應用型本科生物工程專業生物化學課程思政教學途徑探討*

張變玲，張 儒

(湖南工程學院材料與化工學院，湖南 湘潭 411104)

2018年6月7日，人民日報刊載文章提出，引導部分本科高校向應用型轉變是高等教育結構調整的重要著力點和戰略突破口。這是事關發展理念、制度體系、人才培養模式的重大變革，但在目前的地方應用型本科院校發展中，還存在一些不容忽視的挑戰與困難，如高校轉型發展系統性不夠等。要破解這些深層次的困難和問題，就需要統籌做好地方性、應用型、開放性的文章，堅定實施固基礎、明特色、強應用、重協同的發展戰略[1]。因此，應用型本科院校培養學生側重于應用實踐能力。目前，許多高校的人才培養方案中突出的是專業性和知識的應用性。在專業課程的設計中，往往忽視了人文素養、思想道德等思政內容。應用型本科院校亟待將課程思政的思路融入到專業課程的教學過程中，讓專業知識承載更多的社會責任和價值引領作用[2]。

生物化學是生命科學、生物工程和醫藥類等相關專業的專業基礎核心課程，包含的知識是生命科學相關學科的基石。因此，該課程受眾面極為廣泛，影響力極為深遠。然而，該課程的概念多、內容雜、抽象難懂，是學生較難掌握的專業課程。鑒于生物化學課程的重要性，是開展思政教育的最佳的陣地之一。一方面，生物化學課程一般在大二第一學期開設，是大學期間正式學習專業知識的開始，學生具有強烈的求知欲望，學習興趣遠超其它年級，此時進行思政教育，學生易于接受。另一方面，生物化學自然蘊含著豐富的思政元素，如果能將其有機融入教學中，能促使知識傳授與價值觀教育相結合，有利于培養學生樹立正確、積極的世界觀、人生觀和價值觀[3]，對后期其它專業課程中融入思政元素起到重要的示范效應，起到潛移默化、潤物無聲的育人效果。

1 利用生物化學發展史，推動專業課程思政的開展

蛋白質、糖和脂類是生物化學三大代謝中最重要的物質。其中，蛋白質研究一直被喻為破解生命之謎的關鍵。胰島素是蛋白質的一種，它的人工合成，標志著人類在揭開生命奧秘的道路上又邁出了一步。人工合成胰島素是我國生物化學發展歷史的里程碑事件，其歷史可以追溯到1958年12月。1959年 1月，人工合成胰島素項目正式啟動。此時新中國成立之初，百廢待興，面臨難以想象挑戰。天然胰島素的二硫鍵對維持自身空間構象和保證胰島素的活力至關重要。采用化學合成胰島素涉及近200步反應，準確無誤地把氨基酸殘基按特定的順序、逐一連接成一個有活力的蛋白質十分困難[4]。1960年開始，我國發生嚴重“三年自然災害”，科研經費嚴重短缺，連合成胰島素的氨基酸都十分緊缺的情況下，科學家們克服重重困難，摸索出氨基酸合成方法，在科研的困境中謀突破、求創新。青年科研人員在老專家的指導下發揚嚴謹求實、艱苦奮斗的精神。終于在1965年9月17日獲得了具有生物活力的人工合成結晶牛胰島素—世界上第一個人工合成的蛋白質[4]。酵母丙氨酸轉運tRNA的人工全合成，啟動于1968年，完成于1981年11月，是世界上首次人工合成的核酸分子，其組成、序列和生物功能與天然的酵母丙氨酸tRNA完全相同[5]。還有我國在人類基因組計劃方面做出的重要貢獻等。通過對中國生化發展史的學習，培養了學生的愛國情懷、提升創新意識及自主學習的能力。

2 講好生物化學家的故事，激勵學生的使命感

酶是生物化學重要內容之一。在學習酶時，引入我國第一位女生物化學家—張樹政院士。20世紀50年代初，為了解決酒精等發酵生產中原料利用率低的問題，她分析比較了酒精工業中不同種曲霉淀粉酶系的組成，確定了黑曲霉的優越性，從中篩選出能生產糖化酶的優良菌株，并應用到酒精的發酵，節約了大量的糧食。60年代初，她帶來團隊闡明了白地霉的木糖和阿拉伯糖的代謝途徑，純化了木糖醇脫氫酶并證明為誘導酶，發現白地霉中有甘露醇，闡明了其合成途徑，發現并純化了NADP-甘露醇脫氫酶。70年代初，首次得到紅曲霉糖化酶的結晶，進行了性質、化學組成、糖肽結構、化學修飾和光譜學構象研究，發現不同分子型有構象差異，后來證明是糖基化所引起的。80年代，選育出β-淀粉酶高產細菌，活力當時在國際上領先。同時，她還研究了20多種糖苷酶，首次發現了有嚴格底物專一性的β-D-巖藻糖苷酶[6]。在講三大代謝的時候，融入我國營養學奠基人、中國生物化學開拓者之一、世界最長壽教授—鄭集。進入古稀之年后，他仍然開辟了衰老生化機制研究，提出衰老機制的代謝失調學說，為中國衰老生化奠定了基礎[6]。這些科學家的故事中，既包含了大量的專業知識，又包含了老一輩科學家們將科學研究與國家需要結合，為國奉獻、攻堅克難的精神。這些可以作為培養學生愛國、敬業、創新精神、責任心和使命感的思政元素，可以激勵學生將自己的青春夢與國家夢結合在一起，完成新一代大學生的歷史使命。

3 生物化學與生活合理融合，引導學生感悟人生哲理

生物化學是研究生命的化學本質的科學，是從分子水平解答“生命是什么”這一永恒的難題。這門課內容十分豐富、知識點眾多，包含許多重要的生物化學原理，其中的很多原理與我們的生活息息相關，蘊含著豐富的人生哲理[7]。在教學過程中，如果能適時地將這些理論知識與生活實際聯系，不但能有效提高同學們的學習興趣，還能做到既教書又育人。我們熟知的三羧酸循環是需氧生物體內普遍存在的代謝途徑，代謝所需要的、產生的物質和能量，是維系機體的生長和繁殖等生命活動的重要基礎。該代謝途徑的研究過程歷經很多坎坷，三羧酸循環的本身說明生物體內新陳代謝是一個有機統一體，代謝中三大重要物質：糖、脂肪和蛋白質代謝過程殊途歸，它們的共同中間代謝產物，如丙酮酸、乙酰輔酶A、草酰乙酸及α-酮戊二酸等相互溝通、相互配合，完成生命活動[8]。通過這個案例引導啟迪學生，社會中個體是獨立的，但個體之間是相互關聯的。在集體中，不同的人所處的地位不同，發揮的作用不同，只有相互協調、團結一心，每個人都為集體做貢獻，這個集體才能發揮最大的潛能。

人類對自然的生物化學規律認識不斷由表面到深入、由片面到全面的發展過程?？茖W家們開始了對生命現象的研究，逐漸出現了靜態生物化學、動態生物化學和分子生物化學，三個階段依次遞進的發展，經過無數生物學家艱苦努力和不斷積累，使我們對自然界的新陳代謝規律有了越來越深刻、全面的認識，逐漸形成了現代生物化學理論體系，為生命科學的發展奠定了堅實的基礎[9]。從生物化學演進的歷史啟發學生樹立科學的世界觀和方法論，從而引導學生深入學習生物化學知識，為人類發展做出貢獻。

4 講述生物化學故事，提升專業教學內涵

生物化學課程體系的發展包含大量的科學家的故事。然而，知識體系本身就是無數個“故事”。生物化學的本質就是以細胞中的物質代謝作為基礎，經過各種奇妙的旅行，實現生命個體五彩斑斕的生活。在知識教學過程中，教師作為“導游”進行精心安排，學生逐步進入生物化學知識的“故事”中，領略生物化學知識的奧秘。解軍等人編寫的生物化學故事，讓學生在枯燥的生物化學知識面前，依次參觀并聆聽圍繞酶、糖類、蛋白質、脂質、能量和維生素新陳代謝的故事，開啟了學生對生物化學故事中的新陳代謝之旅、細胞的糧食、細胞的建筑師、細胞的煉油廠、細胞的發電廠和新陳代謝的守護神等故事情節的興趣之門[10]。讓學生將復雜的生物化學知識變為活生生的“社會”和“故事”。例如，細胞中有很多細胞器，不同的細胞器承擔著不同的功能。我們把細胞比喻成一個城市的話，里面有道路、有食品加工廠和發電廠等。細胞這座城市的運轉必須從線粒體發電，將糖類、脂肪和蛋白質等能量物質進行代謝，轉化成細胞能利用的能量。其中糖類、脂肪和蛋白類似于發電用的煤，線粒體的功能也就是把煤變成電，供整個細胞使用。教師在合適的時機，合理運用這些實例，結合教師的人格魅力講好生物化學故事，在實現教師向學生傳遞專業知識的同時，真正激發了學習興趣，提高了學習動力，培養了專業素養、科學探索精神、合作精神和社會責任擔當，通過教能力、教智慧和教人格，最終實現對學生的價值引領。

5 合理運用生物化學實驗，做好安全與生態文明教育

生物化學實驗是不可或缺的實踐性環節，除了加深對理論知識的理解外，也是對學生觀察能力、動手操作能力、分析問題、解決問題和創新能力的培養過程。由于生物化學實驗是一門實驗操作類課程，實驗過程中會用到玻璃儀器、化學試劑，其中許多是有毒有害藥品，存在很多安全隱患，任何一個不規范的行為都可能引發安全事故。同時也難以避免地產生有毒有害廢棄物對環境造成污染。因此，通過一些規范的演示和標準化的操作，讓學生能體會到規范的操作產生的奇妙化學反應。2020年至今，新冠疫情肆虐，造成近2億人的感染，數百萬人的死亡。我國始終堅持用科學方法去預防、診斷和治療，在核酸檢測、疫苗研發、生產和接種引領世界。然而，這些過程無不涉及到生物化學知識和實驗操作。在生物化學實驗中，學生從口腔中取樣、進行微生物檢測等實驗操作，學生親眼看到實驗操作中一系列應該注意的問題，比如規范操作、注意安全等。在實驗教學過程中悄然的引入安全教育，讓學生從身邊的實驗體會生命的奧秘、感悟生命的美好。培養學生從內心去尊重和保護生命，感悟生命的價值和意義，真正做到安全教育。

新的時代下，環保意識、生態文明建設已經上升到國家戰略高度。然而，目前大學生的生態文明主體意識弱化，未能充分認識到自己就是生態文明建設的主體力量之一。在生物化學實驗過程當中，與學生探討一些環境污染事件、極端氣候變化事件、2003年的“非典”疫情和2020年的“新冠”疫情，分析其可能的原因，比如可能與地球變暖、環境污染和氣候變化密切相關。引導學生如何減少、消除或妥善處理實驗產生的有毒有害污染物，保護環境和師生身體健康。引導學生從自己做起，從身邊的一點一滴做起，這無疑可以起到潛移默化的生態文明教育。

6 結 語

專業課程教學中要加強思政教育是新形勢下落實“立德樹人”任務的必然趨勢，生物化學課程涉及的高校大學生范圍廣、數量多，也是許多生命科學相關專業的考研必選課程。相較于其他課程，它的影響大、時程長，學生也比較重視；它涉及的專業內容十分豐富，知識點眾多，與社會生產和生活密切關聯，蘊含著極為豐富的思政教育資源。通過探索把思想政治工作貫穿生物化學課程教育教學全過程，使專業核心課程與思想政治理論課同向同行，為培養德才兼備的工程應用型大學生提供重要方法與指導。