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)
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]。
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]。
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。
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。
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。
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。
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。
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]。
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。
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。
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
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。