首页 -> 2007年第12期

遵循迁移规律探索“生物无机化学”课程教学效果的提高策略

作者：王明召

是提出问题和评价问题的能力，都是笔者着力探索的问题。为此，笔者努力尝试将课程做成研究型课程，精心设计，努力创造条件，让学生在课程学习中，在系统获取知识的同时，变成发现、理解、评价和应用知识的主动参与者。在课程教学中给学生研究式的学习训练，给学生将学习与发现、探索相结合的机会，培养学生独立学习与终身学习的能力。着重采用的方法有以下几种：
　　
　　1　贯穿课程教学的始终，采用基于问题的教学方法。精心设计问题，以问题为驱动，以问题为脉络，将学生引入新的学习内容。
　　
　　2　采用引导学生质疑法。对一些较复杂的问题，尤其是存在争议的问题，让学生先自己提出疑问，并提出解决所发现问题的设想，然后教师再介绍学术界的争议之所在。
　　例如，学习了SOD的催化活性以及CuZn—SOD的晶体结构内容后，组织学生质疑“水溶液中Cu与Zn之间也存在咪唑桥”。由此，学生从多个角度提出了问题及设想，包括用哪些实验方法可以获得有关“咪唑桥”是否存在的信息?当各种实验所得结论不一致时，如何看待这些结论?如果“咪唑桥”断裂，可能如何断裂?等。学生主动思考的问题已经涉及当前学术界的一些重要争议范畴，教师再介绍学术界对这个问题的争议点时，实际上是对学生能力的肯定，学生兴趣大增，教学效果远比直接讲出要好。
　　
　　3　采用案例研究方法。选择合适的实际问题，提出疑问，构思层次逐渐上升的学生设计练习。让学生进行开放性思考，综合运用无机化学知识，结合物理化学、结构化学、有机化学、分析化学、高分子化学等化学学科的知识，结合生命科学以及其他学科的知识，经过自己的分析，“纸上谈兵”，独立提出问题的解决方案。方案汇总后，选择典型思路，让学生进行简要介绍，并进行集体讨论与评价。这样的做法使学生掌握课程的相关知识：加深对各学科知识以及相互关系的理解；获得不同思路、观点的碰撞，启发思维；获得交流沟通能力、批判与接受批判能力的训练。
　　设计练习1：第三章酶和金属酶中第二节锌酶的教学中，以碳酸酐酶为范例进行酶催化作用机理部分内容教学。
　　介绍了碳酸酐酶晶体结构，尤其是活性中心的晶体结构信息，介绍了离子探针法利用Co(II)碳酸酐酶的电子光谱特征获得碳酸酐酶活性中心在水溶液巾的结构模型，介绍了水溶液中存在Zn2-—OH-以及底物CO2处于活性中心但不直接与Zn2＋键合的实验信息之后，要求学生独立就已有信息设计碳酸酐酶的催化作用机理。
　　设计练习2：第三章酶和金属酶的内容学习完后，以“模拟金属酶”的设计为结束点。之前以碳酸酐酶和羧肽酶A为范例学习了锌酶的结构特点、催化活性以及催化作用机理，以Cu—Zn SOD为范例学习了超氧化物歧化酶的结构特点、催化活性，大体介绍了超氧化物歧化酶的催化作用机理。在此基础上进行第二次设计，要求比第一次有所提高。首先要求学生抓住酶的活性在很大程度取决于活性中心的结构这一要点，其次要求学生还要考虑是在整体分子水平上模拟还是局部模拟、以及如何将一个复杂的酶简化处理等多方面的问题。
　　设计练习3：第四章铁的生物无机化学中，第二节肌红蛋白与血红蛋白的结构内容学习后，要求学生进行第三次设计——模拟肌红蛋白与血红蛋白。这次设计与模拟酶的设计属于同一层次。生物分子的化学模拟是生物无机化学的重要研究内容，再次进行迁移训练的目的是使学生提高相关的能力，使学生进一步了解模拟生物大分子的基本思路。
　　设计练习4：第四章铁的生物无机化学全部内容学完后，要求学生设计一种补铁剂。此前学生已经比较全面地学习了铁的生物无机化学知识，包括铁离子的特性、铁在生物体中的存在形式、生物体内铁以络合物形式存在的生物学意义；肌红蛋白与血红蛋白的结构、血红蛋白的载氧机理、血红蛋白的载氧功能、异常情况下血红蛋白结构与功能的关系：缺铁引起的疾病、铁在动物体内的代谢、铁的毒性及过度积累、补铁的有关问题。在此让学生从实际应用的角度出发综合运用所用知识，这要求学生具有比较开阔的视野，具有一定的创新意识和批判意识。设计要求又有所提高。
　　设计练习5：第五章抗癌铂配合物中第二节铂配合物的抗癌作用机理，要求学生设想顺铂与DNA可能有哪些作用模式，设计考察、证实这些作用模式的方法。此前学生已经学习了铂配合物的结构、抗癌活性与毒性的关系，顺铂的水解和作用物种的相关知识。与前四次设计的要求所不同的是，这次设计的对象不是化合物而是研究方法，要求学生综合运用之前本课程所学研究方法以及前期其他各课程所学研究方法。科研方法的选择对于科研工作是必不可少的重要环节，也正是学生极少得到训练的一个环节。因此，这次练习对于学生的思维是跨越式的。对于其能力是补充性的。
　　设计练习6：第五章抗痛铂配合物中第三节其他潜在抗癌配合物学习完后，设计一种以金属为必要成分的抗癌药物。这是本课程的最后一次设计练习，因此对本次设计的要求为本课程的最高要求。不仅要求学生设计并说明所设计化合物的组成，还提示程度好的学生设计化合物的立体结构；不仅设计化合物，还要求设计化合物抗癌的作用模式(或机理)，更要求学生考虑实际可用的研究方法。这次设计练习通过设置一个情景，给学生创造一个全面整合、扩展、运用本课程所学知识的机会，并将课堂学习与课后的继续学习有机地结合起来，要求学生在课堂设计讨论的基础上课后修改完善自己的设计，使学生的学习在课程结束后延续下去，将本课程结束于学生的兴奋点和发散点，结束在开放式的高标准平台。
　　经过教学实践证明，到本课程结束时，学生普遍可以进行简单的课题设计，水平高的学生还可以设计出具有一定专业内涵的研究方案，并且每年有不少学生因本课程而对生物无机化学乃至无机化学学科产生浓厚的兴趣。本课程的教学为构建新时代化学专业人才的能力与品德结构起到了推动作用。
　　
　　责任编辑　文和平

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