高級生物化學課程思政教學案例設計

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）13-0181-04

Abstract：AdvancedBiochemistryisoneofthemaincoursesforgraduatestudentsinscience，enginering，agricultureand medicine.Itscontentishighlytheoretical，theknowledgepointsarecomplexandtheintroductionistoosimple，andthe experimentaloperationsarediffculttounderstand.Intheabsenceofefectiveteachingmethodsandmeans，thegraduate students‘enthusiasmforlearningisgenerallynothigh，andthelearningefectispoor.Thispapertakesthethree-dimensional structureof proteinsinChapter1ofAdvancedBiochemistryasanexampletodesigntheteachingcontent.During theteaching implementationprocess，teachigndideoogicalducationwilleintegatedmphasingteombiationoftoreticalatio andpracticalactivities，andreal-timesharingofideologicalandpoliticalstoriesrelatedtothcontent.Thoughteachingmethos suchascaseanalysis，classroomdiscusion，andpracticaloperation，theteachingobjectivesandideologicalandpolitical objectiveshavebeencariedoutinthesamedirection.Thisstudyprovidesreferencefortheimplementationandpromotionof ideologicalandpoliticaleducationinthecourseofAdvancedBiochemistry，andalsoprovidesreferencefortheconstructionof ideological and political education in other courses in the field of chemistry.

Keywords：AdvancedBiochemistry;curiculumideologicalandpoliticaleducation；teachingcases；proteins；thethreedimensional structure

案例教學法最初是由美國哈佛大學法學院于19世紀70年代開創的，后流傳于歐美等國家。它最先運用于工商管理的教學中，教師和學生碰到一些疑難問題時，他們共同參與，相互討論，由學生提出疑問并試著去解決，教師再進行引導和補充，并將理論與實踐結合，從而使得課堂上的氣氛活躍，學生的思維也很敏銳，并能夠將所學內容迅速牢記，所學的理論知識不再是枯燥乏味、虛無縹緲的，而是生動有趣、切實可行的。目前，案例教學已經被廣泛運用到經濟學、醫學和藥學等多個學科領域，現已成為一種非常熱門和高效的教學方式，已得到了教師、學生和各大教育機構的廣泛認可，教育教學也不再局限于課本和課件2。但是，在有機化學、分析化學、化學生物學、生物與醫藥等理工科碩士學位研究生教育方面尚屬起步階段，教師在備課時選取的教學案例很沒有針對性，案例信息也不完整，致使課堂效果欠佳。而且理工科教師和學生的思維模式普遍在于追求效率和實用性，更加注重的是邏輯思維能力，對思政課程認識還不夠深入，從而導致對課程思政存在偏見，并產生抵抗心理，所以要進一步強化廣大師生的思政意識和思維能力，從而提高教師和學生課程思政的能力，才能確保課程思政建設落到實處，并取得實效。

由于生物化學的飛速發展，急須建立課程學習網絡共享資源或教學案例庫，以適應學科的發展和滿足不同專業研究生的不同要求。因此，非常有必要建設適用于現代教學模式的高級生物化學課程教學案例庫，這對于從事高級生物化學教學的教師和學生都有著十分重要的教學和實踐意義。在高級生物化學課程教學過程中適當地融入合理、貼切并又非常科學的思政元素，建立思政案例庫，并采用思政案例式的教學模式進行教學，教師通過系統地、浸潤式地授課，在提升研究生專業水平同時，思政能力也得到了大大的提高，從而推動了理工科類研究生在思政文化方面的建設，進而促進學生扎實掌握專業課中的理論知識，達到教學、科研與思政三者有機結合的目的。本文以高級生物化學第一章蛋白質的三維結構為例，設計了授課內容，并總結出可用于課程思政教學的若干元素，以期為高級生物化學課程思政教育建設的實施推進提供參考，也為課程思政在化學領域其他課程的建設提供借鑒，更好地實現知識傳授與價值引領。

一課程性質

高級生物化學是面向理、工、農、醫類研究生開設的一門必修課，是本科生物化學知識的深化和進一步提高，也是連接生物化學和分子生物學的橋梁，課程內容主要涉及蛋白質的結構與功能、尋靶和研究技術；基因、基因表達調控、基因組學和研究技術；生物信號轉導及代謝組學等方面。通過本課程的學習，可以使研究生在已有生物化學專業知識的基礎上，進一步加深和拓展生物化學的理論知識，更高層次地認識生物化學的基本原理、事實及內涵，強化生物化學的基本實驗理論和技能，提高學生獨立分析問題和解決問題的能力，為今后進一步學習和開展科學研究打下堅實的基礎。

二 學情分析

高級生物化學是針對生物與醫藥、化學生物學及藥學等相關專業碩士研究生的必修課之一。它是介于生物化學和分子生物學之間的一門學科。該課程的授課是在研究生一年級上學期開展，學生雖然已經掌握本科生物化學、分子生物學和遺傳學等相關課程的基本理論知識，但實驗操作能力相對較弱。因此，在教學過程中應結合高級生物化學教學大綱，緊貼教學重點和教學難點，提取并整合高級生物化學理論知識和實驗操作過程中的問題個案，反映高級生物化學方向的典型特征和普遍存在的問題，將相關內容再融入思政元素，進一步加工與完善，打造課堂授課和學生可以自主學習的實際案例，從而形成一套線上與線下為一體的，具有一定關聯性、典型性和真實性的課程思政教學案例庫，引導學生實事求是、獨立思考、勇于開拓，為推進新時代中國特色社會主義偉大事業而努力奮斗。

三思政教學案例建設意義

由于高級生物化學內容理論性較強、知識點繁雜，且課本上對于知識點的介紹過于簡單，實驗操作難理解，在缺乏有效教學方法和教學手段的情況下，學生學習的積極性普遍不高，學習效果較差。而案例教學具有教學目標明確、教學內容清晰、教學互動性好、教學結論開放性高、重點突出、實踐性強和以學生為教學主體等特點已被廣泛運用，并得到學生、教師和各大教育機構的一致認可。

目前，國內仍沒有形成較為完整的高級生物化學教學案例庫，特別是融人課程思政的教學案例庫更是空白。因此，挖掘蘊含于高級生物化學課程中的顯性及隱性的思想政治教育資源，形成可聽、可視、可學、可做的課程思政教學案例庫，可有效地推動課程思政教學改革，促進學生自主學習，改變傳統學習模式，從而達到培養學生自主獲取知識和資源的能力。高級生物化學思政教學案例資源庫的建立將有利于教師在教學過程中滿足學生的現實需求，培養學生逐漸適應社會的能力和水平，達到教書育人的目的，從而提高人才培養質量。

四思政案例教學設計思路一以蛋白質的三維結構為例

（1） 課堂導入

首先通過創新情景、設疑引入的方式開始章節內容。列舉在新冠疫情期間，復旦大學生物醫學研究員張文宏教授提出“一定要吃高營養，高蛋白的東西，每天早上準備充足的牛奶，充足的雞蛋，吃了再去上學，早晨不許吃粥”。張文宏教授說這句話的意思是什么？是否合理？原因是什么？然后通過善誘善導、突出重點的方式解惑。以人體為例，結合之前所學知識舉例說出身體中的蛋白質，并試著概括出其結構與功能的關系，讓學生深刻體會蛋白質在各項生命活動中的重要作用，迫切想知道蛋白質結構是怎樣的，從而增加了學生的學習興趣。

（二） 教學內容設計

根據教學目標，本章將重點探討蛋白質的三維結構，并著重從以下5個主題進行詳細講解。第一是氨基酸的序列決定蛋白質的三維結構；第二是蛋白質的結構決定其功能；第三是弱相互作用力是穩定蛋白質的主要作用力；第四是每種蛋白質都有其獨特的三維結構；第五是通過認識一些蛋白質共有的獨特結構模式來理解蛋白質的構造。采用理論結合實際的方式，清晰、深入淺出地對相關理論知識進行講授，再根據學生的生活經驗和經歷，利用短視頻、形象的比喻、生動的圖片等，并結合本人多年來的科研成果展示，增加學生對于蛋白質的感性認識，使學生在主動獲得知識的同時完成對重點和難點知識的學習，并在整個講解中巧妙融人思政元素，對教學內容進行改革與創新。

1蛋白質結構的概述

天然蛋白質只是在一定程度上的穩定，理論上一條特定的多肽鏈可以取無數不同的構象，通常自由能最低的蛋白質構象就是弱相互作用力數目最多的一種構象，所以弱相互作用力是穩定蛋白質構象的主要作用力，但共價鍵也是多肽鏈的重要限制因素。15世紀30年代末，LinusPauling和RobertCorey從事了一系列的研究，總結出肽鍵C-N具有部分雙鍵的性質而不能自由旋轉，N-Ca和Ca-C可以自由旋轉，因而多肽鏈的共價主鏈被看作是一系列的剛性平面，這些剛性平面是由具有共同旋轉點Ca的連續平面組成的，并用拉氏構象圖（Ramachandranplot）來舉例說明。這部分內容學生很難理解，也看不懂，所以在教學過程中，增加在線視頻教學生如何構建蛋白質的拉氏構象圖，圖1為現場給學生講解而構建的蓖麻毒蛋白拉氏構象圖，主要目的是將教學與科研結合起來，使學生能夠更有效地對知識點進行掌握、消化和吸收，同時激發了學生對科學研究的興趣。

2蛋白質的一級和二級結構

蛋白質的一級結構是指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其化學鍵主要是肽鍵，它非空間結構，但決定蛋白質的空間構型。二級結構是指蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，是該肽鏈主鏈骨架原子相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基和側鏈的構象，其結構鍵主要是氫鍵，其主要形式有 -螺旋、 -折疊、β-轉角、無規則卷曲4種。此部分內容在本科《生物化學》教材里已有詳細介紹，復習之前內容作為鋪墊，并引入下一節蛋白質的三級結構。在教學過程中，增加“三聚氰胺毒奶粉事件”，使學生明白誠信的重要性；然后介紹諾貝爾化學獎得主弗雷德里克·桑格（FrederickSanger，英國生物化學家）成功破解蛋白質一級結構的案例，以培養學生的科學素養和科學精神；最后介紹1965年，我國科學家首次采用化學方法人工合成結晶牛胰島素，這也是世界上第一個人工合成的蛋白質，激勵學生對科學研究的熱情和培養學生的家國情懷。

3蛋白質的三級和四級結構

蛋白質的三級結構是指多肽鏈在二級結構、超二級結構和結構域的基礎上進一步盤繞、折疊形成緊密的球狀分子構象，維持蛋白質分子三級結構的作用力主要有氫鍵、離子鍵、范德華力、疏水作用和二硫鍵。蛋白質的四級結構是指多亞基蛋白或大的蛋白質聚集體中亞基之間的互作，其中每個具有三級結構的多肽鏈稱為亞基，亞基一般由一條或多條肽鏈組成，中間以二硫鍵相連。維持蛋白質四級結構的作用力與維持三級結構的力是相同的。四級結構的形成使蛋白質結構更加復雜，以便執行更為復雜的功能。

此部分內容是本章的重點和難點，自前以血紅蛋白四級結構的研究最為深人，故在教學過程中結合視頻動畫和3D動態展示血紅蛋白的四級結構，如圖2所示，血紅蛋白分子（ M r 6 4 5 0 0 近似球形結構，直徑大約為 5 . 5 μ m ，是一個四聚體蛋白，含有4個血紅素輔基，每一個輔基都連有一個多肽鏈。成人的血紅蛋白由2條 鏈（每個鏈有141個殘基）和2條 β 鏈（每個鏈有146個殘基）組成 （ α 2 β 2 ） 。肌紅蛋白和血紅蛋白都具有載氧的功能，由于肌紅蛋白是單體蛋白，而血紅蛋白是一個四聚體蛋白，其4個亞基彼此相互作用，從而使得其具有單鏈肌紅蛋白不具有的特殊功能。血紅蛋白除了具有運輸氧的功能外，還能將代謝的廢物二氧化碳（ 運輸到肺部并排出體外，此外它還能與氫（H）結合，這對維持體內的酸堿 （ p H ） 平衡是必需的。

此外，為了加深學生對蛋白質三級和四級結構的理解，帶領學生到機房里學習PyMOL2.3計算機軟件的使用，并教會學生如何使用PyMOL2.3軟件對蛋白質的三級結構進行在線模擬，圖3為現場教給學生使用Py-MOL2.3軟件模擬的蓖麻毒蛋白三維結構圖，讓學生在掌握書本上理論知識的同時，又增加了實際操作技能，激發了學生的創新思維能力。

4教學小結

通過提問和思維導圖的方式，總結蛋白質的結構，并重點復習蛋白質的三級結構與功能的關系，有助于學生對本章知識點的理解、掌握與消化，同時為下一章“蛋白質的功能\"的詳細講解做好鋪墊。

（三） 思政元素的融入

課程思政是將專業課程與思想政治理論課同向同行，構建全員、全程、全課程的育人模式，并形成協同效應，把“立德樹人\"作為根本任務的一種綜合教育理念。高級生物化學課程思政建設旨在深人挖掘其中的思政元素，并利用適當的教學方法將其有機融入專業課程教學中，培養學生的誠信意識，加強學生的專業自信，使學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，從而提高學生的科學素養[0]。

在蛋白質結構的教學過程中，針對蛋白質各級結構知識點的介紹，恰當地引入相應的思政元素，以提高專業知識點的趣味性，從而提高學生的專業認同感和使命感，培養學生實事求是、吃苦耐勞的科學精神、科學素養和家國情懷]。例如，在新課內容講解之前，引入蛋白質與日常生活息息相關，講述古絲綢之路和“一帶一路\"倡議，使學生了解歷史以及民族復興的重要性；通過介紹“國家雙蛋白工程、早餐奶工程”等營養改善項目，使學生懂得知國、愛國；通過介紹“三聚氰胺毒奶粉事件”使學生明白倡導嚴謹認真、實事求是、絕不弄虛作假的科學精神和道德品質的重要性；介紹諾貝爾化學獎得主、英國科學家FrederickSanger歷經12年成功破解蛋白質的一級結構，培養學生淡泊名利、持之以恒和努力追求真理的科研精神；播放1965年9月我國科學家首次成功完成結晶牛胰島素的全合成視頻，增加學生的民族榮譽感，并激勵學生對科學研究的熱情。

為了讓學生能夠將理論與實踐相結合并加強實踐操作技能，筆者結合自己的科研方向，指導學生使用計算機軟件SWISS-MODEL構建蛋白質結構拉氏構象圖（如圖1所示），使用PyMOL2.3軟件對蛋白質的三維結構進行模擬（如圖3所示），將教學與科研相結合，讓學生在掌握書本上理論知識的同時，又增加了實踐操作技能，激發了學生對科學研究的興趣，培養了學生的創新思維能力。

最后，為了鋪墊下一章內容“蛋白質的功能”，并激勵學生提前去預習，講解了施一公研究團隊采用冷凍電鏡等先進的技術，在蛋白質結構與功能研究方面取得一系列重大突破，使我國在該領域的科研水平名列前茅，增加學生的愛國情懷和民族自豪感，培養學生腳踏實地、求真務實的團隊協作精神。

五結束語

課程思政是中國高等教育工作的新方向，在理工科類專業課程教學過程中融入思政元素，達到全面育人的目的，是當前高校思想政治教育的重要載體。高級生物化學是一門理論性極強的專業基礎課，其知識點過于理論抽象，在該課程中融人課程思政非常困難。本文以高級生物化學第一章蛋白質的三維結構為例，挖掘出可用于本章內容的思政元素，推動和帶動高級生物化學課程思政教學改革，使學生的內生情感在教師引導下升華為德育期望，實現課程思政的育人目標]。

此外，通過課程思政案例的融入，滿足學生成長發展的需求和期待，實現全員、全程和全方位育人的教學目標，為高級生物化學課程思政建設的實施推進提供參考價值，也為其他課程在進行課程思政和教學實踐方面提供經驗借鑒和推廣作用。

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