逻辑模块在“生物化学”教学中的应用研究

［摘 要］ “生物化学”是医学类院校为各专业学生开设的必修课程，也是这些专业的骨干课程。这门课程知识点多，内容复杂，覆盖面广，一直是医学生学习的难点课程。如何提高“生物化学”课程教学效果，是各高校生物化学教师努力探索的教研课题。逻辑图是反映所有活动及它们之间依赖关系的图解，模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。尝试将部分课程内容进行模块化处理，寻找各知识点的逻辑关系，绘制成思维导图，再按照思维导图的指引，指导部分章节的课堂教学，并与传统教学方式相比较后，归纳出有意义的经验，以探索出一条适宜提高“生物化学”课堂教学效果的方法。

［关键词］ 逻辑图；模块化；思维导图

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）04-0159-04

引言

“生物化学”历来是医学基础课程中的难点，学生普遍反映该课程晦涩难懂。多年来，各学校教师对“生物化学”课程学习难度较大的原因也多有分析，赵海红等［1］认为：“生物化学”课程内容知识面广，概念抽象难懂，专业术语多，理论性强，学生较难学习和掌握相关内容。张英等［2］认为：生物化学属于学习难度较大的一门学科，其原因在于这一学科的理论知识比较抽象，且各种代谢反应之间的联系也比较复杂。所以，高校教师普遍反映“生物化学”课程内容涉及知识点多，内容抽象，代谢联系复杂。

为了有效提高“生物化学”课堂教学效果，各高校教师做出了很多有益的探索。笔者将逻辑图和模块化作为基础手段，配合思维导图，梳理教材的知识点，并以此作为教学引导路线，探索出一条新的教学改革方法。

通过对不同版本“生物化学”教材中教学内容的梳理分析，笔者总结了“生物化学”课程一些共性特点：一是生物化学理论中的大部分内容来自前人对实验结果的归纳和总结，这些归纳和总结基本是对细胞内分子结构、理化性质、代谢路径的现象描述，教材把这样的描述和总结进行了简单的分类，编写在生物大分子结构和代谢各章节中，构成教材的主要内容。二是生物体内的有机小分子和生物大分子的种类繁多，代谢联系复杂，比如蛋白质是生命功能执行者，蛋白质的种类极多，既有不同种类的酶，也有各种功能蛋白。所以，“生物化学”教材内容极其繁杂。三是生物体的结构和功能具有复杂性，人类无法用一个单一的理论给生物大分子的结构和功能做出一个合理的推导与解释。所以，教材中知识点的逻辑性差，是“生物化学”难懂难学的又一个重要原因。

逻辑图，是指所有活动及它们之间依赖关系的图解反应，直观反映了两个项目活动之间或一个项目活动和一个结果之间的依赖关系。模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程，具有多种属性，分别反映其内部特性。模块化教学将知识点整合在一个教学模块中，可以系统地介绍模点，让知识点之间产生联系，比传统教学按照静态再动态的方式，更能让学生在头脑里形成大致影响，容易理解［3］。

逻辑图的模块化，是指先将教材中的知识点进行模块化分类，再找到它们之间的逻辑关系，将知识模块按照上下级秩序串联，最后利用这种上下级的关系，引导学生思考。这样，“生物化学”教材内容难以理解记忆的问题将迎刃而解。文章尝试将“生物化学”教材中的部分章节进行逻辑模块化分析，探索一条可提高学生学习兴趣的教学新方法。

一、教材选用及研究对象

教材选用查锡良主审的《生物化学与分子生物学》第九版（国家卫生健康委员会“十三五”规划教材），该教材共四篇，分别是生物大分子的结构和功能、物质代谢及其调节、遗传信息的传递、医学生化专题。如果将教材全部内容做逻辑模块化改造，其工作量十分浩大，耗时也很漫长。因此，笔者将第一章和第五章作为逻辑模块化试点章节，其中第一章《蛋白质分子结构》，作为生物大分子结构内容的重构试点；第五章《糖代谢》，作为生物大分子代谢内容的重构试点，进行逻辑模块化内容重构。

江汉大学临床专业2021级学生在第三学期开设“生物化学”课程，笔者将第一章和第五章的内容进行逻辑模块化重构，并按照重构的线路对2021级学生进行教学，再将期末考试结果与2020级临床的学生期末成绩对比，检验逻辑模块教学的效果。

二、逻辑模块的构建

将“生物化学”教材中的内容进行模块化建构，目的是找到其中的逻辑关系。生物大分子结构和功能、大分子的代谢，存在着一定的上下级关系。比如，生物大分子的分子结构决定它的理化性质，酶的功能决定了关联代谢路径，代谢路径决定了关联的代谢产物。在重构教材相关内容时，就是要找到这样的逻辑关系，并且将其反映到思维导图中。

（一）第一章《蛋白质分子结构》的模块化

这一章作为生物大分子的结构功能的代表章节，按照逻辑关系将该章分成四个模块，分别是：氨基酸结构和理化性质、氨基酸分类和理化性质、蛋白质一级结构和理化性质、蛋白质空间结构和理化性质。分子结构作为上级模块，理化性质作为下级模块。

1.模块一：氨基酸结构通式及相关理化性质（见图1）。与氨基酸结构通式相关联的理化性质可以放在这个模块里向学生分析。

2.模块二：氨基酸分类和不同氨基酸侧链的理化性质（见图2）。首先对氨基酸侧链结构进行分类，然后分析其理化性质。

3.模块三：多肽的结构、蛋白质一级结构及相关理化性质（见图3）。

4.模块四：蛋白质空间结构和相关理化性质（见图4）。蛋白质的空间结构是蛋白质生物活性的基础，所有与蛋白质生物活性相关的性质都可以放在这个模块进行分析。

（二）第五章《糖代谢》的模块化

糖代谢的模块化可以作为生物大分子代谢模块化的代表。对生物大分子代谢的相关内容进行模块化，并遵循以下原则：酶的催化决定了代谢路径的走向。所以，物质代谢模块化的重构，应先对酶进行模块化，再对代谢路径进行模块化，最后对代谢副产物进行模块化。受篇幅限制，笔者以无氧氧化为例，分析本章内容逻辑模块化的处理思路。

1.模块一：糖代谢路径汇总分析。这个模块内容并不代表糖代谢总论的全部内容，而是未来分析章节内容的一个基本思路，即每一条代谢路径都由两个重要的模块组成，一个是酶模块，另一个是代谢路径模块。

2.模块二：无氧氧化。可以把此模块分为两个阶段：第一阶段即从葡萄糖到甘油醛，这个阶段产物都是醛糖或者酮糖，而参与的酶属于激酶、异构酶、裂合酶。

建立生物大分子代谢模块的关系，遵循下列原则：酶的功能分析作为上级模块；代谢路径分析作为下级模块；产物分析作为次级模块。按照以上顺序逐级向学生分析代谢路径和过程。特别强调，大多数教材在前面章节分析酶的命名和分类时，对酶的功能及分类的讲解并不全面，这是“生物化学”教材内容难懂的一个重要原因。所以，教师一定要引导学生善于从酶的功能推导代谢过程。

比如糖代谢的第一阶段，有两个激酶，一个是异构酶，另一个是裂解酶，第一阶段的反应就应包括两次糖分子磷酸化反应，一次是异构化反应，另一次是裂解反应。

第二阶段，以甘油醛形成甘油酸为起始，到乳酸形成结束。从这一阶段开始，磷酸甘油醛被磷酸甘油醛脱氢酶氧化后形成磷酸甘油酸，后面的各步代谢物都是羧酸。有六个酶参与这个阶段反应，包括两个激酶、两个氧化还原酶、一个异构酶、一个烯醇化酶。

糖的无氧氧化共有十一个酶参与反应，其中有四个激酶，这四个激酶催化的反应全部关联了ATP的形成和消耗。另外，无氧氧化中共有三个异构酶参与了代谢物分子的异构转变。

本章还包括有氧氧化、磷酸戊糖途径等四条代谢路径，受篇幅限制，文章不再一一列举逻辑模块图。该章的基本逻辑思路就是依据酶的功能和反应结果之间的关系来理解代谢特点。比如三羧酸循环中有四个脱氢酶，所以，三羧酸循环的主要目标就是对乙酰辅酶A进行彻底氧化。如分析糖原磷酸化酶作用位点来判断糖原分解的产物。在教学中，这种分析可由教师和学生共同探讨完成。

三、教学过程

逻辑模块化教学不是一个教学理念，也不是所有教学内容的总结图，而是一个教师组织教学的线路图，是为了应对“生物化学”教材知识点繁杂、难以理解而采用的一个教学手段，是对知识点上下级关系的重新建构，其目的是提高学生对知识点的理解和记忆。在教学中，教师应该坚持学生中心地位，引导学生正确理解教材内容。

在逻辑模块化教学中，重构了教材内容，打乱了部分章节。教师在给学生布置预习时，要引导学生正确地阅读教材，在教学时要引导学生学会思考不同模块之间的上下级关系，比如从酶的名字推导出它的功能，然后从它的功能推导出它催化的反应，再从反应推导出相关产物类型，最后从反应产物推导出关联产物，比如脱氢和能量生成。这是在教学中教师应该重点引导学生理解和思考的内容。

四、考核分析

采用逻辑模块化教学的班级学生的学习积极性明显提高，课上专注度有所提升，作业完成质量更好，完成时间也更短，课堂讨论积极性明显提高。在2020级学生的期末考试中，第一章和第五章的平均得分率分别为53%和44%，在采用逻辑模块化教学后，2021级学生第一章和第五章考试的平均得分率分别为62%和56%。

结语

在这项教学方法的实施过程中，尝试对书中知识点重新组织分类，不仅厘清了教材知识点的逻辑关系，而且大大简化了学习内容，使学生更容易学习枯燥的生物化学知识，明显提高了相关章节的教学效果，学生学习的积极性大大提高。不足的是，本项教改只覆盖了教材中的部分章节内容，如果要对全部章节内容进行重构，还须花费大量时间来完成工作。同时，由于模块化重构将部分知识点的讲授秩序打乱，这部分知识点和教材编排秩序不一致，这也将是教师和学生在模块化教学中须共同面对的挑战。

参考文献

［1］赵海红，周婷，李利，等.高校“生物化学”教学改革探析［J］.现代盐化工，2021（6）：124-125.

［2］张英，张荔茗.从生物化学与临床学科的联系看生物化学教学改革［J］.医药卫生教育，2016（1）：147-149.

［3］胡艳瑾，刁欢，陶阿丽，等.某高校药学院《生物化学》模块化教学初探［J］.广州化工，2022，50（12）：170-173.

Research on the Application of Logic Modules in Biochemistry Teaching

GUO Xiang-dong

（College of Basic Medical Sciences， Jianghan University， Wuhan， Hubei 430056， China）

Abstract： Biochemistry is a compulsory course offered by medical colleges for students in various majors， and it is also a backbone course for these majors. This course has many knowledge points， complex content， and wide coverage， and has always been a difficult course for medical students to learn. How to improve the teaching effectiveness of biochemistry courses is a research topic that biochemistry teachers in various universities are striving to explore. A logic diagram is a diagram that reflects all activities and their dependencies. Modularization refers to the process of dividing a system into several modules layer by layer from top to bottom when solving a complex problem. The article attempts to modularize some of the course content， search for the logical relationships between various knowledge points， and draw a mind map. Then， guided by the mind map， it guides classroom teaching in some chapters， and compares them with traditional teaching methods to summarize meaningful experiences， in order to explore a suitable method to improve the effectiveness of biochemistry classroom teaching.

Key words： logic diagram; modularization; mind map

［作者简介］ 郭向东（1969—），男，湖北武汉人，硕士，江汉大学基础医学院副教授，主要从事生物化学与分子生物学研究。