jié)構(gòu)與功能方面的比較；蛋白質(zhì)變性和核酸變性之間的異同點等。通過把相同或相似的知識內(nèi)容綜合起來，便于理解與記憶。通過所建立的微信學(xué)習(xí)群，各小組上傳思維導(dǎo)圖，進行資源共享，查缺補漏，互相督促學(xué)習(xí)，互相進步。為了及時了解學(xué)生對相關(guān)知識點、尤其是重點和難點的理解和掌握，教師布置適當(dāng)?shù)恼n后作業(yè)，學(xué)生通過習(xí)題訓(xùn)練，進一步鞏固所學(xué)知識，教師通過批改作業(yè)，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進展，便于個性化指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)[8]。

4 應(yīng)用思維導(dǎo)圖與案例教學(xué)相結(jié)合教學(xué)模式中應(yīng)注意的一些問題

在思維導(dǎo)圖和案例教學(xué)實施過程中，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力分組，6～8人為一組，每組安排一個組長，由組長按任務(wù)進行分工，每個組員分工明確，團結(jié)協(xié)作。隨著科學(xué)研究的不斷發(fā)展，新的研究成果、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，教師作為教學(xué)活動中的設(shè)計者、組織者和引導(dǎo)者，需要不斷加強理論知識的學(xué)習(xí)，更新知識結(jié)構(gòu)，提高科研能力和水平，提高教學(xué)水平。教師應(yīng)注意收集與生物化學(xué)有關(guān)的視頻資源，如諾貝爾化學(xué)獎和生理醫(yī)學(xué)獎、生物化學(xué)相關(guān)的新技術(shù)、新進展、熱點新聞報道、動畫素材等，將這些資源通過微信學(xué)習(xí)群及時推送給學(xué)生，拓寬學(xué)生的視野和知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維[9]。

教師在指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖時，引導(dǎo)學(xué)生先要明確章節(jié)的教學(xué)知識點、重點和難點，再分層次逐步完成思維導(dǎo)圖的繪制。按照主干、次干和枝葉次序的順序，課前預(yù)習(xí)時主要繪制出本章內(nèi)容的主干和次干，學(xué)完相關(guān)內(nèi)容，將枝葉次序補充完整，關(guān)注知識點之間的區(qū)別和聯(lián)系，對重點和難點不僅要標(biāo)注出來，還要進一步細化，這種分層次構(gòu)建思維導(dǎo)圖的方式可以讓學(xué)生有充足的時間去消化所學(xué)的知識，主動思考，循序漸進接受知識體系；通過思維導(dǎo)圖使零散的知識更系統(tǒng)、更直觀簡練，條理清晰，使復(fù)雜繁瑣的教學(xué)內(nèi)容更易于理解與記憶[4,6]。在進行案例教學(xué)過程中，選擇貼近生活且具有趣味性的案例，并進行精心設(shè)計，組織學(xué)生在課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)中參與案例的討論，提高學(xué)生的參與度，引導(dǎo)學(xué)生對所涉及的相關(guān)生物化學(xué)知識點進行歸納總結(jié)，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣和熱情。通過案例從點到面進行延伸，使知識點更清晰，易于理解。思維導(dǎo)圖和案例教學(xué)有機結(jié)合所構(gòu)建的教學(xué)模式，可將兩者的優(yōu)點整合于一體。

在思維導(dǎo)圖結(jié)合案例法教學(xué)中，學(xué)生還要堅持多理解、多練習(xí)、多總結(jié)的原則。多理解就是在課前預(yù)習(xí)時多思考，課堂上認真聽講，課后多回味；多練習(xí)，就是通過課后多做習(xí)題，將所學(xué)內(nèi)容進行消化吸收，真正掌握和理解相關(guān)知識點。多總結(jié)就是把零散的知識進行梳理，不斷豐富思維導(dǎo)圖，通過思維導(dǎo)圖對知識框架進行聯(lián)想、回憶，達到不斷強化的效果；通過對案例的分析總結(jié)，加深對重點和難點的掌握，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力[1,3]。

綜上，思維導(dǎo)圖結(jié)合案例教學(xué)所體現(xiàn)的“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)模式，實現(xiàn)了教與學(xué)的互動，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性主動性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強了學(xué)生之間的團結(jié)協(xié)作，鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維，利于開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能。隨著思維導(dǎo)圖與案例相結(jié)合教學(xué)模式在生物工程專業(yè)《生物化學(xué)》教學(xué)實踐的不斷探索和實踐，將取得更好的教學(xué)效果。