以課程思政建設(shè)為牽引設(shè)計(jì)“生物化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容
——以“酶催化特性”為典型案例

楊 晶，申曉林

（北京化工大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100029）

引言

近年來，課程思政建設(shè)已上升為高等教育發(fā)展的國家戰(zhàn)略。2019年3月，習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上提出了八個(gè)“統(tǒng)一”［1］，其中堅(jiān)持政治性和學(xué)理性相統(tǒng)一、堅(jiān)持價(jià)值性和知識(shí)性相統(tǒng)一對(duì)于專業(yè)課的課程思政改革推進(jìn)具有重要引領(lǐng)作用［2］。習(xí)近平總書記在會(huì)上還強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一。要挖掘其他課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育資源，實(shí)現(xiàn)全員全程全方位育人［1］。這些重要論述為課程思政建設(shè)指明了方向。圍繞“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”這一根本問題，在原有知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)之外側(cè)重價(jià)值目標(biāo)的調(diào)整，注重在價(jià)值傳播中凝聚知識(shí)和能力意蘊(yùn)，在知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)中彰顯價(jià)值引領(lǐng)［3］。

新時(shí)代對(duì)課程育人質(zhì)量提出了新要求和新任務(wù)。課程教學(xué)目標(biāo)不再僅停留于知識(shí)層面的傳道、解惑，而是要契合價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念。通過教學(xué)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)性，注重加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思辨、學(xué)以致用、勇于創(chuàng)新和終身學(xué)習(xí)的能力；引領(lǐng)學(xué)生完善人格、提升修養(yǎng)，建立科學(xué)價(jià)值觀，培養(yǎng)愛國、自信及擔(dān)當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)。

新時(shí)代下的課程教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)課堂內(nèi)容達(dá)到知識(shí)、能力和素質(zhì)融會(huì)貫通、層層滲透，通過設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，逐步引導(dǎo)學(xué)生建立能力和價(jià)值目標(biāo)。通過設(shè)計(jì)多元化教學(xué)方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，提升自我學(xué)習(xí)能力，建立終身學(xué)習(xí)意識(shí)；通過設(shè)計(jì)多樣的過程監(jiān)控、評(píng)價(jià)方式，引導(dǎo)學(xué)生多角度完善自我。這些教學(xué)要素都需要發(fā)揮教師的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

知識(shí)體系是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，課程案例是連接知識(shí)、能力和素質(zhì)渾然天成的紐帶。整體的課程內(nèi)容既要體現(xiàn)專業(yè)性又要突出前沿性，符合國情、社情，具有時(shí)代性、科學(xué)性和針對(duì)性。好的教學(xué)內(nèi)容注重能力和素質(zhì)雙向培養(yǎng)，而不是為了強(qiáng)調(diào)思想政治教育內(nèi)涵而生搬硬靠；亦不是過多事例的堆砌和羅列，脫離專業(yè)內(nèi)容，遠(yuǎn)離能力培養(yǎng)的空洞說教；更不是以思政元素滲透為唯一教學(xué)目的，脫離課堂教學(xué)的真正意義。因此，設(shè)計(jì)好教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生德才兼?zhèn)涞年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)遵循價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”教育理念，堅(jiān)持融會(huì)貫通的原則，深度挖掘知識(shí)體系的內(nèi)在本質(zhì)和特點(diǎn)。抓住向?qū)W生傳遞的知識(shí)體系內(nèi)在要點(diǎn)，找準(zhǔn)思政元素，是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。只有讓思政元素與知識(shí)體系自然融合才會(huì)對(duì)教學(xué)維度和深度起到增色效果。讓思政元素在教學(xué)內(nèi)容中像具體事例一樣自然出現(xiàn)和存在，既能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、創(chuàng)新意識(shí)等能力，又能春風(fēng)化雨般引領(lǐng)學(xué)生養(yǎng)成愛國、自信、擔(dān)當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)。知識(shí)要點(diǎn)在思政元素中充分體現(xiàn)，剖析思政元素也是進(jìn)一步夯實(shí)知識(shí)體系，提升專業(yè)能力、升華思政內(nèi)涵。

一、“生物化學(xué)”課程和案例的基本情況

“生物化學(xué)”是我校生物領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，是研究生命物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及生命活動(dòng)過程中各種化學(xué)變化的基礎(chǔ)生命科學(xué)。課程建設(shè)以知識(shí)體系為基礎(chǔ)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論、原理、系統(tǒng)的理解。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思辨、學(xué)以致用、勇于創(chuàng)新的意識(shí)和能力。以培養(yǎng)德才兼?zhèn)?、敢于?dān)當(dāng)?shù)膰覘澚簽榧喝?，將生物化學(xué)知識(shí)體系與國家政策、時(shí)事動(dòng)態(tài)及科學(xué)前沿進(jìn)展有效融合，深度引導(dǎo)學(xué)生踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，培養(yǎng)其專業(yè)素養(yǎng)和法治觀念，堅(jiān)定“四個(gè)自信”?！吧锘瘜W(xué)”課程內(nèi)容包含大量的生命現(xiàn)象、自然規(guī)律和代謝途徑，還涉及在探索自然科學(xué)過程中不斷涌現(xiàn)出的閃光人物和事件，蘊(yùn)含豐富的思政元素。但要自然融合知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)，春風(fēng)化雨般不斷滲透和激發(fā)學(xué)生學(xué)有所用、學(xué)有所思、學(xué)有所成、心有國家，則需要授課教師認(rèn)真思考，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容才能實(shí)現(xiàn)。按照上述設(shè)計(jì)理念和思路，以“酶催化專一性及其表現(xiàn)形式”為例展示教學(xué)內(nèi)容總體設(shè)計(jì)情況。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐情況

（一）課程內(nèi)容總體教學(xué)設(shè)計(jì)

此部分教學(xué)內(nèi)容分三個(gè)層次。第一層次：深挖知識(shí)要點(diǎn)。酶催化專一性主要表現(xiàn)在酶對(duì)催化底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有特定要求。酶在限定底物結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也限定了其自身的催化范圍，這是選擇思政元素的切入口。另外，酶催化專一性與其活性中心結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。改變活性中心結(jié)構(gòu)是調(diào)整酶催化專一性的有效途徑，這是創(chuàng)新的角度。第二層次：根據(jù)知識(shí)要點(diǎn)，找準(zhǔn)思政元素。以酯酶為例，其只催化由脂肪酸和脂肪醇形成的酯基鍵，但對(duì)芳香酸形成酯基鍵或者其他化學(xué)鍵不具備催化活性。這種鍵專一的催化特性限定了酯酶對(duì)底物的催化范圍。因此，酯酶對(duì)廣泛使用的聚酯塑料如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），不具有催化酯基鍵分解的能力?；诖怂伎荚O(shè)計(jì)思政元素有以下幾點(diǎn)。

1.發(fā)展與環(huán)境問題。2021年世界纖維級(jí)聚酯產(chǎn)能11 111.4萬噸，瓶級(jí)聚酯產(chǎn)能3 270.4萬噸，使用量巨大，但自然界存在的酯酶無法對(duì)其催化降解，PET自然降解需上百年，大量使用會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。另外，聚乙烯、聚丙烯、聚苯烯等塑料也同樣由于酶催化的專一性而無法在自然界中分解。這些材料滿足了人類發(fā)展需求但極大破壞了生態(tài)平衡，這是酯酶催化特性的兩面性與思政元素的自然融合?！鞍l(fā)展與環(huán)境”這一思政元素的提出開啟了此教學(xué)內(nèi)容圍繞知識(shí)、能力、素質(zhì)融合培養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)。

2.國家實(shí)行“限塑令”是節(jié)流的有效措施。帶領(lǐng)學(xué)生了解“限塑令”的具體內(nèi)容；引導(dǎo)學(xué)生從酶催化特性知識(shí)角度解讀“限塑令”頒布的重要意義，深刻理解“限塑令”是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措之一。

3.科技創(chuàng)新是開源的有效手段。從發(fā)展生物降解性材料，介紹目前推廣使用的兩種可降解塑料產(chǎn)品：聚己二酸丁二醇酯-共-聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）和聚乳酸（PLA）。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)思考材料的降解性能，培養(yǎng)學(xué)以致用的能力。另外，幫助學(xué)生分析目前生物降解性塑料發(fā)展?fàn)顩r和亟待解決的問題，培養(yǎng)學(xué)生承擔(dān)國家發(fā)展重任的責(zé)任感和使命感。另外，從酶結(jié)構(gòu)改造創(chuàng)新角度，向?qū)W生展示通過改造酶結(jié)構(gòu)發(fā)展能分解PET的酶的最新突破性研究成果，引導(dǎo)學(xué)生建立多維度思考的能力。通過科技創(chuàng)新實(shí)例讓學(xué)生清楚意識(shí)到科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新對(duì)社會(huì)發(fā)展的巨大作用；幫助學(xué)生樹立科技創(chuàng)新的意識(shí)，也讓學(xué)生提升專業(yè)能力，擁有敢于創(chuàng)新的底氣和勇氣。

將知識(shí)體系、能力培養(yǎng)和時(shí)政國情、國家需求有機(jī)融合，具有時(shí)代性、科學(xué)性和針對(duì)性。通過“剝蔥皮”式教學(xué)方法，層層引導(dǎo)學(xué)生深度思考，培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)角度理解國家政策，心系國家發(fā)展，關(guān)心國家所需，向?qū)W生滲透使命感和責(zé)任感；幫助學(xué)生建立科技創(chuàng)新意識(shí)和自我提升的方向。通過此課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)可以達(dá)到學(xué)以致用的效果。

（二）教學(xué)過程與實(shí)踐

1.根據(jù)知識(shí)要點(diǎn)，找準(zhǔn)思政元素切入口。以每天接觸的食物為例，食物中含有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等不同結(jié)構(gòu)成分，在體內(nèi)分別在糖苷酶、脂肪酶、蛋白酶催化作用下分解，由此引出酶具有催化專一特性，而且明確“酶在限定底物結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也限定了其自身的催化范圍”這一辯證思想。

2.知識(shí)與實(shí)例的有效融合，自然引出思政元素。以催化由脂肪酸和脂肪醇形成的酯基鍵的酯酶為例，將脂肪族三酯酰甘油酯與日常應(yīng)用的聚酯塑料PET的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生思考自然界中的酯酶對(duì)PET是否具有催化分解的作用，開展思維拓展性教學(xué)，提升學(xué)生學(xué)以致用的能力。視野拓展部分可展示目前全球PET的產(chǎn)能，PET在生產(chǎn)、生活中發(fā)揮的作用；同時(shí)提出由于自然界中的酯酶鍵專一催化特性無法分解PET，大量使用會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從聚酯PET延展到其他常用的聚乙烯、聚丙烯、聚苯烯等塑料。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)結(jié)構(gòu)角度思考由碳碳單鍵構(gòu)成的聚烯烴材料，在自然界中是否具有被自然界中的酶催化降解的可能。這些聚烯烴材料已成為生活密不可分的一部分，但使用越多對(duì)環(huán)境的破壞越嚴(yán)重。自然而然地提出思政元素——從酶的催化專一性看發(fā)展與環(huán)境問題。

3.價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”。圍繞“發(fā)展與環(huán)境”問題，引導(dǎo)學(xué)生思考“開源節(jié)流”的解決思路。節(jié)流措施以國家頒布的“限塑令”為例。帶領(lǐng)學(xué)生了解限塑令的具體內(nèi)容及國家塑料制品推廣使用的要求。引導(dǎo)學(xué)生從酶催化專一特性知識(shí)角度解讀限塑令頒布的重要意義，深刻理解限制塑料使用是讓民眾懂得綠色生活，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種重要舉措這一深層次的含義；從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)理性分析國家政策的能力，心系國家發(fā)展。

用“開源”的方式講授相關(guān)科技創(chuàng)新。“限塑令”在某種程度上是權(quán)宜之策，要從根本上解決問題還需要科技創(chuàng)新。從發(fā)展生物降解性塑料角度創(chuàng)新講解目前推廣使用的兩種可降解塑料產(chǎn)品：PBAT和PLA。引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)結(jié)構(gòu)角度分析這些材料在自然酶催化下的生物降解性能；分析目前生物降解性塑料發(fā)展?fàn)顩r和存在的問題，幫助學(xué)生建立承擔(dān)國家發(fā)展重任的使命感和責(zé)任感。酶結(jié)構(gòu)改造創(chuàng)新講授以2020年在Nature發(fā)表的一篇“能吃PET的酶”的最新研究成果為例，向?qū)W生展示研究者在此領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，進(jìn)一步深化結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系知識(shí)要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生建立多角度解決問題的能力。通過這些創(chuàng)新途徑的學(xué)習(xí)讓學(xué)生清楚意識(shí)到科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新對(duì)社會(huì)發(fā)展的巨大作用，幫助學(xué)生樹立科技創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)自身專業(yè)功底，敢于創(chuàng)新。

課后分組討論交流題可設(shè)置為，收集資料并利用所學(xué)知識(shí)理解垃圾分類中廚余垃圾運(yùn)用生物酶有效處理的可行性及與“雙碳”目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性。通過查閱資料，學(xué)生將已學(xué)過的糖化學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)、脂類物質(zhì)和酶催化特性等基礎(chǔ)知識(shí)與廚余垃圾后處理相聯(lián)系，進(jìn)行深入自主學(xué)習(xí)。從而緊跟時(shí)事動(dòng)態(tài)，了解“雙碳”目標(biāo)，關(guān)注國家發(fā)展，樹立自我學(xué)習(xí)努力的方向。

三、教學(xué)反思

教學(xué)內(nèi)容抓住知識(shí)體系中“酶在限定底物結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也限定了其自身的催化范圍”這一辯證思想。以具有鍵專一催化特性的酯酶為例，通過底物結(jié)構(gòu)對(duì)比分析方式，將催化專一性（知識(shí)體系）和“發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系”（思政元素）有效融合。剖析思政元素（“限塑令”、材料創(chuàng)新、酶結(jié)構(gòu)創(chuàng)新）進(jìn)一步夯實(shí)知識(shí)體系，提升專業(yè)能力、升華思政內(nèi)涵，契合價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念。

（一）存在的困難和問題

實(shí)施過程中對(duì)課時(shí)的把控。從一個(gè)知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，通過課程內(nèi)容設(shè)計(jì)，極大豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容，必然會(huì)占用比以前單一講解知識(shí)點(diǎn)表層含義更多時(shí)間，影響課程整體進(jìn)度。

（二）改進(jìn)的思路

要想落實(shí)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的教學(xué)理念，必須精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，可以采取如下改進(jìn)思路：（1）對(duì)以往課堂上講解的內(nèi)容重新思考、整合。注重對(duì)知識(shí)體系的理解、運(yùn)用，但不等于對(duì)知識(shí)內(nèi)容講解面面俱到。以育才重器、樹人育德為教學(xué)目標(biāo)，必須對(duì)課程整體教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整、刪減，課堂上以重點(diǎn)、難點(diǎn)、要點(diǎn)為主。以此為主線，學(xué)生有能力學(xué)好相關(guān)內(nèi)容。（2）考慮采取多元化的教學(xué)方式，如線上線下混合式教學(xué)?？梢詫⒁恍┨嵘柟獭⒓訌?qiáng)的課程內(nèi)容發(fā)布在線上平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生利用線上資源自行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。（3）在線發(fā)布導(dǎo)學(xué)提綱，課前引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)，提前查閱資料，以提高課堂學(xué)習(xí)效率。（4）注重學(xué)習(xí)過程監(jiān)控，采取多元化的考評(píng)方式?？荚u(píng)內(nèi)容可包含：課前準(zhǔn)備資料、隨堂測試、課后線上學(xué)習(xí)、小組討論、課后作業(yè)等。

結(jié)語

知識(shí)體系是教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，案例是連接知識(shí)、能力和素質(zhì)渾然天成的紐帶。教學(xué)內(nèi)容既體現(xiàn)專業(yè)性又突出前沿性，符合國情、社情，具有時(shí)代性、科學(xué)性和針對(duì)性，才能保證能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)同向同行；挖掘好課程思政元素，設(shè)計(jì)好教學(xué)內(nèi)容，才能充分發(fā)揮課程的思想政治教育功能。