“酶工程”课程思政元素的提取与思考

唐 乾，冯宝民，曹洪玉，杨彦杰

（大连大学 生命健康学院，辽宁 大连 116622）

《高等学校课程思政建设指导纲要》中指出：“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题，立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准。落实立德树人根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂。全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，这是人才培养的应有之义，更是必备内容。”[1]

课程思政建设是全面提高人才培养质量的重要任务。“酶工程”课程是生物学专业本科生在大学三年级开设的专业方向课，是生物工程主干课程以及下游课程。酶工程技术被广泛应用于食品、轻工、饲料、洗涤剂、纺织、制革、毛皮、造纸、纸浆、环保等很多领域。可以说，人们生活的方方面面都离不开“酶”。“酶工程”课程的开设对于生物学学生来说是整个专业知识的贯穿，能够确保生物学知识的完整性；同时，酶工程也是学生继续深造的方向之一；另外，学习酶工程也能拓宽学生的就业渠道[2]。在“酶工程”课程中渗入课程思政元素，不仅能促进学生对本门课程知识点的理解和学习，同时从这个切入点还能不断提高学生民族自豪感，使学生认识到生命的意义、保护生态环境的重要性，从而积极投入科研事业中。

一、树立民族自豪感和家国情怀

（一）树立民族自信心和自豪感

实例1：介绍酶制剂工业发展史时，提到“早在4000多年前的夏禹时代就已经掌握了酿酒技术”“3000多年前的周朝，就会制造饴糖、食酱等食品”，引出我国北魏时期农业科学家贾思勰所著《齐民要术》。《齐民要术》全书10卷，92篇，11万多字，这部书“起自耕农，终于醯醢”，从耕田务农开始，到酿造酱醋结束[3]。书中众多关于酿酒技艺的描述，不仅记录了中国第一个“大曲”的生产工艺，而且论述了酿酒的技艺。从原料选择、投料量、曲的用量及使用方式，到加水量和发酵方式等发酵工艺参数等方面进行了详细全面描述[4]。书中记载的古人智慧，可以激发同学们的民族自豪感，增强同学们的民族自信心。

实例2：介绍酶的生产方法中的化学合成法得以应用的一个前提是1965年结晶牛胰岛素的人工合成。教师先给同学们介绍胰岛素的结构以及胰岛素的研究进展（见图1）。1958年，英国化学家弗雷德里克·桑格首次阐明了胰岛素分子的氨基酸排列顺序，因此获得了诺贝尔化学奖。在这个背景下，我国科学工作者提出要人工合成牛胰岛素的想法。经过6年多的努力，1965年9月17日，在世界上首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素。人工结晶牛胰岛素的成功合成标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途中迈出了非常关键性的一步，极大地促进了生命科学的发展，开辟了人工合成蛋白质的新时代，对我国基础研究，尤其是生物化学的发展具有巨大的意义与影响。但是，在当时那种条件下，能做成这件事是非常困难的。正如当时参与这项研究的我国著名生物学家邹承鲁院士在回忆录中所叙述的：“回首往事，今天的肽链合成技术和我们那个时候真有天壤之别。现在我们能用合成仪方便地合成一段合适长度的肽段，要做的只是设置程序，加进所需的氨基酸和其他试剂，按下按钮，机器就自动工作，几天之后我们就能收到所要的肽段……可是在40年前，蛋白质的合成，哪怕只是胰岛素这样一个小蛋白，都是件令人生畏的事……”[5]。从这个故事中，我们对老一辈科学家艰苦奋斗的精神肃然起敬，从他们身上我们能学到吃苦耐劳、攻坚克难、勇攀高峰的科研精神。我们中华民族，因为有这样的科学家而自豪，我们青年学生因为有这样的科学家作为楷模而幸运。

图1 人工结晶牛胰岛素合成简介

（二）树立家国情怀

实例1：讲述微生物发酵产酶时，人们有效利用微生物给人类生活带来便捷和好处。但微生物不都是“友善”的，还有致病微生物的存在，正如我们现在所面临的，且已经持续了两年多，有可能还要持续下去，影响着全世界人们生活的“新冠病毒”。一个肉眼不可见的生物，这两年多来给全世界带来了巨大的影响，严重地影响全球经济的发展，同时对人体多种脏器、组织等产生严重的伤害……，如何能在疫情反复出现时，迅速地加以控制，对接触病毒的患者及时救治，这些都跟人们密切相关。在新冠肺炎疫情防控过程中，我们中华民族的儿女们，深刻感受到了社会主义的优越性，中国共产党的正确领导和英明决策。这体现在疫情发生时，各个组织部门高度服从党中央的统一指挥，哪有困难支持哪里，集中全国力量，保障每位民众的生命健康，让人们感受到生在中国，身为中国人的骄傲、自豪。病毒肆虐时，医生、护士、警察……他们默默地奋战在疫情前线，用爱心、信念守护我们和国家，他们是真正的新时代英雄。是他们在危险之境勇敢地逆风而行，用他们的生命守护着我们的生命，给了我们战胜恐惧，克服困难，终会胜利的希望，让我们感到温暖、安定。有首歌唱得好，“家是最小国，国是千万家；有了强的国，才有富的家”，生活在“家”与“国”中的每一个人，都应该有家国情怀。“家国情怀”是一个人对自己国家和人民所表现出来的深情大爱，是对国家富强、人民幸福所体现出来的理想追求。

实例2：在酶分子改造中的两个案例，模拟酶和金属酶修饰。这里介绍两位有代表性的中国科学家（见图2）。一位是中国科学院生物物理研究所阎锡蕴院士，她从翻砂工一步步走到科研岗位，到首次发现纳米酶的秘密[6]。另一位是中国科学院大连物理化学研究所胡皆汉研究员，他是广东省罗定县（今罗定市）泗纶镇高寨村山乡一户清贫农家的子弟，大学只读了2年（其中1年参加党的地下革命工作），肄业后做了8年的行政工作，几经周折回到他热爱的科研岗位，45岁才有了较稳定的科研环境，最后成为我国著名的光谱、波谱结构化学家。他有很多创新成果，其中金属酶与生物小分子直接相互作用，就是他首次发现的[7]。

图2 阎锡蕴（A）和Fe3O4纳米酶（B），胡皆汉（C）和SOD与氨基酸相互作用（D）

从这两个案例可以看出，一个人之前的经历如何已经无法改变，但从现在开始投入自己喜爱的事业中，只要努力就一定能做出一番成就，为国家、为人民创造出宝贵财富。通过这两个案例的讲授可以激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

二、提高生态环境保护意识

实例1：淡水资源保护。酶纯化技术中的过滤技术在很多家庭安装的净水器中会见到，以保证人们饮用健康水质。从而谈到我们生活的地球上淡水资源在逐渐减少，尤其是我国，人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4，位列世界第121位，是联合国认定的“水资源紧缺”国家。我国600 多个城市中有一半以上城市存在供水不足情况，缺水较为严重的就有110个城市。21 世纪，淡水资源正在变成一种稀缺的宝贵资源。水资源不足将影响到居民生活、人民幸福、国民经济和社会的长治久安。因此，合理开发利用和保护水资源，这已成为每一位社会成员的责任和使命[8]。如果有一天地球没有水了，那样的生活将不可想象。因此，在现有淡水资源情况下，我们要做到几点：第一，减少淡水资源浪费，更加节约和合理用水；第二，采取措施，防止现有水资源被污染；第三，倡导植树造林，防止水土流失造成的水资源短缺；第四，根据专业知识，扩大淡水来源，如海水淡化。让我们行动起来！珍惜淡水资源！

实例2：酶在环境污染物治理中的应用。这一知识点中提到污染的危害——会使人们日常生活受到影响，如新生儿的先天性疾病发生率较高，人们的健康受到威胁，导致亚健康等，尤其是有毒污染物危害更需要注意。倡导同学们减少垃圾产出，投放垃圾要分类，提高保护环境的意识。

实例3：酶在生物柴油、燃料乙醇等生物合成的应用。教师可引出开发可再生资源的重要性和迫切性，它可在一定程度上解决资源短缺的问题，又能起到保护生态环境的作用，使同学们逐步增强生态保护观念——“绿水青山就是金山银山”，要为子孙后代造福，促进人与自然和谐发展。

三、优秀品质的培养

实例1：打破惯性枷锁。从直接提取法发展到生物合成法产酶中引出“惯性的枷锁”。这里先给同学讲一个“惯性枷锁”的故事，说明约束这头牛的并不是那小小的木桩，而是它自己惯性设置的精神枷锁。打破这个枷锁有时会成为人生的重要转折和机遇。美国艾士隆公司的董事长布希耐有一次在郊外散步时，偶然看到几个小孩儿正在玩一只肮脏且异常丑陋的昆虫，且爱不释手。当时布希耐联想到：目前市面上销售的玩具大都是外形漂亮的，如果生产出一些丑陋的玩具，那将如何？随后，他下令自己公司研制一套“丑陋玩具”，并且向市场推出。果然一炮打响，他们的“丑陋玩具”给艾士隆公司带来了巨额收益，使同行羡慕不已。这一商业活动成功的根本原因是抓住了追求新鲜和逆反心理这两种消费心理。所以，惯性枷锁一旦被打破，可能会创造出意想不到的效果。

实例2：牡蛎的胸襟。讲解细胞培养的无菌检查和处理时，提到噬菌体。噬菌体是一种寄生于细菌体内的病毒。它是依赖于细菌而生存的。引申出牡蛎的胸襟：“当人们把沙子放进牡蛎的壳内时，牡蛎觉得非常不舒服，但是又无力把沙子吐出去，所以牡蛎面临两个选择，一是抱怨，让自己的日子不好过，另一个是想办法把沙子同化，使它跟自己和平共处……”牡蛎并没有大脑，它是无脊椎动物，在演化的层次上很低，但是连一个没有大脑的低等动物都知道要想办法去适应一个自己无法改变的环境，把一个令自己不愉快的异己，转变为可以忍受的自己的一部分。所以有时候，你遇到的困难暂时不能有很好的解决方法，那要学会适应，也许后续就会有更好的解决途径。

实例3：适应者生存。固定化酶是将游离酶固定在一定空间范围，依然能发挥催化能力。引出一个适应恶劣环境的例子，叫做“会走路的卷柏”，卷柏又名九死还魂草，是不是很有武侠气概，因为它的生命力非常旺盛，遇到极端环境，根能自行从土壤中分离，蜷缩成拳状，随风移动，遇水会再次伸展开，根重新再钻到土壤里寻找水分。科学家们把卷柏周围用围栏围起来。由于围栏阻挡，几次挣扎之后，卷柏便再也不动了。最后，它把根深深地扎入泥土，长势竟比任何一段时间都好。这个小故事说明：我们处在不同的环境，有时候要求我们能伸能屈，才能物竞天择，做到适应者生存下来。生活中我们有许多人也像卷柏一样，为了寻找工作，频繁地跳槽。其实，要找到最适合自己的工作，并不容易。这种情况下，学会适应也许就是生存最基本、最重要的本领了。

实例4：事物的两面性。酶制剂在医药领域的应用时，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）能清除超氧阴离子自由基、羟自由基等，起到抗氧化、抗衰老的作用；反过来这些自由基和过氧化物还可以作为杀死肿瘤细胞的有效武器。说明事物具有两面新，人们应该辩证地看待问题。所以，当我们遇到挫折时，塞翁失马，焉知祸福。正如贝多芬所说：“也许苦难是人生的老师，通过苦难，我们走向欢乐。”

四、其他思政元素的提取

（一）维护世界和平，你我都有责

实例：酶的不可逆抑制剂的典型例子，便是用于制造生化武器的芥子气和路易士气。芥子气属糜烂性毒剂代表，皮肤染毒后会引起红斑、水肿、起疱、糜烂、坏死并容易造成二次感染，伤口愈合缓慢。较大剂量芥子气经皮肤、呼吸道、消化道吸收后可致全身吸收中毒。研究表明：芥子气对机体产生毒害作用的途径非常广泛，除了引起全身炎症反应外，还能导致DNA烃化和DNA断裂、导致正常细胞发生凋亡反应、谷胱甘肽耗竭、激活蛋白水解酶、基因表达发生改变、钙稳态失衡、免疫损伤等[9]。芥子气是迄今生产、储存乃至使用量最多的一种化学武器，其造成的杀伤占已知化学战伤亡的八成以上，被称为“毒剂之王”。据统计，在第一次世界大战中共有12 000吨芥子气被用于战争，导致超过130万人伤亡。第二次世界大战期间，侵华日军曾在中国东北地区秘密驻有负责毒气研究和试验的516部队、731部队，并在淞沪会战、徐州会战的战场中使用过芥子气，造成了中国军民的巨大伤亡。通过这些描述让同学们知道，生化武器的危害有多么严重，侵略战争是人类文明的绊脚石，对发动侵略战争的行为要强烈谴责。我们现在的幸福、和平生活是无数革命先烈用宝贵的生命换回来的，我们应该珍惜，要有感恩之心。

（二）健康的意义——早餐的重要性

实例：讲授代谢调控的“分解代谢物阻遏作用”时，请同学们回忆“生物化学”课程中的几大代谢过程，指出糖类最容易被分解。结合现实生活中，强调一日三餐的搭配，早餐最重要，午餐要吃好，晚餐应清淡。这是有理论依据的，吕贝克大学里希特（Juliane Richter）教授团队发表在《临床内分泌与代谢杂志》（JournalofClinicalEndocrinology&Metabolism）上的研究表明：早餐才是一天中最重要的一餐！研究指出，丰盛的早餐可以有效降低代谢性疾病的风险，并且在热量摄入方面也不需要像午餐、晚餐那样严格控制[10]。早餐吃得好坏是影响健康的重要环节之一，拥有健康，才能拥有一切。拥有健康的身体才能挑起生活的重担，才能为人民服务，才能做对社会有所贡献的人，才能享受生活带来的幸福……同时建议同学们根据营养学的膳食宝塔，在有限时间内更加便捷合理地搭配早餐，吃出营养吃出健康。

综上所述，本文将“酶工程”课程理论知识点进行梳理，对本门课程思政元素进行总结，如表1。

表1 思政元素在“酶工程”课程知识点的融入

五、结论

课程思政建设重在发挥思政课程之外的其他各类课程的德育功能，实现其他各类课程与思政课程同向同行，起到协同育人效应。本文是作者依据多年教学经验，参照《高等学校课程思政建设指导纲要》，对相关章节理论知识点进行梳理并提取相关思政元素。如何将思政元素有机融入专业课程教学中，是专业教师教学水平和教育能力提升的重要努力方向。在实际教学中，教师可以根据授课对象的具体特点、讲授的具体内容，适时恰当地融入思政元素，这样既能拓展学生的思维，使他们能够很好地理解专业知识；同时就学生出现的思政问题给出合理的解释，还能加强对学生世界观、人生观和价值观的引导，实现课程思政的最终目的。