基于“课程思政”的分析化学教学改革探究——以体外诊断为例

杨雁冰 ，袁荃 ,2,＊

1武汉大学化学与分子科学学院，武汉 430072

2湖南大学化学化工学院，分子科学与生物医学实验室(MBL)，化学生物学与纳米医学研究所，长沙 410082

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议中指出：“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过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。”这就意味着要将“课程思政”融入到高等教育的教学过程中。分析化学基本都是在大学一年级开设的，属于高中与大学阶段的过渡课程，是一门非常重要的基础课程。因此将“课程思政”引入到分析化学的教学中，达到普遍渗透性的教学氛围，不仅能让学生掌握基本的理论知识，也能逐步培养学生的品格修养与人文素养，帮助学生形成正确的世界观、人生观和价值观，实现“重教书，更要重育人，重智育，更要重德育”的目标[2]。

1 我国体外诊断技术发展概述

体外诊断(In Vitro Diagnosis，IVD)技术，是指在人体之外，通过对机体包括血液、体液及组织等样本进行检测而获取相关的临床诊断信息，从而帮助判断疾病或机体功能的产品和服务[3]。在疾病筛查及健康体检项目中，约有80%的疾病和检查项目是通过对体液和组织等样本进行检测来获取临床诊断信息，因此体外诊断对于临床医疗决策至关重要。例如，在新冠肺炎的检测中用到的基于荧光定量聚合酶链式反应(PCR)法的病毒核酸检测试剂盒就属于体外诊断试剂。尽管我国体外诊断技术起步较晚，随着医疗科学技术的发展，体外诊断技术在不断地迭代进步，国家对体外诊断技术也越来越重视。在今年3月底国家药品监督管理局官网公布的《国家药品监督管理局、国家标准化管理委员会关于进一步促进医疗器械标准化工作高质量发展的意见》中指出，要加强体外诊断试剂标准研制，加快高风险传染性疾病诊断试剂及相关方法标准制定，开展新冠肺炎疫情防控相关体外诊断试剂标准研究。因此推动体外诊断技术的发展对于加快我国经济社会发展具有重要作用[4]。

然而，目前我国体外诊断技术的发展存在核心技术和产品被国外垄断、原创型人才和技术缺乏竞争力等问题。这些问题的本质原因在于原创性技术和创新型人才的匮乏。因此，为了更好地将体外诊断技术应用于临床诊断和治疗中，需要从人才培养、技术创新、提高标准等方面加快对我国体外诊断行业进行革新。而对于人才培养和技术创新，则需要在高等教育中完善大学生的思政教育，引导学生形成正确的价值观，加强爱国主义情怀，培养创新性思维，促进学生全面高质量发展，从根源上解决我国体外诊断行业存在的问题。

2 分析化学教学在体外诊断发展中的滞后性

分析化学是研究测定物质组成的分析方法及其相关理论的科学，主要任务是要定性分析鉴定物质的组成成分以及定量分析测定各组分的含量，确定物质的结构。在分析化学和仪器分析课程中就介绍了多种用于定性定量分析物质成分的仪器原理、适用领域以及使用方法，其中就包括化学发光分析法，而化学发光技术也是体外诊断检测技术的重要基础手段，利用化学发光的体外诊断产品已经占据了国内市场的九成份额，是研发体外诊断产品的重要基础技术。但是大部分教师在讲解这部分内容时，往往只介绍其原理与分析方法，忽略介绍其相关的前沿技术，难以让学生将课本知识与实际应用相结合，学生对体外诊断了解较少，导致我国体外诊断行业存在核心技术被国外垄断、原创型人才和技术缺乏竞争力等问题。此外，在分析化学教学中，教师注重于知识的教授，这些知识背后的国家和社会意义却鲜有提及，例如分析化学技术的落后制约了我国体外诊断技术的发展，继而拉大了我国与发达国家的医疗水平，这些背景的引入对于培养学生的人文情怀具有重要意义。下面将简要介绍一下分析化学教学在体外诊断发展中存在的问题。

2.1 体外诊断试剂发展迅速，但缺乏原创性技术和创新型人才

我国虽然是从20世纪70年代末才开始发展体外诊断的产业化进程，但短短几十年时间，我国的体外诊断市场竞争已经趋于稳定，行业集中度大大提高，行业迎来高速发展时代[5]。然而与一些发达国家相比，我国的体外诊断技术发展仍然较为滞后，主要原因在于关键核心技术薄弱、缺少创新型人才以及研发投入占比较少等。

目前我国对体外诊断的自主研发技术主要集中在体外诊断试剂上，而对诊断试剂原材料的研究以及体外诊断设备的核心元器件方面的研发能力较弱。如组成诊断试剂的核心反应体系，对试剂的诊断效果与稳定性有决定性影响的诊断酶、辅酶等生物活性分子主要来自于罗氏等国外企业，国内自主研发酶制剂的能力较弱。而一些中游的核心原材料，如一些心肌标志物的原料，或者一些寄生虫，还有一些真菌检测原料等都被国外企业垄断，国内鲜少有企业能去自主探索开发。这些体外诊断核心部分的生产需要依赖于整个国家的分析化学、化学生物学的技术基础，对分析化学学科的发展提出了新的挑战。

此外，我国在基于分析化学技术的体外诊断技术研发上也存在缺少创新型的高质量人才的问题，原创能力较弱，难以研发出基于新原理、新方法，具有新功能的原创型产品和技术，导致我国高水平论文发表以及研究成果转化相比于发达国家仍存在较大差距。有调查研究表明[6]，大多数检验学科的大学生缺乏对检验原理的专业基础知识理解，无法及时跟进最新的体外诊断技术，难以对现有的体外诊断技术进行革新，更没有意识到我国在体外诊断技术行业存在的“卡脖子”技术和问题。因此需要高等学校在分析化学学科上加强对专业型和创新型人才的培养，从而满足体外诊断的快速发展对高质量人才的迫切需求。

2.2 学生对基于分析化学的体外诊断技术的认知不清晰

基于分析化学的体外诊断技术对于保障人民生命健康、提升综合国力有着重要意义，然而在现有的分析化学教学中，教师和学生没有很好地把基础知识、前沿知识的学习与国际环境、社会背景有效结合，学生对基于分析化学的体外诊断技术的认知还比较浅显，容易局限于知识本身的学习。在分析化学教学过程中，教师应以时政热点、前沿领域知识为例，提高大学生对体外诊断技术和我国体外诊断技术存在的问题等方面的认知，在分析化学等学科教学中厚植爱国主义情怀，加强大学生对体外诊断技术的社会意义的了解，提高他们的学习热情，树立正确的学习目标，推动我国分析化学技术和体外诊断技术的快速高质量发展。

3 基于体外诊断学习内容的分析化学“课程思政”教学改革建议

分析化学是高等学校化学化工、医药和环境科学等专业的必修课程，与物理学、生命科学、材料科学等多个学科交叉渗透。学生在学习分析化学课程的过程中，不仅能够掌握化学中的基础知识，还能对其他学科领域有所涉及和学习，为之后成为综合性人才奠定基础，也为我国体外诊断综合性人才缺失问题提供解决方案。此外，分析化学课程除了具有完备的知识架构体系，也有丰富的价值理念，教师可以在课程讲解过程中引入合适的思政教育点，适当地延伸讲解，对学生进行思政教育。分析化学通常是面向大一新生开设的基础课程，此阶段正是他们思考其人生道路以及人生观和价值观形成的关键时期，因此将“思政教育”融入课程教育中，有助于学生形成正确的人生观和价值观，为我国社会发展培养高质量的人才。

3.1 专业知识课堂教学：转变教学理念，加强思政教育，引导学生形成正确的价值观

在分析化学的教学过程中，教师不能因为强调课程思政而弱化知识传授的过程，将“知识传授”和“思政教育”进行有机统一才是课程思政的最终目标。因此，在教学过程中，不能将思政教育牵强地引入课堂，生搬硬套，而是应该在教学过程中找到思政映射与融入点，充分搜集课程中可用的思政教育案例，认真梳理案例内容与讲授形式，顺其自然地在课堂上进行价值观引导，达到了“润物细无声”的效果[7,8]。

如在分析化学绪论教学中，就可结合“体外诊断技术”，凸显分析化学学科在社会卫生问题中的重要作用。从2019年末发生的新冠疫情切入，我国之所以能够在较短的时间内迅速控制住疫情，是因为在疫情发生之初就能采取有效手段进行诊断检测和隔离治疗等来遏制病毒蔓延。逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)是一种灵敏度极高的体外诊断技术。作为目前新冠病毒检测的“金标准”，基于逆转录-聚合酶链技术的新冠病毒检测试剂盒可以快速、准确地输出检测结果，为疾病的即时诊断和有效防控提供了技术保证[9]。随着新技术的出现和不断发展，生物传感器、集成化的监测设备也在新冠病毒的即时诊断中呈现出巨大的应用前景，为新冠病毒的快速检测提供了更多可能，这里可以引入检测新冠病毒的最新体外诊断技术相关研究，通过几个具体的研究实例向学生介绍体外诊断技术的最新研究进展。例如2021年2月，有研究人员发展了基于荧光检测系统的体外诊断技术，用于高灵敏定量检测唾液中存在的SARS-CoV-2[10]，该分析方法可以通过智能手机将检测结果实时输出，对于新冠肺炎的实时筛查具有重要意义。2021年6月，研究人员又基于半导体过渡金属二硫化物WSe2开发了一种场效应晶体管生物传感器[11]，用于在体外快速灵敏地检测SARS-CoV-2，开发出的高灵敏度和高选择性的生物传感器可以快速检测传染病，促进了体外诊断技术的发展。以上两个实例都是体外诊断技术在新冠肺炎检测和筛查的具体应用，通过在实际教学中列举最新的前沿研究成果，在激发学生学习兴趣的同时也拓宽了他们的视野，可以有效培养他们的创新意识和能力。接着就可从我国目前体外诊断技术的现状引入思政话题——爱国以及社会责任和使命感。由于我国体外诊断技术缺少原创性技术和创新型人才，使得我国大部分体外诊断市场被国外企业占据，而一些关键原料更是被国外企业垄断，严重限制了我国体外诊断技术的发展，以此来激发出学生的责任意识和使命感。接着再由体外诊断发展现状引入到我国体外诊断技术发展的需求——具有创新能力的高质量人才，进而从学生的责任感中培养学生积极向上的学习态度和爱国情怀，正确引导大学生价值观的形成。

课堂上的教学时间有限，为了进一步帮助学生形成研究性思维，我们采取“课上-课下结合教学”和“互动式小组教学”模式，在课程中将学生分成几个小组，并提供了如“体外诊断技术的原理、体外诊断技术相比于其他技术的优势、体外诊断的具体应用实例、体外诊断技术的最近研究成果、体外诊断技术目前存在的问题与挑战”等选题，要求学生课后通过网络或者书籍查阅体外诊断技术的相关资料并制作成幻灯片并在课堂上向大家展示。通过这种教学方式可以让学生在学习课本知识的同时能大量了解到体外诊断技术的重要性及其在各个领域中的应用，深入思考研究领域存在的问题挑战，从而更好地提升学习效果，还可以启迪学生的思维方法，培养他们的科学探索精神。此外，这种教学模式也可以让学生充分融入到小组学习中，培养团队合作精神，提升辩证思维能力。

当讲解到分析化学中的仪器分析的内容时，目前大部分教材中的仪器都是很常见的，技术发展都是比较成熟的，如原子发射光谱，X射线光能谱仪，红外光谱仪等。教师即可以就此引入目前比较前沿的体外诊断仪器进行延伸拓展讲解。首先介绍体外诊断仪器的研究开发现状：体外诊断仪器是结合了光学、集成电路、生物化学、物理流体学等多个学科的交叉领域，对体外诊断仪器的开发人员的综合素质要求较高，再加上一般高端的体外诊断设备和试剂基本上都是配套的、一体化的封闭体系，因此我国现在有实力去开发与试剂相匹配的大型仪器的企业并不多，大部分的核心元器件的技术还是掌握在国外企业手中。接着举一个具体的例子让学生直观感受到目前体外诊断行业人才需求的严峻现状以及研发必要：在2009年之前，全自动化学发光免疫分析仪的核心技术全部为罗氏、西门子等国外大型企业所有，国内大部分医院的全自动发光免疫分析仪的市场基本被他们垄断，仪器与其相应配套的试剂都非常昂贵。而深圳大学的张会生教授与深圳新产业生物医学股份有限公司合作，研发出了国内第一台全自动化学发光免疫分析系统，彻底打破了进口品牌在国内的市场垄断，是我国在体外诊断仪器方面迈出的一大步。最后教师由此可以渗入思政教育，介绍这些一直奋斗在科学技术前线的研发专家和团队以及他们对中国体外诊断行业的贡献，让学生能受其逐本求原、精益求精、知难而上和求真务实的科学精神感染，能让学生从他们的事迹中找到自己的理想和目标。

在分析化学的课程教学中，我们立足于课程的理论知识点，寻找多个合理的思政融入点在课堂上对学生进行包括爱国情怀、责任意识、科学品质等多种思政教育，但是仅通过教师在课堂上的介绍和引导是不够的，学生有时对这些思政教育一听而过，并不能深刻体会到其中的意义。例如我们需要引导学生学习一直奋斗在一线的科学家们的刻苦探索、精益求精、永不气馁的精神，我们会在课堂上适时地引入一些科学家的具体事例，进行课程思政引导。这样教师可以将“知识传授”和“思政教育”二者有机统一，实现“教书”和“育人”的双重目的。

3.2 实验教学：将创新性科研项目引入本科生的实验教学中，理论与实践相结合

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)年》中就已指出，高等教育要支持学生参与科学研究，强化实践教学环节，促进科研与教学互动，与创新人才培养相结合。而对于培养我国目前急需的创新型人才，最主要的就是要让学生有多元化的学习体验，从多角度进行创新思维、意识和方法的训练[12]。因此在高等教育中引入“科教融合”，将最前沿的科研项目与课堂教学相结合，将科学研究的宗旨、方法和成果体现在教学过程的各个环节，才能更好地培养大学生的创新意识和能力。尤其是在实验教学过程中，引入教师的科研活动和成果反哺教学，引导学生进行综合实验训练，效果会更好。

如在实验教学中我们引入“膀胱癌体外诊断”项目。在实验开始前，我们会给学生布置阅读“体外诊断”“芯片器件”“传感器”以及“膀胱癌诊断”等相关的文献，希望通过阅读这些文献能让学生了解目前膀胱癌的诊断进展以及可用于膀胱癌诊断的体外器件、试剂和设备等，并让学生自主归纳已读文献，结合自己的想法和灵感，提出自己对膀胱癌体外诊断的设计想法和思路。这不仅能够培养学生对信息检索、筛选和整合的能力，也能在学习基础知识、前沿知识当中激发学生的创新意识，这对于分析化学的创新性人才培养至关重要。之后我们会与学生就他们对该项目提出的设计想法和思路进行讨论，因为我们不仅要看到学生设计想法中的缺点与不足，也应该看到学生设计思路中的闪光点，有针对性地与学生交流，慢慢引导学生的思路往正确的方向走。在项目的实践阶段，我们也会让学生参与进来，跟我们一起发现、解决各种问题。通过让学生参与整个项目的研究过程，不仅培养了他们的实践动手能力，也提高了他们发现问题和解决问题的能力。在科研训练中独立解决遇到的一些问题，不仅可以让学生巩固课堂上学习到的理论知识，还能初步培养学生的科研意识和独立思考的能力。此外，在项目过程中，也会让学生分享他们参与实际科研过程中的一些思考和收获，与学生一起做一个阶段性的小结，帮助学生及时查漏补缺，系统地培养学生的科研实践能力。在课程教学结束之后，通过与学生面对面交流、进行问卷调查等方式收集学生对于课程内容和教学内容的意见或建议，从学生的认知规律出发，根据学生的反馈情况对教学内容进行一定的修改，践行“以学生为中心”的教育理念。“互动教学”和“反馈教学”结合的“互动反馈式”的教学模式不仅极大地调动了学生的学习积极性，提高了学生在课堂中的参与度，还有效提升了教师的教学质量，帮助教学改革的顺利完成。利用“科教融合结合实验教学”，不仅增强了学生对专业基础知识的理解，提高了学生的创新能力，也能让学生实际体验到科学家们创新研究的难处，学习那些一直奋斗在科研一线的科学家身上的闪闪发光的研究精神，为我国培养体外诊断技术开发及应用方面的创新型人才，真正从根本上解决我国在体外诊断方面的人才稀缺问题，满足我国对实现自主创新的迫切愿望。

此外，目前高等院校开设的基础实验课程多是一些较为成熟的实验设计，与实际科学研究相差较大。学生在这些课程的学习中独立思考和解决问题的机会并不多，很难设身处地地感受科学精神的意义和重要性。因此我们需要将课程思政的映射和融入点落实到实际中去，让学生切实地感受到思政教育的意义。

3.3 考核体系：将思政教育内容引入分析化学课程考核体系，注重全面评估学生的学习效果

解决我国目前体外诊断行业存在的问题，不仅需要有创新意识的研究型人才，在体外诊断行业这个多学科交叉的领域，也需要一批综合型人才，因此要求学生学习各种相关知识，在多个领域有所了解涉及，学校在对学生进行考核评价时，也要注重全方位、多角度的客观评价。

在现代高等教育体系中，全方位、高素质科研人才的培养要求学生具备解决问题的能力、科研创新的能力以及独立思考的能力。课程考核可以对学生的学习起到导向作用，而传统的考核机制有“重结果，轻过程；重知识，轻能力”的特点，尤其强调纸笔考试结果来评价学生的学习情况，不利于学生的综合全面发展，因此对高等学校来说，基于成果导向教育(Outcome-based Education，OBE)理念，以学生预期结果为核心，改变单一的考核方式，完善多元化的考核方式，提高教学质量[13]。从教人员也要根据学习的不同内容，有针对性地设置不同形式的课程作业，对不同方面进行考核评估，有助于学生的综合全面发展。

在专业知识教学中，要着重考查学生对知识的理解程度以及运用能力，除了纸笔考试以外，还可以利用不同的考核形式，如课堂讨论、随堂测试、小组合作汇报、学术文献阅读报告、参与教师科研项目以及参与课外科研活动等，这不仅能督促学生持续进步，避免学生考前突击复习应对考试，也能让教师从不同维度来全面客观地评估学生的学习成绩，让学生通过这样的考核体系有针对性地去弥补自己的不足，为自己的全面发展奠定基础。例如在诊断技术等前沿文献汇报时，我们可以根据学生的讲演能力、逻辑思维能力，以及自身对于诊断技术的了解和认识进行打分，并以20%的占比计入平时成绩。

“科教融合”引入实验教学，鼓励学生以学术报告、小论文写作等方式展示自己在科研项目中的收获。通过开展多种形式的交流学习活动，不仅能让学生进一步深化对科学研究的理解，也能让他们对职业生涯规划有更多的思考。此外教师可以通过他们的科技论文，来综合评判学生的文献阅读能力、科研动手能力以及论文写作能力，这样教师给出的评价结果也更加客观。例如，我们的研究团队在膀胱癌早期诊断技术方面有主持过一些科研项目，发表过相关高水平论文，在后续的科研过程中我们有适度引导本科生参与到我们的研究课题当中，用亲身经历来感受科研创新的过程，感受诊断技术对于社会发展的重要意义，并积极鼓励他们未来投身于分析化学的科研工作当中。

在实验教学中，现在大部分高校的实验课程考核主要存在考核形式单一、考评内容古板不灵活、考评成绩与学生实际水平不符等问题，缺乏对创新型实验的整体设计能力以及动手能力的考核。为了改善现存的问题，可以让学生针对某一验证性实验进行探索，例如利用我们提供的尿液样品和相关试剂样品，让学生自己设计整套的实验方案，独立操作实验完成膀胱癌一些生物标志物的检测，根据学生设计的实验方案的可行性、便捷性、实用性等方面，以及学生完成实验操作的完整性进行考核评估。此外也可增加实验过程的答辩环节，让学生介绍自己的实验设计思路，对实验过程和结果进行分析，根据学生对实验的熟悉程度和思考深度进行评价，考查学生对知识的掌握理解和运用的程度，增加学生考核成绩的客观性和全面性。此外还要让学生注重对这些诊断技术的社会背景的介绍，这有助于学生了解这些诊断技术的前沿研究以及实际应用情况。

4 结语

推动体外诊断技术发展对我国社会科技发展具有重要意义。对于我国目前体外诊断行业存在原创型技术和创新综合型人才缺乏的问题，通过在高等教育中加强对大学生的思政教育，尤其在与体外诊断行业关联性较大的分析化学课程中适时引入课程思政教育，激发学生的爱国情怀、社会责任感、行业使命感以及培养优秀的科学精神，让学生有内在驱动力去学习各种相关知识，为解决我国体外诊断行业的“卡脖子”问题提供优秀人才储备，推动我国体外诊断行业快速高质量发展。

在分析化学课程中实施以体外诊断技术为载体的思政教育，可以培养学生的创新意识和能力，引导学生养成积极向上的学习态度，形成正确的价值观。在实施以体外诊断技术为载体的课程思政教育的过程中，对于分析化学专业理论知识的教学，从教人员要转变教学理念，将“知识传授”和“思政教育”紧密结合，顺其自然地进行课程思政教育，了解体外诊断技术等对于国家、社会的重要意义。对于实验课程的教学，从教人员可以将体外诊断技术相关的科研项目引入到实验教学中，实现理论与实践相统一，培养学生的创新能力。此外，对于课程考核，从教人员也应该改变单一的考核形式和标准，多角度、多形式地全面客观地评价学生，有利于学生的综合发展。

“课程思政”是以学生为出发点，却需要教师去主导的教学改革。因此，教师应从自身出发，不断提高自己的专业知识和思想政治理论基础，转变教学理念和教学方式，让“课程思政教育”，特别是围绕人民生命健康的体外诊断技术更好地融入分析化学课堂，更好地培育具有创新能力的高质量人才，实现体外诊断技术等前沿技术的研究突破，解决我国科技目前存在的“卡脖子”问题，推动我国的科学技术朝着更好更快的方向发展。