浅谈如何将生物化学融入公选课微生物与人类生活课程

梁箫　李文娟　付元帅　冯建彬　邱高峰

摘要：本文从微生物学发展史、微生物发酵、微生物学前沿研究三个方面探讨如何将生物化学的知识点融入到公选课微生物与人类生活的教学内容中，从而满足学生的求知欲望，提高学生对公选课的兴趣。

关键词：生物化学；微生物；人类生活；教学内容；融合

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0188-02

21世纪的高等教育着重素质教育。在教学中拓宽学生的知识层面、优化学生的知识结构、促进学生的个性发展是素质教育的核心内容。公共选修课是大学教育的重要组成部分，同时也是大学素质教育的“前沿阵地”。微生物与人类生活是一门由笔者主讲的面向在校大学生的公共选修课，同时也是一门交叉性综合学科。这门课程从开设初期起就将素质教育、综合教学作为教学根本，做到一方面迎合海洋类高校的学科特点，普及学科知识；另一方面迎合非专业学生的喜好，让学生能够学以致用[1]。经过几任教师的努力，微生物与人类生活在本科生中已经成为一门热门课程。随着课程的被喜爱度的不断提高，选这门的学生群体也发生了变化。以往平均每学期100名选修学生中，大多数来自国贸、社工、社保、会计、日语等文科专业，而具有生物学基础的生物、食品以及海洋专业的学生只占总数的20%左右[1]。现在，这些生物、食品以及海洋专业选修本课的学生却占据了总选修人数的60%左右。短短一年间，这样的变化让笔者感到很是震惊。同时，也让笔者不得不对现有的教学内容进行重新的思考。2015年4月，笔者有幸参加了全国高校教师网络培训，在线培训的课程是《生物化学》，主讲教师是南京大学的杨荣武老师。此次培训使笔者茅塞顿开，针对微生物与人类生活的教学内容的改善上，有了一些新的想法。“如何在公选课微生物与人类生活的课程内容中跟好的融入生物化学专业知识”成为笔者接下来要去面对的挑战。

一、在绪论中融入生物化学发展史

生物化学是应用化学的理论和方法来研究生命现象，是生物学和化学交叉形成的学科[2]。微生物学是生物学的分支学科之一，是研究各类微小生物形态结构、生长繁殖、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于工业发酵、医学卫生和生物工程等领域的学科[1]。笔者在微生物与人类生活课程以往的教学过程中，绪论部分主要是通过介绍列文虎克、巴斯德、柯赫等学者在微生物学发展过程中的事迹，以及他们忘我的研究精神，让学生了解微生物的发现以及微生物学建立的历史背景。而其中的重要人物巴斯德，在生物化学发展史中也做出非常多的贡献。正是由于巴斯德在解决发酵本质的争论中证明了发酵与活细胞有关才产生了生物化学这门学科。再如学生们所熟知的生物学家沃森和克里克，他们提出了DNA的双螺旋结构，为生物化学以及分子生物学的发展奠定了良好的基础。而在微生物学的发展史中，沃森和克里克虽然没有直接参与到微生物的研究中，而他们发现DNA双螺旋结构的这一壮举，为微生物作为生物化学以及分子生物学的研究对象做出了贡献。同时使得微生物学的发展进入到了一个成熟的阶段。通过在绪论：微生物学发展史的介绍中融入生物化学发展史的一个个活生生的例子，能够激发学生学习微生物与人类生活的兴趣，同时也让学生们深刻的感受到生物化学和微生物学之间密不可分的关系，为后面主题章节的深入介绍奠定了一个良好的基础。

二、在解释生活实例时融入生物化学专业知识

由于以往选择微生物与人类生活课程的学生大多是非生物专业的学生，没有接受过系统的生物学教育，对于微生物也只是了解其字面上的含义。所以笔者在课程内容上进行了调整，在兼顾微生物学发展的前沿知识的同时，侧重与日常生活密切相关的内容。例如，笔者在之前的教学改革中将课程内容归纳为八个专题、四个环节。在第三环节，“微生物是人类朋友”这一主题下，主要介绍了微生物在食品、环境、医学等方面的应用。同时，在教学过程中增添了许多生活实例和生活小窍门的介绍，将“学”和“用”巧妙地结合起来，让学生感受到学习微生物的重要意义，激发学生的学习兴趣。其中，许多生活实例都与发酵有关。而发酵过程的初期又与生物化学糖酵解的过程密不可分。以前，笔者在介绍这部分内容时只是简单的讲一下什么是糖酵解，或是简单得介绍发酵过程中有哪些微生物参与。随着学生组成的变化，这样科普性的授课方式已经不能满足具有专业背景的学生的求知需要。那么，要怎样做才能即满足专业学生的求知欲，又不让非专业学生感觉听课像听天书呢？

通过学习，笔者发现在讲授微生物参与食品发酵这一过程时，除了要将生物化学中关于糖酵解过程的细致描述融入到课程中外，还可以将时下社会上流行的“酵素”引入到课程中来。通过对“酵素是什么？”、“酵素有哪些功效”、“食用酵素产品真的有效吗”等问题的提出，将生物化学中关于酶的介绍融入到课程中。再通过讲解，让学生了解酵素即是酶，大部分的酶是蛋白质，它参与了生物体的生命活动，同时在发酵过程中各种酶的参与促使糖酵解的发生以及后续产物的生成。了解了酶的概念以及特点，思维活跃的学生就会对“酶的添加是否会缩短发酵时间”，“食用酵素产品真的有效吗”等问题做出自己的回答。通过生活实例的引入以及新知识点的融入，可以让学生感受到，不管是专业还是非专业，掌握一定的生物化学知识以及微生物学知识可以让自己的生活过得更好，从而提高了学生想要进一步学习微生物学以及生物化学的兴趣。尤其是对于生命、水产、食品以及海洋专业的一年级的学生来说，提前接触生物化学以及微生物学的专业知识，为他们在大学二年级选择心仪的专业，更好地学习专业课做了良好的铺垫。

三、通过学习前沿科学研究成果，将微生物学与生物化学进行融合

由于笔者所在大学是海洋类的高校，所以在之前的教学内容改革中，笔者将最后一个环节设定为关于海洋微生物的介绍。主要是介绍海洋微生物中的微藻，如螺旋藻，对人类健康带来的影响；另一方面介绍海洋细菌这一微小生物群体，在海洋中形成微生物膜，从而使得很多污损生物，例如：贻贝、藤壶等附着于桥墩、水电站排水口等设施上，最终影响人类生活安全。这些内容虽然贴近了学校的特色学科，在理论上做到了特色教学，但是由于内容过于专业、教学形式上也往往都是通过图片或是口述的方式将信息传递给学生，使得这部分的内容显得格外的枯燥、无趣，或难以理解。其实，微生物一直以来都是人类进行生命科学研究的对象之一，从大肠杆菌到流感病毒，再到可发光的海洋微生物，这些前沿的研究在教材中并不能一一呈现，但在生活中却是能够感受和体会得到的。为了让学生对这些前沿的研究成果有一定的了解和认识，使学生更深刻体会到微生物学与生命科学、生物化学的紧密联系，激发他们的学习热情，提高课堂教学质量，笔者利用身边的科研项目优势以及强大的网络资源，查找相关的文献资料，利用2课时左右的时间，与学生一起讨论一篇或者一个有关海洋微生物方面的最新研究成果。例如，今年笔者在课堂上和学生们分享了一个由美国威斯康星大学麦迪逊分校的动物学家Margaret McFall-Ngai团队所开展的关于夏威夷短尾乌贼与发光细菌费氏弧菌形成共生关系的研究。在这个研究中，学生们了解到刚出生的夏威夷短尾乌贼身体下面布满黏液的纤毛可以产生一股吸引细菌的“洪流”，当海水中的费氏弧菌第一次接触它时，很多乌贼的基因表达水平发生了改变。其中一部分基因能够产生抗菌蛋白，而这些抗菌蛋白为费氏弧菌创造了一个除了它以外，其他任何微生物都不适合生存的微小环境，使得只有费氏弧菌可以生存下来。而另一部分基因表达产生一些酶，这些酶可以将乌贼黏液分解，分解产物将成为细菌生长的营养物质。而更神奇的是，这些基因表达的改变只需要5个费氏弧菌就可以实现。费氏弧菌利用这一特点很快便占领了乌贼的纤毛区，同时迁移到夏威夷短尾乌贼的光器官，这些细菌一旦到达便可以使纤毛细胞增殖，使该器官体积和密度变大，并将这些细菌包围起来。寄宿着费氏弧菌的光器官能够形成许多光线，同时发光器所产生的神经细胞中得蛋白质也能够感受到这些光线，感觉上就像这种乌贼装配着活生生的一对“可视手电筒”。这让生活在深海的夏威夷短尾乌贼拥有了像变色龙改变皮肤颜色一样的功能，通过这种高超的“隐形”工具，乌贼可以很容易获得食物。而费氏弧菌与夏威夷短尾乌贼这种共生不仅是帮助短尾乌贼获得“隐形”工具，而且能和免疫系统相互作用，调节短尾乌贼生物钟，甚至改变乌贼的身体结构，影响其早期发育过程。

这一研究的分享在学生中引起了不小的轰动。非专业的学生被夏威夷短尾乌贼的可爱形态所吸引，同时也为美国团队26年来的不懈探索的研究精神感到敬佩。专业学生和那些思维活跃的学生对于这个研究的每一个环节都很感兴趣，尤其是对于实验技术，尤其是如荧光蛋白标记之类的生物化学技术，以及结果分析上会提出一个又一个的“为什么”。这样的教学方法的改变以及融合，通过实践发现，促使许多专业学生或者是思维活跃的学生对于科学研究产生了浓厚的兴趣，有些学生甚至会根据老师所介绍的研究中的某个点发挥自己的想象，自己设计题目，申请科技创新项目。而那些非专业的学生也因为这样的教学方式拓展了自己的视野和知识范畴。

四、结语

教学内容是一门课程的重要组成部分，尤其是对于一门综合素质培养的公选课来说就尤为重要。为了迎合学生组成的变化，平衡学生的求知欲望，结合笔者在全国高校教师网络培训在线培训的学习心得，在保证微生物与人类生活课程体系完整的基础上，从以上三个方面融入生物化学的内容，让学生从不同的角度全方面的学习。实践表明，此次“融入”达到了一定的教学效果，同时课程内容的前沿性、创新性也得到了不断地提高。

参考文献：

[1]梁箫，李文娟，许丹，冯建彬，邱高峰.海洋类高校微生物与人类生活公选课的教学改革与实践[J].安徽农业科学，2015，43（5）.

[2]康海霞，冯勋，付玉琴.生物化学与有机化学课程内容的有机融合[J].广州化工，2015，42（1）.