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生物化学的研究进展范文

发布时间:2023-12-20 11:44:38

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生物化学的研究进展

篇1

摘 要:目前,高效低耗去除水中氮磷污染物是国内外广泛关注的环境问题,污水反硝化脱氮除磷技术则是当前的研究热点。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌的微生物学性能进行了研究,以深入理解反硝化除磷现象,也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。

关键词:污水处理;反硝化脱氮除磷;微生物学;反硝化除磷菌

到目前为止,国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素,但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少,尚处于起步阶段,而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究,更进一步理解反硝化除磷现象,提高生物脱氮除磷效率。

1.反硝化脱氮除磷的微生物机理 Seyoum Yami Gebremariam, Marc W. Beutel, David Christian, et al. Research advances and challenges in the microbiology of enhanced biological phosphorus removal-a critical review. Water Environment Research, 2011, 83(3): 195-219.

篇2

Abstract: at present, high efficiency and low energy consumption of nitrogen and phosphorus removal water pollutants at home and abroad is extensive attention of the environmental problems, sewage denitrifying phosphorus denitrification and technology that is the current research hot spot. This thesis denitrifying phosphorus removal technology denitrification core-denitrifying dephosphatation bacterium microbiology properties have been studied, in order to deeply understand the denitrifying dephosphatation phenomenon, also from this can make full use of its advantages to improve and optimize biological denitrification and phosphorus efficiency and process.

Keywords: sewage treatment; Denitrification denitrification and p; Microbiology; Denitrifying phosphorus removal bacteria

中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:

到目前为止,国内外学者普遍关注反硝化除磷工艺的试验及影响因素,但对反硝化除磷脱氮微生物及其种属的研究较少,尚处于起步阶段,而针对反硝化除磷菌种在生理生态方面的特性研究则更少。本论文针对反硝化脱氮除磷技术的核心——反硝化除磷菌开展微生物学研究,更进一步理解反硝化除磷现象,提高生物脱氮除磷效率。

1 反硝化脱氮除磷的微生物机理[1]

在反硝化除磷理论提出以前,设计除磷工艺时大多都要尽量避免硝酸盐进入到厌氧反应器或者厌氧阶段中。因为若存在硝酸盐,反硝化菌会在厌氧条件下优先利用污水中的有机物,使反硝化菌和除磷菌产生对碳源的竞争,影响磷的厌氧释放,进一步影响到后续的好氧吸磷。许多学者的研究成果表明,在厌氧段缺少外碳源情况下,若存在NO2--N或者NO3--N,也同样会有吸磷现象的发生。微生物利用内碳源,如PHA等,作为碳源和能量来进行过量吸磷,并将其以聚磷的形式贮存于微生物体内,这一过程与好氧吸磷所不同的是采用的电子受体为NO2--N或NO3--N,而不是氧。

2 反硝化脱氮除磷的微生物研究进展

2.1 Acinetobacter[2]

最先从聚磷污泥中分离出除磷菌种的是Fuhs 和chen,经鉴定确认分离出来的菌种具有较高的除磷能力,属于γ-Proteobacteria中的Acinetobacter。另外,许多研究人员采用各种各样不同的培养基从试验模型和水厂中成功分离并培养了菌种,在这些菌种中大多数经鉴定后表明它们都属于Acinetobacter spp.。因此,Acinetobacter菌种曾一度被认为是强化生物除磷系统中主要的除磷菌。在此后的很长一段时间内,在生物强化除磷系统中关于微生物学方面的研究中这一研究结论基本上占主宰地位。

Buchan利用纯培养分离技术研究分析了几个除磷效果良好的试验装置及污水厂的曝气活性污泥,试验结果表明Acinetobacter是优势菌。然后,Lotter和Bayly等学者也都在除磷活性污泥中检测到了大量属于Acinetobacter的菌种。

但是,也有学者,如Cloete等,研究结果表明Acinetobacter只占到微生物总量的1~10%,属于数量较少的菌属。而Pseudomonas和Aerodomonas却是生物除磷系统中的优势菌属。Hiraishi等将生物除磷工艺与非除磷工艺中的活性污泥微生物组成进行了比较,发现在这2中工艺中Acinetobacter 都不是优势菌属,在A/O工艺生物除磷的活性污泥中,Acinetobacter仅仅只占到系统内全部微生物的1%。朱怀兰等也通过对除磷系统中微生物的分离发现Pseudomonas 是生物除磷系统中的优势菌种。

大量的研究关注于已分离出来的Acinetobacter菌种的分类。有许多研究表明大多数菌种属于Acinetobacter junii,Acinetobacter lwoffii,也有许多以前从未被描述过的Acinetobacter spp.菌种得到确认。然而,还是有大量的是不能被鉴定出的。

由此可知,污水生物除磷活性污泥中优势菌属并不是Acinetobacter,其它种属微生物在除磷方面所表现出来的能力也是不容忽视的。进一步的研究还表明Aerodomonas能过量摄取外界环境中的磷酸盐并形成胞内聚磷酸盐物质,而Pseudomonas则与传统PAOs的特性相同,在厌氧条件下进行释磷,在好氧条件下则过量吸磷,同时累积聚磷酸盐。

2.2 其它微生物属种[3]

有学者从污水处理厂中分离得到很少的菌株,经鉴定并不属于Acinetobacter spp.。2002年,罗宁等分离了A2N/ASBR双污泥反应器的活性污泥中的微生物,发现起到反硝化脱氮除磷作用的主要存在于莫拉氏菌属、假单胞菌属、肠杆菌科细菌和气单胞菌属,它们占到了细菌总数的66.6%。其中,假单胞菌属的含量最高,占全部菌株的22.9%;莫拉氏菌属和肠杆菌科含量次之,各占到15.6%;气单胞菌属和不动杆菌属含量排第三,各占到12.5%;但是,不动杆菌主要是在好氧条件下起除磷的作用,而没有反硝化脱氮的功能。除此以外,活性污泥系统中还存在着共占约全部菌株20.8%的肠球菌属、链球菌属、葡萄球菌、微球菌属等等。

3 结论

目前国内外对于反硝化除磷的研究大多停留在物理方面,也即从宏观环境理论的角度来对反硝化脱氮除磷的机理和影响因素进行探讨。却并没有对其有效菌群——反硝化除磷菌进行深入地研究。因此,从微生物学的角度开展对反硝化除磷菌的筛选和应用方面的研究,探讨其脱氮除磷机理及其最佳生长条件,反硝化除磷现象才能真正的被理解,也由此才能充分利用其优越性来提高和优化生物脱氮除磷效率和工艺。

参考文献

[1] Tsuneda S., Ohno T., Soejima K. Simultaneous nitrogen and phosphorus removal using denitrifying phosphate-accumulating organisms in a sequencing batch reactor[J]. Biochemical Engineering Journal, 2006, 27: 191-196.

[2] Seviour R. J., Mino T., Onuki M. The micr obiology of biological phosphorus removal in activated sludge systems[J]. FEMS Microbiology Reviews, 2003, 27: 99-127.

篇3

Review on research progress of chemical constituents and bioactivities of Solidago

SHEN Xiao1,2, ZOU Zhengrong1,2*

(1 College of Life Science, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China;

2 Key Laboratory of Protection and Utilization of Subtropic Plant Resources of Jiangxi Province, Nanchang 330022, China)

[Abstract]The species of the Solidago are abundant and possess great value in medicine Many relevant researches of chemical constituents and bioactivities from the genus Solidago have been further reported by many scientists The review is to present an overview about studies on chemical constituents and bioactivities of the Solidago since 2011, which will provide some foundations and references for the later study

[Key words]Solidago; chemical constituents; bioactivities

doi:10.4268/cjcmm20162303

一枝黄花属Solidago L植物属桔梗目Campanulales菊科Compositae,全球约120种,主要分布于北美,少数分布于欧洲和亚洲。中国主要分布有4种:加拿大一枝黄花S canadensis L、毛果一枝黄花S virgauren L、钝苞一枝黄花S pacifica Juz和一枝黄花S decurrens Lour[1]。一枝黄花属植物资源丰富,含多炔、二萜、三萜、三萜皂苷、酚类及挥发油等多种生物活性成分,具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、杀虫、利尿等作用,药用价值极高[23]。近年来许多学者对一枝黄花属植物的化学成分及其生物活性进行了深入的研究,成功分离鉴定了多种新的化合物,并进一步研究了它们的生物活性和构效关系。本文主要对2011年至今国内外学者对4种一枝黄花属植物化学成分及生物活性的研究进展进行综述,为一枝黄花属药用植物资源的进一步研究和开发利用提供参考。

1我国主要的一枝黄花属植物

11加拿大一枝黄花

加拿大一枝黄花原产北美,1935年作为庭院观赏植物引入我国,后逸生至野外,成为恶性杂草[4]。由于环境的可入侵性及其发达的根状茎能产生大量无性繁殖体[5],使得该植物迅速并大量繁殖,在江苏、安徽、上海、浙江、江西和台湾等地广为分布[6],对我国生态系统的多样性和农业生产造成了严重的环境破坏与经济损失[7]。近年来对加拿大一枝黄花的研究主要集中在入侵机理、防治、化感作用、化学成分和生物活性等方面。研究发现,加拿大一枝黄花对鸡眼草Kummerowia striata的共生菌丛枝根菌真菌群落具化感作用,使鸡眼草的共生菌群结构发生改变,鸡眼草的分枝数、生物量和养分积累等受到影响,竞争力减弱,进一步加速了加拿大一枝黄花的入侵[8];加拿大一枝黄花同样也能抑制藻类的生长,其叶水浸液对铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa的生长有强烈的化感抑制效应,且其根、茎、叶等不同部位水浸液对同一种藻的化感效应存在差异[9]。

加拿大一枝黄花中富含黄酮、萜类和精油等化学成分,具抗菌、抗肿瘤等多种生物活性。利用有机溶剂乙醇和石油醚提取加拿大一枝黄花花序中的总黄酮,采用抑菌圈法进行抑菌性实验,当制备的黄酮类化合物质量浓度为0056 g・L-1时,黄酮类提取物出现一定的抑菌作用,但对不同菌种的抑制强度不同,对各菌种的抑制效果为:大肠杆菌Escherichia coli>枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis>酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae,对黑曲霉Aspergillus niger却没有抑制作用[10];Zeng等[11]从加拿大一枝黄花的地上部分分离并鉴定出2个克罗烷型二萜类化合物,solidagocanin A和solidagocanin B,但未对这2个化合物的生物活性进行进一步的研究。

12毛果一枝黄花

毛果一枝黄花又名新疆一枝黄花,主产于我国新疆阿尔泰山等海拔较高地区的树林下及灌木丛中,在东北、华北以及前苏联、蒙古等地也有分布[1],其多具利尿、抗炎等作用,在W美用于治疗泌尿系统疾病有着悠久的历史[12]。

近年来对毛果一枝黄花的研究主要涉及该植物活性化合物的结构鉴定、作用机制和遗传分子标记等方面。李涛等[13]从毛果一枝黄花全草95%乙醇提取物中分离得到9个化合物,其中化合物2′甲氧基苯甲醇2甲氧基6羟基苯甲酸酯 (2′methoxybenzyl2methoxy6hydroxybenzoate)和2′甲氧基苯甲醇2,6二甲氧基苯甲酸酯 (2′methoxybenzyl2,6dimethoxybenzoate)对脂多糖 (LPS)诱导的小鼠单核细胞RAW2647释放的肿瘤坏死因子α (TNFα)及白细胞介素6 (IL6)具有抑制作用。同时也有研究报道毛果一枝黄花具有一定的抗病毒[14]和抑制脂肪形成[15]的作用。Sakaguchi等[16]研究者对日本毛果一枝黄花的3个亚种开发了多态性的ESTSSR标记,对它们进行种群结构以及分类界限的分析,为研究毛果一枝黄花的种群遗传学和生殖生态学提供分子依据。

13钝苞一枝黄花

钝苞一枝黄花主要分布于我国河北、辽宁、吉林等地,前苏联和日本也有分布[17]。到目前为止,其他国家对钝苞一枝黄花的研究较少。王文杰[17]于2012年对它的化学成分进行了系统的研究,从中分离鉴定了17个单体化合物,但未对分离得到的单体化合物进行生物活性方面的研究。

14一枝黄花

一枝黄花又名黄花草、满山王、白草根等,主要分布于我国的华东、中南及西南等地,常生长于山坡、草地及路旁,为我国的乡土植物,也是我国重要的传统中药之一[1]。

对一枝黄花的研究主要集中在植物精油、抑菌及临床应用方面。叶其蓁等[18]利用气相色谱质谱联用法(GCMS)对加拿大一枝黄花花序和茎叶的挥发油成分进行定性分析,共鉴定出81个化合物,主要为芳香化合物、萜类、醇、酯以及烷、酮等;郭彦荣等[19]长期的临床应用经验表明将一枝黄花煎剂用于治疗儿童大叶性肺炎效果更佳,这可能与一枝黄花的抗菌、抗炎等作用有关;张孝云等[20]对60例全麻术后患者进行研究,发现一枝黄花含漱液可明显降低全麻术后禁食患者口腔黏膜炎的发生和肺部的感染 (P

2一枝黄花属植物中的化学成分

一枝黄花属植物中的化学成分丰富,主要包括黄酮、二萜、三萜、甾醇、苯甲酸、苯甲酸苄酯类及挥发油等活性成分。

21黄酮类

黄酮类化合物是重要的抗氧化物质,一般具有C6C3C6结构,B环的邻二羟基 (邻苯二酚)、2,3双键与羰基结构以及3,5羟基是决定黄酮类物质的自由基清除活性的重要因素[21]。

李涛等[22]采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、ODS反相柱色谱以及重结晶等方法分离纯化毛果一枝黄花提取物,并通过理化常数和波谱分析鉴定化合物结构,分离并鉴定出1个黄酮类化合物胡麻素 (pedalitin, 1);王文杰等[17]首次对钝苞一枝黄花干燥全草中的化学成分进行系统的研究,分离并鉴定出化合物 1、棕矢车菊素 (jaceosidin, 2)、槲皮素 (quercetin, 3)、紫云英苷 (astragalin, 4)、山柰酚 (kaemferol, 5)、山柰酚3OβD芸香糖苷 (kaempferol3OβDrutinoside, 6)等黄酮类物质。化学成分来源及结构见表1,图1。

22二萜类

二萜类成分是一枝黄花属植物中分布最广泛的一类化合物,近年来主要集中在半日花烷型 (labdane type)和克罗烷型 (clerodane type)二萜类化合物的研究。

221半日花烷型Wangensteen等[23]通过1D, 2D核磁共振技术和MS分析法从加拿大一枝黄花根的乙醇提取物中分离鉴定了8个半日花烷型二萜类化合物的结构,分别为9,13,15,16bisepoxylabdane7ene6,15dione (7), 15,16

epoxylabdane7,13diene6,15dione (8), solidagenone (9), deoxysolidagenone (10), 13epi9,13,15,16bisepoxylabdane7ene6,15dione (11), 15,16Epoxylabdane7,13diene6,16dione (12), 15ethoxy9,13,15,16bisepoxylabdane7ene6one (13)和13epi15ethoxy9,13,15,16bisepoxylabdane7ene6one (14)。其中化合物7, 11~14均为首次从加拿大一枝黄花中提取分离。1HNMR的数据显示,化合物7与11, 13与14为2对差向异构体。化合物7与11同化合物10进行比较分析,7与11的萘烷核心结构与10相似,但7与11的H9位信号消失,C9 (δ 910)位的去屏蔽作用增强。化合物12与10相比,具有相同的萘烷核心结构,但化合物12的侧链基团CH2CH2上连有1个γ内酯环。化合物13与14的量作为一对差向异构体的比列为2∶1,化合物12, 13与14均为1个4环的半日花烷型二萜,化合物12与13, 14的最大区别在于D环,13, 14的内酯环羰基消失,取而代之的是1个乙氧基基团,推测化合物13与14可能是在乙醇提取过程中形成的衍生物。Li等[24]在筛选具有抑制人类苦味受体活性的植物天然产物时,发现加拿大一枝黄花地上部分的氯仿提取物对苦味受体hTAS2R31具抑制作用(IC5025 μmol・L-1)。运用GOLD 301对接程序,将化合物16接入hTAS2R31受体的活性部位,结果@示化合物16的萘烷核心结构位于hTAS2R31受体的疏水腔,周围被Phe242, Ile245, Val179, Leu138和Trp88等氨基酸残基所包围,乙酰基朝向可溶性表面,与Tyr241的侧链形成氢键,其羧基侧链深深地伸向活性部位,与Lys265和Thr91之间形成氢键,羧基基团与Arg268之间也形成相互作用的盐桥,因此化合物16能与hTAS2R31受体紧密结合。然而,化合物17却无法像化合物16一样占据相同的结合位点,这可能是由于化合物17萘烷环内双键的合并,影响了环的构象,同时也改变了羧基基团的方向,因此它只能结合在hTAS2R31受体的外部。从加拿大一枝黄花中分离得到具抑制苦味活性的化合物16是目前所有分离到的二萜类的中产量最高的。综合运用HPLCDAD和MS分析法,从干重为100 g的加拿大一枝黄花地上部分,可以提取分离鉴定得到224 g的化合物16,提取率为224%,加拿大一枝黄花可作为遮盖苦味的矫味剂。化学成分的来源及结构见表2,图2。

李涛等[22]从毛果一枝黄花提取物中分离并鉴定出1个二肽类衍生物NbenzoylphenylalaninylNbenzoylphenylalaninate (47)。之后,李涛等[13]采用同样的方法从毛果一枝黄花中分析鉴定出9个化合物,其中包括十六烷酸 (hexadecanoic acid, 48)和毛果一枝黄花素 (solidagobenzofuran, 49)。Shiraiwa等[27]从一枝黄花干燥全草提取物中分离鉴定出5个3脱氧D甘露2辛酮糖酸衍生物:decurrenside A (50), decurrenside B (51), decurrenside C (52), decurrenside D (53)和decurrenside E (54),它们具有独特的二氧环辛烷骨架,具有抑制由牛科(Bovidae)哺乳类动物肾上腺骨髓细胞内乙酰胆碱、藜芦碱和高K+诱导的儿茶酚胺分泌的活性。王文杰等[17]从钝苞一枝黄花干燥全草中分离出eupaformonin (55), neoechinulin A (56)和橙黄胡椒酰胺 (aurantiamide acetate, 57)等化合物。化学成分来源及结构见表6,图6。

26挥发油

植物挥发油成分多以萜成分为主,具有抗菌和抗虫等活性。本属植物挥发油的GCMS分析表明,一枝黄花属植物中的挥发油组分与含量因植物种类及采样部位不同而存在差异。

用水蒸汽蒸馏法提取加拿大一枝黄花花序挥发油,通过GCMS分析法共鉴定出53个化学成分,达总挥发油的918%,其化学成分主要以β毕澄茄烯 (269%)、α蒎烯 (138%)、D柠檬烯 (122%)、β蒎烯 (93%)和乙酸龙脑酯 (32%)居多。毕澄茄烯类化合物是一种倍半萜烯,有轻微樟脑丸特有的气味,通常作为一种香料加入化妆品和食品中[29]。对加拿大一枝黄花地上部分精油成分进行分析,共鉴定出58个化合物,相对分子质量在1%以上的化合物有17个,其中大根香叶烯D是最主要的成分 (相对质量分数达49433 6%)。该植物精油对绿豆象Callosobruchus chinensis L的种群有抑制作用,精油为1~3 μL・g-1时,种群抑制率为5730%~8212%[30]。从一枝黄花的花序和茎叶中提取挥发油并进行GCMS定性分析,共鉴定出81个化合物,主要为萜类、芳香化合物、醇、酯及烷等。花序和茎叶中挥发油的

主要成分相同,均为 (-)斯巴醇 (花序中含2243%,茎叶中含2595%)和δ榄香烯 (花序中含1677%,茎叶中含12%)。此外2个部位都还含有一定量的β榄香烯 (花序中含619%,茎叶中含384%)和石竹素 (花序中含455%,茎叶中含204%)[18]。

3一枝黄花属植物的生物活性

一枝黄花属植物具多种药用及农用生物活性,包括抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、平喘、抑制脂肪形成、保护心脏及抗虫等。

31抗菌活性

钱慧等[10]对加拿大一枝黄花花序中的黄酮类化合物进行抑菌性实验,结果表明当质量浓度为0028 g・L-1时,并未对4种微生物表现出抑制作用;当质量浓度增加到0056 g・L-1时,即显示对杆菌的抑制作用,但对真菌的抑制作用较弱,对各菌种的抑制效果为:大肠杆菌E coli>枯草芽孢杆菌B subtilis>酿酒酵母S cerevisiae,对黑曲霉A niger没有抑制作用。加拿大一枝黄花花序中提取的黄酮类化合物对樱桃番茄果实有较显著的保鲜效果,其质量浓度为0028 g・L-1时即能有效降低贮果的霉变率,其在鲜果表面的抑菌效应明显大于在培养基上的表现(黄酮类化合物质量浓度在0028 g・L-1时未见明显的抑菌圈)。

Chevalier等[31]提取毛果一枝黄花的2个亚种S virgaurea subsp virgaurea (SVV)和S virgaurea subsp Alpestris (SVA)中的皂苷类化合物,并采用琼脂扩散法进行抗菌研究,实验结果显示其皂苷类提取物对白色念珠球菌 (Candida albicans)的4个菌株 (ATCC 10231,IM001,IM003,IM007)均无抑制作用。但是,在实验过程中发现这些提取物却能抑制其菌丝的转换――使其芽管变得更短。另外SVV和SVA水提取物 (50 μL)均能显著地减少白色念珠球菌4个株系生物膜的形成 (P

10231,(9586±488)%;IM001,(9600±222)%;IM003,(9946±594)%;IM007,(9514±411)%。采用Mann和Whitney的非参数检验,发现SVV和SVA之间在数据上并无显著性差异。Chevalier等也发现SVV和SVA水提取液 (100 μL)也能显著地减少白色念珠球菌预成型生物膜,将繁殖18 h后的白色念珠球菌生物膜暴露在SVV和SVA水提取液中繁殖2 h,结果其发育能力显著减弱 (P

32抗炎活性

李涛等[13]运用酶联免疫吸附测定法 (enzymelinked immunosorbent assay),利用脂多糖 (LPS)诱导体外炎症模型z测毛果一枝黄花中苯甲酸苄酯类化合物对脂多糖 (LPS)诱导小鼠单核巨噬细胞RAW2647释放炎症介质IL6和TNFα的抑制作用。实验结果显示1×10-4 mol・L-1化合物38和39对LSP诱导小鼠单核巨噬细胞RAW2647释放炎症介质IL6和TNFα具有抑制作用,化合物40的抑制作用不明显,这3个化合物的抑制作用均呈现明显的浓度依赖性。作为毛果一枝黄花中量较高的苯甲酸苄酯类化合物,推断该类化合物可能为毛果一枝黄花抗炎活性的主要活性成分之一。

33抗肿瘤活性

Huang等[29]用水蒸气蒸馏法提取加拿大一枝黄花花挥发油,采用MTT法进行体外细胞毒活性测定实验,测定结果表明加拿大一枝黄花花序挥发油对人类乳腺癌细胞MDAMB435、人类肝癌细胞HepG2和人类肺癌细胞A549表现出微弱的细胞毒活性,在质量浓度为100 mg・L-1时,对MDAMB435,HepG2和A549的抑制率分别为1709%,1147%和448%,但对人类结肠癌细胞LOVO和人类外周血早幼粒细胞HL60未显示出细胞毒活性。

34抗氧化活性

汤晓等[32]对加拿大一枝黄花不同部位、不同时间乙醇提取液的羟基自由基清除能力进行了研究,并对加拿大一枝黄花内含物进行HPLC分析,发现7―8月份叶提取液的自由基清除能力要高于其它各个月份的提取液,且其自由基清除能力与抗坏血酸相当,此时含有较多的黄酮类,尤其是槲皮苷类。

35平喘作用

Sutovska等[33]用热碱提取加拿大一枝花中的多酚多糖蛋白复合物,发现大剂量 (50,75 mg・kg-1)的提取物止咳活性比低剂量 (25 mg・kg-1)高出15%~20%,但最大剂量 (75 mg・kg-1)的提取物还是比最强的止咳药 (可待因)低10%。此外75 mg・kg-1剂量的平喘活性持续时间要比平喘药 (舒喘宁)长。郭彦荣等[19]发现在大叶性肺炎治疗中加用一枝黄花能使患儿热退快,减少并发症,或使得并发症治愈率明显提高,推测这些效果与该药的抗菌作用、祛痰平喘作用有关。

36其他生物活性

Huang等[28]从加拿大一枝黄花的地上部分提取分离出3个木质素类化合物:化合物43~46,并对高脂饮食喂养的仓鼠进行血脂测验,发现这3个木质素类化合物对仓鼠均具有降血脂的作用 (P

ElTantawy等[34]为评价毛果一枝黄花提取物对预防仓鼠心脏中毒的作用,设置了6组实验,对照组 (蒸馏水处理)、异丙肾上腺素处理组、毛果一枝黄花提取物与异丙肾上腺素处理组、毛果一枝黄花提取液处理组、异丙肾上腺素与甲巯丙脯酸处理组及甲巯丙脯酸处理组。甲巯丙脯酸为一种血管紧张素转化酶抑制剂,是临床上标准的心脏保护药。实验结果表明毛果一枝花提取物 (250 mg・kg-1)对仓鼠心脏具有明显的保护作用。用异丙肾上腺素 (30 mg・kg-1)诱导仓鼠心脏中毒,与对照组相比,实验组心脏组织血清中的乳酸脱氢酶 (LDH)、内氨酸转氨酶 (ALT)、天冬氨酸转氨酶 (AST)、肌酸磷酸激酶 (CPK)、血管紧张素酶 (ACE)等多种酶活性及总胆固醇 (TC)、三酸甘油酯 (TG)、游离血清脂肪酸、丙二醇 (MDA)和NO水平显著升高,但心脏组织中的谷胱甘肽 (GSH)和过氧化物歧化酶 (SOD)水平显著却下降 (P

一枝黄花属植物还具有抗虫等生物活性,如邓业成等[30]研究表明加拿大一枝黄花的植物精油对储粮害虫赤拟谷盗、玉米象和绿豆象有熏蒸和触杀活性。对赤拟谷盗Tribolium castanum Herbst、玉米象Sitophilus zeamais Motsculsky和绿豆象C. chinensis L的熏蒸LC50分别为772,23705,4328 μL・L-1, 对赤拟谷盗的熏蒸毒力最高;对赤拟谷盗、玉米象和绿豆象的触杀LC50分别为271×10-4,140×10-5,235×10-5 μL/头,对玉米象的触杀毒力最高。

4总结与讨论

一枝黄花属植物种类繁多,化学成分丰富,含大量黄酮、二萜、三萜、三萜皂苷、苯甲酸、苯甲酸苄酯类及挥发油等化学成分,具有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、平喘、抑制脂肪形成、保护心脏和抗虫等多种药用和农用活性。

随着化学成分分析技术[3537]越来越成熟,对植物活性成分的分离鉴定也越来越全面。目前对加拿大一枝黄花[11, 23, 25]和毛果一枝黄花[13, 22]的化学成分及生物活性研究已经有较多报道,但对活性成分的具体作用机制研究仍然报道较少。对钝苞一枝黄花的化学成分研究,虽然王文杰[17]已进行了初步的系统研究,从钝苞一枝黄花中分离并纯化出17个单体化合物,但其挥发油等活性成分及生物活性的研究尚处于空白,有待进一步开发;一枝黄花的化学成分研究相对全面,在我国中药临床应用领域中占有独特优势,虽然现在一些研究表明一枝黄花具有多种生物活性[38],但其具体的作用机制尚不明确,仍需进一步探索。为综合利用及充分发挥该属植物资源作用,实现医用和农用等价值,需继续深入探索该属植物的化学成分的结构、生物活性及作用机制。

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篇4

周期性节律是生物界的普遍现象。从细胞、动物到人,在不同水平以不同方式展现出一定的生物钟节奏。时辰生物学已经成为近年来生命科学研究的热点,《Science》杂志两次将此评为“可能改变人类对自然的认识,产生重大突破,从而带来巨大社会经济效益的研究领域。”而以此为基础的时辰药理学,将有助于预测和验证药物的最佳给药时间和方式,为高效低毒的药物治疗,特别是恶性肿瘤的化疗提供依据。对时辰化疗的研究,近年来已经取得了一些进展。

一、生物学基础

大多数动物的生活节奏均表现为大约24h的周期性,这种特点在许多微生物如脉孢菌、藻青菌中亦有体现。内生性节律支配着睡眠、活动、激素分泌,甚至细胞的增殖和新陈代谢。目前已经知道,哺乳动物至少有9个特异基因(per1、per2、per3、cry1、cry2、tim、clock、bmal1、ckI)参与调节细胞的昼夜活动,并进一步影响其他相关基因的转录和转录后过程。此类时辰基因的突变(例如:果蝇中的per和小鼠中的clock),会导致睡眠-活动节律的严重紊乱,相应时间被延长或缩短,甚至完全抑制。对人类同卵和异卵双生子的研究也同样验证了时辰节律的遗传基础。近年来,随着调节基因在哺乳动物乃至人类的定位和克隆,发现物种间相关基因具有同源性(如人和鼠的per、clock),揭示了时辰节律基因控制的普遍性和相似性。

光照与黑暗,作为昼夜节律的主要协同因子,两者的交替可以通过哺乳动物昼夜节律调控中枢——下丘脑基底部的视交叉上核(SCN),影响褪黑素的分泌,借以调节不同生理功能的节奏。光照也是一种正信号,可以通过激活per1、per2启动昼夜节律调节系统,影响细胞的代谢与增殖。

二、临床及临床前研究

利用时辰原理给药,提高受体的耐受性(即降低药物的毒性),提高肿瘤组织的敏感性和药物抗瘤活性,是时辰药理学研究的目标。但受体耐受性节律、肿瘤本身节律和药物抗瘤活性节律三者之间并非总是同步。事实上,如果药物抗瘤活性降低,则耐受性提高将毫无意义。通过实验,已经对药物的时辰化应用有了一定了解。

1.临床前研究

1.1 毒性 时辰化给药影响大约30种抗癌药物(包括细胞生长抑制剂和细胞因子)对鼠类的毒性。不同时辰给予亚致死剂量的药物,鼠类生存率变化达到甚至超过50%,即使改变给药途径和给药次数,结果仍然重复。给药时间通常用光照后小时(hours after light onset,HALO)表示。因为鼠类在黑暗期活动,在光照期休息,其“光照-黑暗”亦即“休息-活动”动物模型成为时辰药理学研究的参考模型。鼠类休息期(即光照期)的开始,在人类相当于21:00~24:00。研究显示:鼠类对铂类化合物的最佳毒性耐受性时间是在活动中期,吡柔比星(piraru-bicin,THP)大约是7HALO,米托蒽醌(mitoxantrone,MIT)大约是15HALO,而长春新碱(vincristine,VCR)、长春碱(vinblastine,VLB)、长春瑞宾(vinorel-bine,NVB)分别是在14、18、20HALO。

1.2 抗癌活性 在毒性最佳耐受期,一些药物也同时具有最佳抗癌活性,如:阿糖胞苷(cytarabine,Ara-C)、5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)、氟尿苷(floxuridine,FUDR)、阿霉素(doxorubicin,ADM)、美法仑(melphalan,MEL)、顺铂(cisplatin,DDP)。有人在7~11HALO给予荷PO30胰腺癌鼠多西紫杉醇(docetaxel,DXL),其耐受性和抗癌效力得到了增强;同样结果也见于7~11HALO给予伊立替康(irinotecan,CPT-11)治疗荷Glasgow骨肉瘤鼠,19~23HALO给予NVB治疗荷P388白血病鼠。大多数药物具有以上特点,提示可能存在某些共同机制,如特定血浆药代动力学〔低血浆达峰浓度(C max ),同时高曲线下面积(AUC)〕、肿瘤或肿瘤周围组织的细胞增殖节律以及相关代谢酶活性的变化等。

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生物化学作为生物学相关专业本科生的基础课程,是进一步学习分子生物学、细胞生物学、微生物学等专业课程的基础。该课程的内容不仅限于生物大分子的结构与功能、代谢途径及其调控和遗传信息及传递等基础性内容,还包括该学科的研究进展以及新的研究技术和方法。因此,生物化学的内容非常丰富,教材的厚度也异常突出。如教育部推荐的“面向21世纪课程教材”,由王镜岩等主编的《生物化学》共1307页。该书的精简版,即《生物化学教程》(为普通高等教育“十一五”国家级规划教材)也有718页。因此,要在有限的80学时学完,绝非易事。

1.2内容繁杂抽象,难以理解和记忆

生物化学主要讨论生物分子的结构及其生理功能、生物分子的代谢途径及其调控和遗传信息传递的分子基础与调控规律等,其中涉及的内容抽象,分子结构复杂,代谢途径错综复杂,学生不仅难以理解和记忆,而且感觉枯燥和乏味。

1.3生物化学发展迅速,新内容不断出现

生物化学研究进展不断突飞猛进,使得生物化学的教学内容的广度和深度逐渐增加。如新发现的一类天然无结构的蛋白,这些蛋白在天然状态下没有明确的三维结构,但有正常的生物学功能,这冲击了蛋白质的结构决定生物学功能的传统理论。这些突破性的研究成果已在生物化学教材中体现,增加了生物化学的“教”和“学”的难度。

2生物化学4a网络教学平台建设

4a(anyone,anytime,anywhere,anything)网络教学平台由高等教育出版社和北京师范大学等共同研发的符合国际标准的网络辅助教学平台,已成为全国各高校重要的网络教学平台之一。课程管理系统作为课堂教学的主要辅助系统,包括课程信息和课程内容两大板块。为便于学生更好的自主学习,我们在课程信息板块中提供教学大纲、教学日历以及教学活动安排等。而在课程内容板块中,我们不仅制作精美、可视性强的教学课件,更注重提供各章节的学习重点、内容小结以及相应内容的知识拓展,还提供在线作业练习及试题自测等。交互式学习是网络学习的一种重要形式,因此,交互学习系统是生物化学平台建设的一个重要的环节。在该系统中我们设置了答疑解惑、讨论交流和网络学习活动等板块。在网络拓展资源系统中,我们设置了经典教材、参考文献、趣味阅读材料和科学家逸闻趣事等板块,为学生提供不同的学习体验,以此培养和提高学生的学习兴趣,强化学习效果。

3利用网络教学平台辅助生物化学教学,提高教学效果

利用4a网络教学平台,通过将教学资源与网络教学平台进行有机的整合,为教师和学生之间搭建一个网上协同教学空间,不仅创建一种利用网上资源的互动式教学方法,还充分调动学生的自主学习能力。

3.1网络拓展资源提高学习兴趣、扩大学习视野

尽管生物化学存在知识点多、内容抽象繁杂等不利于学生学习的特点,但生物化学也是一门与人类生活实践密切相关的课程。无论是课堂教学还是网络教学平台,教师都把相应的知识点与生活实践,尤其是当前发生的与生物化学内容相关的热点现象联系起来,以提高学生的学习兴趣。如短跑运动员为了提高比赛成绩,坚持吃低糖、高蛋白的食物是否有效等。这些内容极大的提高了学生的学习兴趣,不仅促进学生学习生物化学知识本身,还有助于培养学生利用生物化学知识去认识和解释生活实践中的现象。此外,还充分利用名人事迹、逸闻趣事等网络资源,如Mullis和PCR的故事等,拓宽学生的视野。

3.2利用网络平台强化自主学习、加强归纳总结

课前预习对于课堂教学效果的提高具有促进作用,但这需学生能正确掌握预习要点。预习不仅要求学生阅读某一章节内容,更重要的是能按照教师授课的思路进行预习,有针对性的对重点及难点进行仔细研读。因此,我们将课堂授课的PPT课件上传至网络教学平台的“课程资源”板块,让每位学生下载并打印,对照平台中的“重点和难点”板块进行预习。此外,因生物化学的内容繁杂,因此,要学好生物化学就必须对繁多的内容进行归纳和总结。归纳总结是学习过程中非常重要的一个环节。善于学习的学生,也应该是善于归纳、总结的学生。因此,要提高学生的学习效果,还必须培养学生归纳总结的能力。我们在教学过程中,每次课程结束后均要求学生对本次课程内容进行归纳和总结,并上传至网络教学平台的“网络学习活动”板块,与全班同学分享。这有效的促进和督促了学生养成归纳总结的习惯,而且通过这一过程极大的提高了归纳总结的能力。

3.3利用教学平台进行交互式学习

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1 生物化学课程教学的指导思想

科学、先进、创新的教学方法和手段是提高教学质量的重要保证。生物化学教学的指导思想是精选教学内容,以学生为主体,以教师为主导,使学生的知识、能力和素质协调发展,把课程教学方法与手段建设在现代教育平台之上,不断提高、不断发展、不断完善。教育的目的不仅仅是教会知识本身,更重要的是教会学生学会获取知识的方法及培养学生运用知识解决实际问题。传统的教学模式是以老师“教”为主,方法主要是单边灌输,我们学生缺乏独立思考的习惯,不能主动探求知识,更缺乏一种对学习的创新精神。现在的教学改革运用多种辅助方式教学,强调学生以“学”为主,学生主动参与教学活动,成为教学的主体,这样的教学可以激发我们学生主动学习的热情,培养我们自主探究的能力。

2 对生物化学教学的认识

2.1 课前结合专业考研需求,优化生物化学内容

由于生物化学是在分子水平上进行研究,故一些概念和反应过程十分抽象,难以理解。针对这一特点及各专业对生物化学的要求,教师对教材内容进行了分析、讨论,删繁就简,浓缩基础教学内容,突出主线。在有限的学时内把教学的主要知识点、当今最新的研究成果及发展趋势介绍给学生,把重点、难点讲通、讲透。同时结合专业考研需求,将近几年的考研趋势以及发展动态介绍给学生,及时调整经重点、难点等,尽量把相关领域的研究进展及研究热点融入到日常教学中[1]。比如今年的H1N1型流感,老师对其进行了详尽的介绍,让学生加深了对这种病毒的了解,做到学有所长、学有所想、学有所用。

2.2 课后用竞赛的方式强化知识,激发学习的主动性

今年期末,教研室组织进行了一次生物化学知识竞赛,分为团体赛和个人赛。在团体赛中,38名学生分为4个小组,做必答题、问答题,题型全部是课内习题,基本上让每一个人都参与到活动中,既加强学生间团队合作意识,又加深了学生对知识掌握的熟练程度。在个人赛中,80 %的题型是课内习题,20 %是创新题,即与现实生活联系比较紧密、需要综合各方面知识去解答,更利于强化生物化学知识,提高学习生物化学的热情。

3 生物化学对学生的思维的锻炼

3.1 对放射性思维的锻炼

以一个知识占为中心,把相关内容像蜘蛛网一样不断向外延伸,有利于深化和渗透知识,可以增强学习的兴趣。比如糖、脂、氨基酸代谢途径的相互关系,通过乙酰辅酶A、草酰乙酸、6-磷酸葡萄糖等关键物质达到相互转化,学生可以依靠这个关系把糖、脂、氨基酸代谢中相关反应都放射性的添加到其中,就可以从整体来看3大物质代谢,从而减少记忆某些反应产生的概念混淆。

3.2 对框架性思维的锻炼

按照一定的模式去提炼和消化书中的内容,将有关或相近的知识点通过有条理的比较、分析、归纳成固定模式框架,进行高效的学习。如在基因信息传递这一章中,可以把复制、转录、翻译进行比较,从而达到事半功倍的效果。

3.3 对探索性思维的锻炼

在已掌握的知识基础之上,不断向未知的领域探索,如对基因工程进行探索,人们发现了DNA的双螺旋结构、冈崎片段等。在生物化学的学习过程中,在学生能力范围内值得探索的知识很多,如1分子葡萄糖有氧氧化,在什么情况下产生多少个ATP等。

4 小结

教学过程不是一个单一的发展过程,而是一个多层次的复杂的发展过程,教学方法的运用必须根据这种复杂的发展变化,灵活掌握、灵活运用[2]。在课堂中将多种教学方法有机结合,不断探索更新、更实用的教学方法,势必会提高生物化学的教学质量。

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[中图分类号]R612

[文献标识码]B

[文章编号]1006-1959(2009)12-0246-02

生物化学是研究生物体内化学分子与化学反应的基础生命科学,从分子水平探讨生命现象的本质。生物化学已渗透到医学科学的各个领域,基础医学各学科的研究均深入到分子水平,并应用生物化学的理论与技术解决各学科的问题。生物化学是一门医学生必修的专业基础课。学习和掌握生物化学知识为学生学习后续基础医学和临床医学课程及在分子水平探讨病因、研究发病机理、诊断疾病、寻求防治方法奠定基础[1]。加强教学改革,营造良好的生物化学教学氛围,改变单一的课堂教学模式,把握好教学过程中的每一个环节,形成多途径、全方位的生物化学教学格局,对搞好生物化学教学具有重要意义。结合自身近几年的生物化学教学经历,谈谈本人的几点教学体会,期望对搞好生物化学教学有所帮助。

1 品德高尚,治学严谨

教师的道德品质是教师人格特征的直接体现。要想成为一名优秀的教师,不仅要有较高的学术水平,而且要品德高尚[2]。医学教师更需要如此。教师应立足自身专业,刻苦钻研,不断充实自己,提升自己的学术水平[3]。利用教师广博的知识传道授业,不断提高教学质量,满足学生对知识的渴求。教师在教学过程中应治学严谨,对教学工作应一丝不苟;坚持原则,对学生一视同仁。只有品德高尚,学识渊博,才能得到学生的尊重和爱戴,才能靠教师自身的人格魅力影响和教育好学生。

2 精读教材,认真备课

教材是传播知识的重要载体。专业知识和重要进展均囊括在教材中。生物化学课程的突出特点是内容抽象、代谢途径错综复杂、知识点多且范围广、教师授课前必须熟悉教材,吃透内容,分析教材的组织结构和框架,结合学科特点、学生实际和教学内容制订教学计划,明确教学目的、重点和难点,研究教学方法,合理应用教具[4]。另外,由于教学课时有限,教师不可能将教材中全部的知识传授给学生。这要求教师应明确各章节的教学目的,分清主次,突出重点,剖析难点,运用多种手段和方法,以期使课堂教学紧密而富有节奏和条理。良好的课堂教学效果的获得必须有赖于教师认真备好每一堂课。

3 强化认识,明确目的

生物化学是生命科学的重要基础学科,也是发展迅速的学科,它的理论和技术已渗透到生物学各学科乃至基础医学和临床医学的各个领域,在医学和生物学领域中以及推动其它学科的发展上都起着非常重要的作用。生物化学学习的好坏直接影响着学生在其它学科方面的深入发展。强化学生对生物化学重要性的认识是搞好生物化学教学的一个关键问题。在绪论中注重介绍一些对人类生产和生活产生重大影响的科学成果,尤其是我国科学家取得的成绩,以及生物化学在其他学科如临床医学的疾病病因、诊断、治疗中的地位和所起的重要作用,激发学生的好奇心和求知欲。指定教学参考书,明确教学纪律和考试要求,在教学过程中做到有章可循。

4 灵活授课,激发兴趣

4.1 多媒体教学课堂教学是师生间信息传授与接受的相互过程。信息输出量的多少,是否准确、新颖,重点是否突出,层次是否分明,决定了学生对知识信息接受的程度,也直接影响着教学效果[5]。传统的教学方式只能让学生通过死记硬背来理解生物化学的内容,难以提高学生的抽象和逻辑思维能力,并易于产生畏难情绪和厌倦感。多媒体课件利用图形、动画、图像、声音、视频等各种手段,使教学内容变得直观、形象、生动,从而简化课堂教学程序,吸引学生的注意力,帮助学生加深对知识的理解[6];同时缩短了教学时间,让学生有更多机会参与到课堂教学中来,充分调动学生课堂学习的积极性,利于在有限的教学时间内更好的完成教学内容,并可明显提高教学效率。

4.2 启发式教学启发式教学就是教师运用多种手段和方法进行指导,启发学生对所学知识进行联想、比较、归纳、回忆、讨论等,从而理解和掌握所学知识的一种教学方法[7]。生物化学课程讲述的是正常人体的生物化学以及疾病过程中的生物化学问题,与医学有着密切的联系。从学生的生活阅历和积累的知识出发提出问题,结合教学内容进行比较、分析和讨论,从而使学生能理解和熟练掌握所学知识。如煮鸡蛋和煎鸡蛋哪个更营养,人较长期不进食为什么会死,高糖膳食为什么会使人长胖等,通过生活中的生物化学问题激发学生求知的兴趣,增强学生学习的主动性,同时也开阔了学生的视野,增强了学生的思维能力[3]。

4.3 讲授法教学生物化学的内容抽象,知识点多,代谢途径复杂,研究进展快,需要学生掌握的内容多。教师的中心地位仍不可忽略。教师应围绕教科书,按章节内容重点介绍。讲课时内容要熟练,语言要流畅,由浅入深,由易到难层层深入,将专业知识以通俗的方式表达给学生,使学生感受到学习不是负担,而是一种享受。另外,生物化学是一门注重记忆和理解的学科。对学生来讲,死记硬背是最头痛的。教师可以根据自己的教学经验及习惯,将一些较难记忆的东西编成顺口溜来让学生记忆。如讲述人体必需的8种氨基酸时,可以用这样一句话“假(甲硫氨酸)设(色氨酸)来(赖氨酸)借(缬氨酸)一(异亮氨酸)两(亮氨酸)本(苯丙氨酸)书(苏氨酸)”来记。同时,生物化学各章节之间不是孤立的,而是互相联系的,许多内容前后贯穿、上下衔接,形成一个有机的整体。教师授课时应注意章节之间的联系,并提醒学生注意学习内容的联系性,必要时应予以总结和复习,加深学生对所学知识的理解[7]。

5 重视实验教学,培养学生能力

生物化学是一门实验性很强的学科。生物化学实验对学生掌握知识、形成能力有着重要的意义。通过实验教学,学生可以验证生物化学的理论知识,将复杂的知识简单化、抽象的知识形象化,使繁杂的生物化学反应变得清晰明了,易于理解和记忆,从而提高学生学习生物化学的效率。通过开设综合性和设计性实验,增强学生的科学思维和操作技能,为临床实际应用和从事科研工作奠定基础。另外,实验教学让重视学会辩证地看待实验的成功与失败,学会实验分析方法,培养实验分析能力和兴趣。

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    二教学改革的内容与方式

    1.修订教学大纲

    作为一所普通的地方性高等院校,学校的办学指导思想围绕的是结合地方特色,培养为地方经济社会发展所需要的应用型人才,化学与应用化学专业的培养目标和就业目标也不相同。因此,作为指导性文件的教学大纲应根据不同专业人才培养目标的不同拟定不同的教学大纲。具体体现在教学内容、课时分配以及教学进度、教学深度、教学重点和难点等方面。

    2.教学内容的改革

    构建适合化学和应用化学专业特点的生物化学课程教学内容,应尽量避免已学知识的重复。两个专业的学生由于基础生物学知识相对缺乏,在学习中易出现“知其然,不知其所以然”的现象。因此,在教学中适当增加基础生物学知识可为学生提供学习生物化学的基本背景性材料,从而有利于提高学生的学习积极性。化学专业教学重点在生物大分子的结构、性质和功能,物质代谢及其调控和现代化学技术在生物化学中的应用。对应用化学专业还需要讲授生物化学知识在工业、农业、医药等领域的实际应用。构建一个既有联系又体现化学和应用化学专业特色,以适应不同专业学生的生物化学教学知识体系。

    3.教学模式和方法的改革

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生物化学是医学类院校一门极其重要的基础学科,在临床医学中具有显著的应用价值。但由于该课程理论抽象、概念繁多以及代谢反应错综复杂的特点一直是生物化学教学中亟待解决的难题[1]。目前医学类生物化学教材内容有所删减,根据安徽中医药大学临床专业学生的掌握水平来看,仍未达到良好的教学效果。面对教学难题,教学改革的重点不仅是教材内容本身,而应适当考虑教学方式的改革与创新。

1目前生物化学教学存在的问题

生物化学是安徽中医药大学临床各专业的一门基础课程,在临床和科研中起着举足轻重的作用。但由于生物化学的学科特点,一定程度上影响了学生的学习兴趣,学生对生物化学的学习存在抵触和惧怕。目前安徽中医药大学生物化学教学中存在的主要问题总结如下:(1)学生化学基础参差不齐。我校临床专业实行文理科招生,学生化学基础参差不齐,其中文科学生的化学三基知识大多停留在初中阶段,导致教学进度和教学内容难以统一。(2)学生认知程度不足。临床医学专业学生普遍对该门课程认知程度不足,生物化学的重要性尚未充分体现,学生并未把生物化学和临床实践有效连接起来。(3)教学形式单一。目前我校生物化学理论教学仍采用传统的讲授法,学生的学习积极性未充分调动,一定程度上影响了学生的学习热情。(4)教学学时不足。我校临床专业生物化学理论教学仅有40学时,在这种学时较少的情况下,授课教师只能采用满堂灌的方式,很难激发学生的学习积极性和主动性。(5)课程衔接不充分。其它医学相关课程与生物化学存在广泛的联系,这就要求学生在学习生物化学前具备一定的医用化学等知识。但由于部分文科学生基础薄弱等多种原因,在学习生物化学之前,对医学相关课程特别是医用化学的知识掌握程度不够。(6)缺乏师生交流。授课教师与学生的交流机会少,导致学生在日常学习中遇到问题得不到及时解答,挫伤了学生学习的欲望。

2微信平台在生物化学教学中的应用

微信是一款具有支持语音、视频、图片和文字传送,具有多人群聊、实时交流功能的特色手机应用软件[2]。随着微信平台在大学生中的普及,在高校各学科教学应用的越来越广泛,给高校师生提供了一个彼此交流、共享知识的新的辅学习平台。它是移动学习和传统课堂教学相结合的一项新技术,是一种易于接受的辅助教学手段[3]。授课教师可以根据课程特点与学生特点,进行针对性的教学设计,通过微信平台传送到学生手机终端。学生可以随时进行课下学习,解决问题,充分实现师生互动交流,是传统教学模式的一种创新。

2.1课前建立资源库,充分准备教学内容

上课一周前,组建授课班级微信群,推送相关学习材料(包括教学目标、教学重难点、教学课件、知识点总结、自主学习任务单、同步习题等),让学生对即将所学内容进行充分预习。学生通过教材、图书馆、网络等多种途径完成学习材料,并在上课前将预习情况通过微信反馈给授课教师。授课教师对学生反馈的情况进行分析,找出学生已经掌握的知识点和需要课堂教学重点讲授的内容。同时,授课教师可以在微信平台上传、转载有趣的相关病例讨论资料、实时新闻、医学前沿等,拓展学生视野,提高学习积极性,扩大学习广度和深度,提高学生对专业的热爱度。

2.2互动式课堂教学

通过授课教师课前的学习材料以及授课教师在课堂上有针对性地进行知识点讲解后,学生则可以根据自己的预习结果在课堂教学中抓住重点,做到心中有数、有的放矢,提高学习效果。这种模式能让学生与教师有更多的时间进行交流,使传统的讲授式教学方法转变为师生互动交流和探讨学习,从而提高了学生主动学习的积极性。

2.3课后交流反馈

通过微信平台,学生课后学习中遇到困惑和无法解决的问题时,可及时与授课教师及班级其它同学进行互动、讨论,发挥学习主动性,提高学习积极性。授课教师课后可以利用微信平台检查学生对所讲知识点的掌握情况,然后获得学生的反馈信息,最后进行课堂小结与反思,及时优化教学方法、方式,努力达到良好的教学效果。授课教师在每章教学结束后可以利用微信平台进行在线测试,对学生进行阶段性评价,及时了解学生的掌握情况,发现学生学习中存在的问题,及时给予纠正。

3微信平台应用在生物化学教学中的优势

传统的课堂灌输式教学模式抑制了学生的学习热情,如何激发学生学习兴趣,培养学生对知识点理解能力、应用能力是生物化学课程改革的重要目标。随着现代网络技术的蓬勃发展,网络环境不断优化,在生物化学课程改革过程中,只要合理设计,以手机为媒介的微信互动必然成为高效的教学辅助工具,发挥积极的作用[4]。

3.1传统教学的有力补充

微信平台的应用对传统的课堂教学是一个有力的补充,在一定程度上能够解决我校生物化学课时少,内容多的矛盾。在传统的讲授方式中,授课教师在课堂上机械的向学生灌输生物化学的知识点,学生并未完全理解教师讲授的内容,也不可能把课堂中学习的内容融会贯通。利用微信教学平台,学生可以方便快捷的学习,它与传统教学相辅相成,是传统教学的重要补充形式。

3.2培养学生的兴趣,激发学习的积极性

微信平台是目前学生非常喜爱并经常使用的网络交流平台,以此平台辅助生物化学教学,学生乐于接受。从传统的“教师-教材-学生”转变为新型的“教师-教材-微信-学生”,学生可以通过微信,下载到与生物化学相关的材料进行辅助学习。一方面学生在课堂上可以获得有限的知识,另一方面学生又可以通过微信获取更多的相关知识,这种教学模式将有助于学生将教学重点掌握的更牢,教学难点理解得更加透彻,能够激发学生学习的兴趣。在这种教学模式下,学生由“被动学习”变为“主动学习”,授课教师由“主导者”转变为“合作者”。

3.3加强师生交流沟通,构建教学辅助平台

教学过程是情感过程和认知过程的统一。融洽的师生感情有助于学生非智力因素的开发,并能够提高课堂教学效果。目前,授课教师课下很少与学生当面交流并答疑解惑。学生遇到的问题如果未能及时解答,会影响学习该门课程的学习积极性和效果。微信平台作为共同语言把授课教师与学生联系起来,通过微信聊天、朋友圈等进行交流和沟通,拉近了师生距离,建立了良好的师生感情,使授课教师的角色由单纯的老师转变为老师和朋友,得到了学生的广泛支持,通过授课教师和学生的互动交流,对教学目标的圆满完成具有积极的促进作用,授课教师也能及时反思教学过程,改变教学策略,以此逐步提高教学质量。

3.4促进教师教学水平逐步提高

在以微信平台为辅助的教学模式下,学生掌握和理解的知识进一步增加,他们会提出更多的专业问题,这就要求授课教师应充分利用课余时间拓宽知识领域,并及时掌握生物化学的最新理论和研究成果。通过微信平台向学生介绍生物化学方向的重大进展。例如,体细胞克隆的流程,干细胞的研究进展等。这些资料给学生打开了一扇窥视生物化学前沿的窗口。微信平台也是自由、平等的社交平台,学生可表达自己对授课教师的喜爱和肯定,同时学生也可以向授课教师提出一些教学上的建议或意见,授课教师可以实时的根据学生的反馈及时地进行反思。这样授课教师将会投入更多的精力和热情在课堂教学中,不断丰富教学内容,改进教学方法,促进教学质量的提高。

4网络教学平台应用展望

微信教学平台辅助教学创造了一个新型的教学模式,实现了与传统课堂教学的优势互补,正逐渐成为高校生物化学教学改革的重要手段之一[5]。授课教师应该积极更新教学观念,努力提高专业素养,掌握更多的网络新技术,努力探索网络环境下的教学模式,尽快适应新媒体时代教学的挑战。如何能更好地发挥授课教师在微信平台辅助教学中的指导作用,建立更加合理的、完善的、操作性强的网上作业、网上测试、教学效果评价体系等,还有待于进一步的研究。

参考文献

[1]张俊涛,郭睿,刘志贞,等.临床医学专业认证背景下生物化学教学改革探讨[J].基础医学教育,2016,18(6):452-455.

[2]宋泽.微信、QQ网络平台在影像诊断学课外教学中的应用[J].卫生职业教育,2015,33(3):55-56.

[3]王萍.微信移动学习平台建设与应用[J].现代教育技术,2014(5):88-95.

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1丰富教学内容,提高学生学习兴趣

“兴趣是最好的老师”。根据大学生的心理特点和学习兴趣的发展规律,教师应在教学内容、教学手段和教学形式等方面培养学生对生物化学的学习兴趣。

1.1结合学科发展前沿,激发学生学习热情

现代生物化学是一门飞速发展的学科,教师在教学过程中适当地介绍本学科的最新科研成果,实时更新内容。讲到基因表达时,可介绍我校主持的家蚕基因组“框架图”的研究进展,让学生了解我国在家蚕基因组研究方面已居世界领先地位,这是建立21世纪“丝绸之路”的起点和里程碑。并把有关基因组草图的基本知识介绍给学生,丰富教学内容,开阔学生的视野。

1.2理论联系实际,拓宽学生知识面

生物化学知识与生活密切相关,几乎渗透到生活的每一个领域。讲授理论课时,可通过联系周围的生命现象和生活常识了解生化问题,激发对生物化学的学习兴趣。如脂类代谢部分,可以介绍目前世界肥胖人数已超过1 6亿,肥胖易引发心脑血管类疾病,已成为全球第一死因,再结合脂代谢机理让学生懂得如何通过饮食平衡营养控制肥胖。另外,可以通过设问方式联系实际生活中的问题。如为什么短跑后人会感到小腿酸痛?为什么不能常吃生鸡蛋?为什么加卤水可以制豆腐?为什么多吃糖会发胖等等。用理论解释实际问题,既使学生掌握了所学的基本概念和原理,拓宽了学生在生物化学领域的知识面,又促进了学生学习生物化学的兴趣。

1.3灵活运用多媒体,提高教学效果

随着生物化学技术的迅速发展,信息量成倍递增,涉及的许多概念及反应过程非常抽象,尽管教师在讲授过程中花费了大量的时间和精力,学生仍然感到概念模糊和难以理解。多媒体是以计算机为载体,集声、像、动画、音乐为一体的现代化教学手段,具有信息容量大、视觉效果好、简明生动、条理清晰、重点突出等优点。

根据教材内容,采用多种软件制作多媒体课件,如用ChemOf fi ce Ul t ra 8.03绘制氨基酸或核酸的三维立体结构,录制视频介绍几种层析法等实验性强的理论知识,运用Fl a s h动态画面模拟体内物质代谢过程。制作的多媒体课件应以基础知识为主线,遵循内容精简、版面简洁、色调清晰,动画科学,切忌将它制成电子黑板。在图文并茂、视听一体化效果的渲染下,配合教师的讲解,可使抽象概念形象化,微观图像宏观化,充分调动学生的积极性,提高课堂效果和质量。1.4采取多样化的教学形式,调动学生积极性

课堂上以学生为主体,以问题为中心,培养学生的创新思维,实施引导式教学,把传授知识与培养能力结合起来。对重点和难点,教师可以有目的地组织学生讨论,然后以答辩的方式来回答问题;或者教师指导学生查阅相关的文献开展课堂交流。

在课外,学生可根据自己的实际情况,利用教参阅览室、视听阅览室、网络图书馆等设施以及学校提供的教学资源进行自学,或通过网络与同学、教师相互交流。

2开展双语教学,培养复合型科技人才

根据国家教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(4号文件)的精神,逐步推广和实行本科生教育中公共基础课和专业必修课的双语教学,已成为培养新时期我国高素质复合型创新人才和实现高等教育可持续发展的重要基础工作。开展生物化学双语教学是现阶段我国高等高等院校教学改革的一项重要内容,是培养具有创新意识和能力的复合型人才的重要条件。在生物化学的双语过程中,首先处理好现阶段双语教学和英语教学的关系,其次提高教师的双语执教能力。我校为了提高教师的口语,组织教师到英语国家培训。另外要选择合适的生物化学双语教学教材,采用循序渐近的教学方式,实现双语教学目的。

3开展创新实验,锻炼学生的科研能力

当今世界科技的竞争实质上是人才的竞争,谁具有一流的人才,谁就可站在科技的制高点。开展创新性实验,是培养学生科研能力有效手段之一。

3.1加强实验教学过程中的师生互动、提高学生的积极性

学生参与到实验中,是提高学生积极性的有效措施之一。如安排学生参加实验准备工作,使学生熟悉整个实验环节,从试剂配制到实验的预试及分析均由学生完成。学生动手又动脑,充分发挥了学生的主体作用。

3.2开展综合型实验,培养学生创新意识

由于课时和经费限制,很多学校主要开设验证性或演示性的实验,阻碍了学生创新意识的发挥。为了激发学生的创新能力,开设探索性和综合性的实验至关重要。如设计“鸡蛋清SOD酶的分离纯化及性质鉴定”实验,可以让学生进一步掌握酶的性质、酶的分离及纯化关键技术、酶的鉴定方法等知识。

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2构建高职食品类专业特色的生物化学课程标准体系

生物化学课程在食品科学系食品类专业主要涉及生物技术、食品加工、食品营养与检测3个专业。这些专业的主要就业岗位包括食品、药品、酶制剂生产企业等的生产岗位、质量管理岗位、检验检测岗位等。生物化学课程的基础内容有其自身的学科特点,不同专业对生物化学课程的要求各不相同,如生物技术专业主要向学生传授生物体的化学组成、结构及功能;物质代谢及其调控;遗传信息的贮存、传递与表达;细胞间信息传递等生命科学内容。食品加工专业则侧重于生物活性、酶促反应、生物转化、大分子物质代谢等内容,其中物质代谢是讲解的重点。食品营养与检测专业重点在于对组成成分的定性、定量测定、对被测物的定性、定量及分离、提纯,包括对一些仪器如分光光度计、电泳仪、层析仪等的使用。

3课程设计

3.1制定合理的教学大纲和教学计划

教学大纲是培养计划的具体表现形式,食品科学系每学年对食品类各专业市场需求和岗位变化进行调研,及时对食品类专业进行论证、调整,以此制定合理的教学大纲和教学计划,包括教学目标、任务、内容、体系、范围、进度、教学方法、考核与评价体系等。在制定生物化学教学大纲和教学计划时,以长三角区域经济社会发展需求为宗旨,结合现代生命科学发展方向,将职业道德教育与职业素质教育内容融入课程教学中,加强学生职业能力与职业养成教育。教材内容紧密结合生产实际,并注意及时跟踪先进技术的发展。更新教学设施和仪器设备,保证学生有足够时间的、高质量的实际动手训练,切实提高学生的职业能力,满足高技能人才培养的需要。同时,根据各专业生物化学课程标准的不同,食品营养与检测专业生物化学教学学时由原先68学时压缩为64学时,将实验课时由原先24学时提高至32学时;食品加工技术保持68学时课时提高总数,缩减理论课时,实验课时由原先24学时提高至32学时;生物技术及应用(含生物制药方向)专业生物化学教学学时由原先68学时提高至72学时,整合实验项目增加综合性试验,压缩4学时理论课并增加4学时实验课时,由原先24学时提高至32学时。

3.2根据教学侧重点,选择满足专业需求的教材

根据专业对生物化学知识和技能需求的差异,有侧重点地选择不同专业的生物化学教材。食品营养与检测专业以检测为主,选择十一五高职高专规划教材、荣瑞芬主编的《生物化学》,重点介绍食品中糖、蛋白质、脂肪、核酸、维生素与酶类等营养元素的理化性质、结构与功能等相互关系,并对其生物代谢过程和色香味化学进行了介绍,理论部分强化静态生化内容,简化动态生化内容,突出支撑检测技术应用的知识点,实验技术选择适合产品分析检测用的基本技能和技术,以培养学生的职业技术能力;食品加工技术选用农业部高职高专规划教材,刘靖主编的食品类《生物化学》,强化食品加工过程中物质食品加工中的变化及运用,了解生物氧化和代谢过程对食品质量的影响;生物技术及应用(含生物制药方向)专业选择高等职业教育教材、夏未铭主编的《生物化学》,结合生物科学的发展和高职生物技术与生物制药的实际需要,重点介绍糖类、蛋白质、脂肪、核酸、维生素与酶类等结构、生物学功能、代谢规律、相互关系和特点及主要脏器的生物化学等知识点,掌握蛋白质的理化检测、酶的特性研究、脂肪转化糖等物质间相互转化的实验技能,熟练实验分光光度计、电泳仪、层析仪等仪器设备[6-7]。

3.3设计优化实践教学内容

根据高职技能型专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接要求[8],食品科学系通过对相关用人单位、工作岗位的深入研究和调查,在确定实践教学内容时,减少了验证性演示实验,重点突出了生物物质的提取、分析检验、代谢加工等内容,并参照公共营养师、食品检验工、化学检验工等职业技能的要求,在理化分析基本技能的基础上,将课程的实践教学与考工考证相结合,重点放在专业必备技能熟练及常规理化分析仪器使用上,课程实践教学内容涉及的技能包括生化基本检测技术、分光光度技术、电泳技术层析技术、比色分析技术、酶活力测定、酵母提取技术等。

3.4探索以岗位需求为导向的课程模块化教学设计

为了更好地服务于专业改革,食品科学系生物化学教学改革建设过程中,结合食品加工技术、食品营养与检测、生物技术及应用专业的岗位需求调查,认真研究课程教学内容,分析职业岗位的知识和技能构成,整合课程教学内容,将教学内容分为生命科学基本营养素模块、生命体中的能量变化模块、生命体中营养素的代谢模块、生物化学实验模块等,结合各专业技能需要,合理设计安排教学内容。同时,根据专业要求和特点,在实践教学内容中加入了专业针对性较强的生物质提取分析纯化等的操作训练。并且,将实践教学内容分为基础模块和综合性实验模块,基础模块是不同专业共选的内容,综合性实验模块则是整合实验内容,开设出融合多种技能的大实验(如将单纯的酶特性的验证实验,整合成酶的发酵生产、提取、分离、提纯、性质检测和生产应用等技能融合的大实验),供不同专业根据专业特点选择的内容,整合从而使同一课程体现不同的专业特色。

4增强教师自身素质,不断提高教学质量

教师是提高教学质量的根本。面对日新月异的生命科学,生物化学知识也在不断更新。这要求生物化学教师不断学习,提高自身素质,才能保证教学高质量。教师要不断增强自身生命科学知识储备,教师的学术水平直接决定其专业教学质量,而教师专业知识积累则是教学活动开展的前提和基础。一方面,教师要上好生物化学这门课,就要吃透各专业生物化学重点和难点,自身要有扎实的无机化学、有机化学、分析化学、食品加工、食品营养分析与检测等学科的基础理论知识。另一方面,要时刻关注生命科学发展,及时补充和更新各学科生物化学关注的方向,比如仅生物化学检测技术,不断在更新、提高。即使是最新版本的教材内容与企事业单位实际的检测手段和技术也存在一定的距离,如果教师照本宣科,教学就会严重脱离学科发展前沿。因而,注重高技能素质人才培养的高职高专教师要站在专业科学前沿,关注本学科研究进展,准确掌握最新研究成果,在教学过程中教师应注意理论和实践、经典与前沿的融合,努力使动物生化课程变得兴趣盎然,而不是枯燥无味[9]。教师只有勤于积累,不断充实自己,厚积而薄发,切实提高自身综合素质,才能做一名称职的、让学生敬佩的生物化学专业教师。

5改革教学手段与方法

传统的生物化学授课方式是填鸭式的教师授课,学生被动听课模式,在很大程度上限制了学生主观能动性的发挥,不利于学生对课程内容的掌握,时间越久,不但降低了学生的学习效率和能力的培养,也使教师逐渐失去授课的积极性。只有充分调动学生的主观能动性,积极融入到课程教学中来,才能使教师的教与学的双边活动成效显著[10]。同时,教学过程中教师要积极掌握现代教学多媒体技术,把声、像、影等技术融合到教学手段中,以生动的语言和多彩的画面最大限度地展示生物分子的立体结构和化学变化过程,将繁冗的生物化学知识变抽象为直观,变复杂为简明,变枯燥为生动,形象直观地掌握课程的重点和难点。为此,食品科学系教师在生物化学的授课模式上结合多媒体技术采用了启发式、“寓学于做,做学结合”的发现式教学模式。

5.1启发式教学的应用

在生物化学教学中,应用启发式教学,是利用生命科学的知识,引导学生按照认识事物、掌握知识技能和解决问题的思维过程,引导探究,层层深入,直至学生能动地领会和掌握知识技能的方法。在讲授课程时,尽量将所讲授的内容与生命活动、食品科学、营养与健康等方面的知识联系起来,通过学生已感知的、感兴趣、最常见的实际问题。如讲述“糖的代谢:糖酵解”时,提问学生“为什么人在剧烈运动后会感到肌肉酸痛”以引起学生学习糖酵解的兴趣;讲述“维生素与辅酶”时,提出“为什么有人会得夜盲症”;讲述“生物氧化”时,提出“为什么一氧化碳会致人窒息”等,激发学生学习生物化学的浓厚兴趣。通过这些问题的导入,让学生感受生物化学与生活密切相关,学习生物化学不再是空洞知识,而是生活中时常遇到需要解决的问题,做到学而有用、学而有趣,调动学生的学习积极性、主动性和自觉性。

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[中图分类号] R313 [文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2010)05(c)-120-02

生物医学工程是典型的理工类学科和生物医学学科交叉、结合、融合的边缘学科,并无自己独立的基础理论与知识体系,对相应学科有较大依赖性[1]。同时,生物医学工程产业的研发性质较强,要求培养的学生必须具有扎实、广泛的基础和专业课程知识,以及一定的创新能力与科研思维。目前我国生物医学工程的本科专业设置主要集中在信息技术类,而在生物材料、生物技术等方向上缺乏相应的人才培养,这样的专业特点导致学生重视电子、计算机与机械制造课程,而轻视医学相关学科,如生物化学,学生不能将该学科内容与职业生涯相联系,难以理解学习生物化学的重要性。加上生物化学本身具有抽象、繁杂等特点,学生在学习中容易出现畏难厌学情绪,学习效果不佳。针对在该专业生物化学教学中遇到的问题,笔者谈几点自己的体会和看法。

1 生物医学工程的生物化学教学现状

生物化学相对于其他基础学科具有抽象难懂、内容繁杂等特点,是医学院学生感觉最难的课程之一。尤其是对于生物医学工程专业,缺乏一部为该专业量身打造的教材,内容多与课时少的矛盾极为突出。就本校而言,该专业的生物化学理论学时数仅为40学时,而使用的教材为刘新光主编、科学出版社出版的《生物化学(案例版)》,该书系统全面完整,但课时数远远不够,如果按照一般医学本科教学大纲进行讲授,学生感觉难以消化,对生物化学课程的畏难情绪和抵触情绪增加。其次,教学模式单一,以教师为课堂的绝对主体,进行传统填鸭式教学,学生缺乏主动学习的兴趣,容易疲劳。第三,考查形式单一,仅对书本知识进行闭卷考试的单一评价考核体系,既不能反映学生的综合素质,也难以激发学生的创造力,容易使学生投机取巧,仅关注考点,而忽视对学科知识的整体把握。

2 改革教学内容和考试形式,双管齐下提升教学效果

2.1 精选教学内容,因材施教

根据专业需要适当删减生物化学教材内容,调整重、难点,将教学内容精简为基本原理,并更新补充学科发展的前沿理论和技术。世界医学教育会议发表的《爱丁堡宣言》在谈到医学院校需要改进教学法时指出:“把现在广为采用的被动学习方法改变为更加主动的学习,包括自我指导的独立学习以及导师辅导等方法,以保证终身连续的学习[2]。”在讲授过程中除了讲授知识点,更应强化学习内容的结构层次和逻辑联系,培养学生学会梳理教材,增强其自学能力。例如在开篇即告诉学生全书总的来讲可分为三大部分[3],第一部分即生物大分子的结构与功能,生物化学也称为生命的化学,那么这些化学反应的物质基础必然包括各种生物大分子,因此这部分将重点讲授生物大分子的结构特点、生理功能及基本理化性质与应用;第二部分为物质代谢及其调节,使学生重点掌握各类物质代谢的基本反应途径,主要调节环节,重要生理意义,各种物质代谢的相互联系以及代谢异常与疾病之间的关系等;对第一、二部分,强调生物化学的基础知识,不求过深、过难,抓住主线、框架和基础知识,按层次展开,既可以在有限的课时数中从容的执行教学进度,又培养了学生抓结构体系的学习方法。第三部分即基因信息的传递,以及基于基因信息传递的基本原理而发展起来的基因工程技术,针对生物医学工程专业特点,第三部分将比其他专业讲授更为详细。而细胞信息传递、肝脏生物化学与血液生物化学等专题部分则删除不讲。

2.2补充课外阅读,培养学生兴趣

“兴趣是最好的老师”,对于生物化学这门枯燥繁杂的课程,尤其需要培养学生的学习兴趣。为了兼顾有限的课时数,由教师选择合适的课外阅读材料,打印并发放给学生,要求课外阅读,并在下一次课上进行讨论。如疯牛病,从热带丛林食人部落的“库鲁病”,羊瘙痒症,克雅氏病,到对于疯牛病疾病本质的认识,长达100多年的研究历程,又或者如诺贝尔获奖者故事,重大理论的研究思路和创立历程,这既能引起同学们的兴趣,初窥神秘的科研世界,也在无形中培养了他们严密求证的科学精神。另一方面,生物化学作为生命科学的基础学科之一,自20世纪50年代以来,得到快速迅猛的发展,而生物医学工程本身就是生命科学高度发展、多学科交叉融合而催生的一门新兴学科,因此在对该专业的学生授课时可适当介绍生命科学的前沿,培养学生主动追踪最新进展的学习意愿。

2.3考核形式多样化,利用分数的杠杆调动学生学习兴趣

将课程的考核评价体系拆分,将传统的闭卷考试方式与试验成绩、论文报告相结合,考核形式更为丰富合理。课程的考核评价体系分为平时成绩和期末考试两个部分,书本知识采用传统的闭卷考试方式,占70%;而平时成绩又分为试验成绩与论文报告,共占30%。为了检验学生课外阅读的效果,增加了论文报告这一考核内容,论文报告要求学生利用图书馆和互联网对某一种现代生物化学与分子生物学技术或者热点方向的研究进展作一综述,以论文形式提交,对写作优秀者加分,还可帮助修改和鼓励发表。通过考核评价体系的改革,可以激发学生的学习热情,促使学生学会通过各种途径查阅资料,敏锐把握学科动态,获取和分析信息,培养初步的科研思维和论文写作能力,并且这种考试方式能更真实的反映学生的综合素质。

在尝试进行以上教学改革时,还应注意3方面问题:第一,在教材的把握上,如何既保留生物化学的学科特色与要求,授予足够的基础知识,又因材施教、合理的删减教材内容,处理好重、难点。第二,在引入课外阅读和论文写作上,如何循序渐进的选择材料和内容,逐步培养学生对科技论文的阅读理解和写作能力,不至于使学生被畏难情绪打击,产生厌学情绪。第三,应当建立反馈机制,通过发放学生调查问卷,适时把握学生诉求,及时了解学生感兴趣的问题、内容或者学习中的难题,便于客观评价和改进教学方式。

总之,随着学科的发展和社会需求的变化,针对不同学生特点,生物化学的教学工作必须做出相应的调整,更新教学内容,优化教学方法,改革培养模式,调动学生的学习积极性,拓展眼界,开阔思路,激发其科研兴趣,培养其科学思维和创新能力,为今后的工作或进一步深造打下一定的基础。

[参考文献]

[1]冯圣平, 秦斌,袁力.生物医学工程专业高等教育的内涵探讨与实践[J].医学教育探索,2004,24(3): 21-23.

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[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437(2014)10-0075-02 一、引言

生物化学是浙江农林大学为农业与食品科学学院园艺、园艺(观赏园艺)、作物、种子科学与工程、植物保护等专业本科二年级学生开设的一门专业基础课。该课程是从分子水平和化学变化的角度阐明生物大分子组成和生命活动机理的一门科学,是分子生物学、遗传学、细胞生物学、微生物学及一些专业课的前期必修课程,在农业科学人才培养中占有十分重要的地位。

从2009年至今,我们一直致力于生物化学的课程建设工作。以郭蔼光主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《基础生物化学》为蓝本,在教学过程中加强基本概念、基本理论的理解和运用,同时引入一些视频资料和教学模型,从而加深同学们的直观认识与深层次理解,课堂中尽量举一些与理论知识相关的例子,以提高大家的学习兴趣,并注重启发式教学,都取得了较好的教学效果。应该指出的是,在科学教育过程中,这种传统意义上的以教师为知识的传授者、以学生为知识灌输对象的教学方式,还是在一定程度上削弱了对学生科学思维和科学素养的培养。再加上生物化学这门课程的内容较多、理论抽象,既有一般化学反应,又涵盖复杂的物质代谢途径、调控网络及遗传信息的传递,乃至分子生物学的一些最新理论、方法及研究进展,使这门课程成为我们学院本科生开设的专业基础课程中较难掌握的课程之一,很多学生感到本课程内容繁琐,难以理解与记忆,学习兴趣不高。

调动和激发不同专业本科生对生物化学的学习兴趣,从而提高教学质量,是任课教师一直追求的目标。如何针对不同专业、不同层次学生的特点,将抽象的理论和复杂的生化反应及代谢过程转变成形象生动、浅显易懂的知识传授给学生,则需要结合多种不同的教学方法,调动他们学习的主动性,激发学生的学习兴趣,从而提高教学质量。

二、生物化学课堂教学方法改革

传统的生物化学教学方法基本上采用“填鸭式”教学、说教式讲课,且因本课程是理论性较强的专业基础课,讲授内容多局限于教材,照本宣科,难以调动学生的学习积极性,课堂教学质量亟待提高。为了改变这一现象,我们生物化学课程教学组的各位老师一直在努力进行课堂教学方法改革,以学生为主体,在继承传统、优秀的教学方法基础上,吸纳校内外先进的教学理念,探索创造自己的课堂教学新方法,运用到本课程的教学过程中,从而提高教学质量。

(一)选择适宜的教学方法

生物化学是农业与食品科学学院园艺专业、植物保护专业、农学专业学生的专业基础课。这些不同专业背景的学生基础知识及学习能力差别很大,以相同的教学方法讲授同样的教学内容,在具有不同专业背景及知识水平的学生中取得的教学效果往往不一样。因此,在教学过程中,需要根据各专业的课程设定标准及教学计划要求,结合其专业特点,以及学生的知识结构、学习能力和培养目标选择适宜的教学方法,合理安排教学内容,以满足不同专业、不同知识水平学生对生物化学的知识要求。

(二)激发学生学习兴趣

“知之者不如好知者,好之者不如乐知者”,因此,如何激发学生对生物化学的学习兴趣,提高学生参与生物化学教学活动的积极性,就显得尤为重要。如果教师能将现实生活中的一些实际问题或现象与生物化学的教学内容有机结合,给学生提供用课程中学到的理论知识分析现实问题的机会,将极大地激发他们的学习兴趣。比如,三聚氰胺事件用生化知识如何解释?为什么双胞胎会长得很像?为什么剧烈运动以后肌肉会发酸?豆腐、酸奶分别采用什么原理做成的?这些与生活结合紧密的问题虽然简单,但与生化知识结合紧密,可以调动学生的课堂学习兴趣,培养他们主动思考及理论知识学以致用的能力。将生物化学课程中学到的理论知识与生活中的实际事件融会贯通,不仅有助于学生对本课程理论知识的理解与记忆,更能提高学生分析问题、解决问题的能力。因此,可以在生物化学课程的许多章节中,有针对性地引入相关生活案例。

(三)采用问题式教学,提高学生学习积极性

问题式教学方法(Problem-BasedLearning,简称PBL)是1969年由美国神经病学教授Howard Barrows创立的,目前国际上比较推行的一种教学方法。问题式教学是以“问题为中心”的教学模式,教师起引导启发作用,帮助学生理解和解决相关问题。与传统的教学方法相比,PBL教学法提倡“以学生为中心”的教学理念,把课堂的主动权交给学生,强调教师对学生的指导和评估作用,更有利于培养学生发现问题、解决问题的能力。

问题式教学能够提高学生的学习热情,有利于他们对生物化学知识的学习和理解。回答问题的过程中不局限于教材,可以充分利用网络信息的优势;在解决问题的过程中,需要学生综合相关方面的知识,有利于学生将各方面的知识融会贯通,有助于全面理解相关知识点。在实验操作过程中,采用这种教学方法,可以帮助学生更好地理解实验现象,熟悉相应的实验原理,有利于加深对理论课所学知识的掌握,加强理论联系实际的能力,激发学生对新知识的兴趣和探索。教学过程中,主要以小组为单位讨论分析相关问题。通过讨论问题,寻找解决方案,可以促进学生之间的交流与沟通,培养他们的团队精神与合作意识,也为学生提供了一个自主学习和自我发展的良好平台。加之教师的参与,使课堂教学过程更加灵活多样,教学更具目标性和方向性。

在近四年的生物化学教学过程中,我们逐渐发展出一种新型的问题教学模式,即基于多问题的教学模式。该教学法围绕多问题展开教学活动,并不受学生人数限制。每次课都可以围绕教学重点难点设计2-3个与现实生活相关的生物化学问题,并利用当堂课所学理论知识来加以解释。课前给学生提出问题,提起学生的兴趣。在课堂理论的讲解过程中,适时穿插问题答案。课堂最后5分钟,再次提出问题,看学生能否解释。这种模式的核心就是课前兴趣引导,课堂穿插讲解,课后回顾加深。

(四)采用讲授与讨论相结合的教学法,培养学生的自主学习能力

讲授―讨论―讲授相结合的教学方法,是指在课堂教学过程中,教师的理论讲解与学生的分组讨论交互进行的一种教学方法,适用于小班教学。采用这种教学方法要求教师讲授知识点时,提供知识的相关背景资料,设计科学合理的生物化学问题。学生在分组讨论时,要积极参与教师设计的问题讨论,主动探讨与交流,在此过程中锻炼自主学习、综合分析和总结归纳的能力。由于学生需要跟其他同学交流、发言,因此,这将促使他们积极参与,学习效率更高、教学效果更好,从而充分发挥教师的引导作用,并使学生成为课堂的主体。采用这种教学方法,学生可在紧张与轻松交错的学习氛围中掌握生物化学课程相关知识,从而提高教学质量。

三、结语

课堂教学方法改革是高等教育教学改革的热点,也是高层次专业人才培养过程中最受关注的重点之一。今年是我校的“人才培养质量年”,提高人才培养质量的关键措施,包括优化专业结构,完善课程体系,建立校内外实习基地,建立创新人才培养模式等。而提升教学效果,充分调动学生课堂学习积极性则是实现这些关键措施的必备条件,而这些都要依赖于课堂教学方法改革。要提高人才培养的质量,提高园艺专业、植物保护专业、农学专业学生的竞争力,也需要教师在教学方法上有所创新。但是教学方法的改革也要充分考虑学生掌握知识的能力和课程学时安排等,最终目的都是为了提高教学质量,培养农学拔尖创新人才。因此,课堂教学方法改革,是人才培养模式转型的关键环节之一。

[参考文献]

[1]张云贵,李富桂,刘祥云,张凤才.面向21世纪普通高等农业院校《生物化学》教材内容的研究[J].天津农学院学报,1999,(2).

[2]武洋仿,孙鸿,景晓霞.三聚氰胺的性质及其在奶制品中的危害[J].农机服务,2008,(12).

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