国内外生物化学教材的比较

中国大学教学35表1用于比较研究的几本国内外教材编号教材名称作者出版社出版时间和版本页数插图1PrinciplesofLehningerA.L.WorthPublishers1993,2nd.Ed.1112864BiochemistryNelson,D.L.Cox,M.M.2BiochemistryStryer,L.W,H.Freemanand1995,4th.Ed.10641399Company3BiochemistryZubay,G.Addison-Wesley1983,1st.Ed1268929PublishingCompany4生物化学沈同、王镜岩高等教育出版社1991年10月,第2版10905975普通生物化学郑集、陈均辉高等教育出版社1998年7月,第3版648215●大连理工大学修志龙清华大学昌增益周海梦国内外生物化学教材的比较一、生物化学的地位及其教材在国内的现状生物化学是19世纪末逐渐兴起的一门用化学原理研究生命现象的学科,后来随着超速离心、电泳、色谱、X-射线衍射、光谱等技术的发展和应用,生物化学逐渐成为化学、物理学、数学、信息学与生物学等多学科交叉的科学分支,进而成为微生物学、遗传学、细胞学、分子生物学、生理学等生命科学的基础和共同语言,如今生物化学的研究成果已成为衡量生命科学研究水平的重要标志。综观诺贝尔奖近百年的历史,在91项生理学或医学奖中有31项与生物化学有较密切的关系,而化学奖中则有34项;尤其是20世纪50年代以来,52%的生理学或医学奖和40%的化学奖属于生物化学领域,二者之和相当于另外设立了一个生物化学诺贝尔奖,由此可见生物化学在生命科学理论研究中的重要性。近几年随着生命学科的迅速发展,生物化学中新的概念、内容不断涌现,极大地丰富了生物化学的内涵;与此相适应,生物化学教科书也不断地出现新的版本,反映了生物化学领域研究的最新成果。例如,国外一般每隔3～5年就对生物化学教材进行一次修订补充,相对而言国内出版的绝大多数教材内容偏少,形式单调,更新速度缓慢。据不完全统计,20世纪90年代以来国内出版或再版了18本生物化学教科书,其中有9本是为医学和药学专业编写的,4本属工科院校,还有5本是理科院校编写的,但仅有2本可供理科生物系学生使用。国内生物化学教材的这种状况已难以适应生命学科不断发展的需要,也很难适应培养具有创新素质和能力的人才的教育要求,因此有必要对国内外的几本主要教材加以比较,为编写一本理论性强,能全面地反映当今生物化学研究最新成果的理科生物化学教材提供一些参考。二、国内外教材的比较我们选择了5本国内外公认的较好的生物化学教科书(如表1所示),其中3本英文版教材已有2本被北京大学和复旦大学生物系的学者译成中文,国内教材选择了2本为理科生物系学生编写的教科书。本文从插图、内容编排、导论以及各自的优缺点等几个方面对这5本教材做一些比较。11插图从表1后两列教材的页数和插图上可以非常直观地看出,国内外教材在形式和内容上的差异,国外教材页数在1000页左右、插图在800张以上者居多,相应地它们的中译本页数跟原著相当,而国内教材除沈同和王镜岩主编的外,其余均在600页左右,插图仅200～300张。如果将分子式和一些反应式也计算在内的话,

插图数量也只有国外教教材研究中国大学教学

36材的一半左右。插图在生物化学教科书中占有非常重要的地位,《图解生物化学》的出版发行就足以说明这一点,这在其他学科中是少见的。国内外生物化学教材的插图不仅在数量上存在显著差异,而且在质量上同样不能相提并论。图的质量首先体现在色彩上,彩图给人以非常生动、形象、直观的感觉,容易吸引读者的注意力;其次体现在插图的表达形式上,可以用组成图、模型图、比例图或晶体结构立体图、代谢图、实物照片等多种形式,从不同角度将生物大分子的构象、生命体的组成以及生命过程的复杂性等内容形象、直观、清楚地展现给读者。21内容编排国内外教材在内容编排上也存在较大差异,每本书都有各自不同的编排风格。Lehninger等人编写的书由导论、生物大分子的结构与功能、代谢、合成与调控以及信息传递四部分组成,每部分都有其共性,相对完整、系统,并配有相关的名词或内容解释;Stryer的著作每部分都有其核心内容,但又有交叉,如作为生物组成的脂质和糖未在第一部分分子设计中介绍,而分别在第二部分膜的结构及第三部分糖代谢中予以介绍;又如氨基酸和蛋白质的生物合成分别安排在第四和第五部分加以叙述;Zubay主编的《生物化学》以蛋白质、脂质、糖和核酸为主线各自成章,另外介绍了生物化学的一些专题,力求反映当时生物化学领域研究的最新成果以及存在的问题。国内多数教材考虑到生物化学应在有机化学的基础上传授,因此将糖和脂类放在前面介绍,并且基本上将内容划分为静态和动态两部分,在静态生化部分每一章节均以物质划分,如蛋白质、酶、辅酶、激素、维生素、抗生素等,各章节相对独立,联系较少。实际上将辅酶、激素、维生素、抗生素独立成章的做法在很大程度上沿用了医学的划分观念,没有考虑它们在生物化学中的内在联系。相比而言,国内教材缺乏细胞结构的完整介绍,缺乏信息传递的概念,在医药专业的生物化学教材中有水和无机盐的独立章节,在其他专业的教科书中都没有强调二者在生命体中的重要性。31导论导论在教科书中占有相当重要的地位,这里以Lehninger等人编写的教材为例说明这一点。该书用了十分之一的篇幅作基础知识介绍,强调生物学的共性,即物质、能量和信息传递,简介细胞的分类、结构和细胞器的功能,简单地分析生物大分子的化学组成、复杂结构、化学反应、生命体的物质构架以及进化演变,阐明水在生物大分子溶解、离解化、pH缓冲等方面的重要意义。这些基础知识有助于初学者建立一些生物化学的基本概念,即自然界中常见的化学元素(C、H、N、O、P、S等)组成了氨基酸、核苷酸、葡萄糖、脂肪酸等小分子,进而由这些小分子组成蛋白质、核酸、多糖、脂类等生物分子,这些生物大分子组成了构成生命基本单位的细胞;ATP是生命活动的能量通货;水在维持生命活动中具有重要的作用;具有活性的生物大分子、细胞或生物体总是与环境处于动态平衡之中,总是在不断进化的等等。另一方面通过一些生物学基本知识的简介,可以使读者对诸如生命的起源、生物进化、疾病的产生和人类健康、大自然的奥秘等问题感兴趣,并带着诸如蛋白质是如何合成分解的?遗传密码是如何破译的?酶是怎样催化生物反应的?等一系列问题去学习这门课程。41优点和不足尽管Lehninger等人编写的教材在内容编排、导论、图表等方面有许多值得称道之处,但该书在一些具体内容方面也存在不足。例如Lehninger在正文中仅用寥寥数页介绍血红蛋白的立体构象和功能,而在附录中又用了23页作为补充;Stryer则用了整整一章(30页)详细介绍了血红蛋白的构象、功能、别构效应等;Lehninger用了一章(36页)介绍酶,其中大部分内容是基础知识和基本概念,酶的抑制没有展开介绍,甚至没有提到反竞争抑制的概念,也没有介绍辅酶和酶的辅助因子;而Zubay等人的著作则在三个章节(108页)中详细做了介绍,沈同和王镜岩也用了一章(92页)全面地介绍酶,甚至包括核酶、抗体酶及酶工程;再如Lehninger很少述及蛋白质的折叠,Zubay有些不完整的论述,Stryer则有专章介绍。从总体上看国内教材在用表格总结归纳和比较某些特性方面有独到之处,如酶促反应的类型和特点、两类核酸A、B、Z三种DNA的比较以及三种DNA聚合酶的比较等等。应该指出的是本文列举的两本国内教科书是目前国内优秀的生物化学教材,对我国生物化学的教学起了重要的作用。三、对新编或改编教材的几点建议通过以上的比较研究,我们认为在编写或改编生物化学教材时应注意如下几个问题:11在形式上教科书应具备生动形象、图文并茂、可读性强、吸引读者等特点,为此建议出版社适当采用彩图,以增强立体感和插图的表现力;同时增加插图总量,尤其应增加一些相关的生物学和生理学插图,以便说明生物化学和其他学科的联系,启迪学生探索大自然奥秘和人类健康问题(如爱滋病、癌证、糖尿病、心血管疾病等)的兴趣。目前国内教材讲义化、枯燥乏味、可读性差的问题应予以重视。21在内容的编排上教科书既应体现大章节的相对完整性,又应考虑各章节之间的联系和前后一致性。我们建议参考Lehninger教材的编排方式,将全书分为四部分:Ⅰ导论,介绍与生物化学相关的基础知识,如氨基酸、糖、脂、

核教材研究中国大学教学

37苷酸、ATP、水等组成生物体的小分子,以及由这些小分子组成生物大分子继而构成细胞的基本概念和生物学意义;Ⅱ生物大分子的结构与功能,包括蛋白质———酶、辅酶、维生素,核酸———DNA、RNA,多糖,脂质和生物膜及其物质传送,生物分子之间的相互作用———核蛋白、脂蛋白、糖蛋白等;Ⅲ生物能、代谢生物合成与调控,主要阐述物质与能量在体内的转化和传递;Ⅳ信息传递,以DNA→RNA→蛋白质为主线介绍信息传递的主要途径以及基因重组技术。国内教材中将酶、辅酶、维生素、激素、抗生素等内容独立成章的做法值得商榷,如果将酶和辅酶放在一起,维生素作为酶的辅助因子予以阐述,激素在信号传导和代谢调控中加以介绍,抗生素在细胞膜和蛋白质生物合成中说明其作用机理,这样会更合理些。在未介绍蛋白质之前讲授糖蛋白和脂蛋白是不妥的,同样抗生素的作用机理也不应在蛋白质的生物合成和细胞膜的通透性之前介绍。鉴于基因重组技术的广泛应用,建议强化信息传递部分的内容,同时对原核、真核、动植物细胞的结构做全面的介绍。31教科书应突出介绍有关的基本概念、基本方法、基本思路和技巧,尤其是有关知识的来龙去脉。有些基本概念需要学生了解它们之间的区别,如蛋白质的结构、构型(configuration)与构象(conformation);有些则是不同于传统观念的新概念,如以前认为凡是酶都是蛋白质,近几年研究表明RNA在体内也具有催化活性,属于非蛋白催化剂,被称为核酶(Ribozyme);再如以往所谓信息传递多指将DNA上的遗传密码转录给mRNA,继而翻译表达成多肽链的过程,后来被称作第一遗传密码;研究蛋白质的折叠过程表明多肽链中含有指导形成蛋白质正确构象的信息,就是所谓的第二遗传密码,至今人们还没有破译它;另外细胞之间通过激素或其他因子传导的信号也是一种信息。生物化学是一门实验学科,实验方法与手段不仅在研究中占有举足轻重的地位,而且在理解掌握前人的研究成果方面也是必不可少的。现代生物化学实验方法,如超速离心、密度梯度离心、各种层析分离方法、SDS电泳、双向电泳、X-射线衍射、蛋白质氨基酸和DNA序列测定、酶活性检测等均应结合相应的知识介绍给学生。需要指出的是,在传授知识和技能的同时,还应适当介绍一点生物化学发展史,尤其是一些重大的研究成果,如诺贝尔奖获得者的研究方法、思路和成果等。41新教材应体现最新的研究成果以及研究领域的前沿内容,如蛋白质的折叠研究,人类基因组的研究,DNA重组技术的应用,信号传递以及生物膜输送物质的研究、抗冻、耐高温蛋白的研究等等。这就要求编写人员站在科研第一线,了解生物化学领域研究的动态,用自己的语言和方式整理总结新的科研成果,而不是一味照抄他人的专著或教材,对新的研究成果的了解有助于丰富完善原有的知识,吸收新的概念和理论,纠正错误的旧理论或概念,全面提高教材水平,而且有利于激发学生从事科学研究的热情和信心。□(上接34页)缺乏大程序的分块设计经验。原因之二是专业知识的程序化与功能模块之间的关系及接口方面缺乏系统的综合。这种现象的出现实属正常,这也正是课程设计所要解决的问题(目标之一)。在课程设计的第一周我们主要让学生明确课程设计的任务要求、复习前期专业课程和计算机课程的有关知识。其次,是在分组分工的基础上明确软件工程的工作方式和合作的内容与方法,使整个管理信息系统设计在学生头脑中形成比较清晰的概念和思路。从第二周开始,学生们在教师指导下有步骤地完成简要的需求分析(流程图)、数据库设计、程序设计和接口设计。第八周(最后)提交完整的课程设计报告及经验总结。通过第一次课程设计,教师和学生都感到收获很大。主要有以下几个方面的认识:(1)计算机及信息系统工程是实现商务电子化的基础。计算机的运用和信息系统工程建设是现代社会经济发展的重要特征和必然趋势。因此,计算机应用教学大有可为。(2)计算机应用和管理信息系统的教学应通过理论与实践相结合的途径进行,单纯课堂讲授的效果不尽如人意。只有通过课程设计这样的教学环节,才能使学生对计算机、信息技术及其应用有一个全面而深刻的印象,真正掌握计算机技能并将其应用到经济分析与事务管理的实践中去。因此,工商管理信息系统课程设计的设置就显得非常必要。(3)在课程设计中,学生们不但对管理信息系统的结构、功能及其分析与设计有了较深入的认识,提高了编写和调试大程序的能力,而且还加强了专业理论知识及方法运用,培养了协作精神。(4)通过课程设计,教师能够较方便地了解到学生的需求,及时发现问题,有针对性地进行现场指导,并找出教学中的薄弱环节。因此,课程设计的设置有利于教学方法及内容的改进和教学水平的提高。同时,也对指导教师提出了更高的要求。总而言之,工商管理信息系统课程设计于教与学两方面都是有成效的。湖南大学工商管理(技术经济)专业几届课程设计实践充分证明了这一点,这也是我们不断改进提高的动力和目标。