人工智能視域下生物化學課程思政教學改革探索與實踐

摘 "要：近年來，人工智能以其強大的數據處理能力、智能化決策支持及個性化學習推薦等優勢，逐步改變著教育教學的面貌。生物化學作為生命科學類專業的重要專業基礎課程，有較強的理論性和實踐性，可作為思政元素融入的載體，實現育德育人價值。在人工智能背景下，將課程思政教育融入生物化學課程，成為生物化學課程思政教學體系建設的首要任務。該文基于生物化學課程性質和教學實際，深入分析人工智能視域下生物化學課程思政的教學改革目標、教學改革設計和教學實踐，以期實現生物化學課程教育與思政教育的深度融合，為生物化學課程教學改革提供啟示與借鑒，為培養適應時代需求的生命科學專業人才奠定基礎。

關鍵詞：人工智能；生物化學；課程思政；教學改革；教學實踐

中圖分類號：G640 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2096-000X（2025）10-0014-05

Abstract： In recent years， artificial intelligence has gradually changed the face of education and teaching with its powerful data processing ability， intelligent decision support and personalized learning recommendation. As an important basic course for life science majors， biochemistry has strong theory and practice， and can be used as a carrier to integrate ideological and political elements to realize the human value of moral education. Under the background of artificial intelligence， integrating ideological and political education into biochemistry curriculum has become the primary task of building ideological and political teaching system of biochemistry curriculum. Based on the nature and teaching practice of biochemistry curriculum， this paper deeply analyzes the teaching reform goal， teaching reform design and teaching practice of biochemistry curriculum ideological and political education from the perspective of artificial intelligence， with a view to achieving the deep integration of biochemistry curriculum education and ideological and political education， and providing inspiration and reference for the teaching reform of biochemistry curriculum. It lays a foundation for training life science professionals to meet the needs of the times.

Keywords： artificial intelligence; Biochemistry; curriculum ideology and politics; teaching reform; teaching practice

2020年教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》[1]指出，在全國所有高校、所有學科專業全面推進課程思政建設，構建全員全程全方位育人大格局，努力培養擔當民族復興大任的時代新人，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。生物化學作為生命科學領域的重要基礎課程，涵蓋了生物大分子的結構與功能、物質代謝與調節、基因表達與調控等核心內容，對于培養具備扎實專業知識和創新能力的生命科學人才起著至關重要的作用。然而，傳統的生物化學教學往往注重知識的傳授，而忽視了對學生價值觀的培養。通過深入挖掘生物化學理論體系中蘊含的科學精神、創新思維和社會責任等元素，不僅能夠增強學生的專業認同感和學習動力，還能培養其批判性思維、倫理道德和社會責任感，為生命科學類專業學生成長為具有高尚品德、扎實專業知識和強大創新能力的復合型人才奠定堅實基礎[2-3]。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）以其強大的數據處理能力、智能化決策支持及個性化學習推薦等優勢，正逐步改變著教育教學的面貌。在教學資源方面，人工智能可以整合大量的生物化學數據和文獻，為教師和學生提供豐富的學習資料。通過智能算法對這些資源進行分類和推薦，有助于學生更高效地獲取所需知識，拓寬知識面[4-5]。同時，人工智能還能輔助教師進行課程設計，根據學生的學習特點和進度，定制個性化的教學方案，提高教學的針對性和有效性。在教學方法上，人工智能也發揮著重要作用。例如，利用虛擬現實和增強現實技術，模擬生物化學實驗和微觀世界，使學生更加直觀地理解抽象的概念和復雜的反應過程。此外，智能輔導系統可以隨時為學生答疑解惑，提供及時的反饋和指導，促進學生自主學習[6]。總之，人工智能為生物化學相關領域的教育教學帶來了新的機遇和挑戰，推動著教學模式的改革和創新。

人工智能引入生物化學課程思政探索，要求教師在教學過程中，不僅要傳授生物化學的基礎理論與實驗技能，更要引導學生關注人工智能技術如何賦能生物化學研究，如何促進生命科學領域的創新與發展，以及這些進步背后所蘊含的倫理道德、法律法規和社會責任等議題。通過案例分析、專題討論、項目驅動等多種教學方式，讓學生在掌握人工智能工具與生物化學知識的同時，學會批判性思維，理解科技進步與社會發展的辯證關系，樹立正確的科技觀、人生觀、世界觀和價值觀。本文基于人工智能背景，開展生物化學課程思政教學改革研究，將課程、思政和人工智能三者有機融合，旨在為人工智能時代生物化學課程教學改革提供一些有益的啟示與借鑒。

一 "人工智能視域下生物化學課程思政的教學改革目標

生物化學是生命科學領域的重要基礎課程。它主要研究生物體內的化學組成、結構、性質及生命過程中的化學變化規律。在人工智能視域下，生物化學課程思政的教學改革目標呈現出多維度的重要意義。從知識融合角度，旨在借助人工智能技術高效整合各類生物化學教學資源，將思政教育元素與專業知識深度融合。使學生在系統學習生物化學中生物大分子結構與功能、物質代謝途徑、基因表達調控等核心知識的同時，能夠從思政視角理解科學探索的精神、科學家的責任擔當以及生命科學對社會發展的重大意義。在教學方法創新方面，利用人工智能的數據分析和智能輔助功能，精準把握學生的學習特點、進度和思想動態。以此為依據，個性化定制教學方案，創新教學方法，如通過虛擬現實技術模擬生物化學實驗場景和微觀世界，讓學生更加直觀地感受生命的奧秘和科學的魅力，增強課程思政的吸引力和感染力。從人才培養目標出發，致力于培養具有扎實生物化學專業素養、高度社會責任感、創新精神和科學精神的高素質生命科學專業人才。使學生不僅具備解決復雜生物化學問題的能力，還能在未來的科研和工作中，秉持正確的價值觀念，為推動生物化學領域的創新發展、為解決人類面臨的健康和環境等重大問題貢獻自己的力量。

二 "人工智能視域下生物化學課程思政的教學改革設計

在人工智能視域下，生物化學課程思政的教學改革設計應緊密圍繞生物化學知識要點展開。首先，利用人工智能大數據分析，搜集與生物化學相關的前沿研究成果、實際案例及思政素材，構建智能化資源庫。其次，借助智能教學平臺實現線上線下融合教學，通過發布任務、組織討論等引導學生結合知識探討思政問題。同時，運用虛擬現實與增強現實技術呈現微觀世界和實驗過程，融入思政元素如實驗規范與科學態度。再者，建立基于人工智能的多維度評價體系，涵蓋學習成績、思政表現和實踐能力，通過動態評價反饋調整教學。最后，加強教師人工智能技術與課程思政培訓，開展教學研究，推動教學創新，以培養兼具專業素養和正確價值觀的生物化學人才。

（一） "教學資源整合與優化

1）借助人工智能大數據分析，廣泛搜集與生物化學相關的前沿研究成果、實際應用案例以及思政教育素材。對生物化學教材中的知識點進行系統梳理，如在講解蛋白質結構與功能時，結合人工智能在蛋白質結構預測方面的應用實例，凸顯科技創新的重要性。同時挖掘其中蘊含的思政元素，如科學家在蛋白質研究歷程中展現出的執著探索精神、團隊協作能力等。

2）利用人工智能算法對教學資源進行分類、標注和關聯，構建智能化生物化學課程思政資源庫。根據不同的知識模塊和思政主題，如物質代謝與生態文明、基因表達與社會責任等，將資源進行整合，方便教師和學生快速檢索和使用。

（二） "創新教學方法與手段

1）搭建智能生物化學教學平臺，實現線上線下融合教學。平臺具備課程管理、學習進度跟蹤、互動交流等功能。教師可以在平臺上發布教學任務、布置作業、組織討論，引導學生結合生物化學知識探討思政問題。例如，在討論糖代謝異常與糖尿病時，引導學生思考健康生活方式的重要性以及對社會醫療資源的影響，培養學生的社會責任感。同時，利用平臺的數據分析功能，了解學生的學習情況和思想動態，為個性化教學提供依據。

2）運用虛擬現實和增強現實技術，生動呈現生物化學中的微觀世界和復雜實驗過程。如通過虛擬現實展示核酸的空間結構、酶催化反應的動態過程等，讓學生更直觀地理解生物化學知識。在虛擬實驗場景中融入思政元素，如強調實驗安全規范、培養嚴謹的科學態度和環保意識等。

3）引入智能輔導系統，為學生提供個性化的學習輔導和及時反饋。系統根據學生的答題情況和學習行為，分析其知識薄弱點，推送針對性的學習資源和練習題。在反饋中適時融入思政引導，如鼓勵學生勇于面對困難、培養堅持不懈的精神。

（三） "教學評價體系完善

1）構建基于人工智能的教學評價體系，涵蓋學習成績、思政表現、實踐能力等多個維度。學習成績包括理論知識考核和實驗操作考核，重點考查學生對生物化學知識的掌握程度；思政表現通過學生在課堂討論、作業、實踐活動中的表現進行評價，如對科學倫理問題的思考、社會責任感的體現等；實踐能力評價則注重學生在實驗設計、數據分析、問題解決等方面的能力。

2）利用人工智能對學生的學習數據進行實時分析，實現動態評價。及時向學生反饋評價結果，幫助他們了解自己的學習進展和不足之處，引導學生調整學習策略。教師也可以根據評價結果調整教學內容和方法，提高教學質量。

（四） "教師能力提升與專業發展

1）組織教師參加人工智能技術培訓，提升教師的信息化教學能力。使教師掌握智能教學平臺的使用方法、虛擬現實技術的應用技巧等，能夠熟練運用人工智能技術進行教學創新。

2）開展課程思政培訓和研討活動，提高教師的思政教育意識和能力。鼓勵教師分享生物化學課程思政教學經驗，共同探討如何更好地將思政元素融入生物化學教學中，提升課程思政的教學效果。

3）支持教師開展教學研究，探索人工智能視域下生物化學課程思政的有效教學方法和模式。鼓勵教師將教學研究成果應用于教學實踐，不斷推動教學改革與創新。

三 "人工智能視域下生物化學課程思政的教學實踐

生物化學課程思政的教學改革實踐致力于融合現代信息技術與生物化學知識，以提升教學互動性和學生的探究能力。改革的核心在于將生物化學的基礎理論與國家發展、社會需求和倫理責任相結合，利用人工智能輔助工具，提供個性化學習支持和實時反饋，增強學習的針對性和實效性。

（一） "改進教學設計，構建課程思政資源庫

利用人工智能技術，建立涵蓋生物化學知識點、思政案例、視頻資料和在線討論區等多元化、動態更新的思政教育資源庫。通過大數據分析學生的學習習慣和興趣偏好，推送個性化的學習資源，使學生在掌握專業知識的同時，潛移默化地接受思政教育。

1）講述蛋白質化學環節時，引入中國科學家在1965年成功合成結晶牛胰島素的歷史事件。這項研究由中國科學院上海生物化學研究所、北京大學化學系、中國科學院上海有機化學研究所聯合攻關，在極其艱苦的條件下歷經七年實現了“從0到1”的突破。利用人工智能驅動的互動討論和模擬實驗，引導學生討論胰島素合成的科學原理，思考其在當今生物科學中的意義，并激發他們的愛國情感和科研熱情。這樣的教學設計不僅提升了學生的專業素養，更在潛移默化中培育了他們的社會責任感和歷史使命感。

2）講述核酸作為遺傳物質的重要性，從沃森和克里克發現DNA雙螺旋結構的故事入手，強調合作與創新的價值。利用人工智能算法模擬核酸的結構和功能，讓學生更加直觀地理解核酸的復雜三維結構以及在遺傳信息傳遞中的作用機制。通過人工智能分析大量的生物數據，可以展示不同生物體中核酸的多樣性和進化關系，幫助學生認識到核酸在生命演化中的重要意義，培養他們嚴謹的科學態度。

3）酶作為生物催化劑，具有高效性和專一性。通過實際生活中的例子，如釀酒過程中酶的作用，讓學生體會到酶的神奇之處。在酶的研究歷史中，科學家們經過無數次的嘗試和探索，才逐漸揭開酶的神秘面紗。利用人工智能技術，可以模擬酶的催化機制，幫助學生更直觀地理解酶的高效性和專一性是如何實現的。通過大數據分析和機器學習算法，可以研究不同環境條件下酶的活性變化，為酶的實際應用提供理論依據。通過這個案例，不僅可以讓學生深入理解酶作為生物催化劑的重要性，還能培養學生的科學思維、創新意識和社會責任感，讓他們認識到生物化學在推動科技進步和社會發展中的巨大潛力。

4）通過討論基因編輯技術如CRISPR，這一極具創新性和變革性的技術為我們打開了一扇通往未來的大門。然而，我們也必須深入思考其背后所涉及的倫理和法律問題。基因編輯技術的出現，雖然在治療遺傳疾病、改良農作物等方面展現出巨大的潛力，但同時也可能帶來一系列復雜的社會影響[7]。例如，在人類基因編輯方面，可能引發對人類生命本質的重新定義，以及關于遺傳資源公平分配等問題。人工智能可以幫助學生更深入地分析基因編輯的潛在風險和后果，通過大數據分析和模擬預測，為決策提供科學依據。通過對這些問題的分析，引導學生深刻思考科技進步與倫理道德之間的關系。讓學生明白，科技的發展不應是無邊界的，而應在倫理道德和法律的框架內進行，以確保其為人類帶來的是福祉而非災難。

5）生物標志物作為反映生理或病理狀態的關鍵指標，在現代醫學診斷中占據著舉足輕重的地位。它們就像是疾病的“信號燈塔”，為醫生準確判斷疾病的發生、發展及愈后提供了依據。人工智能技術通過對大量生物標志物數據的分析，挖掘出潛在的診斷模式和治療靶點。例如，利用機器學習算法可以建立疾病預測模型，根據患者的生物標志物特征準確預測疾病的發生風險。人工智能還可以輔助醫生進行圖像識別和診斷，提高診斷的準確性和效率。通過介紹生物標志物在疾病診斷中的重要性，不僅可以讓學生深刻理解生物化學知識在醫學領域的實際應用價值，還能培養學生的科學精神和社會責任感。同時，這也引導學生關注科技創新在醫學領域的發展，激勵他們積極投身于生物化學的學習和研究中，為推動醫學進步、提高疾病診斷的準確性和及時性貢獻自己的力量。

6）人工智能在預測蛋白質結構方面正發揮著令人矚目的作用。例如，AlphaFold2 等先進的人工智能算法，能夠利用大量的生物數據和強大的計算能力，快速且精準地預測蛋白質的三維結構[8]。這一應用極大地改變了蛋白質結構研究的格局，為生命科學領域帶來了諸多變革。從課程思政的角度來看，人工智能預測蛋白質結構的發展歷程體現了科學探索的精神。科研人員們不斷挑戰未知，歷經無數次嘗試與失敗，最終取得突破，這激勵著學生們要有勇于探索、不畏困難的決心。同時，這也展現了團隊協作的重要性，不同領域的專家共同努力，才使得人工智能在該領域得以成功應用，培養學生的合作意識。此外，這項技術的發展也讓我們看到了科技進步對人類社會的巨大貢獻，它為藥物研發、疾病治療等提供了新的思路和方法，增強了學生們的社會責任感，讓他們明白自己所學的知識能夠為解決人類面臨的健康等重大問題貢獻力量，鼓勵他們努力學習，為推動科學技術的發展和社會的進步而奮斗。

（二） "創新教學方法，突出智能化教學手段

借助人工智能技術，構建智能輔助教學系統，根據學生的學習情況、興趣偏好及學習風格，設計個性化的學習路徑。該系統能夠實時分析學生的學習數據，包括學習進度、難點掌握情況等，從而精準推送定制化學習資源和習題[9]。例如，針對基因編輯技術（如CRISPR）的學習，系統可以為學生提供從基礎概念到倫理法律問題的逐步深入內容，確保每位學生都能在適合自己的節奏下深入理解。

結合人工智能技術，實現生物化學課程的線上線下混合式教學。線上平臺可以承載大量的教學資源、討論話題和互動活動，如在線講座、視頻教程、小組討論等，為學生提供靈活的學習時間和空間。線下課堂則側重于深度討論、實踐操作和師生面對面的交流，特別是針對基因編輯技術的倫理法律問題，可以通過組織專題辯論、案例分析等形式，引導學生深入思考科技進步與倫理道德的關系。

人工智能技術能夠實時跟蹤學生的學習過程，包括學習時長、參與度、作業完成情況等，生成全面的學習報告。基于這些數據，系統可以自動生成個性化的評價反饋，指出學生的學習強項與待改進之處，并提供相應的改進建議。在評價基因編輯技術學習的成效時，不僅關注學生對專業知識的掌握程度，還重視其對倫理道德問題的認識和態度，促進學生全面發展。

（三） "優化考核評價，加強德育考核

在人工智能背景下，生物化學課程思政改革中的考核評價方式應呈現多元化、綜合性與智能化的特點[10]。

1）知識考核與思政融合。理論知識考核：除了對生物化學專業知識的傳統筆試考核，還在試題中融入思政元素相關的問題。例如，在考查蛋白質結構與功能知識點時，可設置問題讓學生分析科學家在蛋白質研究過程中體現出的創新精神和團隊合作的重要性。實驗操作考核：在實驗操作考核中，不僅評估學生的實驗技能和數據處理能力，還注重考查學生的科學態度、安全意識和環保理念等思政方面的表現。如觀察學生在實驗過程中是否嚴格遵守操作規程、對實驗廢棄物的處理是否符合環保要求等。

2）過程性評價與智能化手段。學習過程跟蹤：利用人工智能教學平臺對學生的學習過程進行全程跟蹤。記錄學生的在線學習時間、參與討論的活躍度、作業完成情況等數據，以此反映學生的學習態度和努力程度。例如，對于積極參與在線討論、提出有價值觀點的學生給予相應的加分。智能數據分析：通過人工智能算法對學生的學習數據進行分析，了解學生的知識掌握情況和學習偏好。針對學生的薄弱環節推送個性化的學習資源和思政教育內容，同時根據學生的學習進度調整教學策略，實現精準教學和思政教育的有機結合。階段性測評：在教學過程中設置階段性測評，如單元測試、期中測試等。測評內容既包括專業知識，也涵蓋思政教育方面的內容，如學生對科學倫理、社會責任等問題的理解和認識。通過階段性測評及時反饋學生的學習情況，為后續教學提供參考。

3）實踐活動評價。科研實踐：鼓勵學生參與生物化學相關的科研項目，評價學生在科研實踐中的表現。包括學生的創新能力、解決問題的能力、團隊協作精神以及對科研倫理的遵守情況等。例如，對于在科研項目中表現出較強創新意識和團隊合作精神的學生給予較高的評價。社會實踐：組織學生參與生物化學知識科普、環保宣傳等社會實踐活動。評價學生在社會實踐中的參與度、貢獻度以及對社會問題的關注度和責任感。如學生在科普活動中的表現、對環保理念的傳播效果等都可以作為評價的依據。

4）多元化評價主體。教師評價：教師根據學生的課堂表現、作業完成情況、考試成績以及實踐活動中的表現進行綜合評價。教師在評價過程中注重對學生思政表現的觀察和引導，及時給予反饋和鼓勵。學生自評：引導學生進行自我反思和評價，讓學生對自己的學習態度、知識掌握程度、思政素養等方面進行自我評價。通過學生自評培養學生的自我管理和自我提升能力。同學互評：組織學生進行同學互評，讓學生在相互評價中學習他人的優點，發現自己的不足。同學互評可以促進學生之間的交流與合作，增強學生的團隊意識和責任感。

四 "結束語

在人工智能時代，生物化學課程思政教學改革具有重大意義。通過整合教學資源、創新教學方法、完善評價體系以及提升教師能力，將課程、思政與人工智能有機融合，為培養兼具專業素養和正確價值觀的生命科學專業人才奠定了堅實基礎。在生物化學教學中，利用人工智能技術不僅提高了教學效率和質量，還增強了課程思政的吸引力和感染力。未來，應繼續深入探索人工智能在生物化學課程思政中的應用，不斷推動教學改革與創新，為培養適應時代需求的高素質人才、為生命科學的發展和人類社會的進步貢獻力量。

參考文獻：

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