生物化學實驗課程思政設計研究
時間:2022-06-28 08:41:03
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[摘要]《生物化學實驗》課程教學的不同環(huán)節(jié)中,可以融入“思政”元素,將枯燥的思想政治工作融入到專業(yè)實驗教學中,充分發(fā)揮教育育人的作用,增強學生銳意進取、不斷創(chuàng)新的意識;理論聯(lián)系實際,激發(fā)學生的求知欲和主觀能動性;大力弘揚愛國奉獻的精神;鍛煉學生百折不撓,勇往直前的意志;培養(yǎng)學生嚴謹認真,務實求真的工作作風;教育學生關注環(huán)保,強化安全意識,使得我們培養(yǎng)的學生不僅具有高水平的專業(yè)知識和技能,同時具備強烈的創(chuàng)新意識和社會責任感、健全的人格和高尚道德情操。
[關鍵詞]生物化學實驗;思政;創(chuàng)新;能動性;愛國奉獻;百折不撓;嚴謹認真;關注環(huán)保
[中圖分類號]G41[文獻標識碼]A[文章編號]1007-186在2016年全國高校思想政治工作會議上指出:“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現(xiàn)全程育人、全方位育人”。這是對“課程思政”的科學概括,為新形勢下全面貫徹黨的教育方針和加強大學生思政教育指明了方向。大學專業(yè)實驗課程的教學中不僅僅要傳授專業(yè)知識,培養(yǎng)學生基本的專業(yè)素質(zhì)和能力,在課程的教學過程中還應該充分發(fā)揮育人的功能[1]。在實驗內(nèi)容的設置上、實驗目的的闡述中、實驗原理的講解中、在實驗的實施過程中、在實驗結果的分析上等實驗課程的各個環(huán)節(jié)都可以融入“思政”的元素,將思想政治教育巧妙地結合到專業(yè)實驗課程的教學中,避免居高臨下地用大道理說教,而是以理服人,以典型實例來開導教育學生,使學生在實驗過程中不斷增強創(chuàng)新意識;深刻體會理論聯(lián)系實際,激發(fā)求知欲和主觀能動性;以科學家愛國奉獻的事例,幫助學生建立民族自豪感和社會責任感;實驗過程中鍛煉學生行事的嚴謹性和專業(yè)性,培養(yǎng)精益求精的工匠精神,同時磨煉學生的意志力,培養(yǎng)不怕困難、追求卓越的優(yōu)秀品質(zhì);教育學生關注環(huán)境保護,強化安全意識。廣東工業(yè)大學的生物工程系生物化學教學團隊的教師,經(jīng)過長期的教學實踐,對《生物化學實驗》課程進行不斷改革和創(chuàng)新,在課程教學的多個方面中融入思政元素,具體可以從以下幾個方面進行思政教育:
1增強銳意進取、不斷創(chuàng)新的意識
我們在實驗課程內(nèi)容和教學方法上不斷進行改革和創(chuàng)新,將生物化學實驗課程設置為三個層次:基礎實驗-綜合設計實驗-創(chuàng)新研究實驗,從基本實驗技能的培養(yǎng),到參與到全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合實踐,再到創(chuàng)新型素質(zhì)的培養(yǎng),階梯遞進式的實驗課程內(nèi)容,注重對學生科研思維的培養(yǎng),激發(fā)學生學習的熱情,促使學生參與實驗資料收集、實驗方案設計、實驗過程管理和實驗結果分析中,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和能力,掌握科學研究方法,為日后獨立開展科研工作奠定基礎[2-3]。雖然《生物化學實驗》是屬于基礎實驗課程,課程內(nèi)容主要是驗證性實驗,通過實驗使得學生能夠牢固掌握理論知識和基本的實驗技能,但在實驗內(nèi)容上,我們可以進一步拓展和延伸,可以結合相關學科發(fā)展和行業(yè)發(fā)展需求,設置了一些綜合設計型實驗,比如我們結合學院學科發(fā)展方向:生物檢測和生物制藥,設置了兩個綜合性實驗:《病原微生物檢測試劑盒的設計研發(fā)》和《基因工程菌的構建及產(chǎn)物制備》,兩個實驗均以產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝為主線,涉及了7個生物化學及分子生物學實驗相關課程的內(nèi)容,包括生物信息學、基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程、生物分離工程、酶工程和抗體工程,同時也包含了正交試驗設計、數(shù)學模型建立、動力學模型擬合以及一些實驗數(shù)據(jù)的處理方法及軟件的應用。這兩個綜合實驗可以全面訓練并強化學生生物化學及分子生物學實驗方面的基礎,培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)問題、努力分析問題、敢于解決問題的綜合能力。完成了這個階段綜合設計型實驗之后,我們結合實驗技能大賽、企業(yè)需求、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目及教師的科研項目等不同的實踐平臺進一步開設生物化學實驗相關的創(chuàng)新研究型實驗,充分鍛煉培養(yǎng)學生的銳意進取、不斷創(chuàng)新的能力,讓學生在不同實踐平臺上充分展現(xiàn)他們的創(chuàng)新能力,取得驕人的創(chuàng)新成果。
2理論聯(lián)系實際,激發(fā)求知欲,調(diào)動主觀能動性
將生活中的實例與所學的專業(yè)知識相結合,加深學生對專業(yè)知識的理解,激起學生學習專業(yè)知識的興趣。我們在闡述實驗目的的時候,可以適時地融入思政元素。比如在糖的旋光性和變旋現(xiàn)象實驗中,學生們一方面可以學會使用旋光儀測定糖溶液的旋光性,另一方面通過實驗可以深刻理解糖的旋光性,了解區(qū)分不同的對映異構體在制藥工業(yè)中有很重要的意義。藥物的手性不同會表現(xiàn)出截然不同的藥理和毒理作用,左旋的多巴是治療帕金森的首選藥物,而右旋的多巴,會造成粒性白細胞減少;右旋的布洛芬是高效的抗炎、解熱鎮(zhèn)痛藥物,而左旋的沒有藥理學活性;左旋的甲狀腺素鈉為甲狀腺激素,用于甲狀腺功能減退的長期替代治療,而右旋的甲狀腺素鈉,是一種降血脂藥物[4]。這些有關的知識會加深學生對理論課程的深刻理解,激起學生們學習專業(yè)知識的興趣,使學生看到所學的知識在實際生活中的應用實例,看到知識造福人類的具體事例,從而激發(fā)學生的求知欲、探索欲。再如酶的性質(zhì)研究實驗中,學生們一方面能夠深刻理解理論課中所學的關于酶高效性、專一性等性質(zhì),同時我們可以告訴學生們生活中利用酶的高效催化作用可以生產(chǎn)很多有用的生化產(chǎn)品,比如利用纖維素酶的催化作用,我們可以利用農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈來生產(chǎn)生生物柴油等[5],知識創(chuàng)造價值,這個道理不言而喻,昭然呈現(xiàn)。還有還原糖的測定實驗中,學生們通過還原糖的測定,了解還原糖在食品工業(yè)中的重要作用。還原糖的含量與食品的口感、營養(yǎng)、加工、儲存等密切相關,通過美拉德反應,還原糖和氨基酸或蛋白質(zhì)加熱時發(fā)生復雜的反應,為食品提供誘人可口的風味和色澤[6],所以烤肉特別香,烹飪?nèi)忸愂称窌r要事先裹些淀粉等等這些生活中的常識與生物化學知識緊密相連。
3弘揚愛國奉獻的精神
實驗的基本原理是揭示一些客觀的自然規(guī)律,講解過程中,可以結合科學史上某項研究成果的發(fā)現(xiàn)過程,以科學家追求真理、奉獻祖國的實際例子教育學生要有不畏艱險,勇于追求真理的精神,增強學生的自信心和民族自豪感。在進行《蛋白質(zhì)的性質(zhì)》這個實驗,講解蛋白質(zhì)變性的原理時,就可以結合我國著名的生物化學家吳憲的事例。吳憲曾對各種蛋白質(zhì)的變性原因和情況進行了全面的仔細的研究,并對蛋白質(zhì)的變性作出了合理的解說,他認天然球蛋白由肽鏈經(jīng)規(guī)律折疊而成,若解折疊,蛋白質(zhì)就將變性。吳憲先生是我國生物化學和營養(yǎng)學的奠基人,早年就讀麻省理工和哈佛大學,以優(yōu)異的成績獲得博士學位,為了報效祖國,他放棄了在美國優(yōu)越的工作和生活條件。他所提出的血糖測定方法后來被稱為“福林-吳”法,如果沒有這個方法,后來的胰島素的發(fā)現(xiàn)就會受阻[7]。吳憲先生的兒子吳瑞,也是一位著名的植物分子生物學家,他對基因工程技術的發(fā)明、DNA序列測定方法、水稻轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的建立和發(fā)展有突出貢獻。吳瑞將引物延伸(primerextension)用于DNA測序,成為Sanger法測序之重要一步,引物延伸也用于其他兩項諾貝爾獎的工作中:KaryMullis的PCR,和MichaelSmith的定點突變。吳瑞先生是中國學生赴美留學深造項目(CUSBEA)的創(chuàng)始人,為中美教育的發(fā)展、科技的交流做出了巨大努力[8]。他的努力成就了一批中國杰出的生物科學家,為中國生物科技的飛躍發(fā)展做出了巨大貢獻。
4鍛煉百折不撓、勇往直前的意志
實驗過程中會遇到很多困難,遭遇多次失敗,我們教育學生要有百折不撓,不畏艱苦的精神。我國第一個諾貝爾生理學醫(yī)學獎獲得者屠呦呦,從系統(tǒng)收集整理歷代醫(yī)籍、本草、民間方藥入手,在收集2000余方藥基礎上,編寫了640種藥物為主的《抗瘧單驗方集》,對其中的200多種中藥開展實驗研究,歷經(jīng)380多次失敗,利用現(xiàn)代醫(yī)學的方法進行分析研究、不斷改進提取方法,終于在1971年挖掘青蒿抗瘧獲得成功[9]。失敗是成功之母,失敗中要總結經(jīng)驗和教訓,不斷改進,才能夠獲得成功。我國科學家在1965年,國家還處于一窮二白階段,就克服重重困難,歷經(jīng)600多次的失敗,發(fā)揚團隊協(xié)作精神,通過堅持不懈的努力,終于成功合成了世界上第一個人工合成的蛋白質(zhì)——結晶牛胰島素。全人工合成結晶牛胰島素開辟了人工合成蛋白質(zhì)的時代,在生命科學發(fā)展史上產(chǎn)生了重大影響,也為我國生命科學研究奠定了基礎[10]。
5培養(yǎng)嚴謹認真、求真務實的工作作風
生命科學是一個實驗性的學科,它的很多研究都需要借助于實驗來進行。在實驗設計中,要特別注意嚴謹性,追求真理的過程是要本著認真嚴謹?shù)膽B(tài)度。如《還原糖的性質(zhì)》實驗中要設計一只試管放蒸餾水作為對照,是為了排除蒸餾水使菲林試劑或本尼迪特試劑產(chǎn)生磚紅色沉淀,因為用來做實驗的糖都是溶解在蒸餾水中的,如果加入菲林試劑或本尼迪特試劑產(chǎn)生磚紅色沉淀,實驗體系中除糖本身外,還有蒸餾水存在,必須排除蒸餾水的作用,說明實驗設計的嚴謹性。在酶的活性實驗中,給學生講解酶的活性部位的時候可以舉我國著名的生物化學家鄒承魯先生,工作中精益求精、銳意創(chuàng)新、嚴謹治學、一絲不茍的例子。在酶的活性部位柔性的研究中,采用不同變性劑或變性條件,選擇分子量不同、亞基組成不同、催化類型不同的酶進行了構象變化和活性變化的比較研究,均得到“酶活性部位柔性”這一規(guī)律。為排除“快”或者“先”失活是被變性劑抑制的可能性,采取了物理因素變性——熱變性和高壓變性,也得到了失活發(fā)生在較構象變化更低的溫度和壓力下,表明活性部位的構象較酶分子整體構象更易受到外界因素的微擾。為排除快失活是由于寡聚酶解聚的可能,又采取各種方法直接探測伴隨失活過程,發(fā)生在活性部位附近的微小構象變化等等。因此,“酶活性部位柔性”的假說是建立在大量實驗基礎上的。這項工作進行了二十年,先后有十幾個學生和助手涉及此項工作,共發(fā)表研究論文七十余篇。研究工作是一步一步深入細致地進行,排除了一個又一個的可能性,最終才得出科學合理的結論[11]。嚴謹認真的工作態(tài)度是一個科學工作者必須具備的工作作風,這個是我們在實驗中要向?qū)W生們傳達的思政信息。
6關注環(huán)境保護,強化安全意識
安全意識的培養(yǎng)是保證實驗教學工作順利開展的前提,關注環(huán)境保護是社會賦予教育的責任,義不容辭。因此我們在實驗內(nèi)容的優(yōu)化上,要考慮安全和環(huán)保;進行演示實驗時,要一絲不茍,提醒學生注意規(guī)范地進行實驗操作,如某些實驗儀器的安全規(guī)范操作及有毒有害化學品的取用規(guī)范等等,學生進行實驗時要注意督促其注意安全,防患于未然;實驗室廢棄物品處理要嚴格按照規(guī)范來進行,如廢棄化學品、注射針頭等不能隨便丟棄,會污染環(huán)境、傷害垃圾清潔人員,廢棄生物材料如微生物菌種等需要高壓滅菌,之后才能清洗[12-14],否則會污染環(huán)境。因此,我們在培養(yǎng)學生專業(yè)技能和創(chuàng)新意識的同時,要不斷強化他們的安全和環(huán)保意識,培養(yǎng)出真正高素質(zhì)的、心系社會公共安全、維護社會可持續(xù)發(fā)展環(huán)境的專業(yè)人才??傊?,學生是國家的未來,教育乃治國之本。我們要將“愛國、奉獻、求真、創(chuàng)新”貫穿于實驗教學之中,引導學生在專業(yè)認同、職業(yè)倫理、社會責任等方面形成正確的價值觀。這樣,我們培養(yǎng)的學生是不僅具有高水平的專業(yè)知識和技能,同時具備強烈的創(chuàng)新意識和社會責任感、健全的人格和高尚道德情操的高素質(zhì)人才。
參考文獻
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作者:傅明輝 趙宏霞 單位:廣東工業(yè)大學 生物醫(yī)藥學院
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