立足經典實驗 深挖課程思政元素
——以“肺炎雙球菌轉化實驗”為例

鄧霏，馬偉超，趙雷

（天水師范學院生物工程與技術學院，甘肅天水 741000）

關鍵字：分子生物學；課程思政；肺炎雙球菌轉化實驗

“肺炎雙球菌轉化實驗”是證明DNA是遺傳物質的經典實驗之一。本科教材中，該實驗是《分子生物學》教材“緒論”部分的內容，是生物科學專業本科生學習分子生物學課程的入門知識。在以往的課程教學中，該部分內容僅僅作為高中知識的延伸，教師只是很簡單地介紹實驗過程，并闡明科學家是如何通過一系列實驗證明DNA是遺傳物質的。實際上，該實驗中蘊藏著豐富的思想政治元素，教師可以深入挖掘實驗過程中的思政元素，達到課程思政立德樹人的根本目的。

一、高等教育中課程思政的重要性

長期以來，高等學校里的思想政治教育與專業課教學沒有有機地結合起來，不能有效地對學生進行全方位培養[1]。2004年以來，中共中央、國務院相繼發布《關于進一步加強和改進未成年人思想道德建設的若干意見》和《關于進一步加強和改進大學生思想政治教育的意見》。上海市委、市政府在此基礎上不斷探索，于2014 年首次提出“課程思政”教學理念[1]。2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上對課程思政進行了高度肯定，并強調，“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全過程，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”[2]。2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求大力推動課程思政教學改革，并提出了課程思政教學改革的總體目標和重要內容，對高校進行課程思政改革具有重要的指導意義[3]。

課程思政指教師將思想政治教育元素，融入各門專業課程中去，從而對學生的思想意識、行為舉止產生潛移默化的影響。課程思政實質上還是一種教育，最終目的還是實現立德樹人。大學生正處于世界觀、人生觀、價值觀形成的關鍵時期，高校環境中一切人的行為和一切事情都會成為影響大學生思想政治教育的重要因素[4]。好的課程思政是學生成長過程中的心靈慰藉[5]，也是學生學習過程中強大的助推劑，能幫助學生提高進行科研創新的各種能力[6]。

二、分子生物學課程概述

分子生物學是一門發展迅速、走在時代前列的課程[7]。分子生物學課程的內容主要有生物大分子的組成、結構，以及分子生物學的基本技術原理、方法及應用。通過分子生物學課程的學習，學生可對先修專業基礎課程有更為深入的理解。在科學研究上，分子生物學課程將給學生提供進行實驗操作的基本方法，培養學生的研究思維，為學生進行進一步的學習、創新和研究打下堅實的基礎。

就現階段而言，分子生物學理論和技術已廣泛滲透到生命科學的各個領域，在人才培養、生物學前沿發展、社會醫療等方面都有著舉足輕重的作用[8]。例如，基因測序、基因編輯、基因治療等技術為人類疾病的發病機理及治療等的研究提供了技術支持，但也帶來了很多挑戰[9]。2018年，南方科技大學副教授賀建奎將基因敲除技術用于人類胚胎改造，表面上似乎使患者獲得HIV的免疫能力，但實際涉嫌違規和違背倫理道德[10]。因此，教師在分子生物學的教學中對學生進行思政教育顯得尤為迫切。分子生物學課程中蘊藏著許多課程思政內容，授課教師只要深入挖掘、精心設計，就可培養學生精益求精的大國工匠精神，培養學生通過科技報國的愛國情懷。

三、“肺炎雙球菌轉化實驗”的教學過程

1923年，Griffith發現肺炎雙球菌有兩種不同的類型：一種肺炎雙球菌的表面比較光滑，形態較規則，稱為S型菌，這種菌體有莢膜有毒性，能引起小鼠患肺炎而死亡；另一種肺炎雙球菌的表面比較粗糙，形態不規則，稱為R型菌，這種菌體無莢膜無毒性，不會導致小鼠死亡。1928年，Griffith又將活的R型菌和加熱殺死的S型菌同時注入小鼠體內，幾天后小鼠患肺炎死亡，Griffith從死亡小鼠體內分離獲得了S型菌。通過上述實驗，說明S型死菌體內有一種物質能夠引起R型活菌轉化產生S型菌，這種引起轉化的物質（轉化因子）是什么？

教師通過上述問題，引導學生思考：如果請你設計實驗來驗證轉化因子是什么，你的關鍵的實驗思路是什么？驗證何為轉化因子的實驗即為Avery在Griきth實驗基礎上完成的“肺炎雙球菌轉化實驗”的第二個實驗。

按照生物學實驗設計的一般過程，學生通過討論，得出總體的實驗設計思路，即提出問題：轉化因子是什么？→做出假設：轉化因子可能是蛋白質、DNA……→設計實驗→驗證假設→分析結果并得出結論。

想要驗證轉化因子究竟是什么，我們可以通過兩種方法。方法一：從肺炎雙球菌細胞中，把所有已知成分一一提純，分別分析他們是否能夠完成轉化。方法二：從肺炎雙球菌細胞內容物中去除某一單一成分，再探究去除該成分后對轉化的影響。按照方法一，學生從S型菌中分離提取出多糖、脂質、RNA、蛋白質、DNA以及DNA水解物，分別與R型活菌混合培養，發現只有加入了DNA的培養物里才有S型菌，證明“轉化因子”是DNA。按照方法二，學生從S型肺炎雙球菌細胞內容物中去除糖類和脂質后，分別加入RNA酶、DNA酶和蛋白酶，再分別跟R型菌的細胞懸液進行培養，發現只有加入DNA酶的培養物才有R型菌存在，其余均存在R型菌和S型菌。因此，學生可以通過方法二得出結論：“轉化因子”是DNA。雖然上述兩種實驗最終均證明DNA是遺傳物質，但通過討論，學生會發現方法一在操作的過程中存在雜質較多、提純后的物質純度無法保證、實驗目的性太強、限制了對未知成分的探索等諸多問題。相比而言，方法二更為科學合理。

上述兩種方法的比較不僅提高了學生的課堂參與度，使學生主動地學習了Avery轉化實驗的全過程，而且為學生今后的實驗設計提供了參考思路。教師進而提出問題：“高中就學習過該實驗，學習過程中Avery是按照哪種方法進行實驗的？”學生回答：“是按照方法一進行的。”但在實際操作過程中，Avery是按照方法二進行的實驗。此處，教師可以提醒學生思考：高中課本中對該實驗的描述為什么會與實際不符？

雖然Griffith和Avery的實驗均證明了DNA是遺傳物質，但這一結論在當時只被少數遺傳學家認同。人們質疑DNA是遺傳物質的主要原因如下：

1.認為蛋白質不僅分子量大，而且結構復雜，若將二十種氨基酸進行排列組合，結果將是個天文數字，蛋白質可承載遺傳信息。而DNA只含4種不同的堿基，而且分子量相對較小，無法作為遺傳信息。

2.認為轉化實驗中DNA純度不夠，在純度最高的時候也有0.02%的蛋白質，轉化過程也有可能與這0.02%的蛋白質有關。

3.即便DNA確實是轉化因子，但也有可能是DNA只控制莢膜的形成，而不是充當遺傳信息的載體。

通過上述整個實驗內容的講授以及實驗中存在問題的分析，教師發揮主導作用，結合科學案例，引導學生探究實驗過程，并引導學生進行思考。學生在學習課本知識的同時掌握科學研究的方法，并在高中所學知識的基礎上進一步認識該實驗過程，明確高中所學知識的片面性和局限性。

四、隱藏在實驗過程中的課程思政內容

在上述課程內容的講述中隱藏著許多思政元素。首先，歷經十年，67歲高齡的Avery終于在《實驗醫學雜志》上發表了《誘導肺炎球菌類型轉化的物質的化學本質》一文，而且要是沒有Griffith的實驗，Avery也不會成功。教師可以通過這個實驗背后的故事，引導學生在追求真理的過程中，要不畏困難、勇往直前，學會從前人的經驗中總結并創新。教師由Avery引出滿頭白發、穿一雙舊皮鞋、78歲高齡仍趴在高鐵二等座上準備報告的劉先林院士，告訴學生要熱愛工作、熱愛祖國，用自己的力量為我國的科技事業做出貢獻。

其次，質疑DNA是遺傳物質的最主要原因是轉化因子中存在0.02%的蛋白質，而這一原因恰恰是出自Avery本人的論文，如果他在自己的文章中有所隱瞞，把這0.02%的蛋白質忽略掉，那他是不是可以更早成名？他的科研道路是不是也更順暢一點？而與Avery做法完全不同的是，哈佛大學前知名教授在關于心肌干細胞的相關研究中長期學術造假，最終哈佛從各類頂尖期刊撤掉31篇論文。教師要通過這兩個事件，引導學生在科學研究的過程中要實事求是，不弄虛作假，不能為了追求名利而有學術不端的行為。

最后，Griきth的實驗最初并不是為了探究“遺傳的物質基礎是什么”這個問題，這其實是他在肺炎疫苗研究中的一個意外發現[11]，他在實驗過程中無意間將R型菌和加熱殺死的S型菌混合后產生的結果也與他的預期大相徑庭，這引起了他的極大興趣。正是Griきth這個無意之舉，才有了后來的一系列偉大發現，這正是科學的魅力之處。教師要通過這個故事，告訴學生做生活和學習的有心人，仔細觀察，大膽實驗，在自己的領域做出成績。

五、結束語

課程思政既是一種教育理念，也是一種課程觀[12]。在專業課程的教學過程中，授課教師只要做個教學的有心人，深挖專業知識背后的思政元素，做到將“授業解惑”和“傳道”有機統一，并把這種觀念貫穿教學的始終[13]，讓課程思政自然而然地融入專業教育中，以潤物細無聲的方式幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，增強學生的愛國情懷，激發學生的報國熱情，使學生更好地成長為合格的社會主義建設者和接班人。