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摘要：邏輯思維是正確認識抽象事物的重要手段，在對中醫藥及生命科學的學習與研究中起著重要作用。生物化學是中醫藥專業的一門必修專業基礎課程，由于該課程知識點多、系統性強、內容抽象、難度較高，導致許多學生缺乏運用邏輯思維分析、解決相關專業問題的能力與意識。據此，以“蛋白質結構與功能”一節為例，采用案例分析結合以問題為基礎的教學方式，探討如何在生物化學教學中引導學生積極思考，激發學習興趣，培養學生的邏輯思維能力。
關鍵詞：氨基酸序列；構象；功能；邏輯思維
課程教學過程是思維活動的過程。思維可以分為邏輯思維與非邏輯思維。邏輯思維包括形式邏輯思維與辯證邏輯思維，形式邏輯思維能力的基本形式主要包括對事物進行比較分析、因果分析、分析與綜合、判斷與推理等能力；辯證邏輯思維能力是在此基本形式的基礎上符合對立統一、發展變化等辯證法規律的思維能力［1－2］。生物化學是中醫藥學專業的一門必修課程，是從分子水平上通過研究生物大分子的結構與功能及人體內的物質代謝與能量代謝過程揭示生命現象本質的基礎生命學科，具有抽象性、系統性較強的特點［3］。為了確定中醫藥院校學生邏輯思維能力培養的必要性，2020年期間對中醫學、中藥學專業的學生進行的調查結果顯示，在被調查的136位中醫藥學專業學生中，大多數學生已經了解邏輯思維能力的有關概念并且在中學階段進行了相關訓練，但約65．4％的學生表示進入大學階段，由于專業課程難度較高，導致無法很好地將邏輯思維能力應用在新專業知識的學習中。邏輯思維在《黃帝內經》《傷寒論》中的體現與發展，形成了中醫理論與辨證論治的基本框架［4］。因此，將邏輯思維能力的培養科學合理地融合在生物化學教學中，不僅能夠讓中醫藥學專業學生更容易掌握專業知識，而且可以幫助其建立中醫藥學邏輯思維體系的有效途徑。本文以蛋白質一章中“蛋白質結構與功能”一節為例，探討在生物化學教學中如何通過教學實踐培養學生的邏輯思維能力。
1教學設計
（1）介紹分子醫學之父英格拉姆事跡，激發學生學習興趣。在導入新課時，教師以“分子醫學之父英格拉姆對鐮刀狀細胞貧血病的研究”為案例，介紹該分子病的相關資料：1910年，一個黑人青年到醫院看病，經過檢查發現，該患者紅細胞的形態呈現彎曲的鐮刀狀且容易破裂造成溶血，導致紅細胞數目與血紅蛋白含量明顯降低，因此，這種特殊的貧血病被稱為鐮刀狀細胞貧血病。該疾病是一種致死性疾病，在非洲和美洲黑人中高頻率發生，會使患者壽命明顯縮短。隨著分子遺傳學的進展，1957年由英國科學家英格拉姆通過聯合使用電泳和紙層析技術，闡明了該疾病是由于遺傳基因突變導致血紅蛋白β鏈上從N⁃端起第六位氨基酸（β6）由Val替代Glu所造成的［5］。教師據此設定疑問：血紅蛋白的生理功能是什么？為什么血紅蛋白β鏈中單一氨基酸的改變就會導致如此嚴重的疾?。坑纱艘龅鞍踪|的氨基酸序列對其功能的重要性。在課堂導入中，通過講述案例，調動學生學習的積極性，激發其探索專業知識的興趣。在活躍的教學氣氛中，學生開始學習蛋白質結構與功能的關系。
（2）通過推理及因果分析，得出蛋白質變性與復性實驗的結論。教師通過多媒體PPT、動畫展示核糖核酸酶變性與復性經典實驗，學生推理得出蛋白質的功能與其構象密切相關，而其構象是以氨基酸序列為基礎的結論。對于學生的推理結果，教師予以肯定，并且通過提問：氨基酸序列如何決定蛋白質構象？從而引導學生分析蛋白質構象形成的本質，即由于氨基酸殘基側鏈基團的疏水／親水性、帶電荷狀態的異同，它們彼此之間以及與周圍環境之間相互作用，最終形成了熱力學上最穩定的空間結構。該過程訓練了學生依據實驗現象推理得出正確結論的能力以及對實驗現象的因果分析能力。
（3）通過比較分析，掌握血紅蛋白和肌紅蛋白的結構與功能。①教師提出問題：在蛋白質的氨基酸序列不改變的情況下，其構象與功能是否會發生變化？②通過多媒體PPT展示血紅蛋白和肌紅蛋白的分子結構與氧解離曲線，學生開始對血紅蛋白和肌紅蛋白的分子結構與結合O2能力等方面進行對比分析，了解血紅蛋白亞基之間由于存在相互作用，其整體結構比肌紅蛋白更為復雜，具有一些新的性質，如肌紅蛋白容易與O2結合，而血紅蛋白在氧分壓較低時難以與O2結合。以此提示學生將分析所得結果與人體靜脈血和動脈血的氧分壓進行聯系，使學生意識到血紅蛋白和肌紅蛋白的生理功能。③介紹別構效應的概念，并指出除O2外，CO2、H＋、2，3⁃二磷酸甘油酸等也可以作為血紅蛋白的別構劑，并通過展示這些別構劑對血紅蛋白氧解離曲線的影響，引導學生分析其對血紅蛋白結合O2能力的影響，提示將其與人體生命活動及所處的環境因素進行聯系和綜合，使學生了解血紅蛋白這些別構效應的實際生理意義，并且掌握別構蛋白在氨基酸序列不改變的情況下，通過變構就可以改變活性的現象。
（4）通過判斷與推理，了解鐮刀狀細胞貧血病的分子機制。①教師引導學生分析鐮刀狀細胞貧血病的發病機制，解釋課堂導入提出的問題。學生對正常血紅蛋白和突變血紅蛋白β6位氨基酸側鏈性質進行比較分析，意識到當β6Val替代Glu時可以導致血紅蛋白分子表面多了一個疏水側鏈，并判斷這一變化可以降低脫氧血紅蛋白的溶解度。②通過多媒體PPT展示突變血紅蛋白β6Val疏水側鏈在分子表面形成一個“突起”，并且脫氧血紅蛋白分子表面存在與其空間互補的疏水“口袋”，學生據此推理突變血紅蛋白之間可以通過疏水作用發生聚集而形成纖維狀沉淀，并推理該纖維狀沉淀可以壓迫細胞膜，使細胞形態彎曲成鐮刀狀。提示氧合血紅蛋白分子表面不存在疏水“口袋”，引導學生進一步判斷當氧分壓降低時，細胞鐮刀狀化程度增加，并推理隨著纖維狀沉淀的延長可以使紅細胞破裂而導致貧血，并且破裂后細胞內容物沉積在血管壁上阻塞血管而導致組織缺血受損，影響器官功能與患者壽命。③教師對學生的判斷與推理結果予以肯定，介紹鐮刀狀細胞貧血病分子機制的發現是醫學分子生物學史上奠基性貢獻之一，也因此英格拉姆被稱為分子醫學之父。通過引導學生對已經獲得的判斷進行推理，拓展他們對事物的認知結構，得出蛋白質的氨基酸序列在決定其構象與功能方面具有重大作用的結論。
（5）通過辯證、判斷與推理，了解鐮刀狀細胞貧血病與瘧疾的關系。①教師通過“非洲大陸某些鐮刀狀細胞貧血病發病率高的地區又是瘧疾流行的地區”的案例，設定疑問：這種遺傳病與傳染病之間有怎樣的關系？其原因是什么？安排學生以小組為單位閱讀文獻［6］、討論并回答上述問題。②通過觀察各小組閱讀文獻后的討論結果是否能夠體現鐮刀狀細胞貧血病缺陷基因純合子個體（患者）對瘧疾比正常人更為敏感，而其雜合子個體（攜帶者）對瘧疾比正常人更具抗性，以評價學生從辯證的角度認識鐮刀狀細胞貧血病與瘧疾之間關系的能力。③通過觀察各小組學生是否能夠正確推理、解釋產生這種辯證關系的原因，即由于瘧疾可以導致鐮刀狀細胞貧血病患者貧血癥狀更為嚴重，以及由于鐮刀狀細胞貧血病經常伴隨脾功能異常，從而導致人體對瘧原蟲的清除能力下降，造成患者對瘧疾更敏感的結果，而由于瘧原蟲的感染容易導致鐮刀狀細胞貧血病攜帶者的紅細胞形態改變，有利于被巨噬細胞吞噬，將瘧原蟲及被感染的紅細胞清除，因此造成攜帶者產生抗性，以評價學生的因果分析、判斷與推理等能力。④通過觀察各小組學生依據鐮刀狀細胞貧血病與瘧疾之間的關系，是否能夠提出合理有效的預防措施，以評價學生利用理論知識解決實際問題的能力。
（6）通過比較分析與辯證，熟悉氨基酸序列、蛋白質構象與其生物學功能之間的關系。①以“蛋白質的同源、趨同進化”為例，進一步激發學生對立統一的辯證思維傾向。讓學生以小組為單位進行討論：2種蛋白質的氨基酸序列不同是否一定會導致其構象與功能不同？②通過多媒體PPT展示不同生物體內細胞色素C的氨基酸序列、構象、功能的對比結果，指出如果兩種蛋白質序列相似性達到40％且功能重要的殘基在兩個序列間保守，通常認為這兩種蛋白質同源且具有相似的功能。然后繼續提問：構象與功能相似的蛋白質之間是否一定會存在相似性較高的氨基酸序列？③通過多媒體PPT展示免疫細胞中兩種細胞因子受體P31785和P14784的研究結果，即它們的氨基酸序列相似性僅為23％，但其具有相似的構象且都定位在細胞膜上，有著極其相似的功能。由此引導學生意識到即使2種蛋白質的氨基酸序列相似性較低，在親緣關系上相距很遠，但通過環境選擇、趨同進化，也可能產生相似的構象與功能［7］。在此過程中，學生不僅對蛋白質的氨基酸序列、構象、功能之間的關系有了深層次的、整體的、系統的認識，而且培養了辯證思維傾向。
2教學方式
以問題為基礎的教學方式是指在課堂教學中，以學習問題為核心，以學生自主學習為主體，以教師引領為主導的討論式和啟發式教學模式［8］，然而，該教學方式僅側重于提高理論知識的理解和記憶，與臨床疾病案例結合不夠緊密。中醫藥院校開設生物化學課程的主要目的是揭示生物功能分子在人類疾病治療、診斷、預防中所起的作用，培養具備扎實生物化學知識的學生加入到人類健康事業中。在教學方式上，依據教學內容，應側重選取與臨床疾病密切相關的案例貫穿課堂，同時融合其他教學方法的優勢，取長補短；因此，本節課將臨床案例分析與以問題為基礎的教學方式相結合，不僅有利于激發學生的學習興趣、促進自學能力、培養學生分析、解決問題的能力，而且能夠使學生掌握生物功能分子在人類疾病中所起的作用。前期問卷調查結果顯示，在被調查的中醫藥學專業136名學生中，約有74．3％的學生認為生物化學知識枯燥、抽象，由此產生的畏難情緒是學習生物化學的最大障礙。據此，本節課采用案例分析與以問題為基礎的教學方式，通過講述英格拉姆的故事，探討他在血紅蛋白分子病中的貢獻，并圍繞此案例設計一系列既與教學內容相關，又符合引導學生運用邏輯思維能力的問題。在教學過程中，以這些問題為基礎，以教師為引導，以學生為主體，為學生提供獨立思考和小組討論的空間，讓學生能夠回答問題并提出自己的見解，對學生回答不了或回答不完整的問題，由教師加以補充，提高學生學習生物化學的積極性與主觀能動性，使學生掌握蛋白質結構與功能知識的同時在潛移默化中培養邏輯思維能力。本節課通過多媒體PPT闡述生物化學的基本概念、展示蛋白質的結構與功能，如在描繪正常血紅蛋白和突變血紅蛋白的結構差異時，采用三維動畫的形式，使其簡明直觀地展現出來，用特寫的鏡頭突出突變血紅蛋白的變化，使抽象難懂的理論知識變得清晰具體，引導學生進行對比、判斷、推理。對于分析所得出的重要結論和知識點，通過板書書寫，幫助學生記憶。依據教學目標，合理地選擇多媒體或板書作為教學手段，使學生能夠被正確地引導，進行有效的師生互動，鼓勵學生自主學習與思考，充分發揮學生的主觀能動性，才會提高教與學的效率，從而取得良好的教學效果。
3教學評價
學生邏輯思維能力的培養效果從課堂教學的實際感受和課后問卷調查2個方面進行評價。在授課過程中，通過課堂學習情景和氛圍評價學生邏輯思維能力的訓練方式是否設計合理，及時調整授課的難易程度。在本節課實際教學過程中能夠感受到大部分學生基本能夠按照教學設計被正確引導，基本能夠對教師提出的問題進行正確闡述，參與回答問題、積極討論的人數明顯增加，這表明本課程培養學生邏輯思維能力的方法是合理可行的，并且能夠有效激發學生的學習興趣。課后采用無記名問卷調查方式，征求學生對課程的教學評價，評價選項包括非常滿意、基本滿意、不太滿意、不滿意。評價內容包括本節課教學設計的合理性，其滿意率為100％；對學習興趣提高的幫助，滿意率為89％；對理解專業知識的幫助，滿意率為78％；對邏輯思維能力的培養，滿意率為96％；對主動分析與解決問題能力的培養，滿意率為84％。結果說明絕大多數學生認同將邏輯思維能力訓練融入課堂教學，并對本課程邏輯思維能力的訓練方式表現出較高的興趣和熱情。
4結語
邏輯思維能力是掌握現代中醫理論的基礎。然而，在實際教學過程中，學生邏輯思維能力的培養未能充分地與學科教學有機的結合。課程教學不僅是專業知識的教學，還應該包括邏輯思維與思辨能力的方法教學。邏輯思維有多種類型，在生物化學課程教學中，教師需要依據不同章節的特點，針對不同的教學內容，在培養學生邏輯思維能力的形式上有所側重。通過注重訓練和發展學生的邏輯思維能力，不僅使學生更容易學習新知識、掌握新本領、接受新事物、解決新問題、開闊新思路，而且能夠激發學生的學習興趣，解決課堂“低頭族”的問題。
作者：韓琦 王娜 張建 單位：北京中醫藥大學生命科學學院 北京師范大學第二附屬中學
