摘 "要:將思政教育融入研究生專業課程的教學環節是高等教育改革的重要任務。生物化學與分子生物學課程是生物學大類碩士研究生的專業必修課,為充分落實立德樹人的根本思想,充分挖掘生物化學與分子生物學課程內容中蘊含的思政元素。采用多種形式,將有利于傳承中國古代文明、弘揚民族科學精神和體現我國現代科技發展的重要內容有機地融入教學過程中;同時,基于OBE理念,強調以學生為主體,以社會需求為導向,注重成果產出和能力培養,構建生物化學與分子生物學課程教學的多元化評價體系,促進生物學碩士研究生核心素養的提升。
關鍵詞:思政教育;生物化學與分子生物學;OBE理念;核心素養;研究生教育
中圖分類號:G642 " " "文獻標志碼:A " " " " "文章編號:2096-000X(2025)10-0183-04
Abstract: It is a pivotal task for integrating ideological and political education into the teaching of professional courses for graduate students in the reform of higher education. Biochemistry and Molecular Biology is a compulsory professional course for master degree students in biology. To fully implement the fundamental idea of fostering virtue and talents, we have thoroughly explored the ideological and political elements which embed in the course content of Biochemistry and Molecular Biology. We have integrated important contents that help to carry forward ancient Chinese civilization, promote the spirit of national science, and embody the development of modern Chinese science and technology with variety of forms. At the same time, based on the Outcome-Based Education, we design student-centered and demand-oriented approaches, focus on outcome and competency, and construct a diversified evaluation system for the teaching of Biochemistry and Molecular Biology, in order to promote the enhancement of the core literacy of master degree students in biology.
Keywords: ideological and political education; Biochemistry and Molecular Biology; OBE concept; core literacy; graduate education
習近平總書記強調“國無德不興,人無德不立”,“高校立身之本在于立德樹人”。高等教育不僅承載著對知識、思想、真理的傳播,而且更重要的是堅持將“立德樹人”作為根本任務,為國家發展培養有用人才。碩士研究生階段是很多學生在校接受教育的最后階段,畢業之后就直接走上工作崗位,肩負起國家建設和民族復興的重任。因此,認真貫徹教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》文件精神[1],培養研究生具有正確的世界觀、人生觀和價值觀,已成為十分必要的任務。
生物化學與分子生物學課程是生物學大類碩士研究生的專業必修課,其重要的理論與實踐技術為生命科學的發展作出了重要貢獻[2-3]。由于其理論較為抽象和枯燥,理解起來難度較大,部分學生對該課程的學習興趣較低,給課程教學帶來一定難度。但是,該課程與生命科學的眾多基礎學科有著千絲萬縷的聯系,是生命科學發展過程中的重要技術支撐。在長期的生物化學與分子生物學教學過程中,我們深刻領悟“立德樹人”與“核心素養”的根本要求,堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,將大量與教學內容相關的思政元素融入其中,解析生命觀念,注重科學探究過程,引領科學思維的培養,強調人與自然的和諧相處,大大增加了該課程的趣味性和實用性。以學生為主體,實現全方位、全過程培養全面發展的社會主義建設人才。
一 "生物化學與分子生物學課程教學改革的思考
生命科學專業研究生,其未來從事的職業可能是生物學領域領軍人才和科學研究骨干,也可能是生物醫藥領域的研發專家,或可能是生物學教師等重要崗位;而生物化學與分子生物學理論和技術是從事相關領域工作必不可少的重要支撐。因此,教學過程中注重成果導向、能力導向和需求導向,提高教學質量,培養高質量人才一直是本課程教學追求的目標。基于此,我們從以下幾個方面進行深入探索,并付諸實施。
第一,圍繞“立德樹人”,基于OBE(Outcome-based Education)教育理念[4],優化生物化學與分子生物學課程教學體系,提升研究生的創新能力。以立德樹人為核心,針對課程目標,分解學習過程,將教學過程分為課前導讀、資料學習、課堂講解與答疑、檢測評價與反思等環節。同時,結合具體教學內容,融入思政教育元素,建構“愛黨愛國”“愛崗敬業”“修身養德”;等思想,明確學習的產出及評價標準,根據生命科學大類不同專業研究方向的需求,調整學習過程,促進個性化需求,讓學生切身感受到該課程的課堂學習與社會需求及未來發展密切相關。
第二,“以終為始、逆向推導”[5],構建生物化學與分子生物學課程教學改革設計,注重整體培養質量。圍繞生命科學專業研究生未來就業方向,結合該課程的主要理論與技術,注重課程學習結束后的成果。由于該課程教學安排在研究生入學第一學年的第一學期,因此,對學生學習效果的評價不局限于該課程授課的學期,還會緊密跟進后續培養過程,評價研究生對該課程學習的應用與產出;時刻關注提高每位研究生的綜合素質,為滿足生命科學領域的社會需求培養高質量人才。思政教育元素的設計與滲透也同樣采取反向設計思路,結合本課程教學目標及科學研究案例,將實事求是、獨立與質疑、團結協作等科學精神等思政元素自然融入教學。
第三,實現精熟學習。精熟學習理念認為,高等教育的主要培養目標是實現每位學生的精熟學習,而非精英教育。結合生物化學與分子生物學課程教學目標,針對每一個研究生的具體情況和培養目標,區別不同生源和不同專業研究生的學習成績,制定具體的“教學—評價—調整”策略,并且在該課程的具體教學實施過程中,不斷調整該策略,直至達到最優目標。
二 "生物化學與分子生物學知識體系中思政元素的挖掘
生物化學與分子生物學包含的教學內容非常豐富,既有靜態的生物大分子結構與功能,又有動態的生物大分子的合成與分解,還有生物大分子的表達與調控,其知識體系中蘊含豐富的思政教育元素。物質的合成與分解是生物化學與分子生物學課程的重要內容,其基礎知識已廣泛滲透于中小學教材,該部分內容的思政教育元素不勝枚舉。如結合核酸、蛋白質、糖類等生物大分子的合成與分解,使學生正確理解生物大分子的代謝在生物生長發育過程中舉足輕重的作用,由此提出基于人體健康需求,應合理膳食、調整飲食結構、降低高血脂和高血糖,才能減少疾病困擾。同時,滲透環保理念,通過實例分析環境改變對生物代謝的影響。如某些化學污染物的任意排放可導致水土污染、飲食環境變差,使進入人體的污染物無法進行適當的新陳代謝,可能會引發疾病和危害身體健康,等等。教學中我們以黨的二十大報告為理論指導,倡導人與自然和諧共生,充分認識到“綠水青山就是金山銀山”,從生命科學角度,引導學生尊重自然和保護自然。
基因表達及調控是生物化學與分子生物學課程的重要內容,與生活息息相關。如基因表達包括轉錄和翻譯,這個過程是生物生長發育及適應環境的重要基礎,無論是細胞分裂和分化,還是組織器官形成和發育等,基因表達及其調控均發揮至關重要的作用。同時,基因表達還與環境因素密切相關,一些基因表達激活或被抑制均可能導致疾病的發生。如敲除小鼠的Rubicon基因可降低自噬相關肝臟疾病的發生,科學家推測改變Rubicon基因的表達,可改善年齡相關因子的表達,進而適當延長生物機體的壽命[6]。無論是原核生物的操縱子,還是真核生物的轉錄因子、表觀修飾因子等,均維持有序的變化,多種基因共同協作保證生命活動的有序進行。如吸煙和體重指數均為細胞因子反應變異的重要影響因素,并且影響程度與年齡、性別和遺傳因素有關,吸煙對免疫反應具有短期及長期調節作用,因此,從基因表達調控等原理角度提倡戒煙[7]。基于此,教學中應強調基因表達調控包含多個層次和水平,尤其真核生物的基因表達調控更為復雜,通常包含表觀遺傳調控、轉錄水平和翻譯水平調控等。由此引導學生深入理解宏觀社會的調控與生物體分子水平的微觀調控的相似性,每一個因素的調控都精細且復雜。因此,我們很自然地將思政元素融入教學,提倡尊重自然規律,保持健康生活方式;同時,作為自然界和社會的一員,每個人都要遵守秩序,緊密協作,共同維護自然的和諧統一。
三 "生物化學與分子生物學教學過程中民族文化自信的厚植
生物化學與分子生物學雖然屬于較為年輕的學科,然而不少課程內容和科學原理在中國古籍早有體現。中華優秀傳統文化的寥寥數語,竟孕育了很多生物學道理。例如“向陽花木早逢春”展現了光和溫度對植物基因表達調控的影響;“橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳”“年年歲歲花相似”等均體現了表觀遺傳調控對生物性狀的影響;“悠悠文明史,漫漫絲綢路”不僅體現了我國古代勞動人民利用生物學知識和技術進行生物育種的養蠶文化,而且促進了中外交流;等等。這些傳統文化所蘊含的生物化學與分子生物學專業知識基礎,均彰顯中華文化的博大精深,教學中自然地將專業知識教育升華至價值引領高度。
縱觀近代和現代生物化學與分子生物學發展的重大發現,諸多中國學者活躍在科技舞臺,為該領域的發展作出了不可磨滅的貢獻。鄒承魯院士帶領科研團隊攻堅克難,采用巰基氧化方式,將胰島素的A鏈和B鏈重新組合,形成具有較高活性的胰島素分子,為結晶胰島素的合成奠定了基礎。因此,當英國化學家桑格1958年指出“合成胰島素將是遙遠的事情”的時候,我國科學家團隊于1965年就合成了多肽類生物活性物質——結晶牛胰島素[8],開創了人工合成生物活性大分子的先河。中國生物化學家吳憲院士率先在世界上提出“蛋白質變性學說”,他認為構成天然可溶性蛋白質的氨基酸之間存在次級鍵,這些次級鍵的斷裂可導致蛋白質構象和性質的改變。此外,他還明確提出“改良膳食,乃復興民族之一策”[9]。華裔科學家吳瑞先生不僅為DNA測序及DNA重組技術的發展作出杰出貢獻,而且發起了中美生物化學聯合招生項目(CUSBEA),為中國生命科學事業發展作出了卓越貢獻。諾貝爾生理學或醫學獎獲得者屠呦呦,參考《肘后備急方》的“青蒿一握,以水二升漬,絞取汁,盡服之”啟迪了她的智慧,叩開了成功的大門[10]。20世紀90年代,我國是發展中國家中唯一參與了人類基因組計劃的國家,圓滿完成了人類基因組測序工作的1%;目前我國的基因組測序工作走在世界前列,先后完成了雜交水稻、大熊貓等多種生物的測序工作。
近年來,我國科學家在生物化學與分子生物學領域的貢獻更是層出不窮。如中國科學院李偉、周琪和李勁松團隊等首次通過可編程連接,揭示了染色體重排對有性生殖的影響,證明基因組的穩定性是染色體演化的重要基礎[11]。全球氣候變暖、極端高溫天氣頻發均可使作物大量減產,從而加劇糧食安全問題,中國科學院林鴻宣團隊與上海交通大學林尤舜團隊合作發現了水稻高溫抗性的新機制,揭示抗高溫遺傳模塊TT3可感知并傳遞高溫信號,進而保護葉綠體免受熱傷害,為作物抗高溫育種提供珍貴的基因資源[12]。中國農業科學院萬建民院士團隊系統鑒定了引起秈稻和粳稻雜種花粉不育的位點,解開了水稻生殖隔離之謎,揭示了基因的演化規律及其分布,為利用雜種優勢培育高產品種提供了理論依據和技術支撐[13]。這些研究成果的背后,蘊含著科學家實事求是、開拓進取、團結協作、堅持不懈的科學精神,引領我們為中華民族偉大復興而奮斗。
四 "生物化學與分子生物學多元混合教學模式的構建
生物化學與分子生物學教學過程中,我們按照生物學大類碩士研究生不同專業的需求,采取了靈活多樣的教學模式,包括基于項目的學習方式、基于問題的學習方式、同行評價、教學反思等。具體來講,課前我們會根據生物學大類研究方向進行分組,將專業研究方向相同或相近的學生分在相同的小組,然后依據其研究方向制定學習內容,主要包括以下幾個方面。
(一) "基于項目的學習方式
教師引導學生課前自主學習,基于課題研究內容,涉獵教材及網絡上的相關知識內容,講座內容可以是某項生物化學或分子生物學技術,也可以是某個科學原理,內容可以來自高校教材,也可以來自著名雜志發表的論文,講座前要求學生將學習內容制作成PPT,提前一周傳至網絡教學平臺。在課堂上講解并回答教師及同學提出的問題,針對每個同學的講座內容,教師要進行總結歸納,進一步提煉其中的重要知識點及其邏輯關系,培養學生的科學思維,為碩士研究生學習期間的科學研究奠定基礎。
(二) "基于問題的學習方式
以學生為主體,由被動學習變為主動學習,著重培養學生的科學探究及科學思維能力。每個碩士研究生攻讀碩士學位的過程中都需要完成研究課題,生物化學與分子生物學理論與實踐是很多課題完成過程中必備的知識和工具。因此,學習過程中,學生可能會遇到一些具體問題。由此,我們鼓勵學生根據課題需要,大膽提出假設及解決問題的思路,將課題中涉及到的問題進行提煉,首先通過自己閱讀資料、與同學開展討論等過程,提出解決問題的辦法,然后在課堂上與大家分享,經過大家討論后,教師給出較為合理的解決方案。上述過程可為碩士研究生學習期間的科學研究提供生物化學與分子生物學的理論依據,提升學生的科學探究能力,提高核心素養。
(三) "線上線下混合式教學方式
借助網絡學習平臺,及時關注學生學習過程中的問題。線上線下混合式教學模式可兼顧在線學習和傳統授課的優勢,使學生的學習狀態由被動變為主動,結合一些生物化學和分子生物學理論和技術的視頻及動畫,可大大提高學生的學習興趣。例如基因表達調控的原理比較抽象,如果只憑教師課堂講座,在有限的教學課時條件下,學生很難理解其復雜的調控過程,學生可在業余時間反復觀看教學內容相關的視頻及動畫,有效激發學習興趣,提升學生學習過程的獲得感。
(四) "教學反思與評價
由于生物化學與分子生物學課程設計的理論及技術為許多生物學研究所需要,因此,教師的教學效果及學生的學習效果必須經得起檢驗。為此,我們建立了過程性評價和總結性評價等多元化評價策略及方式,多方位檢測學生對生物化學與分子生物學原理及技術掌握情況。如通過網絡教學平臺監測學生的線上學習情況,教師及時督促學生的學習進度;采用多元化評價體系,將課堂匯報、討論及互評、教師評價等均納入學生該門課程的學習成績。同時,我們還通過調查問卷等形式,追蹤該門課程學習結束后,對學生后續研究課題的支撐情況。
總之,通過生物化學與分子生物學課程的教學,以及挖掘課程內容的思政元素,將其與其中的專業基礎理論和技術有機地結合在一起,采取合理化措施,實現專業知識與學習需求的整合,滿足生物學大類不同研究方向學生的個性化需求,循循善誘地引導學生進入生命科學研究的前沿,提升科研素養。同時,重視科學精神和責任擔當的培養,厚植文化自信,將中華民族偉大復興的中國夢與個人理想有機結合,全面發展,提升核心素養。近年來,畢業生經常向我們反饋,講述他們在生物化學與分子生物學學習過程中的收獲,并且他們也在各行各業傳遞著科學精神和立德樹人的理念,為國家建設培養人才。
參考文獻:
[1] 教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL]..https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/co ntent_5517606.htm.
[2] 楊榮武.生物化學原理[M].3版.北京:高等教育出版社,2018.
[3] 朱玉賢,李毅,鄭曉峰,等.現代分子生物學[M].5版.北京:高等教育出版社,2019.
[4] KING J A, EVANS, K M.Can we achieve Outcome-Based Education? [J].Educational Leadership, 1991,49(2):73-74.
[5] 朱英杰.教育需要以終為始[N].人民政協報,2023-11-22(009).
[6] NAKAMURA S, OBA M, SUZUKI M, et al. Suppression of autophagic activity by Rubicon is a signature of aging[J].Nat Commun,2019,10:847.
[7] SAINT-ANDR?魪V, CHARBIT B, BITON A, et al. Smoking changes adaptive immunity with persistent effects [J]. Nature,2024,626(8000):827-835.
[8] 趙康源.鄒承魯傳[J].生物化學與生物物理學進展,1993(2):81-84.
[9] 鄭術,蔣希萍.吳憲——中國生物化學及營養學的奠基者[J].生物物理學報,2012,28(11):857-859.
[10] 李娜.呦呦弄蒿——一個中國科學家的諾貝爾獎之路[J].科技導報,2015,33(20):21-24.
[11] WANG L B, LI Z K, WANG L Y, et al.A sustainable mouse karyotype created by programmed chromosome fusion [J]. Science. 2022,377(6609):967-975.
[12] ZHANG "H, ZHOU J F, KAN Y, et al.A genetic module at one locus in rice protects chloroplasts to enhance thermotolerance [J]. Science,2022,376(6599):1293-1300.
[13] WANG C, WANG J, LU J, et al.A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice[J]. Cell,2023(17):186.