生物化学实验课程思政设计研究

[摘要]《生物化学实验》课程教学的不同环节中，可以融入“思政”元素，将枯燥的思想政治工作融入到专业实验教学中，充分发挥教育育人的作用，增强学生锐意进取、不断创新的意识；理论联系实际，激发学生的求知欲和主观能动性；大力弘扬爱国奉献的精神；锻炼学生百折不挠，勇往直前的意志；培养学生严谨认真，务实求真的工作作风；教育学生关注环保，强化安全意识，使得我们培养的学生不仅具有高水平的专业知识和技能，同时具备强烈的创新意识和社会责任感、健全的人格和高尚道德情操。

[关键词]生物化学实验；思政；创新；能动性；爱国奉献；百折不挠；严谨认真；关注环保

[中图分类号]G41[文献标识码]A[文章编号]1007-186在2016年全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”。这是对“课程思政”的科学概括，为新形势下全面贯彻党的教育方针和加强大学生思政教育指明了方向。大学专业实验课程的教学中不仅仅要传授专业知识，培养学生基本的专业素质和能力，在课程的教学过程中还应该充分发挥育人的功能[1]。在实验内容的设置上、实验目的的阐述中、实验原理的讲解中、在实验的实施过程中、在实验结果的分析上等实验课程的各个环节都可以融入“思政”的元素，将思想政治教育巧妙地结合到专业实验课程的教学中，避免居高临下地用大道理说教，而是以理服人，以典型实例来开导教育学生，使学生在实验过程中不断增强创新意识；深刻体会理论联系实际，激发求知欲和主观能动性；以科学家爱国奉献的事例，帮助学生建立民族自豪感和社会责任感；实验过程中锻炼学生行事的严谨性和专业性，培养精益求精的工匠精神，同时磨炼学生的意志力，培养不怕困难、追求卓越的优秀品质；教育学生关注环境保护，强化安全意识。广东工业大学的生物工程系生物化学教学团队的教师，经过长期的教学实践，对《生物化学实验》课程进行不断改革和创新，在课程教学的多个方面中融入思政元素，具体可以从以下几个方面进行思政教育：

1增强锐意进取、不断创新的意识

我们在实验课程内容和教学方法上不断进行改革和创新，将生物化学实验课程设置为三个层次：基础实验-综合设计实验-创新研究实验，从基本实验技能的培养，到参与到全产业链的综合实践，再到创新型素质的培养，阶梯递进式的实验课程内容，注重对学生科研思维的培养，激发学生学习的热情，促使学生参与实验资料收集、实验方案设计、实验过程管理和实验结果分析中，培养学生的创新意识和能力，掌握科学研究方法，为日后独立开展科研工作奠定基础[2-3]。虽然《生物化学实验》是属于基础实验课程，课程内容主要是验证性实验，通过实验使得学生能够牢固掌握理论知识和基本的实验技能，但在实验内容上，我们可以进一步拓展和延伸，可以结合相关学科发展和行业发展需求，设置了一些综合设计型实验，比如我们结合学院学科发展方向：生物检测和生物制药，设置了两个综合性实验：《病原微生物检测试剂盒的设计研发》和《基因工程菌的构建及产物制备》，两个实验均以产品的生产工艺为主线，涉及了7个生物化学及分子生物学实验相关课程的内容，包括生物信息学、基因工程、细胞工程、发酵工程、生物分离工程、酶工程和抗体工程，同时也包含了正交试验设计、数学模型建立、动力学模型拟合以及一些实验数据的处理方法及软件的应用。这两个综合实验可以全面训练并强化学生生物化学及分子生物学实验方面的基础，培养学生善于发现问题、努力分析问题、敢于解决问题的综合能力。完成了这个阶段综合设计型实验之后，我们结合实验技能大赛、企业需求、大学生创新创业项目及教师的科研项目等不同的实践平台进一步开设生物化学实验相关的创新研究型实验，充分锻炼培养学生的锐意进取、不断创新的能力，让学生在不同实践平台上充分展现他们的创新能力，取得骄人的创新成果。

2理论联系实际，激发求知欲，调动主观能动性

将生活中的实例与所学的专业知识相结合，加深学生对专业知识的理解，激起学生学习专业知识的兴趣。我们在阐述实验目的的时候，可以适时地融入思政元素。比如在糖的旋光性和变旋现象实验中，学生们一方面可以学会使用旋光仪测定糖溶液的旋光性，另一方面通过实验可以深刻理解糖的旋光性，了解区分不同的对映异构体在制药工业中有很重要的意义。药物的手性不同会表现出截然不同的药理和毒理作用，左旋的多巴是治疗帕金森的首选药物，而右旋的多巴，会造成粒性白细胞减少；右旋的布洛芬是高效的抗炎、解热镇痛药物，而左旋的没有药理学活性；左旋的甲状腺素钠为甲状腺激素，用于甲状腺功能减退的长期替代治疗，而右旋的甲状腺素钠，是一种降血脂药物[4]。这些有关的知识会加深学生对理论课程的深刻理解，激起学生们学习专业知识的兴趣，使学生看到所学的知识在实际生活中的应用实例，看到知识造福人类的具体事例，从而激发学生的求知欲、探索欲。再如酶的性质研究实验中，学生们一方面能够深刻理解理论课中所学的关于酶高效性、专一性等性质，同时我们可以告诉学生们生活中利用酶的高效催化作用可以生产很多有用的生化产品，比如利用纤维素酶的催化作用，我们可以利用农业废弃物秸秆来生产生生物柴油等[5]，知识创造价值，这个道理不言而喻，昭然呈现。还有还原糖的测定实验中，学生们通过还原糖的测定，了解还原糖在食品工业中的重要作用。还原糖的含量与食品的口感、营养、加工、储存等密切相关，通过美拉德反应，还原糖和氨基酸或蛋白质加热时发生复杂的反应，为食品提供诱人可口的风味和色泽[6]，所以烤肉特别香，烹饪肉类食品时要事先裹些淀粉等等这些生活中的常识与生物化学知识紧密相连。

3弘扬爱国奉献的精神

实验的基本原理是揭示一些客观的自然规律，讲解过程中，可以结合科学史上某项研究成果的发现过程，以科学家追求真理、奉献祖国的实际例子教育学生要有不畏艰险，勇于追求真理的精神，增强学生的自信心和民族自豪感。在进行《蛋白质的性质》这个实验，讲解蛋白质变性的原理时，就可以结合我国著名的生物化学家吴宪的事例。吴宪曾对各种蛋白质的变性原因和情况进行了全面的仔细的研究，并对蛋白质的变性作出了合理的解说，他认天然球蛋白由肽链经规律折叠而成，若解折叠，蛋白质就将变性。吴宪先生是我国生物化学和营养学的奠基人，早年就读麻省理工和哈佛大学，以优异的成绩获得博士学位，为了报效祖国，他放弃了在美国优越的工作和生活条件。他所提出的血糖测定方法后来被称为“福林-吴”法，如果没有这个方法，后来的胰岛素的发现就会受阻[7]。吴宪先生的儿子吴瑞，也是一位著名的植物分子生物学家，他对基因工程技术的发明、DNA序列测定方法、水稻转化系统的建立和发展有突出贡献。吴瑞将引物延伸(primerextension)用于DNA测序，成为Sanger法测序之重要一步，引物延伸也用于其他两项诺贝尔奖的工作中：KaryMullis的PCR，和MichaelSmith的定点突变。吴瑞先生是中国学生赴美留学深造项目(CUSBEA)的创始人，为中美教育的发展、科技的交流做出了巨大努力[8]。他的努力成就了一批中国杰出的生物科学家，为中国生物科技的飞跃发展做出了巨大贡献。

4锻炼百折不挠、勇往直前的意志

实验过程中会遇到很多困难，遭遇多次失败，我们教育学生要有百折不挠，不畏艰苦的精神。我国第一个诺贝尔生理学医学奖获得者屠呦呦，从系统收集整理历代医籍、本草、民间方药入手，在收集2000余方药基础上，编写了640种药物为主的《抗疟单验方集》，对其中的200多种中药开展实验研究，历经380多次失败，利用现代医学的方法进行分析研究、不断改进提取方法，终于在1971年挖掘青蒿抗疟获得成功[9]。失败是成功之母，失败中要总结经验和教训，不断改进，才能够获得成功。我国科学家在1965年，国家还处于一穷二白阶段，就克服重重困难，历经600多次的失败，发扬团队协作精神，通过坚持不懈的努力，终于成功合成了世界上第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素。全人工合成结晶牛胰岛素开辟了人工合成蛋白质的时代，在生命科学发展史上产生了重大影响，也为我国生命科学研究奠定了基础[10]。

5培养严谨认真、求真务实的工作作风

生命科学是一个实验性的学科，它的很多研究都需要借助于实验来进行。在实验设计中，要特别注意严谨性，追求真理的过程是要本着认真严谨的态度。如《还原糖的性质》实验中要设计一只试管放蒸馏水作为对照，是为了排除蒸馏水使菲林试剂或本尼迪特试剂产生砖红色沉淀，因为用来做实验的糖都是溶解在蒸馏水中的，如果加入菲林试剂或本尼迪特试剂产生砖红色沉淀，实验体系中除糖本身外，还有蒸馏水存在，必须排除蒸馏水的作用，说明实验设计的严谨性。在酶的活性实验中，给学生讲解酶的活性部位的时候可以举我国著名的生物化学家邹承鲁先生，工作中精益求精、锐意创新、严谨治学、一丝不苟的例子。在酶的活性部位柔性的研究中，采用不同变性剂或变性条件，选择分子量不同、亚基组成不同、催化类型不同的酶进行了构象变化和活性变化的比较研究，均得到“酶活性部位柔性”这一规律。为排除“快”或者“先”失活是被变性剂抑制的可能性，采取了物理因素变性——热变性和高压变性，也得到了失活发生在较构象变化更低的温度和压力下，表明活性部位的构象较酶分子整体构象更易受到外界因素的微扰。为排除快失活是由于寡聚酶解聚的可能，又采取各种方法直接探测伴随失活过程，发生在活性部位附近的微小构象变化等等。因此，“酶活性部位柔性”的假说是建立在大量实验基础上的。这项工作进行了二十年，先后有十几个学生和助手涉及此项工作，共发表研究论文七十余篇。研究工作是一步一步深入细致地进行，排除了一个又一个的可能性，最终才得出科学合理的结论[11]。严谨认真的工作态度是一个科学工作者必须具备的工作作风，这个是我们在实验中要向学生们传达的思政信息。

6关注环境保护，强化安全意识

安全意识的培养是保证实验教学工作顺利开展的前提，关注环境保护是社会赋予教育的责任，义不容辞。因此我们在实验内容的优化上，要考虑安全和环保；进行演示实验时，要一丝不苟，提醒学生注意规范地进行实验操作，如某些实验仪器的安全规范操作及有毒有害化学品的取用规范等等，学生进行实验时要注意督促其注意安全，防患于未然；实验室废弃物品处理要严格按照规范来进行，如废弃化学品、注射针头等不能随便丢弃，会污染环境、伤害垃圾清洁人员，废弃生物材料如微生物菌种等需要高压灭菌，之后才能清洗[12-14]，否则会污染环境。因此，我们在培养学生专业技能和创新意识的同时，要不断强化他们的安全和环保意识，培养出真正高素质的、心系社会公共安全、维护社会可持续发展环境的专业人才。总之，学生是国家的未来，教育乃治国之本。我们要将“爱国、奉献、求真、创新”贯穿于实验教学之中，引导学生在专业认同、职业伦理、社会责任等方面形成正确的价值观。这样，我们培养的学生是不仅具有高水平的专业知识和技能，同时具备强烈的创新意识和社会责任感、健全的人格和高尚道德情操的高素质人才。

参考文献

[1]王大亮．立德树人，德艺双馨——课程思政在医学类通识课的应用探索[J]．中国大学教学，2020，2-3：66-71．

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[3]苗燕燕．基于“双创”背景下生物化学实验教学改革策略探析[J]．当代教育论丛，2019，10：92．

[4]李光秀，郑荣庆．旋光异构体与药物的生物活性[J]．自然杂志，1991，14(10)：739-741．

[5]高彪．现代生物技术生产生物能源和基本化工原料之前景[J]．石油和化工设备，2011，14(7)：78-79，72．

[6]章银良，蔡亚玲，李鑫．美拉德反应产物功能特性应用研究进展[J]．中国调味品，2018，43(1)：195-200．

[7]郑术，蒋希萍．吴宪——中国生物化学及营养学的奠基者[J]．生物物理学报，2012，28(011)：857-859．

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[9]张伯礼．弘扬“青蒿素精神”，促进医药事业发展[J]．环球中医药，2017，62(18)：2020-2021．

[10]叶蕴华．我国成功合成结晶牛胰岛素的启示和收获[J]．生命科学，2015，27(6)：648-655．

[11]周筠梅，潘宪明．严谨治学，追求真理——庆祝邹承鲁先生八十诞辰[J]．中国生物化学与分子生物学报，2002，018(002)：III-IV．

[12]汪全斌．如何在化学实验教学中培养学生的安全和环保意识[J]．文理导航(中旬)，2013，000(005)：71-71．

[13]徐宋瑶，薛昕，邓凤，等．加强高校生物化学实验室安全建设的几点思考[J]．继续医学教育，2020，34(1)：51-52．

[14]张明，高微微．高校生物化学实验室污染废物的安全管理[J]．化工管理，2019，000(020)：22．

作者：傅明辉 赵宏霞 单位：广东工业大学 生物医药学院