生物医学工程专业“生物化学与分子生物学”教学探索

［摘 要］ 生物医学工程是一门包含理工医等多学科内容的新型交叉学科，专业课程涵盖范围广。“生物化学与分子生物学”课程是生命科学中重要的基础课程之一，与众多学科交叉广泛。因此，探索出适合生物医学工程专业的“生物化学与分子生物学”课程教学方法对于提高学生学习效率、提升课程教学质量来说具有重要意义。从生物化学与分子生物学两门学科内容的教学衔接、教学过程中理论课与实验课教学的有效结合、“生物化学与分子生物学”课程中的生物医学工程专业特色体现及授课过程中思政元素的有效融合等四个方面对教学方法及实践进行探讨，旨在不断提升课程及专业立德树人的水平。

［关键词］ 生物化学与分子生物学；生物医学工程专业；课程教学探索

［基金项目］ 2018年度国家级新工科研究与实践项目“多学科背景下的生物医学工程专业‘医工融合’人才培养模式探索与实践”（教高厅函〔2018〕17号）；2023年度中山大学校级本科教学质量工程类项目“教学质量与教学改革工程”（76190-11220011）

［作者简介］ 陈柏竹（1990—），女，吉林省吉林市人，博士，中山大学生物医学工程学院助理教授，主要从事生物医学工程、生物材料方向研究；刘 杰（1981—），男，山东潍坊人，博士，中山大学生物医学工程学院教授，主要从事生物医学工程、生物材料方向研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）13-0001-04 ［收稿日期］ 2023-10-06

生物化学和分子生物学是生命科学中重要的基础学科。早期的生物化学是利用化学、物理学和生物学的原理及方法，研究生命体的各种现象。随着科学技术的发展，生物化学又与生理学、细胞生物学、免疫学、遗传学等多学科产生联系及交叉，从静态生物化学、动态生物化学，进而发展到以研究生命现象本质为核心的分子生物学阶段［1］。因此，生物化学与分子生物学之间关系密切，内容有所交叉却各有侧重。近年来，在教学中将两个学科整合为一门“生物化学与分子生物学”课程，从而避免教学内容重复，并使知识体系更加完整［2］。对于生物医学工程专业而言，基础课范围较广，学生需要学习的课程较多，而“生物化学与分子生物学”课程本身具有内容抽象、知识繁杂、学习难度大等特点，因此，探索适用于生物医学工程专业的“生物化学与分子生物学”课程教学方法有利于提高学生的学习效率，提高课程的立德树人水平。本文将从生物化学与分子生物学内容的教学衔接、理论课与实验课教学的有效结合、“生物化学与分子生物学”课程中的生物医学工程专业特色体现及授课过程中思政元素的有效融合等四个方面，对教学方法及实践进行探讨（见图1）。

一、生物化学与分子生物学内容的教学衔接

分子生物学从广义上来讲是生物化学的重要组成部分。自20世纪50年代以来，分子生物学的崛起极大程度上促进了生物化学学科的发展，并逐渐独立成为一个新的学科，是一门从分子水平研究生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学［1］。分子生物学与生物化学两门学科内容有所交叉，却各有侧重。生物化学侧重于介绍生物大分子（糖类、脂类、核酸和蛋白质）的代谢过程，而分子生物学则从分子水平出发，侧重于介绍生物大分子的结构、功能、生物合成及基因的表达和调控。

由于分子生物学是在生物化学学科的发展中崛起，两个学科之间会出现内容交叉重叠的现象［2］。例如，两个学科都会介绍蛋白质的合成、基因表达调控、基因工程等内容，既容易影响教学质量，造成教学资源的浪费，又容易影响学生学习的积极性。学生会认为在其中一门课已经学过了相关内容，导致其容易忽视另一门课类似内容的介绍。然而两个学科内容侧重点不同，介绍知识的角度不同，并不能完全画等号，学生对课程的学习态度会影响教学质量。为了避免教育资源的浪费和内容上的重复，近年来推出了“生物化学与分子生物学”课程，旨在提高知识体系的完整性和系统性。对于生物医学工程专业的学生来说，学科的基础课内容较多、范围涵盖较广。“生物化学”课程是公认难学的课程，而“分子生物学”课程内容也颇有深度，再加上两门课程通常会搭配相应的实验课帮助学生消化理解理论课的知识，更加重了学生的学习负担，不利于知识的消化理解。因此，做好“生物化学”课程与“分子生物学”课程的衔接，对于提高生物医学工程专业的教学质量有很大影响。在教学过程中，不仅可以避免重复章节的内容，还可以根据生物医学工程专业的教学目标对课程内容进行精选，并在“生物化学”课程的基础上适当拓展分子生物学部分的内容，将基础知识原理与学科应用相结合，从而提高学生的学习热情，以及对本专业的认可程度。

二、理论课教学与实验课教学的有效结合

由于“生物化学与分子生物学”课程内容较为抽象，因此在教学过程中，将理论课教学与实验课教学进行有效结合对于学生理解教学内容有很大帮助。一方面，理论课较为抽象难懂的内容可通过实验课学生亲自动手操作加强理解；另一方面，生物化学和分子生物学的实验课有助于提高学生的实验技能。“生物化学与分子生物学”课程的相关实验内容，与学生开展过的化学类实验，从原理到操作方法都有很大不同，学生既要认真学习实验类课程的基本原理、预习好实验流程，又需要留意实验过程中的诸多细节，有利于培养学生的实验能力和实践技能。相较于较为纷繁枯燥的理论课程，合理设置实验课内容也有助于提高学生的学习兴趣。

对于实验课教学来说，“生物化学与分子生物学”课程的实验内容庞大，且很多实验数据的获取都依赖于分析仪器，例如酶标仪、高速离心机、电泳设备、聚合酶链式反应相关仪器等。设置实验课的目的是提高学生的学习兴趣、对知识的理解程度及动手能力，因此，在设计教学大纲时，应综合考虑实验难度、实验课程仪器设备配置、与理论课教学进度的匹配程度、实验时长、趣味性、实用性及对学生后续进行科研深造的启发效果。近年来，分子生物学技术发展迅速，很多基础实验，例如质粒提取、总RNA提取、琼脂糖凝胶电泳回收等实验都可以用市售试剂盒简便、快捷地完成，避免了有毒试剂、有机溶剂的大量使用，方便实验教学课程顺利进行。但是简化流程、方便操作的同时，学生看到的只是配置好的几瓶缓冲液，并不清楚其中的组分和工作机制，因此在教学过程中，要注重介绍实验原理，引导学生全面理解实验内容，促进学生建立相关知识体系。对于一些贵重大型仪器，在仪器配置和操作规范上有相应的要求和限制，可采用虚拟仿真实验的方式，帮助学生初步了解相应的使用场景。此外，在选择实验方案时应注意实验用时及操作复杂性，例如，蛋白质电泳及印记实验是分子生物学实验中常用的实验手段，但实验综合程度较高、耗时较长，可在学生进行一段基础实验操作培训之后合理安排，或将综合实验流程拆分为不同模块进行。

三、“生物化学与分子生物学”课程中的生物医学工程专业特色

生物医学工程专业旨在用工程技术的理论及方法解决医学研究中的问题，为保障人类健康服务。“生物化学与分子生物学”课程教学过程应对生物医学工程专业的特点有所体现。“生物化学与分子生物学”课程与众多学科有着广泛的联系与交叉，因此在介绍本课程相关概念的同时，应注重与本专业其他课程之间的关联。“生物化学与分子生物学”课程章节中有相应的生化指标及疾病等相关内容的介绍，而这些内容与生物医学工程关系密切，因此可在讲解时对相关内容有所侧重。例如在讲解血糖、血脂等概念时，可适当提及“生物医学检测”课程相关内容，既可提高课程之间的关联性，使专业课内容更加具有整体性，又可以把生物化学与分子生物学中较为抽象的概念内容形象化，提高学生的学习兴趣和积极性，培养学生学以致用的能力。

生物医学工程专业背靠工科、面向医科，是具有应用导向的工科专业，因此在讲解内容较为抽象的理论课时，应注重基础课的应用导向，尤其是和专业相关的应用场景。“生物化学与分子生物学”是公认较为难学的课程，但其中也包含很多与日常生活息息相关的概念，例如在介绍酮体代谢过程时，可以融入一些与生活相关的生酮饮食内容，从生活化的概念切入，由浅入深地介绍理论知识，并注重介绍内容与医学的相关程度。“生物化学与分子生物学”课程是从分子水平探索生命现象的本质，可从分子水平的角度切入与医学相关的内容，而生物医学工程专业综合了化学科学、生命科学等理工医多学科知识，将医科相关内容作为“生物化学与分子生物学”基础课程与生物医学工程专业的连接，既可以提高学生对基础课的重视程度，又可以作为理论课程的应用出口，提升理论课程在专业中的应用程度，对于培养学生对基础课的学习兴趣及对专业的认可度具有重要作用。

四、授课过程中思政元素的有效融合

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，努力开创我国高等教育事业发展新局面［3］。党的十八大以来，习近平总书记反复强调文化自信，全面建设社会主义现代化国家，必须坚持中国特色社会主义文化发展道路，增强文化自信［4］。课程思政作为当前高等教育中思政教育的一种新的实践方式，通过将思想政治教育的理论知识、价值理念及精神追求等思政元素，融入各个专业课教学过程中，潜移默化地对学生的思想意识及行为举止产生教育及影响，从而引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养学生的爱国主义情怀［5］。中山大学以“德才兼备、领袖气质、家国情怀”为人才培养目标，探索与专业合成匹配的课程思政教学方式，对于提高教学质量及人才培养来说具有重要影响，尤其是对于自然科学相关的专业课来说，如何将思政元素适宜有效地融入教学过程中，是值得深入研究和探索的热点问题。

生物医学工程专业的课程涵盖理工医多学科内容，“生物化学与分子生物学”课程与众多学科之间有着广泛的交叉，因此无论从专业角度还是从基础课程的角度切入，都可以找到很多思政元素，为思政元素的融入提供了多种可供选择的渠道。需要注意的是，在介绍课程思政这种具有人文社科特点的内容时，如何使之与自然科学内容形成自然的交叉融合，避免内容衔接的突兀，实现知识与人文内容的双重输出，需要身处一线的教学工作者时刻思考并保持持续的学习状态。在课程之初制定教学大纲时，就需要把和课程及专业相关的思政内容列入教学计划之中，同时在学期授课过程中，任课教师需要注意积累新的思政元素，例如最新的科学发现、科学家分享的科研探索经历，并合理协调教学安排，将与时俱进的思政元素融入教学过程中。另外，生物医学工程学科的专业内容较多，而“生物化学与分子生物学”课程难度较大，二者都具有一定的深度和广度，学生学习的压力较大。因此，在课程讲述过程中结合思政元素，还可以增加课程的趣味性，提高学生的学习兴趣，在复杂深奥的理论内容之间穿插一些容易理解的、轻松的内容，从而缓解课堂上学习难点内容的疲惫，提高学生的学习效率。比如，在介绍复杂的理论知识过程中，可提及发现相关内容的科学家，分享科学家刻苦钻研的经历及无私奉献的精神，鼓励学生积极投身科技强国的伟大事业中，通过教学内容与思政内容的自然过渡衔接，培养学生注重基础的学习习惯及创新意识，激发学生的爱国主义情怀。

结语

“生物化学与分子生物学”课程是生命科学中重要的基础课程之一，也是生物医学工程专业的必修课程。生物医学工程专业知识范围较广、交叉性较强、基础课程内容较多，而“生物化学与分子生物学”课程具有内容抽象、知识繁杂、学习难度大等特点，因此，探索出一套适合本专业的教学方法对于提高教学质量有重要意义。做好生物化学内容与分子生物学内容的有效衔接，可提高学生的学习效率，有利于合理减轻学生的学习压力；将复杂抽象的内容与实验课有机整合，有利于提高学生的实验能力和实践技能，从实践过程中收获对于理论知识的启发；同时，在课程讲授过程中发掘并适当强调生物医学工程专业的特点，提高学生的学习兴趣，提高学生对课程内容和对本专业的认同感；此外，在课程讲授过程中，应有效结合思政元素，以润物无声的方式引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观，培养符合当今社会发展需求的复合型人才。教师在讲授本课程的同时，自身应保持学习的状态，不断加深对本课程的理解认识及对本课程与专业相关性的思考，及时与学生进行沟通并因材施教，合理调整教学方式，努力提升个人教学能力，探索出一套适合生物医学工程专业的“生物化学与分子生物学”课程教学方法，从而不断提升本课程及本专业的立德树人水平。

参考文献

［1］ 周春燕，药立波.生物化学与分子生物学［M］.9版.北京：人民卫生出版社，2018：522-523.

［2］韩端丹，洪琦.分子生物学与生物化学课程间教学衔接探析［J］.高等函授学报（自然科学版），2010，23（5）：30-32.