生物化學課程的教學改革

黃磊，王娟，金星龍，薛松，王曉艷

(1.天津理工大學化學化工學院，天津 300384；2.天津理工大學環境科學與安全工程學院，天津 300384)

0 引言

生物化學是研究生命化學的一門重要課程。生物化學在分子水平上探討生命的本質，研究生物體的化學組成及化學變化規律[1]。生物化學是我校制藥、藥學專業學生的必修課程。通過生物化學課程的學習，使學生理解生物分子的結構、生理功能以及二者之間的關系；理解生物體物質代謝的途徑、生理意義、代謝以及與疾病之間的關系；理解基因信息傳遞的基本過程、基因表達調控的概念。通過生物化學課程的學習，使學生能夠客觀分析和評價制藥新產品、新技術、新工藝的開發及應用與社會、健康、安全、法律以及文化的相互影響，并理解因此應承擔的責任；使其具有社會責任感，能在制藥工程實踐中綜合考慮對公眾安全、健康、福祉的影響，并能在制藥工程實踐中自覺履行責任。

實驗室是高校教學科研的重要場所。在新工科建設時期，學科交叉、產學研融合已逐漸成為常態，進行生物實驗的實驗室逐年增加[2]。生物研究人員如操作當或管理不到位，就有可能導致對人類健康、生態環境構成嚴重危害。因此，實驗室的安全防護十分重要。因此，加強對實驗室相關人員的安全教育，提高師生的生物安全防范意識及突發事件處置能力，是高校應盡的責任和義務。加之近年來疫情爆發，生物安全知識的普及顯得尤為重要[3-4]。

在生物化學教學以及日常實驗室管理過程中發現，許多學生對于生物化學知識點死記硬背，與實際實驗環境情景并不能建立很好的聯接。涉及生物安全方面，對于國家采取防疫措施的理解不到位。因此，在生物化學教學過程中，嘗試增加生物安全方面的相關知識，通過相關知識點與實驗室生物安全和防疫等聯結起來，加強學生對知識點的理解，同時，提高學生生物安全意識。

1 摸底測試

生物化學課程面向制藥、藥學專業學生開設。摸底測試于2022年10月進行。摸底測試內容涉及生物安全法、實驗室生物安全等內容。測試題目通過天津理工大學麥可思教學管理質量平臺發放。共有114名同學完成摸底測試，占必修生物化學學生總數的89.76%。

2 結果分析

2.1 生物安全法

測試結果表明，114名參與學生中，110名學生聽說過生物安全，但僅90名學生聽過說生物安全法，并關注我國生物安全。對于生物安全標識，有87名學生選擇正確的圖標。《中華人民共和國生物安全法》從2021年4月15日起正式實施[5]，但仍有部分學生未聽說過此法；且新冠疫情發生至今已3年，但部分學生對生物安全標識卻選擇錯誤。因此，生物安全相關知識仍有待進一步普及。

表1 生物安全法相關調查結果

2.1 實驗室生物安全

實驗室生物安全方面，題目涵蓋基礎知識，如個人防護、廢棄物處置等。對于個人防護手套，共設4題，分別為實驗老師觀察到學生的錯誤或忽視的操作行為，分別有30、22、10、9位學生選擇正確，說明學生對于生物實驗中個人防護手套的使用注意事項仍理解不到位，特別是未留意手套使用過程中的細節問題。對于生物實驗廢棄物的處理，仍有25名學生選擇題目“生物學實驗中，一次性用品可棄于普通垃圾箱”為正確，說明部分學生仍未意識到或忽略了生物廢棄物與普通廢棄物的差別，或對于生物廢棄物安全處置不熟悉。“生化實驗室垃圾專用塑料袋為黃色”，仍有4名學生選擇錯誤。對于“開展動物實驗用兔子等可到農貿市場購買”，這一錯誤說法，仍有15名學生選擇正確，說明部分學生對于生物實驗動物的購買規范并不了解。而對于“高壓蒸汽滅菌條件是121 ℃、滅菌15 min”，仍有14名學生選擇錯誤，說明部分學生對于實驗室生物安全的基礎知識還不熟悉。

3 教學改革實踐

基于對必修生物化學學生的摸底測試結果，生物化學課程進行相應的教學改革，從而普及生物安全法的相關法律條文，提升學生生物安全意識，同時，加強學生對于生物安全相關知識的理解。

首先，在生物化學第一課中，普及《中華人民共和國生物安全法》，使學生明確生物安全是國家安全的重要組成部分，是生物安全領域的基礎性法律[5]。結合現實事件，普及生物安全法中相關法律條文。如表3所示。通過現實案例，使學生了解涉及防疫、科學實驗、實驗室安全、網購動植物等方面的法律條文，明確生物安全“紅線“。

表2 實驗室生物安全相關調查結果

表3 法律條文及案例

其次，在實驗室生物安全教育方面，嘗試普及實驗室生物安全相關基礎知識。如實驗室進行有害微生物實驗，操作必須在生物安全柜中進行。當微生物的操作必須采取外部操作時，必須使用面部保護裝置(面罩、護目鏡、口罩等)，防止感染材料濺出或霧化導致暴露。如可能發生感染材料的溢出或濺出，應戴兩副手套，降低暴露風險；不得戴手套離開實驗室；工作完全結束方可去除手套；一次性手套應置于專用的、有標記的容器內。培養基、血液、血清等廢棄物必須進行高壓蒸汽滅菌。結合高校實驗室生物安全事件，如某高校布魯氏菌感染事件[6]，讓學生討論造成事件的直接或間接原因，從這一事件中得到什么啟示，引導學生思考實驗室生物安全事件包含的經驗教訓，讓生物安全事故案例發揮最大的警示價值，提高學生實驗室安全意識和對風險的主觀感知，使學生遵守標準操作流程，減少不安全的行為和操作。

表4 實驗室生物安全事故案例

表5 知識點與問題討論

最后，結合各章內容，進行生活中的科學問題討論。如蛋白質部分，對于蛋白質變性知識點，通過“熟雞蛋返生孵小雞“這一偽科學案例讓學生批判性地看待網絡消息，利用所學知識明辨是非；同時，解釋為什么重金屬一線作業人員需要補充高蛋白食物。類似地，在糖類代謝、脂類代謝、酶等章節，分別討論糖尿病、梅拉德反應、生酮飲食、解酒酶、輔酶Q10、CO中毒、活性維生素D等問題，把書本知識設置于日常生活問題情境中，使學生通過討論，調動學生的自主性，加深學生對相關知識的理解，更好地實現知識的遷移。

4 結語

通過本次生物化學教學改革內容，使學生了解國家生物安全方面的法律法規和生物實驗室安全基礎知識，強調生物安全的重要性。結合各章內容，進行生活中的科學問題討論，使學生所掌握的知識和技能不僅在實驗室中得以應用，同時應用在日常生活中。利用熱點話題，身邊的實例，提高學生學習興趣，用相關技術原理理解日常生活和實驗中遇到的實際問題，學習隱含于問題背后的科學知識，有利于學生不斷建立知識與應用的聯系，學以致用，樹立良好職業素養[7]。