微生物學課程思政元素的挖掘、融合設計與教學實踐

武忠偉，王明艷，張榮先，張 廣，張朝輝，宋琳琳，楊天佑,

（1.河南科技學院生命科學學院，河南新鄉 453003；2.河南科技學院信息工程學院，河南新鄉 453003）

課程思政作為一種綜合教育理念，承載著知識能力培養和思想價值引領的雙重功能，越來越多的教育實踐表明其在大學生的世界觀、價值觀和人生觀形成中發揮著重要的作用[1?3]。因此，如何提煉挖掘出深刻的思政案例元素，高效融合設計并應用到課程實踐中，潛移默化的發揮它們的思政德育功能，越來越成為課程思政教學實踐環節的重要問題[2]。微生物學作為生命科學類相關專業的一門專業基礎課，除具有傳授生命科學基礎理論和實踐技能培養的功能外，該課程中還蘊含了大量生動感人、催人奮進、團結協作、不畏艱險、科學探索和勇于創新的課程思政案例，將它們深入挖掘、精心融合并導入到微生物學的教學實踐中，可為多專業大學生的思政教育目標的實現提供有效途徑[4?6]。本文從微生物學課程思政育人目標出發，全面總結了微生物學課程不同章節密切相關的思政案例，就具體的融入方式、效果進行了分析和實踐，并對微生物學課程思政的建設提出了思考，以期為微生物學課程思政的廣泛深入開展提供借鑒。

1 微生物學課程思政育人目標

微生物學課程在生物類大學生培養中具有基礎核心地位，該課程的建立和發展過程也孕育了現代科研思維和研究方法。因此，根據我校專業設置和育人目標分析，確定出本課程的思政育人目標為：以微生物學發展及應用技術創新為引導，重點培養提高學生正確認識、分析和解決問題的能力；培養學生精益求精的科學素養，探索未知、追求真理、永攀科學高峰的責任感和使命感；增強學生服務鄉村振興的使命感，激發學生科技強國和報國的使命擔當，最終實現價值引領、知識教育和能力培養的有機統一。

2 微生物學課程思政資源的挖掘整理

根據課程大綱，微生物學課程主要講授微生物的形態構造和功能、營養與生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動規律，并將其應用于工業、農業、醫療、環保等實踐領域，趨利避害，為人類社會的進步服務。本文結合課程大綱對該課程思政目標的要求，通過溯源重要科學發現、課程教學文獻檢索、教學資源整理、科學家傳記選讀、思政專題研討會和座談會等方式對課程密切相關的思政案例進行了挖掘整理，具體如表1 所示。

表1 微生物學課程不同章節思政案例及融入點Table 1 Ideological and political cases and integration points in different chapters of Microbiology course

3 微生物學課程思政資源的融合設計導入

為了高效利用上述不同章節的思政案例并提升思政教育效果，本微生物學教學團隊根據思政目標將思政案例分為以下三種類型：科學興趣激發型、科技報國熱情引領型和社會價值引領型，并具體通過以下運用方式靈活開展。

3.1 科學思想融入，激發學生學習興趣和動力

多年的課程教學實踐發現，如果只是簡單的按照教材體系介紹某位科學家的重大發現，很難激發起學生的學習興趣和對學科的熱愛之情。微生物學是一門實踐性較強的學科，觀察和發現問題、解決問題，如何對科學產生濃厚的興趣，并增加對社會的責任感是課程教學的重要思政目標[7]。因此，在介紹巴斯德重要發現時，不是簡單介紹他的曲頸瓶實驗，而是由巴斯德的成長過程及其對當時主要問題的追問和社會責任感出發，全面介紹他是如何從一個熱愛學習、追問和科學的中學生成長為被稱為“實驗室蛀蟲”的博士研究生，通過極其細微的觀察力，小心實驗、大膽假設，獲得了一項又一項重大的發現，從而開創了微生物學[8]。具體授課教師可通過全面回顧總結巴斯德生平及其不同階段的貢獻（如表2 所示），使學生對巴斯德科學發現的整個過程全面理解，從而提高學生對微生物科學的興趣和認識。

表2 巴斯德生平、貢獻及特點Table 2 Pasteur's life,contributions and characteristics

期間可引入巴斯德的人生格言：“意志、工作、成功，是人生的三大要素。意志將為你打開事業的大門；工作是入室的路徑；這條路徑的盡頭，有個成功來慶賀你努力的結果……只要有堅強的意志，努力的工作，必定有成功的那一天”。同時，結合巴斯德在炭疽、雞霍亂和狂犬病疫苗研制過程中的為實驗不同低毒疫苗的防治效果、狂犬病毒取樣和100 多次兔腦傳代制備低毒樣品過程讓學生感知研究過程中意志力的重要性等。最后總結出巴斯德認真嚴謹的科學精神、淡漠名利的高尚情操和為追求真理而不顧個人安危的科學獻身精神。強調細心的觀察力、強大的意志力、小心實驗、大膽假設等品質在科學研究中的重要性。最后可引用德國哲學家黑格爾名言：“無疑，一個時代的杰出個人是特性，一般說來，就反映了這個時代的總的精神。”俄國普希金曾名言：“跟隨偉大人物的思想是一門引人入勝的科學?！奔由顚W生對科學大家意志品質的認同感。

雖然這樣一個案例可能占用了較多的課堂教學時間，但通過對重要科學家生平事跡的深入挖掘，使學生能真正感知重要科學發現的歷史，從而對學科產生濃厚的興趣和深入的理解。對于課程相關的其他重要科學家如Van Leeuwenhoek A.、Koch R.、Buchner E.、Lister J.、Lederberg J.、野口英世、北里柴三郎等，則通過錄制線下視頻、安排學生提前查找資料或推薦人物傳記書目，每節課教學安排1～2 名學生講述，這樣大大提高了學生的參與性和積極性的同時，提高了學生對知識的理解和學習興趣。

3.2 科技報國事跡融入，厚植愛國主義情懷

根據課程章節內容，如講到衣原體發現時，可引入我國科學家湯飛凡，介紹他從小為振興中華立志學醫，先后于湘雅醫學專門醫院、北京協和醫院和哈佛醫學院學習，逐步養成了不畏懼艱難、迎難而上、做事注重細節、手腦并用的習慣[9]。他謝絕哈佛留校邀請時說：“我的祖國，現在科學技術很落后，微生物科學更是如此。我是最早到國外專攻微生物學的，祖國需要我，我有責任為祖國的科學事業作出貢獻。我所渴望的就是這個。”抗戰爆發后，他積極參加戰前醫療籌備，籌建新的戰后防疫基地，成功研制出牛痘疫苗，生產出中國的第一支青霉素。為了國家醫學事業，他毅然留在大陸，研制出霍亂、鼠疫、黃熱病、斑疹傷寒、狂犬病、白喉疫苗，并為脊灰和麻疹疫苗研制奠定了基礎，制定了中國第一部生物制品規范——《生物制品制造檢定規程》。他打破沙眼病細菌病原說和病毒病原說，經過幾百次實驗，成功分離到沙眼衣原體。在講到第三章病毒和亞病毒中新生病毒及防治時，引入非典病毒、新冠病毒、埃博拉病毒出現時，我國鐘南山、李蘭娟、陳薇院士等抗疫貢獻及病毒學家鄭書鵬和他所在的中國援非醫療隊通過艱苦卓絕的斗爭，擊退埃博拉疫情行動。在第四章微生物營養與培養基時，著重引入樊慶笙博士學成歸國，攜帶青霉菌種飛越駝峰航線，開創我國青霉素工業事跡，張為申在童村和馬譽澂博士的研究基礎上改進培養基配方，采用棉籽餅代替玉米漿，用白玉米粉代替乳糖，大大降低了青霉素的生產成本，有效實現了青霉規?；a的事跡[10]。通過這些學成報國的愛國志士科技報國事跡，激發學生愛國報國熱情。

3.3 追求創新卓越思想融入，激發學生科技創新熱情

“力求創新，追求卓越”的科學思想是微生物科學研究的重要動力，結合課程內容，分別在不同章節融入科學家的創新實踐，以激發學生的科技報國熱情。如講到第一章細菌內含物成分聚-β-羥基丁酸，除介紹巴斯德研究所Lemoigne M.對聚-β-羥基丁酸（PHB）的發現，重點引入清華大學陳國強教授以海水為介質的連續開放微生物系統來合成聚羥基脂肪酸酯（PHA）的技術創新，從而使我國PHA 產業化種類和產量均處于國際領先地位[11]；講到放線菌危害和應用時，引入鄧子新院士抗生素生物合成的化學生物學研究進展；在講到霉菌應用時，引入張樹政院士淀粉酶制劑開發的研究成果，引導學生了解本學科的前沿研究，激發學生的學習熱情[12?13]；第五章講到有機酸發酵類型時，引入陳堅院士有機酸發酵模式改進，介紹其研究成果對實現有機酸發酵工業產業升級、可持續發展和國際競爭力的貢獻[14]；在講到微生物光合色素時，引入浙江大學解析古老綠硫細菌光合作用反應中心原子結構科研成果，通過該成果在未來光合作用機制、仿生設計、光合系統改造、太陽能利用等方面的應用前景激發學生的研究興趣[15]；第八章微生物混合發酵模式時，引入中科院微生物研究所尹光琳、陶增鑫、嚴自正等和北京制藥廠聯合發明二步法維生素C 生產工藝；沈其榮院士生物菌肥開發技術，通過分析他們產生的巨大經濟效益、社會效益及對我國工農業生產的貢獻，激發學生的科技創新熱情[16]。課程實踐中也發現，學生通過這些成功創新實踐事例的理解，可以有效提高學生對學科知識學習的針對性和興趣，從而提高實踐創新能力素質。

3.4 將紅色文化融入到課程思政，傳承紅色基因

紅色文化是中國共產黨在長期革命實踐中形成的寶貴精神財富，將紅色文化融入思政教育，傳承紅色基因，是新時代高校思政教育的重要任務。為此，在教學實踐中，可精心融入課程相關的紅色資源。如在講到第一章中立克次氏體時，可引入醫學微生物學家魏曦院士，1939 年從哈佛大學回國后不顧危險積極投身抗日戰爭，在滇緬邊境法西斯戰場成功調查出了“不明熱”的原因是一種立克次體血癥恙蟲病[17]。在第三章講到流感病毒時，可引入我國流感病毒研究專家朱既明院士，作為上海醫學院學生積極參加“八一三”淞滬血戰時護理傷兵的工作，經受了血與火的洗禮，堅定了以醫學報效國家的志向。留學英國期間，他在投入緊張科學實驗的同時，也沒有忘記積極參與中國共產黨領導的活動，參與組織中國科學工作者協會留英分會[18]。而講到第五章影響微生物發酵的溫度、溶氧等因素時，可引入傅萊醫生在抗戰時期陜甘寧邊區，克服種種困難建起生化研究室，在土屋內壘炕燒火建起培養室，用大小不一的玻璃瓶代替發酵罐，定時振蕩代替攪拌器和搖床，采用打氣筒人工打氣替代空壓機，經歷了一次次失敗，最終研發出了中國第一批粗制青霉素，大大降低了戰士感染的死亡率[19]。在講到第八章沼氣發酵時，引入1974 年青年習近平在陜西梁家河下鄉做知青時，克服種種困難帶領鄉親建成了陜西省第一口沼氣發酵池，逐步樹立了為老百姓辦實事、為人民奉獻自己的理想理念[20]。

3.5 將鄉村振興、價值引領事例融入到課程思政，激發學生創新創業熱情

鄉村振興戰略是黨的十九大提出的解決“三農”問題的重要途徑，是建設美麗中國的重要舉措。投身鄉村振興事業，建設美麗鄉村成為越來越多的大學生的人生理想。近年來，涌現出一大批投身鄉村振興戰略的感人事跡[21]。如講到第二章蕈菌時，可引入李玉院士團隊通過食用菌菌種選育，創新食用菌配套栽培技術，帶動發展“白色農業”，榮獲2021 年“全國脫貧攻堅楷模榮譽稱號”等事跡[22]；講到第八章微生物生態時，可引入南京農業大學沈其榮院士團隊、郭堅華教授團隊在農作物病蟲害綠色防控、有機農業全程植保、土肥體系、生物農藥和生物肥料方面的研究及其助力“雙碳”事業和和鄉村振興事跡；同時，結合本研究團隊作為河南省食用菌產業特派員科技服務團在河南省輝縣、漯河舞陽和開封蘭考等地開展的食用菌栽培、保鮮和加工技術培訓和科技服務事例，向學生宣傳科技興農在鞏固脫貧攻堅和鄉村振興事業中的意義。進而過渡到大學生“三下鄉”社會實踐的意義，提高大學生科技扶貧、建設美麗鄉村的理念。

3.6 將科學倫理實例融入到課程思政中，提高學生科學道德素養

“科學求真，倫理求善”，科學倫理是科技活動必須遵循的價值理念和行為規范，科學倫理教育在學生思政教育中具有舉足輕重的作用。比如在緒論部分講到細菌的危害時，除介紹常見致病菌如霍亂、炭疽、鼠疫等致病菌對人類造成的危害外，還可引入這些在二戰時期被作為生化武器應用于多地戰場，給多國民眾帶來了深痛的災難[23]。1952 年，魏曦院士在《科學通報》上發表反細菌戰特刊，同時引入他為改善需在健康人體人虱培養的現狀，積極馴化家兔血培養方法，成功獲得兔化人虱虱種以滿足斑疹傷寒疫苗的生產[17]。講到第七章基因工程時，可引入007 電影《無暇赴死》中代號“大力神計劃”的基因武器的危害，同時介紹保護基因數據庫的重要性等。而講到基因編輯技術時，可引入深圳賀建奎所開展的基因編輯嬰兒事件，指明其基因編輯技術的風險不確定性及其違背科學倫理道德事實，培養學生正確認識新技術帶來的風險挑戰及其遵守相關倫理原則的重要性[24]。最后可從鼠疫斗士伍連德、沙眼衣原體湯飛凡、脊灰疫苗顧方舟、抗疫棟梁鐘南山到新冠疫苗研制陳薇院士及我國疫情防控措施所體現的生命至上的偉大社會責任感加以總結。

4 微生物學課程思政實施效果評價分析

為了分析評價微生物學課程思政實施前后的教學效果，本文分別在學生層面和教師層面對教學效果進行了跟蹤評價。

4.1 對課程思政實施前后學生微生物學課程學習效果的評價

在學生層面，對課程思政實施前（生工卓越181 和生工中藥181 班）和課程思政實施后（生工卓越191 和中藥191 班）的相關學習指標進行了對比分析，結果見表3。其中對課程教學目標的清晰度、課程滿意度評分取自學校教務系統中學生調查問卷并進行了統計分析；平時作業完成率、學生課題匯報率、期末成績優秀率、參與教師科研和大學生創新創業項目率及獲獎人次等指標數據由任課教師統計；學習通活躍度、話題參與度及微信群話題討論率、課程案例視頻點擊率數據取自學習通、微信群、QQ 群等網絡學習平臺，并進行了統計分析[25]。

表3 CIPE 實施前后學生學習效果的對比Table 3 Comparison of students' learning effects before and after the implementation of CIPE

由表3 可以看出，在對課程目標的清晰度方面，課程思政實施前雖然教師在緒論部分或授課過程中也常會講到微生物學課程的教學目標，但仍有約14%的學生對于課程目標的認知不夠清晰，但通過更多課程思政案例的加入，學生對于課程教學目標的理解顯著上升；課題組平時作業主要為學習通平臺發布及課前興趣課題匯報等，課程思政實施前，18 級對比班級約有20%的同學未按要求完成或形式應付方式完成，但對于19 級兩個班級而言，調查發現班級學生作業完成度及課外興趣選題匯報效果均有顯著提升；同時，可以看出，學生參與教師科研人數和大學生創新創業人數顯著提升20%以上，特別表現在河南省大學生創新創業大賽和全國大學生生物科學競賽獲獎人次在課程思政實施后增加1 倍以上；在學習通、微信群等網絡教學平臺，可以發現學習通活躍度、討論區話題參與度、視頻點擊量均較課程思政實施前有30%～50%的提升，均表明在課程思政實施后，學生的學習熱情、興趣有明顯提高；而學生成績的優秀率及對課程的滿意度的對比發現，二者均有10%左右的提高。

4.2 對課程思政實施前后微生物學課程教師授課效果的評價

在教師層面，對課程思政實施前（生工卓越181和生工中藥181 班）和課程思政實施后（生工卓越191 和中藥191 班）任課教師的相關教學效果指標進行了對比分析，結果見表4。其中教師課程教學目標清晰度、學生課堂教學參與度、思政案例相關性、課堂活躍度、課堂問題設置有效性、學生抬頭率、作業任務合理性、課堂整體教學效果等項目指標取自督導評價、領導聽課、同行教師聽課記錄表并進行了統計分析；教學目標達成度指標數據取自于教師試卷分析中教學目標達成度數值，結果如表4 所示。

由表4 可以看出，課程思政實施后，教師對于課程教學目標的清晰度有進一步的提高，特別是學生課堂教學參與度有15%以上的提升，主要表現在學生抬頭率的提高（約12%）和課堂活躍度均有顯著提升（10%以上），分析主要原因是所選課程案例與課程成的相關度較好，充分調動了學生的學習興趣和積極性，最終提高了課堂的整體教學效果和教學目標的完成度；作業任務的合理性主要表現在，課程思政實施前主要為課堂教學客觀或主觀作業，而課程思政實施后，課后左右除了學習通等常規作業外，增加了部分前瞻性學習和課程內容相關科研進展或著名人物研究案例匯報，從而有效促進了學生對于學習內容的理解和學習動力的提高。

5 微生物學課程思政建設思考

5.1 微生物學課程思政要“外化于形，內化于心”

課程思政作為學生思政教育的重要組成部分，就是要更好的通過課程內容中能折射出的精神力量培養學生的思想認同。因此，從課程內容知識模塊中深入挖掘課程內容密切相關思政案例，通過不同知識點的發現過程引出案例中問題現象、時間、地點、人物、過程、結果、啟迪等環節內容，從重大的科研問題或爭論開始，講述完整的科學故事情節，達到“外化于形狀”，弱化思政痕跡，才能提高學生對案例內容的切身感受，最終實現學生對思政案例中所蘊含思政思想的認同，從而達到“內化于心”。近三年的課程實施效果表明，先前的教學中只是簡單提到某個思政案例，或直接講出案例中所蘊含的思想精神，很難給學生留下深刻的印象或形成思想認同。

5.2 微生物學課程思政要“以點帶面，多點開花”

在課程案例講授過程中，通過教師帶領詳細深挖重點案例精神內容實質，使學生“春風化雨”般接受思想洗禮。在此基礎上，安排每個學生講述一個課程相關思政案例內容，通過大家課堂或線上討論，教師總結加以開展。課程教學實踐表明，這種故事大家講的效果要遠遠高過教師的課堂講述，充分調動學生的參與熱情，通過課程思政點挖掘，在豐富學生學習興趣的同時，也促進了學生學習積極性[25]。特別是在我校生物工程卓越班中起到了較好的示范效果。學生有講述微生物相關科學發展史的，有講重要科學發展過程的，也有講最新的相關科學研究進展的，學生思維越來越活躍，線下微信群、QQ 群和課程群討論活躍度不斷提高。

5.3 微生物學課程思政要“緊跟時代，常講常新”

除了教材中出現的重要科學人物和知識點所聯系到的課程思政外，還要積極發現新的課程思政點，比如講到食用菌發展帶動鄉村振興時，可引入習近平書記考察在秦嶺柞水縣小嶺鎮金米村考察時提出的“小木耳，大產業”的發展特色產業的鄉村振興思路[26]；講到微生物學解決糧食危機時，可引入現階段由俄烏戰爭引發的糧食漲價現狀，闡明糧食安全的重要性及探討我國糧食安全的解決途徑[27]；講到生物農藥及生物肥料時，引入沈其榮院士在土傳病害生物防治及有機肥技術新進展等[28]；講到第八章腸道微生物時，引入趙立平教授腸道菌群研究新進展，及建議啟動《中華民族微生物組研究計劃》等內容，和同學們討論學習，以提高學生對課程內容的興趣及對國家民眾健康的關注[29]。

6 總結與展望

課程思政作為思政教育的重要渠道，是構建“三全”育人體系教育改革的重要方向[30]。微生物學在我校作為生物工程、生物技術、生物科學和農學等專業的專業基礎課，有著很廣泛的學生受眾群體。同時，微生物學課程中蘊含著大量與學生思想素質培養目標相關的如科學精神、科技報國、社會責任感、鄉村振興、團結奮進、卓越創新、環境保護、糧食危機等方面的思政案例，可以在培養學生理論知識的同時提供豐富的思政養分。本文通過課前充分挖掘整理課程不同章節知識點有密切聯系的思政案例，并精心設計它們融入到課程教學的方式。然后，通過進一步的教學實踐對比分析了課程思政實施前后的教學效果，充分展示了課程思政的深入開展可在有效提高學生學習興趣和效果的同時提高學生的綜合思政素質，證實了課程思政對課堂教學的巨大促進作用。

現階段，課程思政常被單獨考慮作為思政教育的重要補充手段。但長久而言，如何進一步根據課程思政的培養目標，深入挖掘課程密切相關的思政案例，并通過多手段融合設計最終完成思政教育目標，是微生物學課程思政根本任務實現的關鍵。最終，課程思政應將逐步作為課程教育的重要組成部分，真正融入到課程教育中去，充分發揮其促進學生對微生物知識學習興趣和能力的思政教育職能，從而為高效達成微生物學課程培養目標服務。