依托教材建設(shè)的生物化學(xué)“課程思政”的設(shè)計(jì)與實(shí)施

賈長虹，丁存寶，常麗新，張俊杰，潘玉欣，王麗萍

(華北理工大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河北 唐山 063210)

引言

中共中央關(guān)于“課程思政”的一系列文件和指示，為教育教學(xué)全過程的實(shí)施提供了貫徹執(zhí)行的依據(jù)，為高等學(xué)校全方位育人提供了準(zhǔn)則。教材承載著教學(xué)任務(wù)，體現(xiàn)著學(xué)習(xí)內(nèi)容。新形態(tài)教材還支撐著學(xué)生自主學(xué)習(xí)和校際共享資源的重任。在教材建設(shè)中，注重納入“課程思政”元素，讓教材成為服務(wù)教學(xué)的有力工具、“課程思政”的有效載體，使教與學(xué)成為“有源的活水”，使教學(xué)活動有據(jù)可依。

在教材建設(shè)中，注重學(xué)習(xí)與“課程思政”相關(guān)的理論，努力尋找“課程思政”與教材內(nèi)容的融匯點(diǎn)。例如，認(rèn)真學(xué)習(xí)馬克思主義哲學(xué)的思想體系，作為“課程思政”的牢固基石；努力領(lǐng)會新形勢下中央關(guān)于教育教學(xué)的要求，作為“課程思政”的精神食糧；密切關(guān)注一般學(xué)科，如腦科學(xué)、心理學(xué)和生理學(xué)等，作為“課程思政”的新鮮血液；隨時跟進(jìn)具體學(xué)科，如課程與教學(xué)論、生物化學(xué)等專業(yè)知識體系，作為“課程思政”的有力保障[1-3]。

一、“課程思政”對教材建設(shè)的引領(lǐng)

新時代要求教師形成新思想和新理念。“培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人”是教育教學(xué)的根本問題。2018年教師節(jié)，在全國教育大會上，習(xí)主席強(qiáng)調(diào)了六個“下功夫”，給教育教學(xué)工作提出了具體指導(dǎo)。下面結(jié)合自己的理解，從五個方面探討“課程思政”對教材建設(shè)的引領(lǐng)[4-6]。

(一)加強(qiáng)品德修養(yǎng)，厚植愛國情懷

愛國主義，包含著我們對祖國歷史、文化、山川河流產(chǎn)生的自豪感，對黨領(lǐng)導(dǎo)的擁護(hù)和支持，對人民的熱愛。有了這些情感，才能修品行、立大志、創(chuàng)大業(yè)、堅(jiān)定服務(wù)人民、貢獻(xiàn)國家的決心。

生物化學(xué)的許多內(nèi)容，都可以納入這些元素。緒論的紙質(zhì)資源中有一個標(biāo)題“我國科學(xué)家在生物化學(xué)方面的研究”，從結(jié)晶牛胰島素的研究者王應(yīng)睞，到鄒承魯，再到施一公，介紹他們對祖國做出的貢獻(xiàn)；在相應(yīng)的位置“科技視野”標(biāo)簽“我國學(xué)者近年來的成果”，鏈接數(shù)字資源中更豐富內(nèi)容；在ICC教學(xué)平臺還有隨時更新的資料。如針對這次新冠肺炎疫情，加入病毒結(jié)構(gòu)、遺傳方式等基本知識，結(jié)合抗疫過程，體會中國的大國擔(dān)當(dāng)、科技領(lǐng)先、人民至上、國際合作等精神，培養(yǎng)青年學(xué)生大愛大德的寬廣胸懷。

(二)拓展科學(xué)知識，提高綜合素養(yǎng)

拓展知識、開闊視野是力量、是創(chuàng)造的源泉，是提高綜合素質(zhì)的基本保障。以學(xué)生為中心，教師對學(xué)生進(jìn)行導(dǎo)學(xué)；培養(yǎng)學(xué)生形成樂學(xué)、勤學(xué)、善學(xué)的習(xí)慣，奠定培育社會主義新人的基礎(chǔ)。以生物化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能為承載，以知識的拓展和科技前沿作為開闊視野的資料，探究不同的學(xué)習(xí)方法，鍛煉多種思維方式，達(dá)到學(xué)生、教師、知識三者之間，在方法和思維方式上的共鳴。新教材中，對生物化學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減和重組，注重知識的科學(xué)性、系統(tǒng)性、邏輯性和層次感。如第二章多糖部分將概念和分類合并簡化，降低學(xué)生對復(fù)雜知識的“畏難情緒”；每章章前的“知識導(dǎo)圖”、適當(dāng)加入“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”和“思維導(dǎo)圖”，可以培養(yǎng)學(xué)生“樂學(xué)、善學(xué)”。生物化學(xué)知識蘊(yùn)含著進(jìn)行思維訓(xùn)練的豐富內(nèi)容，深入挖掘和合理運(yùn)用，會起到提高學(xué)習(xí)效率的顯著效果。

(三)培養(yǎng)科學(xué)精神，形成健全人格

健全人格，簡單的說，就是人格的正常、和諧發(fā)展，是大學(xué)生實(shí)現(xiàn)自身價值、立足社會的有力保障?？茖W(xué)家和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事，能夠體現(xiàn)多種科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，堅(jiān)持不懈奮斗，敢于擔(dān)當(dāng)，善于抓住機(jī)會，學(xué)會在挫折中開創(chuàng)新局面。教材第一章“科學(xué)史話”中“袁隆平及雜交水稻”(視頻)，講述了一位90多歲，勇于探索、知識豐富、思維敏捷、愛好廣泛、關(guān)愛他人、貢獻(xiàn)祖國、惠及世界的受人尊敬的老人與雜交水稻的故事，這個故事能讓學(xué)生心靈激蕩、油然而生崇敬、奮發(fā)向上的激情。

(四)熱愛美好生活，關(guān)注自身健康

杜伽爾說過：“生命是美好的，一切物質(zhì)是美好的，智慧是美好的，愛是美好的！”怎樣體會這種美好，也是引領(lǐng)生物化學(xué)教材建設(shè)的一個思路。要達(dá)到健康的目的，首先要了解自己，積極關(guān)注身體變化和情緒反應(yīng)。教材第五章“知識拓展”中“生命為何偏愛螺旋？--life is spirals”(視頻)，第十一章“科技視野”中“半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明——生物學(xué)最美麗的實(shí)驗(yàn)”，讓人們進(jìn)入DNA結(jié)構(gòu)和復(fù)制的微觀領(lǐng)域，了解自身、體會生命的美好。第八章“科技視野”的“生物發(fā)光原理及應(yīng)用研究”中，引用了杜牧的《秋夕》“銀燭秋光冷畫屏，輕羅小扇撲流螢”，體會著自然和我國傳統(tǒng)文化的魅力。此外，第十一章“學(xué)習(xí)與探究”中“核酸類保健品有用嗎？”，不僅為參與討論、分析問題、敢于質(zhì)疑提供素材，也為實(shí)際生活提供指導(dǎo)。數(shù)字資源中，包含了大量有關(guān)疾病介紹和相應(yīng)的健康保健知識。

(五)樹立全球觀念，增強(qiáng)生態(tài)意識

全球觀念，提示我們應(yīng)該用世界的眼光看問題，也體現(xiàn)了習(xí)主席“人類命運(yùn)共同體”的思想。這一理念告訴我們，全人類應(yīng)該在互相尊重、平等的前提下，樹立參與、合作、開放意識，努力在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、疾病防御和生態(tài)保護(hù)等方面實(shí)現(xiàn)全球協(xié)同性發(fā)展。6月5日是世界環(huán)境日，深刻領(lǐng)會“綠水青山就是金山銀山”，增強(qiáng)生態(tài)意識，理解人與自然要和諧共生。教材中的相關(guān)素材，如“拾零”中，第二章的“能源甘蔗與燃料乙醇”、第十章“生物柴油的應(yīng)用和前景”，引發(fā)學(xué)生對能源危機(jī)的思考，增強(qiáng)全球觀念和生態(tài)意識，將保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行辯證理解，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的效果。

二、教材中“課程思政”的設(shè)計(jì)和使用

在有關(guān)“課程思政”基本思想的引領(lǐng)下，進(jìn)行新形態(tài)教材的建設(shè)，繼而利用教材的豐富資源，進(jìn)行“課程思政”內(nèi)容的挖掘和利用[7-10]。

(一)教材中可利用的“課程思政”資源

教材的各個章節(jié)，除了按照經(jīng)典方式撰寫的紙質(zhì)資源外，對應(yīng)某些知識點(diǎn)相應(yīng)位置，有四類數(shù)字資源的標(biāo)簽，即科技視野、知識拓展、科學(xué)史話和學(xué)習(xí)與探究，教材十三章，各類標(biāo)簽總數(shù)分別為84、163、64和64，通過教材首頁給出的鏈接，可以進(jìn)行學(xué)習(xí)和參考。數(shù)字資源的展現(xiàn)形式有文字、文章、動畫、圖片、圖解、視頻等多種。

每章的最后還有網(wǎng)上更多資源，其中除了小結(jié)和PPT以外，還有生化實(shí)戰(zhàn)、自測題、教學(xué)參考(包括視頻資料、推薦閱讀和參考文獻(xiàn)：)等欄目，其中部分視頻資料、推薦閱讀以鏈接網(wǎng)站和教學(xué)平臺的形式給出，可以達(dá)到及時更新的效果。

(二)酶化學(xué)“課程思政”的利用舉例

下面以酶化學(xué)為例，簡述如何利用教材中的“課程思政”資源。

第四章酶化學(xué)是靜態(tài)生物化學(xué)中的重要部分，講述酶的特性和化學(xué)本質(zhì)、命名和分類、結(jié)構(gòu)與功能、活力測定與分離純化、應(yīng)用及固定化等。酶化學(xué)中四類數(shù)字資源標(biāo)簽和生化實(shí)戰(zhàn)的數(shù)目分別為12、13、7、9和2。這些素材，很多都可以作為“課程思政”的源泉。下面以這五項(xiàng)內(nèi)容為線索，簡述可以融入“課程思政”的典型內(nèi)容。

1.“科技視野”與激發(fā)銳意進(jìn)取和改革創(chuàng)新

作為二十一世紀(jì)帶頭學(xué)科的生物學(xué)及其相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展。緊貼時代前沿，跟上發(fā)展步伐，有利于做好“課程思政”融入教學(xué)的工作。

教材的“科技視野”欄目做了大量更新。如：“納米酶”介紹一類蘊(yùn)含酶學(xué)特性的納米材料，在納米尺度表現(xiàn)出只有天然酶才具有的酶學(xué)催化特性?！叭斯っ浮敝v述通過人工方法合成的一種酶，本質(zhì)可以是蛋白質(zhì)，也可以是其他簡單大分子，其功能與天然酶相似。這些內(nèi)容，賦予傳統(tǒng)概念新的內(nèi)涵，能開闊學(xué)生視野，增加科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)創(chuàng)新意識，增強(qiáng)學(xué)生為人類做貢獻(xiàn)的決心和信心。“非水介質(zhì)中的酶促反應(yīng)”介紹了非水環(huán)境催化反應(yīng)的特性，顛覆了一般性思維，即生物體內(nèi)的催化反應(yīng)，在溫和水環(huán)境下進(jìn)行，非水環(huán)境中，酶容易變性失活，從而理解求異思維在科學(xué)領(lǐng)域的價值?！伴L壽的秘密：端粒酶”(視頻)，解釋了端粒和端粒酶的作用原理，為揭示衰老機(jī)制和延年益壽提供依據(jù)，繼而創(chuàng)新性的開拓增進(jìn)健康的思路。

2.“知識拓展”與探求身心健康和美好生活

知識拓展的很多內(nèi)容，在深度、廣度、高度和不同的角度四個維度延伸基本知識，利于學(xué)生開闊視野，從而在理解知識的基礎(chǔ)上，理論聯(lián)系實(shí)際，指導(dǎo)建立正確的理念，提供追求美好生活的依據(jù)。

視頻“輔酶Q10的作用”介紹了輔酶Q10在生物體內(nèi)的分布、生物學(xué)特性、化學(xué)結(jié)構(gòu)、以及通過臨床實(shí)驗(yàn)顯示的作用：即對免疫反應(yīng)、輔助治療愛滋病、預(yù)防癌癥等的支持。教學(xué)中可以通過分析問題“作為保健品的輔酶Q10有作用嗎？”，引導(dǎo)學(xué)生對這一知識點(diǎn)的各個維度的理解，從而梳理知識，并與健康保健相聯(lián)系?！皹O端酶的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用”，打破了常規(guī)的對酶作用條件溫和的理解，介紹了極端環(huán)境下的微生物，產(chǎn)生的嗜熱或冷、嗜鹽、堿或酸、嗜壓等多種具有特異功能的酶。如DNA聚合酶，是利用于PCR技術(shù)的關(guān)鍵酶，也是第一個被發(fā)現(xiàn)的極端酶，它來自水生嗜熱菌。目前新冠病毒肆虐于世界各地，其快速準(zhǔn)確的檢測是與病毒抗?fàn)幍闹匾h(huán)節(jié)，檢測方法主要采用的就是PCR技術(shù)。

3.“科學(xué)史話”與追尋真知真理和科學(xué)精神

“科學(xué)史話”講述科學(xué)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的背景、科學(xué)家艱難探索的過程、趣事趣聞等，在科學(xué)家們追尋真理的過程中，體現(xiàn)著富有豐富內(nèi)涵的科學(xué)精神。

“酶化學(xué)與諾貝爾獎”簡述了在酶學(xué)研究過程中，科學(xué)家們堅(jiān)持不懈，求真務(wù)實(shí)的精神。1878年酶的概念首次由Kühne提出。隨后，科學(xué)家們對酶的研究不斷深入。Buchner兄弟質(zhì)疑了酶催化必須在活細(xì)胞進(jìn)行的權(quán)威觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了發(fā)酵是酶作用的結(jié)果(1897年)，獲得了諾貝爾化學(xué)獎(1907年)。Sumner和Northrop是1946年諾貝爾化學(xué)獎得主，他們先后制得了脲酶和胃蛋白酶晶體，值得一提的是，Sumner在左臂殘缺的狀況下進(jìn)行工作，其艱苦奮斗精神可見一斑。Boyer研究ATP合酶，從提出“結(jié)合變構(gòu)”學(xué)說的論文被拒絕發(fā)表，到“旋轉(zhuǎn)催化機(jī)制”，最后在Walker揭示的ATP合酶三維結(jié)構(gòu)的有力支持下，闡明了該酶的作用機(jī)制，獲得諾貝爾化學(xué)獎(1997年)，該過程說明合作的重要性和創(chuàng)新精神的意義。1989年諾貝爾化學(xué)獎得主Altman和Cech，在20世紀(jì)70年代，整個主流研究關(guān)注在基因組層面的時候，勇于探索，開始了對某些特殊基因的興趣，發(fā)現(xiàn)了具有催化功能RNA的，使酶學(xué)研究又進(jìn)入了一個新領(lǐng)域。

4.“學(xué)習(xí)與探究”與樹立辯證思維和唯物思想

“學(xué)習(xí)與探究”，涵蓋了認(rèn)知理論、落地的學(xué)習(xí)方法和問題探究方式，很多來自編者教學(xué)中的切身體會。

“酶的專一性”中，強(qiáng)調(diào)了在理解概念時，應(yīng)全面考慮底物、產(chǎn)物和反應(yīng)性質(zhì)，而不能簡單理解為“酶作用于某一類或者某一種底物的性質(zhì)”，而是“酶催化某一類或某一種底物發(fā)生特定反應(yīng)，生成特定產(chǎn)物的性質(zhì)”。這里面蘊(yùn)含著馬克思主義哲學(xué)的全面系統(tǒng)、而不是片面孤立看問題的理論。動畫“胰蛋白酶的酶原激活”展示了無活性的胰蛋白酶原成為有活性胰蛋白酶的原理。該過程需要在Ca2+存在下，腸激酶激發(fā)，失去六肽。生動的動畫能夠提高學(xué)習(xí)興趣，同時這一實(shí)例是結(jié)構(gòu)影響功能的典型代表，是對馬克思主義哲學(xué)辯證統(tǒng)一觀點(diǎn)的有力支持。視頻“酶反應(yīng)動力學(xué)”，講述了在米氏方程推導(dǎo)過程中，從“快速平衡學(xué)說”，到“擬穩(wěn)態(tài)學(xué)說”，繼而分析“擬”字的含義，是馬克思主義否定之否定觀點(diǎn)貼切的應(yīng)用。動畫“酶與底物的誘導(dǎo)契合”，展示了酶與底物的互補(bǔ)，就像手和手套的關(guān)系，手伸進(jìn)手套，手套的形狀才跟著發(fā)生了變化。這一實(shí)例很好的詮釋了“于危機(jī)中育新機(jī)，于變局中開新局”的重要意義。

5.“生化實(shí)戰(zhàn)”與體現(xiàn)時代精神和個人品質(zhì)

酶化學(xué)的“生化實(shí)戰(zhàn)”，有兩個內(nèi)容，均來自教材編者。其一“β-葡萄糖醛酸苷酶的晶體結(jié)構(gòu)及催化構(gòu)效”是北京理工大學(xué)/清華大學(xué)李春教授課題組的科研成果。解析了來源于真菌Aspergillus oryzae的β-葡萄糖醛酸苷酶(PGUS)及其與產(chǎn)物單葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，揭示了PGUS在活性中心的疏水底物通道、催化關(guān)鍵活性口袋的區(qū)域結(jié)構(gòu)。其二是來自天津大學(xué)黃鶴教授團(tuán)隊(duì)的成果“通過截?cái)嘁鹊鞍酌溉犴g區(qū)域來實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定性增強(qiáng)”。他們將豬胰蛋白酶柔性區(qū)的78～90位氨基酸作為突變靶點(diǎn)，通過不同程度地截?cái)嘣搮^(qū)域構(gòu)建了5個變體，其中突變型D9熱穩(wěn)定性更高，有望應(yīng)用于更為廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。

在其他章節(jié)有王希胤、常麗新、賈長虹和丁存寶四位老師提供的“生化實(shí)戰(zhàn)”。這些落地的實(shí)例，除了引導(dǎo)學(xué)生了解科研內(nèi)容外，還可以介紹在多年的合作編寫教材過程中，親身感受到老師們的勇于創(chuàng)新、兢兢業(yè)業(yè)、一絲不茍、密切合作、真誠溝通、和藹可親的優(yōu)良品質(zhì)。使學(xué)生對科研、對教材、對作者產(chǎn)生看得見、抓得到的感覺，真正感受到時代精神和老師們的個人品質(zhì)，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)知識的熱愛，提升參與科學(xué)研究和認(rèn)真讀書的熱情，也推動了學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)課題的申報(bào)，做到科研對教學(xué)的反哺。

三、教學(xué)中“課程思政”的實(shí)施

為了有效達(dá)成包括“課程思政”在內(nèi)的教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)過程中，以O(shè)BE為核心理念，第3版教材為主要教學(xué)資料，采用適宜的教學(xué)組織形式、通過線上線下有機(jī)結(jié)合，在導(dǎo)學(xué)學(xué)案中給出清晰的教與學(xué)設(shè)計(jì)，總結(jié)如圖1所示。

圖1 生物化學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)圖示

下面以酶化學(xué)一部分內(nèi)容為例，簡述導(dǎo)學(xué)學(xué)案對教學(xué)實(shí)施的提示，如表1所示。以基本教學(xué)內(nèi)容為主線，通過幾個方面進(jìn)行梳理：包括教師活動和學(xué)生活動；線上和線下；課前、課中和課后；重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)、熱點(diǎn)；目標(biāo)體現(xiàn)出方法、思維、能力和思政；重點(diǎn)程度以四拍音樂的強(qiáng)、弱、次強(qiáng)、次弱表示。

表1 酶的結(jié)構(gòu)和功能的一部分學(xué)案

四、結(jié)語

充分利用參與“生物化學(xué)”新形態(tài)教材建設(shè)的機(jī)會，努力將“課程思政”融入教材中，繼而在教學(xué)過程中，實(shí)施“課程思政”。經(jīng)過精心策劃，注重教法、教風(fēng)，與現(xiàn)代化教學(xué)手段和技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)質(zhì)量的提高。同時在教育教學(xué)改革的理論和實(shí)踐中，不斷學(xué)習(xí)新理念、探索新方法、為下一版教材修訂奠定基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)“四個教”要素，即教師、教材、教法、教風(fēng)的共同提高，為培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的、能夠擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的接班人做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。