“酶工程”課程思政元素的提取與思考

唐 乾，馮寶民，曹洪玉，楊彥杰

（大連大學 生命健康學院，遼寧 大連 116622）

《高等學校課程思政建設指導綱要》中指出：“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題，立德樹人成效是檢驗高校一切工作的根本標準。落實立德樹人根本任務，必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂。全面推進課程思政建設，就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，這是人才培養的應有之義，更是必備內容。”[1]

課程思政建設是全面提高人才培養質量的重要任務。“酶工程”課程是生物學專業本科生在大學三年級開設的專業方向課，是生物工程主干課程以及下游課程。酶工程技術被廣泛應用于食品、輕工、飼料、洗滌劑、紡織、制革、毛皮、造紙、紙漿、環保等很多領域。可以說，人們生活的方方面面都離不開“酶”。“酶工程”課程的開設對于生物學學生來說是整個專業知識的貫穿，能夠確保生物學知識的完整性；同時，酶工程也是學生繼續深造的方向之一；另外，學習酶工程也能拓寬學生的就業渠道[2]。在“酶工程”課程中滲入課程思政元素，不僅能促進學生對本門課程知識點的理解和學習，同時從這個切入點還能不斷提高學生民族自豪感，使學生認識到生命的意義、保護生態環境的重要性，從而積極投入科研事業中。

一、樹立民族自豪感和家國情懷

（一）樹立民族自信心和自豪感

實例1：介紹酶制劑工業發展史時，提到“早在4000多年前的夏禹時代就已經掌握了釀酒技術”“3000多年前的周朝，就會制造飴糖、食醬等食品”，引出我國北魏時期農業科學家賈思勰所著《齊民要術》。《齊民要術》全書10卷，92篇，11萬多字，這部書“起自耕農，終于醯醢”，從耕田務農開始，到釀造醬醋結束[3]。書中眾多關于釀酒技藝的描述，不僅記錄了中國第一個“大曲”的生產工藝，而且論述了釀酒的技藝。從原料選擇、投料量、曲的用量及使用方式，到加水量和發酵方式等發酵工藝參數等方面進行了詳細全面描述[4]。書中記載的古人智慧，可以激發同學們的民族自豪感，增強同學們的民族自信心。

實例2：介紹酶的生產方法中的化學合成法得以應用的一個前提是1965年結晶牛胰島素的人工合成。教師先給同學們介紹胰島素的結構以及胰島素的研究進展（見圖1）。1958年，英國化學家弗雷德里克·桑格首次闡明了胰島素分子的氨基酸排列順序，因此獲得了諾貝爾化學獎。在這個背景下，我國科學工作者提出要人工合成牛胰島素的想法。經過6年多的努力，1965年9月17日，在世界上首次用人工方法合成了結晶牛胰島素。人工結晶牛胰島素的成功合成標志著人類在認識生命、探索生命奧秘的征途中邁出了非常關鍵性的一步，極大地促進了生命科學的發展，開辟了人工合成蛋白質的新時代，對我國基礎研究，尤其是生物化學的發展具有巨大的意義與影響。但是，在當時那種條件下，能做成這件事是非常困難的。正如當時參與這項研究的我國著名生物學家鄒承魯院士在回憶錄中所敘述的：“回首往事，今天的肽鏈合成技術和我們那個時候真有天壤之別。現在我們能用合成儀方便地合成一段合適長度的肽段，要做的只是設置程序，加進所需的氨基酸和其他試劑，按下按鈕，機器就自動工作，幾天之后我們就能收到所要的肽段……可是在40年前，蛋白質的合成，哪怕只是胰島素這樣一個小蛋白，都是件令人生畏的事……”[5]。從這個故事中，我們對老一輩科學家艱苦奮斗的精神肅然起敬，從他們身上我們能學到吃苦耐勞、攻堅克難、勇攀高峰的科研精神。我們中華民族，因為有這樣的科學家而自豪，我們青年學生因為有這樣的科學家作為楷模而幸運。

圖1 人工結晶牛胰島素合成簡介

（二）樹立家國情懷

實例1：講述微生物發酵產酶時，人們有效利用微生物給人類生活帶來便捷和好處。但微生物不都是“友善”的，還有致病微生物的存在，正如我們現在所面臨的，且已經持續了兩年多，有可能還要持續下去，影響著全世界人們生活的“新冠病毒”。一個肉眼不可見的生物，這兩年多來給全世界帶來了巨大的影響，嚴重地影響全球經濟的發展，同時對人體多種臟器、組織等產生嚴重的傷害……，如何能在疫情反復出現時，迅速地加以控制，對接觸病毒的患者及時救治，這些都跟人們密切相關。在新冠肺炎疫情防控過程中，我們中華民族的兒女們，深刻感受到了社會主義的優越性，中國共產黨的正確領導和英明決策。這體現在疫情發生時，各個組織部門高度服從黨中央的統一指揮，哪有困難支持哪里，集中全國力量，保障每位民眾的生命健康，讓人們感受到生在中國，身為中國人的驕傲、自豪。病毒肆虐時，醫生、護士、警察……他們默默地奮戰在疫情前線，用愛心、信念守護我們和國家，他們是真正的新時代英雄。是他們在危險之境勇敢地逆風而行，用他們的生命守護著我們的生命，給了我們戰勝恐懼，克服困難，終會勝利的希望，讓我們感到溫暖、安定。有首歌唱得好，“家是最小國，國是千萬家；有了強的國，才有富的家”，生活在“家”與“國”中的每一個人，都應該有家國情懷。“家國情懷”是一個人對自己國家和人民所表現出來的深情大愛，是對國家富強、人民幸福所體現出來的理想追求。

實例2：在酶分子改造中的兩個案例，模擬酶和金屬酶修飾。這里介紹兩位有代表性的中國科學家（見圖2）。一位是中國科學院生物物理研究所閻錫蘊院士，她從翻砂工一步步走到科研崗位，到首次發現納米酶的秘密[6]。另一位是中國科學院大連物理化學研究所胡皆漢研究員，他是廣東省羅定縣（今羅定市）泗綸鎮高寨村山鄉一戶清貧農家的子弟，大學只讀了2年（其中1年參加黨的地下革命工作），肄業后做了8年的行政工作，幾經周折回到他熱愛的科研崗位，45歲才有了較穩定的科研環境，最后成為我國著名的光譜、波譜結構化學家。他有很多創新成果，其中金屬酶與生物小分子直接相互作用，就是他首次發現的[7]。

圖2 閻錫蘊（A）和Fe3O4納米酶（B），胡皆漢（C）和SOD與氨基酸相互作用（D）

從這兩個案例可以看出，一個人之前的經歷如何已經無法改變，但從現在開始投入自己喜愛的事業中，只要努力就一定能做出一番成就，為國家、為人民創造出寶貴財富。通過這兩個案例的講授可以激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

二、提高生態環境保護意識

實例1：淡水資源保護。酶純化技術中的過濾技術在很多家庭安裝的凈水器中會見到，以保證人們飲用健康水質。從而談到我們生活的地球上淡水資源在逐漸減少，尤其是我國，人均水資源占有量僅相當于世界人均水資源占有量的1/4，位列世界第121位，是聯合國認定的“水資源緊缺”國家。我國600 多個城市中有一半以上城市存在供水不足情況，缺水較為嚴重的就有110個城市。21 世紀，淡水資源正在變成一種稀缺的寶貴資源。水資源不足將影響到居民生活、人民幸福、國民經濟和社會的長治久安。因此，合理開發利用和保護水資源，這已成為每一位社會成員的責任和使命[8]。如果有一天地球沒有水了，那樣的生活將不可想象。因此，在現有淡水資源情況下，我們要做到幾點：第一，減少淡水資源浪費，更加節約和合理用水；第二，采取措施，防止現有水資源被污染；第三，倡導植樹造林，防止水土流失造成的水資源短缺；第四，根據專業知識，擴大淡水來源，如海水淡化。讓我們行動起來！珍惜淡水資源！

實例2：酶在環境污染物治理中的應用。這一知識點中提到污染的危害——會使人們日常生活受到影響，如新生兒的先天性疾病發生率較高，人們的健康受到威脅，導致亞健康等，尤其是有毒污染物危害更需要注意。倡導同學們減少垃圾產出，投放垃圾要分類，提高保護環境的意識。

實例3：酶在生物柴油、燃料乙醇等生物合成的應用。教師可引出開發可再生資源的重要性和迫切性，它可在一定程度上解決資源短缺的問題，又能起到保護生態環境的作用，使同學們逐步增強生態保護觀念——“綠水青山就是金山銀山”，要為子孫后代造福，促進人與自然和諧發展。

三、優秀品質的培養

實例1：打破慣性枷鎖。從直接提取法發展到生物合成法產酶中引出“慣性的枷鎖”。這里先給同學講一個“慣性枷鎖”的故事，說明約束這頭牛的并不是那小小的木樁，而是它自己慣性設置的精神枷鎖。打破這個枷鎖有時會成為人生的重要轉折和機遇。美國艾士隆公司的董事長布希耐有一次在郊外散步時，偶然看到幾個小孩兒正在玩一只骯臟且異常丑陋的昆蟲，且愛不釋手。當時布希耐聯想到：目前市面上銷售的玩具大都是外形漂亮的，如果生產出一些丑陋的玩具，那將如何？隨后，他下令自己公司研制一套“丑陋玩具”，并且向市場推出。果然一炮打響，他們的“丑陋玩具”給艾士隆公司帶來了巨額收益，使同行羨慕不已。這一商業活動成功的根本原因是抓住了追求新鮮和逆反心理這兩種消費心理。所以，慣性枷鎖一旦被打破，可能會創造出意想不到的效果。

實例2：牡蠣的胸襟。講解細胞培養的無菌檢查和處理時，提到噬菌體。噬菌體是一種寄生于細菌體內的病毒。它是依賴于細菌而生存的。引申出牡蠣的胸襟：“當人們把沙子放進牡蠣的殼內時，牡蠣覺得非常不舒服，但是又無力把沙子吐出去，所以牡蠣面臨兩個選擇，一是抱怨，讓自己的日子不好過，另一個是想辦法把沙子同化，使它跟自己和平共處……”牡蠣并沒有大腦，它是無脊椎動物，在演化的層次上很低，但是連一個沒有大腦的低等動物都知道要想辦法去適應一個自己無法改變的環境，把一個令自己不愉快的異己，轉變為可以忍受的自己的一部分。所以有時候，你遇到的困難暫時不能有很好的解決方法，那要學會適應，也許后續就會有更好的解決途徑。

實例3：適應者生存。固定化酶是將游離酶固定在一定空間范圍，依然能發揮催化能力。引出一個適應惡劣環境的例子，叫做“會走路的卷柏”，卷柏又名九死還魂草，是不是很有武俠氣概，因為它的生命力非常旺盛，遇到極端環境，根能自行從土壤中分離，蜷縮成拳狀，隨風移動，遇水會再次伸展開，根重新再鉆到土壤里尋找水分。科學家們把卷柏周圍用圍欄圍起來。由于圍欄阻擋，幾次掙扎之后，卷柏便再也不動了。最后，它把根深深地扎入泥土，長勢竟比任何一段時間都好。這個小故事說明：我們處在不同的環境，有時候要求我們能伸能屈，才能物競天擇，做到適應者生存下來。生活中我們有許多人也像卷柏一樣，為了尋找工作，頻繁地跳槽。其實，要找到最適合自己的工作，并不容易。這種情況下，學會適應也許就是生存最基本、最重要的本領了。

實例4：事物的兩面性。酶制劑在醫藥領域的應用時，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）能清除超氧陰離子自由基、羥自由基等，起到抗氧化、抗衰老的作用；反過來這些自由基和過氧化物還可以作為殺死腫瘤細胞的有效武器。說明事物具有兩面新，人們應該辯證地看待問題。所以，當我們遇到挫折時，塞翁失馬，焉知禍福。正如貝多芬所說：“也許苦難是人生的老師，通過苦難，我們走向歡樂。”

四、其他思政元素的提取

（一）維護世界和平，你我都有責

實例：酶的不可逆抑制劑的典型例子，便是用于制造生化武器的芥子氣和路易士氣。芥子氣屬糜爛性毒劑代表，皮膚染毒后會引起紅斑、水腫、起皰、糜爛、壞死并容易造成二次感染，傷口愈合緩慢。較大劑量芥子氣經皮膚、呼吸道、消化道吸收后可致全身吸收中毒。研究表明：芥子氣對機體產生毒害作用的途徑非常廣泛，除了引起全身炎癥反應外，還能導致DNA烴化和DNA斷裂、導致正常細胞發生凋亡反應、谷胱甘肽耗竭、激活蛋白水解酶、基因表達發生改變、鈣穩態失衡、免疫損傷等[9]。芥子氣是迄今生產、儲存乃至使用量最多的一種化學武器，其造成的殺傷占已知化學戰傷亡的八成以上，被稱為“毒劑之王”。據統計，在第一次世界大戰中共有12 000噸芥子氣被用于戰爭，導致超過130萬人傷亡。第二次世界大戰期間，侵華日軍曾在中國東北地區秘密駐有負責毒氣研究和試驗的516部隊、731部隊，并在淞滬會戰、徐州會戰的戰場中使用過芥子氣，造成了中國軍民的巨大傷亡。通過這些描述讓同學們知道，生化武器的危害有多么嚴重，侵略戰爭是人類文明的絆腳石，對發動侵略戰爭的行為要強烈譴責。我們現在的幸福、和平生活是無數革命先烈用寶貴的生命換回來的，我們應該珍惜，要有感恩之心。

（二）健康的意義——早餐的重要性

實例：講授代謝調控的“分解代謝物阻遏作用”時，請同學們回憶“生物化學”課程中的幾大代謝過程，指出糖類最容易被分解。結合現實生活中，強調一日三餐的搭配，早餐最重要，午餐要吃好，晚餐應清淡。這是有理論依據的，呂貝克大學里希特（Juliane Richter）教授團隊發表在《臨床內分泌與代謝雜志》（JournalofClinicalEndocrinology&Metabolism）上的研究表明：早餐才是一天中最重要的一餐！研究指出，豐盛的早餐可以有效降低代謝性疾病的風險，并且在熱量攝入方面也不需要像午餐、晚餐那樣嚴格控制[10]。早餐吃得好壞是影響健康的重要環節之一，擁有健康，才能擁有一切。擁有健康的身體才能挑起生活的重擔，才能為人民服務，才能做對社會有所貢獻的人，才能享受生活帶來的幸福……同時建議同學們根據營養學的膳食寶塔，在有限時間內更加便捷合理地搭配早餐，吃出營養吃出健康。

綜上所述，本文將“酶工程”課程理論知識點進行梳理，對本門課程思政元素進行總結，如表1。

表1 思政元素在“酶工程”課程知識點的融入

五、結論

課程思政建設重在發揮思政課程之外的其他各類課程的德育功能，實現其他各類課程與思政課程同向同行，起到協同育人效應。本文是作者依據多年教學經驗，參照《高等學校課程思政建設指導綱要》，對相關章節理論知識點進行梳理并提取相關思政元素。如何將思政元素有機融入專業課程教學中，是專業教師教學水平和教育能力提升的重要努力方向。在實際教學中，教師可以根據授課對象的具體特點、講授的具體內容，適時恰當地融入思政元素，這樣既能拓展學生的思維，使他們能夠很好地理解專業知識；同時就學生出現的思政問題給出合理的解釋，還能加強對學生世界觀、人生觀和價值觀的引導，實現課程思政的最終目的。