研究生課程“酶工程原理”課程思政教學模式探討與實踐

王榮春 *，程翠林 ，張英春 ，馬鶯，盧衛紅

1.哈爾濱工業大學醫學與健康學院（哈爾濱 150001）；2.哈爾濱工業大學鄭州研究院（鄭州 450000）；3.哈爾濱工業大學重慶研究院（重慶 400000）

在2016年末全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記提出“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面”[1]。高校教師肩負著對未形成完善世界觀、價值觀的青年學生進行思想政治教育、知識傳授、指導研究的任務。教師要充分發揮課堂教學這個加強思想政治教育親和力和針對性的主渠道，滿足學生思想成長發展需求。除了基礎的大學生思想政治教育課程，專業課也同樣可以融入思政因素，使專業知識與思想政治教育課協同進行。課程思政既富與拓展了思想政治的教育概念，又提升專業課教學的內涵，豐富了課程的發展路徑，實現“立德樹人”為根本的教育目標。在專業基礎課程、專業核心課程、專業選修課程中，教師可以在課程建設及教學中以馬克思主義為指導，深入學習貫徹習近平新時代中國特色社會主義教育思想，在知識傳授中注重強調價值引領，善于挖掘各類思想政治教育元素并融入教學各環節。

該論文的目的是從研究生專業課“酶工程原理”中挖掘思想政治教育元素，在傳授專業知識的同時融入思政教育內容，達成立德樹人的教育目標。

1 “酶工程原理”課程思政教學模式探討

“酶工程原理”是哈爾濱工業大學食品科學與工程專業研究生的一門選修課，課程應用性強、涉及面廣，涵蓋食品科學、營養健康、診斷醫療等方面。課程的目的在于通過對酶工程原理基礎知識的學習及前言科學研究的了解，使學生能夠掌握和了解現代酶學在研究、開發及生產過程中的應用，從而開拓思路，為今后的學習與工作打下基礎。

“酶工程原理”這一課程的教學目標是使學生對能酶學發展、氧自由基與酶、酶與細胞的信號轉導、酶的定向進化、人工模擬酶、偶聯酶分析中的技術、核酶、酶的抑制劑等相關知識進行深入系統的學習。同時使了解我國在酶工程領域的“長處”與“短板”；正確看待自身長處和欠缺，既不盲目自信也不過于自卑；幫助學生樹立正確的人生觀與價值觀；培養、督促學生培養并具備站在專業的高度去看問題、解決問題的思維意識和能力。以“潤物細無聲”的方式教育給學生，將辯證地看問題；冷靜地處理問題，認真地對待專業等“正能量”思想傳遞；進一步培養學生愛專業、愛他人、愛社會的人生態度，強化學生的社會責任感和歷史責任感。

1.1 思政元素設計

在教學活動中嘗試將課程思政引入“酶工程原理”課程教學中，在課堂教學中多處引入思想政治元素，大到國情懷，小到業學習態度、情緒管理等。共同回顧歷史，可以是“一個圖片、一段故事”的思政教育，也可以是一個政治教育的植入，在不增加學時、不減少專業知識講授的情況下自然融入。

酶工程原理的課程內容可分為偏基礎理論的教學內容和傾向應用的教學內容，共10章。偏理論基礎的部分包括氧自由基與酶、酶與細胞的信號轉導、核酶、蛋白質降解與酶；偏應用的章節包括酶的化學修飾、酶的定向進化、人工模擬酶、酶偶聯分析技術、酶的抑制劑。在偏基礎理論的章節，思政元素側重對學生端正的科研態度與學生歷史責任感的塑造，同時弘揚我國的歷史文化，增強學生的民族自豪感。在偏應用的章節，思政元素側重對學生社會責任感的培養和職業道德的強化。

1.1.1 課程思政元素一：核酶的發現

在酶學的歷史上，自1926年Summer獲得刀豆的脲酶結晶，并確定其化學本質是蛋白質以來，在約60年的時間里，人們普遍認為酶的化學本質是蛋白質。雖然在1968年Francis Crick在奇論文《基因密碼的起源》中提到可能第一個酶是具有復制能力的RNA，但人們并未過多關注。直到1982年Cech T.及其同事在研究四膜蟲時發現，四膜蟲的26 S rRNA的前體在沒有蛋白質的情況下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接，具有分子內催化活性。在1983年，Altman S.等發現大腸桿菌的核糖核酶P的蛋白質部分被除去后，在體外高濃度Mg2+存在下，留下的RNA部分具有與全酶相同的催化活性[2]。2位學者的工作都證明酶的化學本質不一定都是蛋白質，也可以是核酸。

核酶的發現過程說明科學概念是幫助人們認識和掌握自然現象之網的紐結，但這些概念是科學實踐的產物，隨著科學實踐的不斷發展，科學概念的內涵和外延在不斷地生變化。對待科研的態度應該是實事求是，勇于打破固守陳規；科研的過程應該大膽假設，小心求證。

1.1.2 課程思政元素二：機體中氧化與抗氧化的辯證關系

在“氧自由基與酶”章節，傳遞給學生關于氧化與抗氧化的系統知識。健康機體處于氧化和抗氧化的動態平衡狀態之中，氧化是對機體供能，抵抗外界病原體等生理生化過程是必須的，也是至關重要的。但氧化過程不可避免會產生自由基，而自由基會對生物大分子無差別的進行攻擊，改變大分子的結構，從而影響大分子的生物功能。機體應對這部分自由基，有三道防線，分別是細胞的微結構有利于對自由基的隔絕；有細胞內的大量酶（超氧化物歧化酶、過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化物酶等）應對自由基；抗氧化物的攝入有利于減弱自由基對機體的傷害。這些知識告訴我們事物具有辯證關系，機體的平衡對機體健康至關重要。年輕時，機體內各種酶處于表達量和活力的平衡狀態，攝入抗氧化劑并不是必須的。但隨著人年齡的增加，酶表達量的降低，氧化和抗氧化失衡，帶來與衰老相關的問題，適當的攝入抗氧化活性物質，如維生素C、花青素、番茄紅素等有利于機體的抗衰老。

中國即將面臨老齡化社會，機體內的氧化作用是衰老的主要原因之一。通過章節學習，鼓勵學生開發抗氧化的保健食品，指導學生的飲食管理。同時作為食品行業的后備人才，學生也肩負開發有益于他人健康的功能性食品，也承擔著對他人健康教育的責任。緩解老齡化社會問題是食品科學與工程學科學生講來要承擔的社會責任，通過該章的學習使學生意識到我國人口老齡化所帶來的社會健康問題，同時增強自己的社會責任感，憂國家之憂，慮民族之慮。

1.1.3 課程思政元素三：青霉素的發現

以青霉素為例，導入酶的抑制劑的教學內容。人類與細菌、病毒對抗的歷史悠久，直到20世紀40年代，人類都未能找到有效工具對抗由于細菌或病毒。Alexander Fleming發現青霉素，Howard Florey和Ernst Chain實現青霉素的批量化生產。在這些研究成果的推動下，挽救了二戰中大量戰士的生命，也加速了盟軍的勝利。青霉素是酶抑制劑的典型例子，至今仍然作為最主要的一類抗生素在臨床上廣泛應用。青霉素的發現改變了人類的命運[4]。同時青霉素也開啟人類對大量利用酶抑制劑來治療病原體的研究，而現代很多醫藥及生物活性物質均是酶的抑制劑。面臨新型冠狀病毒肆虐的當下，我國學者在包括中醫中藥等多個方向尋找可有效抑制新冠病毒的藥物成分，并且取得較好的效果。研究的出發點則是尋找可以抑制新冠病毒中關鍵酶的抑制劑劑，如3CL蛋白酶抑制劑和RNA聚合酶抑制劑等。

通過知識的講授，引導學生懂得先輩科研工作者的奮斗是后人美好生活的保障。同時了解自己身上的責任，作為研究生，應該以服務社會，服務國家乃至人類而奮斗。科研應以改善人類生存條件，生存質量為目的。并隨著人類面對不同的問題應不斷更新知識體系，開發新的技術。現階段，由于交通、通訊技術的發展，人類已不可避免的成為“地球村”，沒有那個國家在面臨新冠病毒時可獨善其身。人類命運共同體是客觀的存在。作為中華民族的子孫，應大局觀，立足于社會、國家乃至全人類。

1.2 課程思政的教學設計——以“納米酶”為例

思政元素的挖掘與搜集是課程思政的基礎，但將思政元素與課程所要傳授的知識內容自然地融合則需要良好的教學設計，以“納米酶”章節為例，闡釋如何將思政元素與知識體系進行融合。

為適應工業化生產，科學以提高酶的穩定性和活性，降低成本為目的，通過化學合成和半合成方法制備人工模擬酶，通過用有機復合物，如環糊精、冠醚、卟啉等。隨著納米科學的發展，由我國科學家閻錫蘊院士團隊發現無機納米材料Fe3O4本身具有類似辣根過氧化物酶活性，而辣根過氧化物酶本身就是應用非常廣發的金屬酶。納米酶作為一類新的模擬酶，成為多學科交叉的研究熱點[3]。通過這個例子，讓學生了解我國不僅對微生物、酶的利用的歷史悠久，且在科技蓬勃發展的今天，我國的科研工作者依然在各個領域做出卓越貢獻，值得為之驕傲，并以其為楷模，為祖國的科研奮斗。

這一章節內容經過課堂設計，其流程圖見圖1。內容主要圍繞著納米酶這一熱點技術展開，使學生對科研熱點問題有所了解，通過對納米酶的發現過程及納米酶的分類、特征等知識點進行學習，了解這一擁有廣闊應用前景的新技術。課堂除教師教授外，還有學生的小組討論，彼此合作交流等授課方式。

圖1 納米酶教學設計流程圖

章節內容的導入（講解約5 min）。以復習及提問相結合，回顧酶學的發展歷程為導語，在酶學的歷史上，在相當長的一段時間內鮮見我國科學工作者的身影，而納米酶是我國學者首創的研究領域，這表示我國在酶學領域科研實力的增強。

納米酶的發現（講解約10 min），2007年，我國科學家閻錫蘊院士組發現無機納米材料Fe3O4本身具有內在類似辣根過氧化物酶的催化活性，其催化效率和作用機制與天然酶相似。以視頻形式，讓學生收看一段閻院士的講話，將我國現代科學家的執著精神與愛國情懷傳遞給學生，增加學生的自豪感也提高學生的責任感。

納米酶的特征（講解約20 min），以文獻為例，啟發式教學，引導學生總結納米酶特征。調動學生學習積極性。納米酶兼具酶和納米材料的“雙重身份”，區別于天然酶和傳統模擬酶，其最大的特征是除了具有催化功能之外，還具有納米材料獨特的物理和化學特性。納米酶的催化反應，如同天然酶一樣，依賴于pH、溫度和底物濃度。納米酶的分類（講解約10 min）以啟發教授為主介紹納米酶的分類。

納米酶的應用（講解約20 min，學生討論10 min）教師先舉例，介紹納米酶的應用，如研究人員在磁納米粒的表面偶聯抗體分子，使其成為既識別腫瘤，顯色腫瘤的納米探針，獲得與傳統的HRP 酶標抗體的免疫組化方法相類似的結果。再如比色法是檢測葡萄糖濃度的常規方法，其原理是通過雙酶聯用體系—辣根過氧化物酶和葡萄糖氧化酶—所產生顏色反應而實現的。然后讓學生討論納米酶潛在的應用方向。以健康中國這一國家發展戰略為導向，鼓勵學生開多思路，專注與科研，為我國這一戰略目標而努力。

1.3 授課方式的多樣化與考核方式的探討

1.3.1 授課方式的多樣化

講課過程中通過回顧酶學在中國歷史上的應用（如酒文化、中醫藥），啟發學生提煉我國歷史上在該領域的貢獻，增加民族自豪感。強調我國近代對酶學研究領域的重大貢獻，如納米酶，鼓舞學生科研的斗志。通過新聞分享與學生討論相結合，和學生一起討論與酶學相關的研究熱點新聞，引導學生正確的價值觀、世界觀，啟發學生改變世界，讓世界更美好的社會責任感。通過課堂科學前沿探討，讓學生掌握該領域的發展方向，找到中國該領域的長處，充分發揮，了解自己的短板，盡快發展、補足，避免受制于人。結合課堂內容，選擇時事新聞，與學生共同探討，明確學生將來的社會責任與歷史責任。授課方式包括形象資料、圖片、文獻引用、社會及國際新聞引用、小組討論等。多樣的授課方式可以活躍課堂、激發學生學習興趣，知識與思想更易被接受。

1.3.2 考核方式的探討

專業課程的考核標準向思政考核評價靠攏。現有的考核標準是“小測+課堂討論”形式，在此基礎上，增加思政教育元素評價模式，了解和檢驗思政教育在專業課程教學過程中教學效果。在小測和討論中增加對思政教育的考查點，設敞開題型，如討論科研人員的社會責任？對于某某案例，談談你的感受。如果你是公司領導者，你會怎么做？對于即將面臨的老齡化問題，如何應用酶學知識進行應對等問題。觸發學生內心，啟發學生辯證思考問題，提高其社會責任感。同時，平時成績中也加入對學生學習態度、責任感的評估。

2 結語

立德樹人是研究生的根本任務，應針對這一根本任務，深度挖掘“酶工程原理”有價值的、有教育意義德素材，將其融入課堂教學中，通過將思政元素與專業知識的自然融合，利用課堂這個主要的育人渠道，增強學生的歷史、社會責任感及端正的科研態度于日常教學。