依托教材建设的生物化学“课程思政”的设计与实施

贾长虹，丁存宝，常丽新，张俊杰，潘玉欣，王丽萍

(华北理工大学 生命科学学院，河北 唐山 063210)

引言

中共中央关于“课程思政”的一系列文件和指示，为教育教学全过程的实施提供了贯彻执行的依据，为高等学校全方位育人提供了准则。教材承载着教学任务，体现着学习内容。新形态教材还支撑着学生自主学习和校际共享资源的重任。在教材建设中，注重纳入“课程思政”元素，让教材成为服务教学的有力工具、“课程思政”的有效载体，使教与学成为“有源的活水”，使教学活动有据可依。

在教材建设中，注重学习与“课程思政”相关的理论，努力寻找“课程思政”与教材内容的融汇点。例如，认真学习马克思主义哲学的思想体系，作为“课程思政”的牢固基石；努力领会新形势下中央关于教育教学的要求，作为“课程思政”的精神食粮；密切关注一般学科，如脑科学、心理学和生理学等，作为“课程思政”的新鲜血液；随时跟进具体学科，如课程与教学论、生物化学等专业知识体系，作为“课程思政”的有力保障[1-3]。

一、“课程思政”对教材建设的引领

新时代要求教师形成新思想和新理念。“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”是教育教学的根本问题。2018年教师节，在全国教育大会上，习主席强调了六个“下功夫”，给教育教学工作提出了具体指导。下面结合自己的理解，从五个方面探讨“课程思政”对教材建设的引领[4-6]。

(一)加强品德修养，厚植爱国情怀

爱国主义，包含着我们对祖国历史、文化、山川河流产生的自豪感，对党领导的拥护和支持，对人民的热爱。有了这些情感，才能修品行、立大志、创大业、坚定服务人民、贡献国家的决心。

生物化学的许多内容，都可以纳入这些元素。绪论的纸质资源中有一个标题“我国科学家在生物化学方面的研究”，从结晶牛胰岛素的研究者王应睐，到邹承鲁，再到施一公，介绍他们对祖国做出的贡献；在相应的位置“科技视野”标签“我国学者近年来的成果”，链接数字资源中更丰富内容；在ICC教学平台还有随时更新的资料。如针对这次新冠肺炎疫情，加入病毒结构、遗传方式等基本知识，结合抗疫过程，体会中国的大国担当、科技领先、人民至上、国际合作等精神，培养青年学生大爱大德的宽广胸怀。

(二)拓展科学知识，提高综合素养

拓展知识、开阔视野是力量、是创造的源泉，是提高综合素质的基本保障。以学生为中心，教师对学生进行导学；培养学生形成乐学、勤学、善学的习惯，奠定培育社会主义新人的基础。以生物化学基础知识、基本技能为承载，以知识的拓展和科技前沿作为开阔视野的资料，探究不同的学习方法，锻炼多种思维方式，达到学生、教师、知识三者之间，在方法和思维方式上的共鸣。新教材中，对生物化学的内容进行适当的删减和重组，注重知识的科学性、系统性、逻辑性和层次感。如第二章多糖部分将概念和分类合并简化，降低学生对复杂知识的“畏难情绪”；每章章前的“知识导图”、适当加入“学案导学”和“思维导图”，可以培养学生“乐学、善学”。生物化学知识蕴含着进行思维训练的丰富内容，深入挖掘和合理运用，会起到提高学习效率的显著效果。

(三)培养科学精神，形成健全人格

健全人格，简单的说，就是人格的正常、和谐发展，是大学生实现自身价值、立足社会的有力保障。科学家和科学发现的故事，能够体现多种科学精神，引导学生树立远大理想，坚持不懈奋斗，敢于担当，善于抓住机会，学会在挫折中开创新局面。教材第一章“科学史话”中“袁隆平及杂交水稻”(视频)，讲述了一位90多岁，勇于探索、知识丰富、思维敏捷、爱好广泛、关爱他人、贡献祖国、惠及世界的受人尊敬的老人与杂交水稻的故事，这个故事能让学生心灵激荡、油然而生崇敬、奋发向上的激情。

(四)热爱美好生活，关注自身健康

杜伽尔说过：“生命是美好的，一切物质是美好的，智慧是美好的，爱是美好的！”怎样体会这种美好，也是引领生物化学教材建设的一个思路。要达到健康的目的，首先要了解自己，积极关注身体变化和情绪反应。教材第五章“知识拓展”中“生命为何偏爱螺旋？--life is spirals”(视频)，第十一章“科技视野”中“半保留复制的实验证明——生物学最美丽的实验”，让人们进入DNA结构和复制的微观领域，了解自身、体会生命的美好。第八章“科技视野”的“生物发光原理及应用研究”中，引用了杜牧的《秋夕》“银烛秋光冷画屏，轻罗小扇扑流萤”，体会着自然和我国传统文化的魅力。此外，第十一章“学习与探究”中“核酸类保健品有用吗？”，不仅为参与讨论、分析问题、敢于质疑提供素材，也为实际生活提供指导。数字资源中，包含了大量有关疾病介绍和相应的健康保健知识。

(五)树立全球观念，增强生态意识

全球观念，提示我们应该用世界的眼光看问题，也体现了习主席“人类命运共同体”的思想。这一理念告诉我们，全人类应该在互相尊重、平等的前提下，树立参与、合作、开放意识，努力在经济建设、疾病防御和生态保护等方面实现全球协同性发展。6月5日是世界环境日，深刻领会“绿水青山就是金山银山”，增强生态意识，理解人与自然要和谐共生。教材中的相关素材，如“拾零”中，第二章的“能源甘蔗与燃料乙醇”、第十章“生物柴油的应用和前景”，引发学生对能源危机的思考，增强全球观念和生态意识，将保护环境和可持续发展进行辩证理解，达到“润物细无声”的效果。

二、教材中“课程思政”的设计和使用

在有关“课程思政”基本思想的引领下，进行新形态教材的建设，继而利用教材的丰富资源，进行“课程思政”内容的挖掘和利用[7-10]。

(一)教材中可利用的“课程思政”资源

教材的各个章节，除了按照经典方式撰写的纸质资源外，对应某些知识点相应位置，有四类数字资源的标签，即科技视野、知识拓展、科学史话和学习与探究，教材十三章，各类标签总数分别为84、163、64和64，通过教材首页给出的链接，可以进行学习和参考。数字资源的展现形式有文字、文章、动画、图片、图解、视频等多种。

每章的最后还有网上更多资源，其中除了小结和PPT以外，还有生化实战、自测题、教学参考(包括视频资料、推荐阅读和参考文献：)等栏目，其中部分视频资料、推荐阅读以链接网站和教学平台的形式给出，可以达到及时更新的效果。

(二)酶化学“课程思政”的利用举例

下面以酶化学为例，简述如何利用教材中的“课程思政”资源。

第四章酶化学是静态生物化学中的重要部分，讲述酶的特性和化学本质、命名和分类、结构与功能、活力测定与分离纯化、应用及固定化等。酶化学中四类数字资源标签和生化实战的数目分别为12、13、7、9和2。这些素材，很多都可以作为“课程思政”的源泉。下面以这五项内容为线索，简述可以融入“课程思政”的典型内容。

1.“科技视野”与激发锐意进取和改革创新

作为二十一世纪带头学科的生物学及其相关技术飞速发展。紧贴时代前沿，跟上发展步伐，有利于做好“课程思政”融入教学的工作。

教材的“科技视野”栏目做了大量更新。如：“纳米酶”介绍一类蕴含酶学特性的纳米材料，在纳米尺度表现出只有天然酶才具有的酶学催化特性。“人工酶”讲述通过人工方法合成的一种酶，本质可以是蛋白质，也可以是其他简单大分子，其功能与天然酶相似。这些内容，赋予传统概念新的内涵，能开阔学生视野，增加科学素养，激发创新意识，增强学生为人类做贡献的决心和信心。“非水介质中的酶促反应”介绍了非水环境催化反应的特性，颠覆了一般性思维，即生物体内的催化反应，在温和水环境下进行，非水环境中，酶容易变性失活，从而理解求异思维在科学领域的价值。“长寿的秘密：端粒酶”(视频)，解释了端粒和端粒酶的作用原理，为揭示衰老机制和延年益寿提供依据，继而创新性的开拓增进健康的思路。

2.“知识拓展”与探求身心健康和美好生活

知识拓展的很多内容，在深度、广度、高度和不同的角度四个维度延伸基本知识，利于学生开阔视野，从而在理解知识的基础上，理论联系实际，指导建立正确的理念，提供追求美好生活的依据。

视频“辅酶Q10的作用”介绍了辅酶Q10在生物体内的分布、生物学特性、化学结构、以及通过临床实验显示的作用：即对免疫反应、辅助治疗爱滋病、预防癌症等的支持。教学中可以通过分析问题“作为保健品的辅酶Q10有作用吗？”，引导学生对这一知识点的各个维度的理解，从而梳理知识，并与健康保健相联系。“极端酶的发现与应用”，打破了常规的对酶作用条件温和的理解，介绍了极端环境下的微生物，产生的嗜热或冷、嗜盐、碱或酸、嗜压等多种具有特异功能的酶。如DNA聚合酶，是利用于PCR技术的关键酶，也是第一个被发现的极端酶，它来自水生嗜热菌。目前新冠病毒肆虐于世界各地，其快速准确的检测是与病毒抗争的重要环节，检测方法主要采用的就是PCR技术。

3.“科学史话”与追寻真知真理和科学精神

“科学史话”讲述科学发明和发现的背景、科学家艰难探索的过程、趣事趣闻等，在科学家们追寻真理的过程中，体现着富有丰富内涵的科学精神。

“酶化学与诺贝尔奖”简述了在酶学研究过程中，科学家们坚持不懈，求真务实的精神。1878年酶的概念首次由Kühne提出。随后，科学家们对酶的研究不断深入。Buchner兄弟质疑了酶催化必须在活细胞进行的权威观点，强调了发酵是酶作用的结果(1897年)，获得了诺贝尔化学奖(1907年)。Sumner和Northrop是1946年诺贝尔化学奖得主，他们先后制得了脲酶和胃蛋白酶晶体，值得一提的是，Sumner在左臂残缺的状况下进行工作，其艰苦奋斗精神可见一斑。Boyer研究ATP合酶，从提出“结合变构”学说的论文被拒绝发表，到“旋转催化机制”，最后在Walker揭示的ATP合酶三维结构的有力支持下，阐明了该酶的作用机制，获得诺贝尔化学奖(1997年)，该过程说明合作的重要性和创新精神的意义。1989年诺贝尔化学奖得主Altman和Cech，在20世纪70年代，整个主流研究关注在基因组层面的时候，勇于探索，开始了对某些特殊基因的兴趣，发现了具有催化功能RNA的，使酶学研究又进入了一个新领域。

4.“学习与探究”与树立辩证思维和唯物思想

“学习与探究”，涵盖了认知理论、落地的学习方法和问题探究方式，很多来自编者教学中的切身体会。

“酶的专一性”中，强调了在理解概念时，应全面考虑底物、产物和反应性质，而不能简单理解为“酶作用于某一类或者某一种底物的性质”，而是“酶催化某一类或某一种底物发生特定反应，生成特定产物的性质”。这里面蕴含着马克思主义哲学的全面系统、而不是片面孤立看问题的理论。动画“胰蛋白酶的酶原激活”展示了无活性的胰蛋白酶原成为有活性胰蛋白酶的原理。该过程需要在Ca2+存在下，肠激酶激发，失去六肽。生动的动画能够提高学习兴趣，同时这一实例是结构影响功能的典型代表，是对马克思主义哲学辩证统一观点的有力支持。视频“酶反应动力学”，讲述了在米氏方程推导过程中，从“快速平衡学说”，到“拟稳态学说”，继而分析“拟”字的含义，是马克思主义否定之否定观点贴切的应用。动画“酶与底物的诱导契合”，展示了酶与底物的互补，就像手和手套的关系，手伸进手套，手套的形状才跟着发生了变化。这一实例很好的诠释了“于危机中育新机，于变局中开新局”的重要意义。

5.“生化实战”与体现时代精神和个人品质

酶化学的“生化实战”，有两个内容，均来自教材编者。其一“β-葡萄糖醛酸苷酶的晶体结构及催化构效”是北京理工大学/清华大学李春教授课题组的科研成果。解析了来源于真菌Aspergillus oryzae的β-葡萄糖醛酸苷酶(PGUS)及其与产物单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)复合物的晶体结构，揭示了PGUS在活性中心的疏水底物通道、催化关键活性口袋的区域结构。其二是来自天津大学黄鹤教授团队的成果“通过截断胰蛋白酶柔韧区域来实现热稳定性增强”。他们将猪胰蛋白酶柔性区的78～90位氨基酸作为突变靶点，通过不同程度地截断该区域构建了5个变体，其中突变型D9热稳定性更高，有望应用于更为广泛的工业领域。

在其他章节有王希胤、常丽新、贾长虹和丁存宝四位老师提供的“生化实战”。这些落地的实例，除了引导学生了解科研内容外，还可以介绍在多年的合作编写教材过程中，亲身感受到老师们的勇于创新、兢兢业业、一丝不苟、密切合作、真诚沟通、和蔼可亲的优良品质。使学生对科研、对教材、对作者产生看得见、抓得到的感觉，真正感受到时代精神和老师们的个人品质，激发学生对科学知识的热爱，提升参与科学研究和认真读书的热情，也推动了学生创新、创业课题的申报，做到科研对教学的反哺。

三、教学中“课程思政”的实施

为了有效达成包括“课程思政”在内的教学目标，在教学过程中，以OBE为核心理念，第3版教材为主要教学资料，采用适宜的教学组织形式、通过线上线下有机结合，在导学学案中给出清晰的教与学设计，总结如图1所示。

图1 生物化学的教学设计图示

下面以酶化学一部分内容为例，简述导学学案对教学实施的提示，如表1所示。以基本教学内容为主线，通过几个方面进行梳理：包括教师活动和学生活动；线上和线下；课前、课中和课后；重点、难点、疑点、热点；目标体现出方法、思维、能力和思政；重点程度以四拍音乐的强、弱、次强、次弱表示。

表1 酶的结构和功能的一部分学案

四、结语

充分利用参与“生物化学”新形态教材建设的机会，努力将“课程思政”融入教材中，继而在教学过程中，实施“课程思政”。经过精心策划，注重教法、教风，与现代化教学手段和技术有机结合，实现教育教学质量的提高。同时在教育教学改革的理论和实践中，不断学习新理念、探索新方法、为下一版教材修订奠定基础，为实现“四个教”要素，即教师、教材、教法、教风的共同提高，为培养德智体美劳全面发展的、能够担当民族复兴大任的接班人做出应有贡献。