應(yīng)用型本科生物工程專業(yè)生物化學(xué)課程思政教學(xué)途徑探討*

張變玲，張 儒

(湖南工程學(xué)院材料與化工學(xué)院，湖南 湘潭 411104)

2018年6月7日，人民日報刊載文章提出，引導(dǎo)部分本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變是高等教育結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要著力點和戰(zhàn)略突破口。這是事關(guān)發(fā)展理念、制度體系、人才培養(yǎng)模式的重大變革，但在目前的地方應(yīng)用型本科院校發(fā)展中，還存在一些不容忽視的挑戰(zhàn)與困難，如高校轉(zhuǎn)型發(fā)展系統(tǒng)性不夠等。要破解這些深層次的困難和問題，就需要統(tǒng)籌做好地方性、應(yīng)用型、開放性的文章，堅定實施固基礎(chǔ)、明特色、強(qiáng)應(yīng)用、重協(xié)同的發(fā)展戰(zhàn)略[1]。因此，應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)學(xué)生側(cè)重于應(yīng)用實踐能力。目前，許多高校的人才培養(yǎng)方案中突出的是專業(yè)性和知識的應(yīng)用性。在專業(yè)課程的設(shè)計中，往往忽視了人文素養(yǎng)、思想道德等思政內(nèi)容。應(yīng)用型本科院校亟待將課程思政的思路融入到專業(yè)課程的教學(xué)過程中，讓專業(yè)知識承載更多的社會責(zé)任和價值引領(lǐng)作用[2]。

生物化學(xué)是生命科學(xué)、生物工程和醫(yī)藥類等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，包含的知識是生命科學(xué)相關(guān)學(xué)科的基石。因此，該課程受眾面極為廣泛，影響力極為深遠(yuǎn)。然而，該課程的概念多、內(nèi)容雜、抽象難懂，是學(xué)生較難掌握的專業(yè)課程。鑒于生物化學(xué)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(xué)課程一般在大二第一學(xué)期開設(shè)，是大學(xué)期間正式學(xué)習(xí)專業(yè)知識的開始，學(xué)生具有強(qiáng)烈的求知欲望，學(xué)習(xí)興趣遠(yuǎn)超其它年級，此時進(jìn)行思政教育，學(xué)生易于接受。另一方面，生物化學(xué)自然蘊含著豐富的思政元素，如果能將其有機(jī)融入教學(xué)中，能促使知識傳授與價值觀教育相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)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(yè)課程中融入思政元素起到重要的示范效應(yīng)，起到潛移默化、潤物無聲的育人效果。

1 利用生物化學(xué)發(fā)展史，推動專業(yè)課程思政的開展

蛋白質(zhì)、糖和脂類是生物化學(xué)三大代謝中最重要的物質(zhì)。其中，蛋白質(zhì)研究一直被喻為破解生命之謎的關(guān)鍵。胰島素是蛋白質(zhì)的一種，它的人工合成，標(biāo)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(xué)發(fā)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(zhàn)。天然胰島素的二硫鍵對維持自身空間構(gòu)象和保證胰島素的活力至關(guān)重要。采用化學(xué)合成胰島素涉及近200步反應(yīng)，準(zhǔn)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(zhì)十分困難[4]。1960年開始，我國發(fā)生嚴(yán)重“三年自然災(zāi)害”，科研經(jīng)費嚴(yán)重短缺，連合成胰島素的氨基酸都十分緊缺的情況下，科學(xué)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(chuàng)新。青年科研人員在老專家的指導(dǎo)下發(fā)揚嚴(yán)謹(jǐn)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(jié)晶牛胰島素—世界上第一個人工合成的蛋白質(zhì)[4]。酵母丙氨酸轉(zhuǎn)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t(yī)RNA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(xiàn)等。通過對中國生化發(fā)展史的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的愛國情懷、提升創(chuàng)新意識及自主學(xué)習(xí)的能力。

2 講好生物化學(xué)家的故事，激勵學(xué)生的使命感

酶是生物化學(xué)重要內(nèi)容之一。在學(xué)習(xí)酶時，引入我國第一位女生物化學(xué)家—張樹政院士。20世紀(jì)50年代初，為了解決酒精等發(fā)酵生產(chǎn)中原料利用率低的問題，她分析比較了酒精工業(yè)中不同種曲霉淀粉酶系的組成，確定了黑曲霉的優(yōu)越性，從中篩選出能生產(chǎn)糖化酶的優(yōu)良菌株，并應(yīng)用到酒精的發(fā)酵，節(jié)約了大量的糧食。60年代初，她帶來團(tuán)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(dǎo)酶，發(fā)現(xiàn)白地霉中有甘露醇，闡明了其合成途徑，發(fā)現(xiàn)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(jié)晶，進(jìn)行了性質(zhì)、化學(xué)組成、糖肽結(jié)構(gòu)、化學(xué)修飾和光譜學(xué)構(gòu)象研究，發(fā)現(xiàn)不同分子型有構(gòu)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(chǎn)細(xì)菌，活力當(dāng)時在國際上領(lǐng)先。同時，她還研究了20多種糖苷酶，首次發(fā)現(xiàn)了有嚴(yán)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(yǎng)學(xué)奠基人、中國生物化學(xué)開拓者之一、世界最長壽教授—鄭集。進(jìn)入古稀之年后，他仍然開辟了衰老生化機(jī)制研究，提出衰老機(jī)制的代謝失調(diào)學(xué)說，為中國衰老生化奠定了基礎(chǔ)[6]。這些科學(xué)家的故事中，既包含了大量的專業(yè)知識，又包含了老一輩科學(xué)家們將科學(xué)研究與國家需要結(jié)合，為國奉獻(xiàn)、攻堅克難的精神。這些可以作為培養(yǎng)學(xué)生愛國、敬業(yè)、創(chuàng)新精神、責(zé)任心和使命感的思政元素，可以激勵學(xué)生將自己的青春夢與國家夢結(jié)合在一起，完成新一代大學(xué)生的歷史使命。

3 生物化學(xué)與生活合理融合，引導(dǎo)學(xué)生感悟人生哲理

生物化學(xué)是研究生命的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)，是從分子水平解答“生命是什么”這一永恒的難題。這門課內(nèi)容十分豐富、知識點眾多，包含許多重要的生物化學(xué)原理，其中的很多原理與我們的生活息息相關(guān)，蘊含著豐富的人生哲理[7]。在教學(xué)過程中，如果能適時地將這些理論知識與生活實際聯(lián)系，不但能有效提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，還能做到既教書又育人。我們熟知的三羧酸循環(huán)是需氧生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，代謝所需要的、產(chǎn)生的物質(zhì)和能量，是維系機(jī)體的生長和繁殖等生命活動的重要基礎(chǔ)。該代謝途徑的研究過程歷經(jīng)很多坎坷，三羧酸循環(huán)的本身說明生物體內(nèi)新陳代謝是一個有機(jī)統(tǒng)一體，代謝中三大重要物質(zhì)：糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝過程殊途歸，它們的共同中間代謝產(chǎn)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(dǎo)啟迪學(xué)生，社會中個體是獨立的，但個體之間是相互關(guān)聯(lián)的。在集體中，不同的人所處的地位不同，發(fā)揮的作用不同，只有相互協(xié)調(diào)、團(tuán)結(jié)一心，每個人都為集體做貢獻(xiàn)，這個集體才能發(fā)揮最大的潛能。

人類對自然的生物化學(xué)規(guī)律認(rèn)識不斷由表面到深入、由片面到全面的發(fā)展過程?？茖W(xué)家們開始了對生命現(xiàn)象的研究，逐漸出現(xiàn)了靜態(tài)生物化學(xué)、動態(tài)生物化學(xué)和分子生物化學(xué)，三個階段依次遞進(jìn)的發(fā)展，經(jīng)過無數(shù)生物學(xué)家艱苦努力和不斷積累，使我們對自然界的新陳代謝規(guī)律有了越來越深刻、全面的認(rèn)識，逐漸形成了現(xiàn)代生物化學(xué)理論體系，為生命科學(xué)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)[9]。從生物化學(xué)演進(jìn)的歷史啟發(fā)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀和方法論，從而引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)生物化學(xué)知識，為人類發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

4 講述生物化學(xué)故事，提升專業(yè)教學(xué)內(nèi)涵

生物化學(xué)課程體系的發(fā)展包含大量的科學(xué)家的故事。然而，知識體系本身就是無數(shù)個“故事”。生物化學(xué)的本質(zhì)就是以細(xì)胞中的物質(zhì)代謝作為基礎(chǔ)，經(jīng)過各種奇妙的旅行，實現(xiàn)生命個體五彩斑斕的生活。在知識教學(xué)過程中，教師作為“導(dǎo)游”進(jìn)行精心安排，學(xué)生逐步進(jìn)入生物化學(xué)知識的“故事”中，領(lǐng)略生物化學(xué)知識的奧秘。解軍等人編寫的生物化學(xué)故事，讓學(xué)生在枯燥的生物化學(xué)知識面前，依次參觀并聆聽圍繞酶、糖類、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、能量和維生素新陳代謝的故事，開啟了學(xué)生對生物化學(xué)故事中的新陳代謝之旅、細(xì)胞的糧食、細(xì)胞的建筑師、細(xì)胞的煉油廠、細(xì)胞的發(fā)電廠和新陳代謝的守護(hù)神等故事情節(jié)的興趣之門[10]。讓學(xué)生將復(fù)雜的生物化學(xué)知識變?yōu)榛钌摹吧鐣焙汀肮适隆薄＠?，?xì)胞中有很多細(xì)胞器，不同的細(xì)胞器承擔(dān)著不同的功能。我們把細(xì)胞比喻成一個城市的話，里面有道路、有食品加工廠和發(fā)電廠等。細(xì)胞這座城市的運轉(zhuǎn)必須從線粒體發(fā)電，將糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等能量物質(zhì)進(jìn)行代謝，轉(zhuǎn)化成細(xì)胞能利用的能量。其中糖類、脂肪和蛋白類似于發(fā)電用的煤，線粒體的功能也就是把煤變成電，供整個細(xì)胞使用。教師在合適的時機(jī)，合理運用這些實例，結(jié)合教師的人格魅力講好生物化學(xué)故事，在實現(xiàn)教師向?qū)W生傳遞專業(yè)知識的同時，真正激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)了專業(yè)素養(yǎng)、科學(xué)探索精神、合作精神和社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)，通過教能力、教智慧和教人格，最終實現(xiàn)對學(xué)生的價值引領(lǐng)。

5 合理運用生物化學(xué)實驗，做好安全與生態(tài)文明教育

生物化學(xué)實驗是不可或缺的實踐性環(huán)節(jié)，除了加深對理論知識的理解外，也是對學(xué)生觀察能力、動手操作能力、分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程。由于生物化學(xué)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(xué)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(guī)范的行為都可能引發(fā)安全事故。同時也難以避免地產(chǎn)生有毒有害廢棄物對環(huán)境造成污染。因此，通過一些規(guī)范的演示和標(biāo)準(zhǔn)化的操作，讓學(xué)生能體會到規(guī)范的操作產(chǎn)生的奇妙化學(xué)反應(yīng)。2020年至今，新冠疫情肆虐，造成近2億人的感染，數(shù)百萬人的死亡。我國始終堅持用科學(xué)方法去預(yù)防、診斷和治療，在核酸檢測、疫苗研發(fā)、生產(chǎn)和接種引領(lǐng)世界。然而，這些過程無不涉及到生物化學(xué)知識和實驗操作。在生物化學(xué)實驗中，學(xué)生從口腔中取樣、進(jìn)行微生物檢測等實驗操作，學(xué)生親眼看到實驗操作中一系列應(yīng)該注意的問題，比如規(guī)范操作、注意安全等。在實驗教學(xué)過程中悄然的引入安全教育，讓學(xué)生從身邊的實驗體會生命的奧秘、感悟生命的美好。培養(yǎng)學(xué)生從內(nèi)心去尊重和保護(hù)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(huán)保意識、生態(tài)文明建設(shè)已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略高度。然而，目前大學(xué)生的生態(tài)文明主體意識弱化，未能充分認(rèn)識到自己就是生態(tài)文明建設(shè)的主體力量之一。在生物化學(xué)實驗過程當(dāng)中，與學(xué)生探討一些環(huán)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(huán)境污染和氣候變化密切相關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生如何減少、消除或妥善處理實驗產(chǎn)生的有毒有害污染物，保護(hù)環(huán)境和師生身體健康。引導(dǎo)學(xué)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(tài)文明教育。

6 結(jié) 語

專業(yè)課程教學(xué)中要加強(qiáng)思政教育是新形勢下落實“立德樹人”任務(wù)的必然趨勢，生物化學(xué)課程涉及的高校大學(xué)生范圍廣、數(shù)量多，也是許多生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)的考研必選課程。相較于其他課程，它的影響大、時程長，學(xué)生也比較重視；它涉及的專業(yè)內(nèi)容十分豐富，知識點眾多，與社會生產(chǎn)和生活密切關(guān)聯(lián)，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(xué)課程教育教學(xué)全過程，使專業(yè)核心課程與思想政治理論課同向同行，為培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞墓こ虘?yīng)用型大學(xué)生提供重要方法與指導(dǎo)。