新农科背景下“烟草生物化学”教学模式改革与探索

闫筱筱 杨永霞 张松涛

摘  要：围绕新农科背景下我国烟草农业发展过程中创新研究型人才供不应求的特点，强化培养烟草学科学生的理论水平和创新能力。基于“烟草生物化学”教学理念和教学方法的变革和发展，课程教师队伍对本课程的思政建设和教学模式进行改革与探索，提出适宜新时代发展和烟草行业人才需求的新方案。

关键词：新农科;烟草生物化学;教学理念;教学模式

中图分类号：TS41+3    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）11-0128-04

十三届全国人大四次会议表决通过了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》。其中，第四十三章“建设高质量教育体系”中的规划纲要提出，全面贯彻党的教育方针，坚持优先发展教育事业，坚持立德树人，增强学生文明素养、社会责任意识、实践本领;建立学科专业动态调整机制和特色发展引导机制，增强高校学科设置的针对性。新时代背景下，“新农科”建设为我国涉农专业创新人才培养模式明确了新方向，“新农科”人工智能、生物技术交叉融合、大数据分析等日新月异的信息化技术在传统农业的应用和普及，不断挑战并升华我国传统农业的经济地位。

烟草学是河南农业大学的特色学科之一。2015年的学科分类统计数据显示，全国烟草行业中的农业科学的研究比例最高（38.1%），河南农业大学烟草学院的贡献率和文献贡献量均达到最高值，分别是82.8%和30.0%，表明烟草作为农业经济作物在学术领域的地位较高，河南农业大学烟草学院建设的国家烟草栽培生理生化研究基地和烟草行业烟草栽培重点实验室已占据显著的学科优势，河南农业大学烟草学院已成为全国烟草行业的人才培养的“领头羊”[1]。

随着现代生物技术的快速发展与创新，烟草作为农作物中一种重要的经济作物，烟草相关生物化学领域的研究技术和研究成果逐渐凸显。“烟草生物化学”作为烟草学院的一门重要的专业基础课，也是一门专业必修课与核心课。通过该课程的学习，学生掌握了三大方面的内容：第一是烟草结构生物化学，学习各种生物大分子的结构、功能和性质，包含烟草生命活动过程中的糖类、脂类、维生素、蛋白质、酶类、核酸等;第二是烟草代谢生物化学，了解多种生物反应的规律与特征，熟知烟草体内分子水平中重要的代谢反应，第三是烟草分子生物学，掌握遗传物质的传递、表达与调控，了解生物化学研究领域的最新动态和分子技术手段，进而为烟草学科其他专业课程的学习打下良好的基础。生物化学作为高校生命科学类本科专业中必开设的学位课程，从分子水平上揭示了各种活性物质的化学组成和变化规律，已渗透到生命科学尤其是烟草学科中。由此可见，“烟草生物化学”在烟草学这一特色专业的发展中占据十分重要的位置。

烟草科技创新和服务行业作为我国特色且极具经济影响力的重要产业之一，是我国农业发展的重要组成部分。为了落实我国“新农科”背景下涉农专业发展要求和趋势，切实提高烟草学院“烟草生物化学”课程的教学质量，为培养具备更广阔专业知识技能、更强创新能力的优秀人才，本文结合多年教学经验和学生反馈数据，进行本课程教学模式改革的初探与思考。

一、“烟草生物化学”教学现状分析

“烟草生物化学”是烟草科学与工程专业的一门重要的专业基础课，开课学期为第三学期，属于烟草学院核心课程。通过该课程的理论学习（44学时），促进二年级本科生了解生物学化的发展历史，掌握生命活动中重要组成成分如糖类、脂类、蛋白質等的结构和性质，深入认识生物体内分子水平上所发生的重要的代谢反应及其基本规律，熟悉掌握其中重要的生物化学反应过程，从而为烟草学科其他专业课程的学习打下良好的基础。本课程开设的实验活动（20学时）进一步加强了理论知识的实际应用方法和规律，提升烟草专业本科生综合解决实际生产问题及创新实践能力等。

“烟草生物化学”课程具有逻辑性强、专业理论知识抽象难懂、专业名词拗口、生命物质循环途径复杂且知识点较散碎等特点，学生接受程度不高、理解难度较大，课程“不接地气”。传统教学方式主要以教师面授、板书和教材资料为主，学生很难积极参与，学习热情不高，往往采用死记硬背的方式应付考试，尽管能强行记住重要的知识点，然而当遇到生产实际问题，或者将所学知识融入生活时，学生举一反三、灵活运用的效果较差，学生掌握理论知识与实验操作脱节，仍旧达不到牢固掌握本课程知识的目标。“烟草生物化学”课程与科研联系较紧密，讲授的遗传物质的转录与翻译、相关生命活性物质在分子水平的代谢和转换等正是烟草分子生物技术研究领域中必备且急需的专业知识。因此，提高学生对本课程的掌握程度，有利于未来生命活动领域相关科研工作的开展和进步。

随着数字时代的发展，传统课堂的弊端日益凸显，例如不能及时传播最新的电子信息资源，不能有效培养学生创新思维等。再结合“烟草生物化学”知识点散碎、生命活动途径的复杂多变等难点，可能导致学生逐渐丧失对本课程的兴趣，降低对生命科学的探索欲等。因此，积极探索并尝试改革适合特色农业院校的“烟草生物化学”课程教学模式，已成为烟草学科教学模式、教学方法等改革的核心内容。基于往年的教学经验，课程教师队伍从教学理念的更新和教学模式的变革方面展开探索，以期获得更好的教学效果。

二、“烟草生物化学”特色改革方式的探索

（一）教学理念

以培养“新农科”背景下烟草行业创新型人才为目标，研究通过深入学习习近平总书记关于教育的重要论述、十九届五中全会精神和《中华人民共和国国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中关于教育工作的论述，以立德树人、建设高质量高等教育体系为根本原则，结合烟草科学与工程专业与烟草行业人才需求紧密相连的特点，加强“烟草生物化学”课程思政的融会贯通，挖掘教学内容的思政元素，提高教师队伍的文化素养，把为人处世的基本道理、爱国主义的崇高思想、科学研究的知行合一精神、社会主义核心价值观的要求等融入教学大纲，加强学生为国家经济发展的动力、为烟草行业服务的创新意识以及挖掘烟草行业思政资源好产业文化育人的潜力[2-3]。

（二）教学模式

以培养本科生掌握“烟草生物化学”专业基本理论和基本生命循环过程为目标，研究分别从“教学转变”“教学形式”和教师队伍的“教学水平”三方面进行探索。

通过连贯系统的教学设计改变专业知识碎片化的特征，结合基本的课前预习、课堂学习和课后复习要求，增加互联网与科研实践相融合的教学模式，实现专业知识快速融入课程与生活生产，实现以“教师为主向学生为主”“线下课堂教学为主向线下线上课堂与网络混合式教学”“成绩评价为主向成绩与实践成果相结合”的三转变。例如积极探索“以学生为主动执行者、教师为主动引导者”的适应度。以本课程第八章“生物氧化”为例，应关注学生对复杂代谢网络的认知情况，引导告知学生生命体活动的基本能量供给过程与参与物质成分的重要性。在面对面的课堂上，以板书绘制代谢网络的大框架，让学生自主上台填补过程中的关键词，不仅能调动学生参与的积极性，还能实现学生之间互相纠正，提升学生牢记知识点的主动性。

综合运用启发式、讨论式、翻转课堂等多种教学形式，最大限度提高学生对专业知识的接受程度和学习积极性。例如利用3D打印技术定制生命物质的教学分子模型，制作与烟草生产或生命活动相关的视频素材，力争直观构建学生的知识理念框架，充分形象化传授抽象的专业知识，促进学生增强分子生物学领域的科研意识和创新应用能力，进一步培养学生在烟草行业的专业素养。通过教学形式的变革，一方面，减少教学“难”讲程度;另一方面，降低学生理解和记忆的程度，达到教师和学生“双减”的目的。

本课程教师队伍的教学水平进一步提高。本课程的教师队伍由两名中年教师和一名青年教师组成，已承担国家级和省部级多项科研基金以及多项校级教改项目，且近年来三名教师积极参与国家级和省级多项教学活动，主动学习国家级和省级一流课程的教学思政内容和创新教学模式，使得本课程在保证较高科研水平和合理教学经验的前提下，进一步提高教师梯队的创新意识和运用现代化信息技术的水平，在教学、科研、生产实践三者中间形成桥梁。

三、“烟草生物化学”教学改革的效果分析

（一）课程思政融入成效初显

从教学内容入手，弘扬国内外科学家艰苦朴素、钻研奋进的精神，把马克思主义“知行合一”的价值观融入本课程教学，将烟草学专业术语与生产生活实践紧密相连，使学生产生共情和行为认同，立足于用思政思维来解决教学实际问题，实现相互促进、同向而行[4]。在“烟草生物化学”第九章至第十二章中，学生普遍难以理解这些生命物质的微观特性与功能，觉得抽象、深奥，于是研究以国内卓越科学家的先进研究成果为例，提升学生的学习兴趣。例如中国第一位获得诺贝尔奖的华人科学家屠呦呦发现治疗疟疾的新药物疗法，从中医古籍中寻找青蒿素开始，分析如何利用并人工合成高成效的青蒿素衍生物进行思想引导，给学生展示她多年如一日潜心科研与实践，坚持探索青蒿素抗疟活性的机理，在三流条件下创造出世界一流成果，最终将我国中医学推向世界，以此降低学生的畏难情绪。利用众多优秀科学家的事迹和精神为开头，不仅有效增强了学生学好专业知识的重要性，还将中华民族优秀传统文化带入课堂，激励学生的家国情怀和新青年责任担当意识。

（二）以学生为主型的转变有序推进

在“烟草生物化学”课堂教学中，研究综合采用启发式、讨论式和情境式进行教学，根据教学内容设立不同的情境和生活問题，提高学生的参与度和学习热情[5]。例如2021年上市的基因编辑番茄，到底安不安全？从基因层面的理论知识，引出核酸这一物质的概念和重要性，对应本课程第十二章节知识;从基因编辑番茄中高度富含的γ-氨基丁酸，引出氨基酸的合成与胺的代谢等知识，对应本课程第十章内容;从基因编辑番茄上市进入人类生活这个角度，让学生自主分析分子生物学技术对植物乃至动物带来的潜在深远影响，让学生讨论其是否违背道德伦理，进而达到提升学生主动参与社会发展的高度关注度和责任感的目的。

（三）线下线上课堂与网络混合式教学稳步发展

在本课程教学过程中，以尊重学生主体地位为前提，研究充分利用超星学习通等网络平台上的国家级和省级优质在线开放课程等资源，积极采用新信息技术制作音视频和动画，将一系列专业知识由难化简、由抽象变形象，使得“烟草生物化学”“接地气”。例如学生较难理解鸟氨酸循环，研究仿照西游记制作视频，将鸟氨酸循环拟人化成“鸟瓜精”，将线粒体形容成“妖精洞穴”，充分融合专业知识，学生反映能够明显长期且高正确率地牢记这一知识点，课程效果十分显著。另外，本课程进行的教学改革中将微信、QQ等多种网络学习平台、微视频等信息技术充分融合起来，巧妙利用互联网资源，随时随地为学生答疑解惑。

（四）成绩与实践成果紧密结合

在授课过程中时刻注重“以学生为本”，降低成绩所占比例，鼓励学生参与开放性实验课题，进行自主学习，促进学生获得成就感和自信心[6]。基于本课程深奥、难理解、知识点碎片化等特点，教学模式改革中主要推进两种实践方式，即线上多样化作业、绘制思维导图。多样化的线上作业如观察理论教学视频、观摩规范化的实验操作动画、了解专业“坑”案例等能有效降低学生对考核的畏难心理，引领并促进学生学习对专业问题的思考和判断，对遇到的生产问题和错误实验操作等进行汇总和分析，提出注意事项，真正实现专业知识的成果转化和应用[7];思维导图的绘制不仅能增强学生对碎片化知识的串联，帮助学生有效调整自己的学习节奏，还能有效提高学生对生命活动了解程度和逻辑性，提升学生在学习过程中的满足感。在教学环节或课程考核结束后，利用网络平台进行讨论回复、视频学习和单元测试、思维导图、考勤和考试等项目的汇总，给出基于课程目标的实践成果评价。近年来，围绕“烟草生物化学”课程申报立项了三项校级教学改革研究与实践项目，一项河南省高等学校国家级大学生创新创业训练计划项目，表明以成绩与实践成果相结合的转变具备一定的成效性。

本课程所在烟草学院提高实验室建设水平，积极满足本课教学实验教学活动，目前实验室面积超过2000平方米，仪器设备总价值超过800万;在河南多地成立教学实习基地，与省内外多个卷烟企业和烟叶产区建立长期技术开发合作关系，与国内多所高校和科研院所建立科研合作关系，先后与美国、英国和津巴布韦等国家开展学术交流与合作研究[1]，并于2021年成功建立河南农业大学人才培养示范基地——烟草学院中心线电子科技农林产教融合示范基地，为本科教学工作的顺利进行提供了优质平台和丰富资源。

四、结语

“新农科”背景对烟草行业优秀专业人才的培养要求逐渐提高，专业课程教学必须探索新的教学模式，提高教学效率，满足社会与行业需求。教学有法，教无定法。“烟草生物化学”作为烟草学院一门专业必修课和核心课，旨在培养学生掌握烟草专业知识和提升创新能力，通过教学模式的变革与探索，激发学生的自主学习热情和对烟草学科的热爱，有效提高教师队伍的教学水平，满足教师和学生“输出”与“输入”的有效性和高质量性。这些改革有效地提升了本课程的教学效果，获得学生的一致好评，但仍需要在教学过程中不断深入探索与完善。

参考文献：

[1] 田斌强，代晓燕，于长江，等. 基于超星发现系统数据库挖掘的河南农业大学烟草学科发展分析[J]. 河南农业大学学报，2015，49（01）：117-123.

[2] 李丽锋，鲁春铭，宋贽，等. 新农科建设背景下农林院校基础课强化课程思政研究[J]. 高等农业教育，2021（03）：106-111.

[3] 周艳飞，李学俊，朱春梅. 新农科背景下基于全产业链复合应用型人才培养的实践与思考——以云南农业大学农学专业（热带作物方向）人才培养为例[J]. 云南农业大学学报（社会科学），2021，15（04）：165-170.

[4] 张艳平. 生物化学课程思政的教学改革实践[J]. 高考，2020（05）：187.

[5] 张兴丽，檀琮萍. 基于OBE理念的食品生物化学教学改革的实践探索[J]. 教育教学论坛，2020（47）：165-168.

[6] 魏春华，苏燕，李斌，等. 以培养自主学习能力为核心的生物化学与分子生物学课程改革及教学效果分析[J]. 高校医学教学研究（电子版），2017，7（04）：44-47.

[7] 邢国珍，石永春，贾然然. 打造生物化学实验“金课”的改革与探索——以河南农业大学为例[J]. 大学，2021，1（03）：99-100.

基金項目：2020年河南农业大学教学改革研究与实践项目“基于思维导图的互动式教学在新农科课程建设中的应用探索”;2021年河南农业大学教学改革研究与实践项目“课程思政融入烟草专业课程教学的探索与实践”（项目编号：2021XJGLX214）;2021年河南省高等学校国家级大学生创新训练计划项目“多腺毛K326突变体的耐盐性鉴定”（项目编号：202110466042）。

作者简介：闫筱筱（1990 —），女，博士，河南农业大学烟草学院烟草科学系讲师，研究方向为烟草表皮毛生长发育调控和植物生物与非生物胁迫应答调控机制等;杨永霞（1980 —），女，博士，河南农业大学烟草学院烟草科学系副教授，研究方向为烟草品质改良及分子调控;张松涛（1980 —），男，博士，河南农业大学烟草学院烟草科学系教授，研究方向为分子生物学、烟草逆境生理及烟草微生物学。