生物醫學工程專業“生物化學與分子生物學”教學探索

［摘 要］ 生物醫學工程是一門包含理工醫等多學科內容的新型交叉學科，專業課程涵蓋范圍廣。“生物化學與分子生物學”課程是生命科學中重要的基礎課程之一，與眾多學科交叉廣泛。因此，探索出適合生物醫學工程專業的“生物化學與分子生物學”課程教學方法對于提高學生學習效率、提升課程教學質量來說具有重要意義。從生物化學與分子生物學兩門學科內容的教學銜接、教學過程中理論課與實驗課教學的有效結合、“生物化學與分子生物學”課程中的生物醫學工程專業特色體現及授課過程中思政元素的有效融合等四個方面對教學方法及實踐進行探討，旨在不斷提升課程及專業立德樹人的水平。

［關鍵詞］ 生物化學與分子生物學；生物醫學工程專業；課程教學探索

［基金項目］ 2018年度國家級新工科研究與實踐項目“多學科背景下的生物醫學工程專業‘醫工融合’人才培養模式探索與實踐”（教高廳函〔2018〕17號）；2023年度中山大學校級本科教學質量工程類項目“教學質量與教學改革工程”（76190-11220011）

［作者簡介］ 陳柏竹（1990—），女，吉林省吉林市人，博士，中山大學生物醫學工程學院助理教授，主要從事生物醫學工程、生物材料方向研究；劉 杰（1981—），男，山東濰坊人，博士，中山大學生物醫學工程學院教授，主要從事生物醫學工程、生物材料方向研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）13-0001-04 ［收稿日期］ 2023-10-06

生物化學和分子生物學是生命科學中重要的基礎學科。早期的生物化學是利用化學、物理學和生物學的原理及方法，研究生命體的各種現象。隨著科學技術的發展，生物化學又與生理學、細胞生物學、免疫學、遺傳學等多學科產生聯系及交叉，從靜態生物化學、動態生物化學，進而發展到以研究生命現象本質為核心的分子生物學階段［1］。因此，生物化學與分子生物學之間關系密切，內容有所交叉卻各有側重。近年來，在教學中將兩個學科整合為一門“生物化學與分子生物學”課程，從而避免教學內容重復，并使知識體系更加完整［2］。對于生物醫學工程專業而言，基礎課范圍較廣，學生需要學習的課程較多，而“生物化學與分子生物學”課程本身具有內容抽象、知識繁雜、學習難度大等特點，因此，探索適用于生物醫學工程專業的“生物化學與分子生物學”課程教學方法有利于提高學生的學習效率，提高課程的立德樹人水平。本文將從生物化學與分子生物學內容的教學銜接、理論課與實驗課教學的有效結合、“生物化學與分子生物學”課程中的生物醫學工程專業特色體現及授課過程中思政元素的有效融合等四個方面，對教學方法及實踐進行探討（見圖1）。

一、生物化學與分子生物學內容的教學銜接

分子生物學從廣義上來講是生物化學的重要組成部分。自20世紀50年代以來，分子生物學的崛起極大程度上促進了生物化學學科的發展，并逐漸獨立成為一個新的學科，是一門從分子水平研究生物大分子結構與功能，從而闡明生命現象本質的科學［1］。分子生物學與生物化學兩門學科內容有所交叉，卻各有側重。生物化學側重于介紹生物大分子（糖類、脂類、核酸和蛋白質）的代謝過程，而分子生物學則從分子水平出發，側重于介紹生物大分子的結構、功能、生物合成及基因的表達和調控。

由于分子生物學是在生物化學學科的發展中崛起，兩個學科之間會出現內容交叉重疊的現象［2］。例如，兩個學科都會介紹蛋白質的合成、基因表達調控、基因工程等內容，既容易影響教學質量，造成教學資源的浪費，又容易影響學生學習的積極性。學生會認為在其中一門課已經學過了相關內容，導致其容易忽視另一門課類似內容的介紹。然而兩個學科內容側重點不同，介紹知識的角度不同，并不能完全畫等號，學生對課程的學習態度會影響教學質量。為了避免教育資源的浪費和內容上的重復，近年來推出了“生物化學與分子生物學”課程，旨在提高知識體系的完整性和系統性。對于生物醫學工程專業的學生來說，學科的基礎課內容較多、范圍涵蓋較廣。“生物化學”課程是公認難學的課程，而“分子生物學”課程內容也頗有深度，再加上兩門課程通常會搭配相應的實驗課幫助學生消化理解理論課的知識，更加重了學生的學習負擔，不利于知識的消化理解。因此，做好“生物化學”課程與“分子生物學”課程的銜接，對于提高生物醫學工程專業的教學質量有很大影響。在教學過程中，不僅可以避免重復章節的內容，還可以根據生物醫學工程專業的教學目標對課程內容進行精選，并在“生物化學”課程的基礎上適當拓展分子生物學部分的內容，將基礎知識原理與學科應用相結合，從而提高學生的學習熱情，以及對本專業的認可程度。

二、理論課教學與實驗課教學的有效結合

由于“生物化學與分子生物學”課程內容較為抽象，因此在教學過程中，將理論課教學與實驗課教學進行有效結合對于學生理解教學內容有很大幫助。一方面，理論課較為抽象難懂的內容可通過實驗課學生親自動手操作加強理解；另一方面，生物化學和分子生物學的實驗課有助于提高學生的實驗技能。“生物化學與分子生物學”課程的相關實驗內容，與學生開展過的化學類實驗，從原理到操作方法都有很大不同，學生既要認真學習實驗類課程的基本原理、預習好實驗流程，又需要留意實驗過程中的諸多細節，有利于培養學生的實驗能力和實踐技能。相較于較為紛繁枯燥的理論課程，合理設置實驗課內容也有助于提高學生的學習興趣。

對于實驗課教學來說，“生物化學與分子生物學”課程的實驗內容龐大，且很多實驗數據的獲取都依賴于分析儀器，例如酶標儀、高速離心機、電泳設備、聚合酶鏈式反應相關儀器等。設置實驗課的目的是提高學生的學習興趣、對知識的理解程度及動手能力，因此，在設計教學大綱時，應綜合考慮實驗難度、實驗課程儀器設備配置、與理論課教學進度的匹配程度、實驗時長、趣味性、實用性及對學生后續進行科研深造的啟發效果。近年來，分子生物學技術發展迅速，很多基礎實驗，例如質粒提取、總RNA提取、瓊脂糖凝膠電泳回收等實驗都可以用市售試劑盒簡便、快捷地完成，避免了有毒試劑、有機溶劑的大量使用，方便實驗教學課程順利進行。但是簡化流程、方便操作的同時，學生看到的只是配置好的幾瓶緩沖液，并不清楚其中的組分和工作機制，因此在教學過程中，要注重介紹實驗原理，引導學生全面理解實驗內容，促進學生建立相關知識體系。對于一些貴重大型儀器，在儀器配置和操作規范上有相應的要求和限制，可采用虛擬仿真實驗的方式，幫助學生初步了解相應的使用場景。此外，在選擇實驗方案時應注意實驗用時及操作復雜性，例如，蛋白質電泳及印記實驗是分子生物學實驗中常用的實驗手段，但實驗綜合程度較高、耗時較長，可在學生進行一段基礎實驗操作培訓之后合理安排，或將綜合實驗流程拆分為不同模塊進行。

三、“生物化學與分子生物學”課程中的生物醫學工程專業特色

生物醫學工程專業旨在用工程技術的理論及方法解決醫學研究中的問題，為保障人類健康服務。“生物化學與分子生物學”課程教學過程應對生物醫學工程專業的特點有所體現。“生物化學與分子生物學”課程與眾多學科有著廣泛的聯系與交叉，因此在介紹本課程相關概念的同時，應注重與本專業其他課程之間的關聯。“生物化學與分子生物學”課程章節中有相應的生化指標及疾病等相關內容的介紹，而這些內容與生物醫學工程關系密切，因此可在講解時對相關內容有所側重。例如在講解血糖、血脂等概念時，可適當提及“生物醫學檢測”課程相關內容，既可提高課程之間的關聯性，使專業課內容更加具有整體性，又可以把生物化學與分子生物學中較為抽象的概念內容形象化，提高學生的學習興趣和積極性，培養學生學以致用的能力。

生物醫學工程專業背靠工科、面向醫科，是具有應用導向的工科專業，因此在講解內容較為抽象的理論課時，應注重基礎課的應用導向，尤其是和專業相關的應用場景。“生物化學與分子生物學”是公認較為難學的課程，但其中也包含很多與日常生活息息相關的概念，例如在介紹酮體代謝過程時，可以融入一些與生活相關的生酮飲食內容，從生活化的概念切入，由淺入深地介紹理論知識，并注重介紹內容與醫學的相關程度。“生物化學與分子生物學”課程是從分子水平探索生命現象的本質，可從分子水平的角度切入與醫學相關的內容，而生物醫學工程專業綜合了化學科學、生命科學等理工醫多學科知識，將醫科相關內容作為“生物化學與分子生物學”基礎課程與生物醫學工程專業的連接，既可以提高學生對基礎課的重視程度，又可以作為理論課程的應用出口，提升理論課程在專業中的應用程度，對于培養學生對基礎課的學習興趣及對專業的認可度具有重要作用。

四、授課過程中思政元素的有效融合

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，努力開創我國高等教育事業發展新局面［3］。黨的十八大以來，習近平總書記反復強調文化自信，全面建設社會主義現代化國家，必須堅持中國特色社會主義文化發展道路，增強文化自信［4］。課程思政作為當前高等教育中思政教育的一種新的實踐方式，通過將思想政治教育的理論知識、價值理念及精神追求等思政元素，融入各個專業課教學過程中，潛移默化地對學生的思想意識及行為舉止產生教育及影響，從而引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的愛國主義情懷［5］。中山大學以“德才兼備、領袖氣質、家國情懷”為人才培養目標，探索與專業合成匹配的課程思政教學方式，對于提高教學質量及人才培養來說具有重要影響，尤其是對于自然科學相關的專業課來說，如何將思政元素適宜有效地融入教學過程中，是值得深入研究和探索的熱點問題。

生物醫學工程專業的課程涵蓋理工醫多學科內容，“生物化學與分子生物學”課程與眾多學科之間有著廣泛的交叉，因此無論從專業角度還是從基礎課程的角度切入，都可以找到很多思政元素，為思政元素的融入提供了多種可供選擇的渠道。需要注意的是，在介紹課程思政這種具有人文社科特點的內容時，如何使之與自然科學內容形成自然的交叉融合，避免內容銜接的突兀，實現知識與人文內容的雙重輸出，需要身處一線的教學工作者時刻思考并保持持續的學習狀態。在課程之初制定教學大綱時，就需要把和課程及專業相關的思政內容列入教學計劃之中，同時在學期授課過程中，任課教師需要注意積累新的思政元素，例如最新的科學發現、科學家分享的科研探索經歷，并合理協調教學安排，將與時俱進的思政元素融入教學過程中。另外，生物醫學工程學科的專業內容較多，而“生物化學與分子生物學”課程難度較大，二者都具有一定的深度和廣度，學生學習的壓力較大。因此，在課程講述過程中結合思政元素，還可以增加課程的趣味性，提高學生的學習興趣，在復雜深奧的理論內容之間穿插一些容易理解的、輕松的內容，從而緩解課堂上學習難點內容的疲憊，提高學生的學習效率。比如，在介紹復雜的理論知識過程中，可提及發現相關內容的科學家，分享科學家刻苦鉆研的經歷及無私奉獻的精神，鼓勵學生積極投身科技強國的偉大事業中，通過教學內容與思政內容的自然過渡銜接，培養學生注重基礎的學習習慣及創新意識，激發學生的愛國主義情懷。

結語

“生物化學與分子生物學”課程是生命科學中重要的基礎課程之一，也是生物醫學工程專業的必修課程。生物醫學工程專業知識范圍較廣、交叉性較強、基礎課程內容較多，而“生物化學與分子生物學”課程具有內容抽象、知識繁雜、學習難度大等特點，因此，探索出一套適合本專業的教學方法對于提高教學質量有重要意義。做好生物化學內容與分子生物學內容的有效銜接，可提高學生的學習效率，有利于合理減輕學生的學習壓力；將復雜抽象的內容與實驗課有機整合，有利于提高學生的實驗能力和實踐技能，從實踐過程中收獲對于理論知識的啟發；同時，在課程講授過程中發掘并適當強調生物醫學工程專業的特點，提高學生的學習興趣，提高學生對課程內容和對本專業的認同感；此外，在課程講授過程中，應有效結合思政元素，以潤物無聲的方式引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養符合當今社會發展需求的復合型人才。教師在講授本課程的同時，自身應保持學習的狀態，不斷加深對本課程的理解認識及對本課程與專業相關性的思考，及時與學生進行溝通并因材施教，合理調整教學方式，努力提升個人教學能力，探索出一套適合生物醫學工程專業的“生物化學與分子生物學”課程教學方法，從而不斷提升本課程及本專業的立德樹人水平。

參考文獻

［1］ 周春燕，藥立波.生物化學與分子生物學［M］.9版.北京：人民衛生出版社，2018：522-523.

［2］韓端丹，洪琦.分子生物學與生物化學課程間教學銜接探析［J］.高等函授學報（自然科學版），2010，23（5）：30-32.

［3］習近平在全國高校思想政治工作會議上強調 把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面［N］.人民日報，2016-12-09（1）.

［4］習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告［EB/OL］.（2022-10-25）［2023-09-06］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm.

［5］陳柏竹，劉杰.基于“生物化學”課程中思政元素的探索及實踐［J］.教育教學論壇，2023（22）：74-77.

Exploration on the Teaching of Biochemistry and Molecular Biology in the Biomedical

Engineering Major

CHEN Bai-zhu， LIU Jie

（School of Biomedical Engineering， Sun Yat-sen University， Shenzhen， Guangdong 518107， China）

Abstract： Biomedical engineering is a new interdisciplinary subject with a variety of courses in different fields， including many subjects such as science， technology and medicine. The course of Biochemistry and Molecular Biology is one of the most important basic courses in life science， with a wide cross in many other disciplines. Therefore， it is of great significance to explore the teaching method of the Biochemistry and Molecular Biology course suitable for the major of Biomedical Engineering to improve the learning efficiency of students and the quality of teaching. This article" discusses the teaching methods and practices from four aspects： the teaching connection in the content of Biochemistry and Molecular Biology， the effective combination of theoretical and experimental courses in the teaching process， the manifestation of the characteristics in the major of Biomedical Engineering to the course of Biochemistry and Molecular Biology， and the effective integration of ideological and political elements in the teaching process， aiming to improve building morality and cultivating talents of this course and this major continuously.

Key words： Biochemistry and Molecular Biology; biomedical engineering; exploration in curriculum teaching