基于“課程思政”的分析化學教學改革探究
——以體外診斷為例

楊雁冰 ，袁荃 ,2,＊

1武漢大學化學與分子科學學院，武漢 430072

2湖南大學化學化工學院，分子科學與生物醫學實驗室(MBL)，化學生物學與納米醫學研究所，長沙 410082

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議中指出：“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面[1]。”這就意味著要將“課程思政”融入到高等教育的教學過程中。分析化學基本都是在大學一年級開設的，屬于高中與大學階段的過渡課程，是一門非常重要的基礎課程。因此將“課程思政”引入到分析化學的教學中，達到普遍滲透性的教學氛圍，不僅能讓學生掌握基本的理論知識，也能逐步培養學生的品格修養與人文素養，幫助學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，實現“重教書，更要重育人，重智育，更要重德育”的目標[2]。

1 我國體外診斷技術發展概述

體外診斷(In Vitro Diagnosis，IVD)技術，是指在人體之外，通過對機體包括血液、體液及組織等樣本進行檢測而獲取相關的臨床診斷信息，從而幫助判斷疾病或機體功能的產品和服務[3]。在疾病篩查及健康體檢項目中，約有80%的疾病和檢查項目是通過對體液和組織等樣本進行檢測來獲取臨床診斷信息，因此體外診斷對于臨床醫療決策至關重要。例如，在新冠肺炎的檢測中用到的基于熒光定量聚合酶鏈式反應(PCR)法的病毒核酸檢測試劑盒就屬于體外診斷試劑。盡管我國體外診斷技術起步較晚，隨著醫療科學技術的發展，體外診斷技術在不斷地迭代進步，國家對體外診斷技術也越來越重視。在今年3月底國家藥品監督管理局官網公布的《國家藥品監督管理局、國家標準化管理委員會關于進一步促進醫療器械標準化工作高質量發展的意見》中指出，要加強體外診斷試劑標準研制，加快高風險傳染性疾病診斷試劑及相關方法標準制定，開展新冠肺炎疫情防控相關體外診斷試劑標準研究。因此推動體外診斷技術的發展對于加快我國經濟社會發展具有重要作用[4]。

然而，目前我國體外診斷技術的發展存在核心技術和產品被國外壟斷、原創型人才和技術缺乏競爭力等問題。這些問題的本質原因在于原創性技術和創新型人才的匱乏。因此，為了更好地將體外診斷技術應用于臨床診斷和治療中，需要從人才培養、技術創新、提高標準等方面加快對我國體外診斷行業進行革新。而對于人才培養和技術創新，則需要在高等教育中完善大學生的思政教育，引導學生形成正確的價值觀，加強愛國主義情懷，培養創新性思維，促進學生全面高質量發展，從根源上解決我國體外診斷行業存在的問題。

2 分析化學教學在體外診斷發展中的滯后性

分析化學是研究測定物質組成的分析方法及其相關理論的科學，主要任務是要定性分析鑒定物質的組成成分以及定量分析測定各組分的含量，確定物質的結構。在分析化學和儀器分析課程中就介紹了多種用于定性定量分析物質成分的儀器原理、適用領域以及使用方法，其中就包括化學發光分析法，而化學發光技術也是體外診斷檢測技術的重要基礎手段，利用化學發光的體外診斷產品已經占據了國內市場的九成份額，是研發體外診斷產品的重要基礎技術。但是大部分教師在講解這部分內容時，往往只介紹其原理與分析方法，忽略介紹其相關的前沿技術，難以讓學生將課本知識與實際應用相結合，學生對體外診斷了解較少，導致我國體外診斷行業存在核心技術被國外壟斷、原創型人才和技術缺乏競爭力等問題。此外，在分析化學教學中，教師注重于知識的教授，這些知識背后的國家和社會意義卻鮮有提及，例如分析化學技術的落后制約了我國體外診斷技術的發展，繼而拉大了我國與發達國家的醫療水平，這些背景的引入對于培養學生的人文情懷具有重要意義。下面將簡要介紹一下分析化學教學在體外診斷發展中存在的問題。

2.1 體外診斷試劑發展迅速，但缺乏原創性技術和創新型人才

我國雖然是從20世紀70年代末才開始發展體外診斷的產業化進程，但短短幾十年時間，我國的體外診斷市場競爭已經趨于穩定，行業集中度大大提高，行業迎來高速發展時代[5]。然而與一些發達國家相比，我國的體外診斷技術發展仍然較為滯后，主要原因在于關鍵核心技術薄弱、缺少創新型人才以及研發投入占比較少等。

目前我國對體外診斷的自主研發技術主要集中在體外診斷試劑上，而對診斷試劑原材料的研究以及體外診斷設備的核心元器件方面的研發能力較弱。如組成診斷試劑的核心反應體系，對試劑的診斷效果與穩定性有決定性影響的診斷酶、輔酶等生物活性分子主要來自于羅氏等國外企業，國內自主研發酶制劑的能力較弱。而一些中游的核心原材料，如一些心肌標志物的原料，或者一些寄生蟲，還有一些真菌檢測原料等都被國外企業壟斷，國內鮮少有企業能去自主探索開發。這些體外診斷核心部分的生產需要依賴于整個國家的分析化學、化學生物學的技術基礎，對分析化學學科的發展提出了新的挑戰。

此外，我國在基于分析化學技術的體外診斷技術研發上也存在缺少創新型的高質量人才的問題，原創能力較弱，難以研發出基于新原理、新方法，具有新功能的原創型產品和技術，導致我國高水平論文發表以及研究成果轉化相比于發達國家仍存在較大差距。有調查研究表明[6]，大多數檢驗學科的大學生缺乏對檢驗原理的專業基礎知識理解，無法及時跟進最新的體外診斷技術，難以對現有的體外診斷技術進行革新，更沒有意識到我國在體外診斷技術行業存在的“卡脖子”技術和問題。因此需要高等學校在分析化學學科上加強對專業型和創新型人才的培養，從而滿足體外診斷的快速發展對高質量人才的迫切需求。

2.2 學生對基于分析化學的體外診斷技術的認知不清晰

基于分析化學的體外診斷技術對于保障人民生命健康、提升綜合國力有著重要意義，然而在現有的分析化學教學中，教師和學生沒有很好地把基礎知識、前沿知識的學習與國際環境、社會背景有效結合，學生對基于分析化學的體外診斷技術的認知還比較淺顯，容易局限于知識本身的學習。在分析化學教學過程中，教師應以時政熱點、前沿領域知識為例，提高大學生對體外診斷技術和我國體外診斷技術存在的問題等方面的認知，在分析化學等學科教學中厚植愛國主義情懷，加強大學生對體外診斷技術的社會意義的了解，提高他們的學習熱情，樹立正確的學習目標，推動我國分析化學技術和體外診斷技術的快速高質量發展。

3 基于體外診斷學習內容的分析化學“課程思政”教學改革建議

分析化學是高等學校化學化工、醫藥和環境科學等專業的必修課程，與物理學、生命科學、材料科學等多個學科交叉滲透。學生在學習分析化學課程的過程中，不僅能夠掌握化學中的基礎知識，還能對其他學科領域有所涉及和學習，為之后成為綜合性人才奠定基礎，也為我國體外診斷綜合性人才缺失問題提供解決方案。此外，分析化學課程除了具有完備的知識架構體系，也有豐富的價值理念，教師可以在課程講解過程中引入合適的思政教育點，適當地延伸講解，對學生進行思政教育。分析化學通常是面向大一新生開設的基礎課程，此階段正是他們思考其人生道路以及人生觀和價值觀形成的關鍵時期，因此將“思政教育”融入課程教育中，有助于學生形成正確的人生觀和價值觀，為我國社會發展培養高質量的人才。

3.1 專業知識課堂教學：轉變教學理念，加強思政教育，引導學生形成正確的價值觀

在分析化學的教學過程中，教師不能因為強調課程思政而弱化知識傳授的過程，將“知識傳授”和“思政教育”進行有機統一才是課程思政的最終目標。因此，在教學過程中，不能將思政教育牽強地引入課堂，生搬硬套，而是應該在教學過程中找到思政映射與融入點，充分搜集課程中可用的思政教育案例，認真梳理案例內容與講授形式，順其自然地在課堂上進行價值觀引導，達到了“潤物細無聲”的效果[7,8]。

如在分析化學緒論教學中，就可結合“體外診斷技術”，凸顯分析化學學科在社會衛生問題中的重要作用。從2019年末發生的新冠疫情切入，我國之所以能夠在較短的時間內迅速控制住疫情，是因為在疫情發生之初就能采取有效手段進行診斷檢測和隔離治療等來遏制病毒蔓延。逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)是一種靈敏度極高的體外診斷技術。作為目前新冠病毒檢測的“金標準”，基于逆轉錄-聚合酶鏈技術的新冠病毒檢測試劑盒可以快速、準確地輸出檢測結果，為疾病的即時診斷和有效防控提供了技術保證[9]。隨著新技術的出現和不斷發展，生物傳感器、集成化的監測設備也在新冠病毒的即時診斷中呈現出巨大的應用前景，為新冠病毒的快速檢測提供了更多可能，這里可以引入檢測新冠病毒的最新體外診斷技術相關研究，通過幾個具體的研究實例向學生介紹體外診斷技術的最新研究進展。例如2021年2月，有研究人員發展了基于熒光檢測系統的體外診斷技術，用于高靈敏定量檢測唾液中存在的SARS-CoV-2[10]，該分析方法可以通過智能手機將檢測結果實時輸出，對于新冠肺炎的實時篩查具有重要意義。2021年6月，研究人員又基于半導體過渡金屬二硫化物WSe2開發了一種場效應晶體管生物傳感器[11]，用于在體外快速靈敏地檢測SARS-CoV-2，開發出的高靈敏度和高選擇性的生物傳感器可以快速檢測傳染病，促進了體外診斷技術的發展。以上兩個實例都是體外診斷技術在新冠肺炎檢測和篩查的具體應用，通過在實際教學中列舉最新的前沿研究成果，在激發學生學習興趣的同時也拓寬了他們的視野，可以有效培養他們的創新意識和能力。接著就可從我國目前體外診斷技術的現狀引入思政話題——愛國以及社會責任和使命感。由于我國體外診斷技術缺少原創性技術和創新型人才，使得我國大部分體外診斷市場被國外企業占據，而一些關鍵原料更是被國外企業壟斷，嚴重限制了我國體外診斷技術的發展，以此來激發出學生的責任意識和使命感。接著再由體外診斷發展現狀引入到我國體外診斷技術發展的需求——具有創新能力的高質量人才，進而從學生的責任感中培養學生積極向上的學習態度和愛國情懷，正確引導大學生價值觀的形成。

課堂上的教學時間有限，為了進一步幫助學生形成研究性思維，我們采取“課上-課下結合教學”和“互動式小組教學”模式，在課程中將學生分成幾個小組，并提供了如“體外診斷技術的原理、體外診斷技術相比于其他技術的優勢、體外診斷的具體應用實例、體外診斷技術的最近研究成果、體外診斷技術目前存在的問題與挑戰”等選題，要求學生課后通過網絡或者書籍查閱體外診斷技術的相關資料并制作成幻燈片并在課堂上向大家展示。通過這種教學方式可以讓學生在學習課本知識的同時能大量了解到體外診斷技術的重要性及其在各個領域中的應用，深入思考研究領域存在的問題挑戰，從而更好地提升學習效果，還可以啟迪學生的思維方法，培養他們的科學探索精神。此外，這種教學模式也可以讓學生充分融入到小組學習中，培養團隊合作精神，提升辯證思維能力。

當講解到分析化學中的儀器分析的內容時，目前大部分教材中的儀器都是很常見的，技術發展都是比較成熟的，如原子發射光譜，X射線光能譜儀，紅外光譜儀等。教師即可以就此引入目前比較前沿的體外診斷儀器進行延伸拓展講解。首先介紹體外診斷儀器的研究開發現狀：體外診斷儀器是結合了光學、集成電路、生物化學、物理流體學等多個學科的交叉領域，對體外診斷儀器的開發人員的綜合素質要求較高，再加上一般高端的體外診斷設備和試劑基本上都是配套的、一體化的封閉體系，因此我國現在有實力去開發與試劑相匹配的大型儀器的企業并不多，大部分的核心元器件的技術還是掌握在國外企業手中。接著舉一個具體的例子讓學生直觀感受到目前體外診斷行業人才需求的嚴峻現狀以及研發必要：在2009年之前，全自動化學發光免疫分析儀的核心技術全部為羅氏、西門子等國外大型企業所有，國內大部分醫院的全自動發光免疫分析儀的市場基本被他們壟斷，儀器與其相應配套的試劑都非常昂貴。而深圳大學的張會生教授與深圳新產業生物醫學股份有限公司合作，研發出了國內第一臺全自動化學發光免疫分析系統，徹底打破了進口品牌在國內的市場壟斷，是我國在體外診斷儀器方面邁出的一大步。最后教師由此可以滲入思政教育，介紹這些一直奮斗在科學技術前線的研發專家和團隊以及他們對中國體外診斷行業的貢獻，讓學生能受其逐本求原、精益求精、知難而上和求真務實的科學精神感染，能讓學生從他們的事跡中找到自己的理想和目標。

在分析化學的課程教學中，我們立足于課程的理論知識點，尋找多個合理的思政融入點在課堂上對學生進行包括愛國情懷、責任意識、科學品質等多種思政教育，但是僅通過教師在課堂上的介紹和引導是不夠的，學生有時對這些思政教育一聽而過，并不能深刻體會到其中的意義。例如我們需要引導學生學習一直奮斗在一線的科學家們的刻苦探索、精益求精、永不氣餒的精神，我們會在課堂上適時地引入一些科學家的具體事例，進行課程思政引導。這樣教師可以將“知識傳授”和“思政教育”二者有機統一，實現“教書”和“育人”的雙重目的。

3.2 實驗教學：將創新性科研項目引入本科生的實驗教學中，理論與實踐相結合

在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)年》中就已指出，高等教育要支持學生參與科學研究，強化實踐教學環節，促進科研與教學互動，與創新人才培養相結合。而對于培養我國目前急需的創新型人才，最主要的就是要讓學生有多元化的學習體驗，從多角度進行創新思維、意識和方法的訓練[12]。因此在高等教育中引入“科教融合”，將最前沿的科研項目與課堂教學相結合，將科學研究的宗旨、方法和成果體現在教學過程的各個環節，才能更好地培養大學生的創新意識和能力。尤其是在實驗教學過程中，引入教師的科研活動和成果反哺教學，引導學生進行綜合實驗訓練，效果會更好。

如在實驗教學中我們引入“膀胱癌體外診斷”項目。在實驗開始前，我們會給學生布置閱讀“體外診斷”“芯片器件”“傳感器”以及“膀胱癌診斷”等相關的文獻，希望通過閱讀這些文獻能讓學生了解目前膀胱癌的診斷進展以及可用于膀胱癌診斷的體外器件、試劑和設備等，并讓學生自主歸納已讀文獻，結合自己的想法和靈感，提出自己對膀胱癌體外診斷的設計想法和思路。這不僅能夠培養學生對信息檢索、篩選和整合的能力，也能在學習基礎知識、前沿知識當中激發學生的創新意識，這對于分析化學的創新性人才培養至關重要。之后我們會與學生就他們對該項目提出的設計想法和思路進行討論，因為我們不僅要看到學生設計想法中的缺點與不足，也應該看到學生設計思路中的閃光點，有針對性地與學生交流，慢慢引導學生的思路往正確的方向走。在項目的實踐階段，我們也會讓學生參與進來，跟我們一起發現、解決各種問題。通過讓學生參與整個項目的研究過程，不僅培養了他們的實踐動手能力，也提高了他們發現問題和解決問題的能力。在科研訓練中獨立解決遇到的一些問題，不僅可以讓學生鞏固課堂上學習到的理論知識，還能初步培養學生的科研意識和獨立思考的能力。此外，在項目過程中，也會讓學生分享他們參與實際科研過程中的一些思考和收獲，與學生一起做一個階段性的小結，幫助學生及時查漏補缺，系統地培養學生的科研實踐能力。在課程教學結束之后，通過與學生面對面交流、進行問卷調查等方式收集學生對于課程內容和教學內容的意見或建議，從學生的認知規律出發，根據學生的反饋情況對教學內容進行一定的修改，踐行“以學生為中心”的教育理念。“互動教學”和“反饋教學”結合的“互動反饋式”的教學模式不僅極大地調動了學生的學習積極性，提高了學生在課堂中的參與度，還有效提升了教師的教學質量，幫助教學改革的順利完成。利用“科教融合結合實驗教學”，不僅增強了學生對專業基礎知識的理解，提高了學生的創新能力，也能讓學生實際體驗到科學家們創新研究的難處，學習那些一直奮斗在科研一線的科學家身上的閃閃發光的研究精神，為我國培養體外診斷技術開發及應用方面的創新型人才，真正從根本上解決我國在體外診斷方面的人才稀缺問題，滿足我國對實現自主創新的迫切愿望。

此外，目前高等院校開設的基礎實驗課程多是一些較為成熟的實驗設計，與實際科學研究相差較大。學生在這些課程的學習中獨立思考和解決問題的機會并不多，很難設身處地地感受科學精神的意義和重要性。因此我們需要將課程思政的映射和融入點落實到實際中去，讓學生切實地感受到思政教育的意義。

3.3 考核體系：將思政教育內容引入分析化學課程考核體系，注重全面評估學生的學習效果

解決我國目前體外診斷行業存在的問題，不僅需要有創新意識的研究型人才，在體外診斷行業這個多學科交叉的領域，也需要一批綜合型人才，因此要求學生學習各種相關知識，在多個領域有所了解涉及，學校在對學生進行考核評價時，也要注重全方位、多角度的客觀評價。

在現代高等教育體系中，全方位、高素質科研人才的培養要求學生具備解決問題的能力、科研創新的能力以及獨立思考的能力。課程考核可以對學生的學習起到導向作用，而傳統的考核機制有“重結果，輕過程；重知識，輕能力”的特點，尤其強調紙筆考試結果來評價學生的學習情況，不利于學生的綜合全面發展，因此對高等學校來說，基于成果導向教育(Outcome-based Education，OBE)理念，以學生預期結果為核心，改變單一的考核方式，完善多元化的考核方式，提高教學質量[13]。從教人員也要根據學習的不同內容，有針對性地設置不同形式的課程作業，對不同方面進行考核評估，有助于學生的綜合全面發展。

在專業知識教學中，要著重考查學生對知識的理解程度以及運用能力，除了紙筆考試以外，還可以利用不同的考核形式，如課堂討論、隨堂測試、小組合作匯報、學術文獻閱讀報告、參與教師科研項目以及參與課外科研活動等，這不僅能督促學生持續進步，避免學生考前突擊復習應對考試，也能讓教師從不同維度來全面客觀地評估學生的學習成績，讓學生通過這樣的考核體系有針對性地去彌補自己的不足，為自己的全面發展奠定基礎。例如在診斷技術等前沿文獻匯報時，我們可以根據學生的講演能力、邏輯思維能力，以及自身對于診斷技術的了解和認識進行打分，并以20%的占比計入平時成績。

“科教融合”引入實驗教學，鼓勵學生以學術報告、小論文寫作等方式展示自己在科研項目中的收獲。通過開展多種形式的交流學習活動，不僅能讓學生進一步深化對科學研究的理解，也能讓他們對職業生涯規劃有更多的思考。此外教師可以通過他們的科技論文，來綜合評判學生的文獻閱讀能力、科研動手能力以及論文寫作能力，這樣教師給出的評價結果也更加客觀。例如，我們的研究團隊在膀胱癌早期診斷技術方面有主持過一些科研項目，發表過相關高水平論文，在后續的科研過程中我們有適度引導本科生參與到我們的研究課題當中，用親身經歷來感受科研創新的過程，感受診斷技術對于社會發展的重要意義，并積極鼓勵他們未來投身于分析化學的科研工作當中。

在實驗教學中，現在大部分高校的實驗課程考核主要存在考核形式單一、考評內容古板不靈活、考評成績與學生實際水平不符等問題，缺乏對創新型實驗的整體設計能力以及動手能力的考核。為了改善現存的問題，可以讓學生針對某一驗證性實驗進行探索，例如利用我們提供的尿液樣品和相關試劑樣品，讓學生自己設計整套的實驗方案，獨立操作實驗完成膀胱癌一些生物標志物的檢測，根據學生設計的實驗方案的可行性、便捷性、實用性等方面，以及學生完成實驗操作的完整性進行考核評估。此外也可增加實驗過程的答辯環節，讓學生介紹自己的實驗設計思路，對實驗過程和結果進行分析，根據學生對實驗的熟悉程度和思考深度進行評價，考查學生對知識的掌握理解和運用的程度，增加學生考核成績的客觀性和全面性。此外還要讓學生注重對這些診斷技術的社會背景的介紹，這有助于學生了解這些診斷技術的前沿研究以及實際應用情況。

4 結語

推動體外診斷技術發展對我國社會科技發展具有重要意義。對于我國目前體外診斷行業存在原創型技術和創新綜合型人才缺乏的問題，通過在高等教育中加強對大學生的思政教育，尤其在與體外診斷行業關聯性較大的分析化學課程中適時引入課程思政教育，激發學生的愛國情懷、社會責任感、行業使命感以及培養優秀的科學精神，讓學生有內在驅動力去學習各種相關知識，為解決我國體外診斷行業的“卡脖子”問題提供優秀人才儲備，推動我國體外診斷行業快速高質量發展。

在分析化學課程中實施以體外診斷技術為載體的思政教育，可以培養學生的創新意識和能力，引導學生養成積極向上的學習態度，形成正確的價值觀。在實施以體外診斷技術為載體的課程思政教育的過程中，對于分析化學專業理論知識的教學，從教人員要轉變教學理念，將“知識傳授”和“思政教育”緊密結合，順其自然地進行課程思政教育，了解體外診斷技術等對于國家、社會的重要意義。對于實驗課程的教學，從教人員可以將體外診斷技術相關的科研項目引入到實驗教學中，實現理論與實踐相統一，培養學生的創新能力。此外，對于課程考核，從教人員也應該改變單一的考核形式和標準，多角度、多形式地全面客觀地評價學生，有利于學生的綜合發展。

“課程思政”是以學生為出發點，卻需要教師去主導的教學改革。因此，教師應從自身出發，不斷提高自己的專業知識和思想政治理論基礎，轉變教學理念和教學方式，讓“課程思政教育”，特別是圍繞人民生命健康的體外診斷技術更好地融入分析化學課堂，更好地培育具有創新能力的高質量人才，實現體外診斷技術等前沿技術的研究突破，解決我國科技目前存在的“卡脖子”問題，推動我國的科學技術朝著更好更快的方向發展。