生物物理課程中思政元素的思考

（北京工業大學環境與生命學部 北京 100124）

育人之本，在于立德鑄魂。習近平總書記在2016年12月全國高校思政工作會議上指出：“要把做人做事的道理、把社會主義核心價值觀的要求、把實現民族復興的理想和責任融入各類課程教學之中，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成‘協同效應’”。思想政治工作是高校工作的生命線，將立德樹人深植于課堂，實現知識傳授、價值塑造和能力培養的多元統一，對培養出色的社會主義建設者和接班人是十分必要的。

生物物理學是生物學的二級學科，是我校生物醫學工程專業的專業必修課程，承擔著我院學生從基礎課到專業課順利過渡中知識掌握、邏輯思辨、科學素養能力培養的重要任務。作為生物物理課程的老師，就如何實現課程思政，在課堂上融入哪些內容，如何精心設計來達到理想的育人效果和目的，進行了反復琢磨和深入思考，并在實踐中總結了幾點切身的體會與感受，希望對類似課程的教學有所幫助和啟發。

1 通過生物物理學家充滿正能量的故事培養學生高尚情操

生物物理學科中的很多發明和發現都承載著科學家智慧的思考、執著的追求和艱辛的付出，同時也折射出他們種種人格魅力，可以充分利用科學家的故事弘揚正能量。例如，在講生物電的由來一節，借助意大利科學家伽伐尼和伏達間的“蛙腿論戰”這個事件，從不同的角度給予學生多方面的啟示。角度1：伽伐尼發現解剖刀碰觸到金屬板上死青蛙的腿會使蛙腿劇烈地痙攣抽搐，之后在驗證試驗中由于考慮不夠全面最后得出了錯誤的結論：動物體內存在著一種不同于靜電的生物電。由此，教導學生要嚴謹周密地考慮科學實驗設計，否則很容易得出錯誤結論。角度2：伽伐尼在英國皇家學會會議上當眾演示他的實驗，這使得整個歐洲科學界都為之興奮。在這種情形下，伏達仍敢于挑戰權威，在多次嚴謹試驗后，認定這是金屬接觸電，非生物電。這讓學生明白權威并不總是對的，不能迷信權威，要有挑戰權威的勇氣。角度3：當伏達發現只需用兩種不同的金屬和濕的溶液接觸就能產生電時，他開始轉向金屬的生電性質，并發明了人類最早的化學電池。這告訴學生要學以致用，勇于創新。角度4：盡管伏達在蛙腿論戰中獲勝，但他仍然認可伽伐尼在化學電池發明中的重要作用。由此，教導學生要謙虛，淡泊名利，尊重他人。這樣的例子還有很多。再如羅得里克·麥金農測定被譽為國際難題的鉀離子通道結構的事件。為了解析鉀通道的結構，40歲的麥金農開始從頭學習他根本不懂的X射線衍射，并親自多方申請資金資助。他在哈佛的博士后都不愿意跟隨他從事這一極端冒險的工作。最后，在洛克菲勒大學的資助下，他憑借著自己堅定的決心和辛勤的工作，終于成功解析出了第一個鉀通道的結構，引起了世界的關注。這種對科研的執著和迎難不退的精神促動了學生們的內心，從他們崇拜的目光中我知道這位科學家已成為他們心中的楷模，并將堅定他們日后戰勝困難的勇氣。還有，在放射生物學一章，通過講述德國科學家倫琴主動放棄自己發現X射線的專利權，而將成果歸屬于全人類，并把所得的諾貝爾獎金獻給他的學校，讓學生看到科學家超越國界的愛心和博大的奉獻精神。

以上通過教師介紹和學生自主對科學家資料的調研，堅定了學生的理想和信念，激發了他們為科學研究不懈追求和勇于創新的斗志，培養了學生熱愛祖國、為國家和人民的事業奉獻終身的高尚情操。

2 利用生物物理課程中豐富的理論實踐案例提升學生哲學思辨能力

在多年的教學中發現生物物理學科中包含了豐富的自然哲學思想。例如，在學習細胞電活動的基礎和機制時，通過講解人的視覺、痛覺等感覺的形成都是源于外界刺激所引起的鉀鈉鈣等離子在神經細胞間的定向流動，來讓學生領悟世界是物質的，生物體也不例外，生命起源于非生命物質。又如，通過講述為應對細胞動作電位期間由于離子不斷外流或內流造成的細胞內外離子嚴重不均衡問題，細胞膜上的鈉鉀ATP酶會消耗能量反向轉運離子來維持離子濃度的正常水平，來說明細胞是一個系統，它可以感知外界信息，并通過反饋處理來進行自我調控。系統論、信息論、控制論的精髓在生物體上得到完美體現。又如，在蛋白質結構保守與進化一節，讓學生看到蛋白質為完成確定的功能必須保持相對穩定，是一種相對“靜止”；同時一些位點變異使分子得以演變和進化，是一種絕對“運動”。保守的相對性和變異的絕對性體現了靜止的相對性和運動的絕對性。又如，可以結合“溶液溫度等的量的變化會導致蛋白質熱穩定平衡打破”的教學，將辯證唯物主義的“量變到質變”哲學思想融入蛋白質折疊的學習中。又如，在生物熵理論一節，可以讓學生查閱資料，展開討論，引導學生認識“熱死論”的荒謬性，指出其錯誤的根源是沒有考慮定律使用的限制，從而讓學生意識到任何真理都是絕對真理和相對真理的辯證統一。再如，在講述生物學對物理學的重大影響—能量守恒定律的提出中，通過介紹德國隨船醫生邁爾從發現熱帶水手靜脈血鮮紅，得出熱和（生命的）運動的等價，聯想到馬拉車時車與地面摩擦產生的熱量是由馬的運動及其作功產生的，進而普遍推廣，到最后形成能量守恒定律的雛形，來讓學生領悟事物普遍聯系的觀點。

在教學中自覺、自然地滲透學科綜合思想不僅能在生物物理的教學中增加一個新的亮點，提高學生的學習興趣，而且可以幫助學生站在哲學的高度領悟科學的真諦，這對于學生形成辯證思維和科學的世界觀具有重要意義。

3 利用有關生物物理原理知識點及應用對學生進行思政教育

例如，通過介紹利用核磁共振原理制造的核磁共振成像儀、超聲多普勒原理制造的血流計和彩色多普勒超聲檢測儀等，讓學生明白學以致用，培養學生的創造性思維，提高學生自主創新的意識。以多普勒原理制造血流計為例，首先從頻率的基本概念講起，提問學生物體發聲的頻率和接收者接收到的頻率是否總是相等，進而啟發學生當兩者有相對運動時兩頻率的關系怎樣。學生努力思考并經過推導最后得出結論：接收者接近發聲物體時，所接收到的頻率大于發聲的頻率，否則接收者遠離發聲物體時，所接收到的頻率小于發聲的頻率，且頻率差與相對運動的速度之間有一定的關系。在這個多普勒效應和關系的數學表達式得出后，我會繼續就公式啟發學生：公式中兩個變量知道其一則可以推出另一個，學生們很快想到了利用多普勒原理可以測量行駛中汽車等的速度，并很自然地可以理解一束超聲打在血細胞上就可以測量血流的速度。以上的講解從基本概念出發，不斷提問引深，從而知識的傳授和創新過程教學在教師與學生的積極互動中順利完成。學生也會感覺創新其實并沒有那么困難。

再如，在地磁場的生命保護傘效應一節，通過講述地磁場的減弱會使太陽風（超聲速等離子體帶電粒子流）橫掃大氣，結果海洋日益蒸發，其中溶解的二氧化碳等氣體大量排放，導致溫室效應，最終引起地球上幾次動物的大滅絕的事件，進而引向近年來由于地球上人類種種活動的增加引起空氣中二氧化碳濃度升高而導致溫室效應這一現象。用數據、圖片和視頻向學生展示溫室效應帶來的種種災難，讓他們從內心樹立起“金山銀山不如綠水青山”的環保理念，建立起可持續科學發展觀和綠色生態技術觀這些思想理念。

經過教師深入地挖掘，可以發現很多教學知識點中都蘊藏著思政的元素。教師需要認真地研究各知識點，深入思考其中可能蘊含的思政元素，理清知識點與思政元素間的內在關系，找準兩者間的“契合點”，而后依照專業知識內容的邏輯，精心設計教學過程，以專業知識為依托，注入思政元素，以無縫銜接的方式建立起“專業知識—思政元素”相互交融的統一體。

4 用國家在生物物理學科中的建設成就對學生進行思想教育

借助中國生物物理厚積而薄發的發展讓學生感受到中國的強大，并樹立民族自豪感和為祖國發展添磚加瓦的志向。從我國生物物理的發展：20世紀50年代中國生物物理學始創，1982年成立中國生物物理學會，1983年正式加入國際純粹與應用生物物理聯合會（IUPAB），1984年首次參加IUPAB大會，1987年申請第11屆大會主辦權失敗；在這之后的十八年，中國生物物理厚積薄發，于2005年再次申請時一次成功—第17屆國際生物物理大會終于在北京拉開帷幕，這一天中國的生物物理學研究者們期待了很久，他們終于圓夢了。從以上講述中，學生們不僅看到了我國生物物理與國際的差距，更看到了前赴后繼的科學家們不懈的努力與攀登，看到了我們已經在世界的舞臺上扮演著越來越重要的角色。當我看到學生們眼中堅定的目光時，我知道他們的心被觸動了，相信此時此刻一個為了祖國美好明天而奮斗的小小的種子正在他們心中生根發芽。

從教學方式上，可充分利用網絡優質資源，布置學生收看與課程內容有聯系的國產優秀紀錄片，一方面提高學生的學習興趣，全方位引導學生的科學觀和人文觀，另一方面讓學生在獲取知識的同時提升愛國主義情懷。還可將課堂由教師講學生聽變為學生講教師聽、學生之間交流，在增強學生自主學習的同時，也讓學生能夠親身感受生物物理課程與社會生產生活的緊密聯系。教師可將研討從課程知識層面引導上升到社會經濟層面，甚至上升到國家發展和民族振興層面，從而激勵學生獨立思考，鼓勵學生敢于表達，培養學生科學思辨能力，激發學生為中華文明復興而讀書的使命感。

5 結束語

在生物物理課堂上以習近平總書記的重要講話精神為指導，以社會主義核心價值觀為靈魂和主線，通過深入挖掘思政元素、并精心設計講授方式，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，將價值引領、能力培養和知識傳授有機融合，與思政課程形成相向而行，最終實現教育“立德樹人”的根本任務。