李从虎，龙槿彦，霍红月，吴双双
（安庆师范大学 生命科学学院，安徽 安庆 246133）
STSE是科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）和环境（Environment）四个单词首字母的缩写，代表着一种新的教育模式和价值观，是一种体现未来的教育[1]。STSE教育理念要求教师在教学过程中将科学、技术、社会和环境紧密联系起来，既要注重知识的传授与应用，也要强调学生解决问题的基本技能，更要突出科学与技术的社会环境[2]。因此，学生的学习过程已不再是单纯的知识获取过程，更是一种将知识学以致用并培养社会责任感、参与意识和决策能力的过程，最终提升自身的科学素养。目前，STSE教育理念已在我国中学教育中被广泛研究，但在高校自然科学领域却鲜有报道。即使有也是比较宽泛，缺乏具体的实施案例[3]。
微生物学是高校生命科学领域的一门重要专业基础课，其内容蕴藏了丰富的教学素材和全新的STSE教学视角。例如，在介绍“酵母菌”章节时，教师要详细讲解本节中的科学知识，即“酵母菌的形态、构造和功能”；
在学生掌握知识点后，教师则将知识延伸，引入酵母菌在白酒生产中的应用，从而使学生了解酵母菌的生产实践应用；
随后，从科学与技术领域延伸到社会领域，指出中国的酒文化知识以及过度酗酒和不当饮酒的危害，从而提升学生的社会责任感；
最后，指出白酒清洁生产的重要性，使学生深刻体会绿色发展的理念。教师通过挖掘教学素材、积极备课，将科学知识（S）-技术（T）-社会（S）-环境（E）有效衔接、紧密结合，既提高了学生的科学素质，又提升了人文素养。
基于此，本文以微生物学课程中“病毒的繁殖方式”为例，充分挖掘教学素材，丰富课堂教学，具体授课流程如图1所示。结合STSE教育理念，学生不仅掌握了病毒繁殖的具体知识，也了解到病毒有益与有害的实践应用，更培养了高尚的社会责任感和环境保护意识。
图1 STSE教育理念下“病毒繁殖方式”的授课流程
科学知识的教育取向要求在微生物学课程的教学过程中重视学科的系统性和逻辑性，注重学生对微生物学术语和概念的理解，强调学生对基础知识的吸收。教师要通过知识线的详细讲解以促进学生对微生物学知识的掌握。
在“病毒的繁殖方式”教学过程中，教师通过展示历史上的鼠疫、非典等传染病图片，引出病毒的基本特性，即无完整的细胞结构和代谢酶系，并提出病毒如何繁殖的科学问题，从而导入本课。结合课件与图片展示，提出问题并引起讨论，从而引出病毒（以噬菌体为例）繁殖过程的知识线，即“吸附、侵入、增殖、成熟和裂解”[4]。
1.1 知识点1：吸附
吸附是病毒感染细胞的第一阶段，病毒尾丝尖端的吸附蛋白依靠空间结构的互补性与正常细胞的特异性宿主相结合，并通过氢键、电荷等作用力实现有效吸附[5]。由于每个细胞表面的特异性宿主数量有限，因此其所吸附的病毒量有一定的限制。除此之外，病毒对宿主细胞的吸附还受到阳离子浓度、温度、pH等因素影响（表1）。
表1 病毒（噬菌体）对宿主细胞吸附的影响因素
1.2 知识点2：侵入
在吸附后，病毒尾部释放出的溶菌酶作用于细胞壁中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺间的β-1,4糖苷键，从而使宿主细胞壁的肽聚糖碳骨架瓦解并使细胞壁产生小孔；
随后，病毒尾鞘收缩，使核酸经中空尾管注射进入宿主细胞，而其蛋白质外壳则留在宿主细胞外[4]。这是一种通过注射方式将核酸送入受体细胞的模式，且脱壳与侵入是一起发生的，整个侵入过程仅需15秒。由于病毒蛋白质外壳留在细胞外，此时其不是完整的病毒粒子，失去了原有的感染特性，从而进入潜伏期。
1.3 知识点3：增殖
进入宿主细胞的病毒核酸会改变宿主细胞正常的代谢途径，并利用宿主细胞的生物合成场所进行复制、转录和翻译，从而产生大量的用于病毒粒子组装的核酸和蛋白质。病毒增殖过程严格按照早期、次早期和晚期的基因顺序进行复制、转录和翻译，具有强烈的时序性。病毒首先利用宿主原有蛋白（细菌RNA聚合酶等）转录出早期mRNA并翻译出早期蛋白（次早期mRNA聚合酶、更改蛋白等），接着又利用次早期mRNA聚合酶转录出次早期mRNA并翻译出次早期蛋白（DNA酶、DNA聚合酶、5-羟甲基胞嘧啶合成酶、晚期mRNA聚合酶等），最后又利用晚期mRNA聚合酶转录出晚期mRNA并翻译出晚期蛋白（头部蛋白、尾部蛋白、装配蛋白等）[4]。
1.4 成熟
该阶段是组成病毒粒子的核酸和蛋白质在宿主细胞内实现自我装配的过程。首先，病毒核酸分子缩合并被核衣壳包裹而形成病毒的头部；
其次，病毒的尾鞘、尾管、基板和刺突组装形成不含有尾丝的尾部；
再次，病毒的尾部与头部相连接；
最后，接入尾丝以形成完整的病毒粒子。这一过程极其复杂，至少47个基因和30种不同的蛋白质参与[4]。
1.5 裂解
这是病毒繁殖的最后阶段，宿主细胞内的病毒粒子释放出脂肪酶和溶菌酶，前者改变宿主细胞膜的通透性，而后者则破坏细胞壁的肽聚糖，从而促使宿主细胞裂解并释放出大量完整的病毒粒子。新形成的病毒可再次感染其它细胞，随着时间推移，正常细胞数量变得越来越少，而病毒则越来越多。
“病毒的繁殖方式”是微生物学（周德庆主编）的重点内容，教师应利用现代信息技术并结合多种教学方法，对授课内容进行精讲和细讲。例如，通过图片、动画演示并结合课堂提问和讨论，使学生重点掌握病毒入侵细胞的5个阶段，逐步提升学生的科学意识。
掌握科学知识是为了促进生产技术的应用，从而提高人类生活水平，因此，授课过程可以展示病毒的实践应用，让学生了解病毒对人类生产和生活有害与有益的方面，提升学生对于病毒实践的思考和继续发展的认知，最终发展学生的技术意识。
2.1 病毒的危害
2019年底，由新型冠状病毒（COVID-19，见图2）引起的肺炎疫情在全球爆发流行。截至2021年6月，已有超过1.76亿的感染病例和381万的死亡病例，对全球公共卫生安全构成了巨大威胁。那么新冠病毒是如何感染人体的，通过老师的讲解，学生明白新冠病毒的棘突蛋白可以与血管素转换酶ACE2结合，随后其被细胞膜上的弗林蛋白酶识别和裂解，促进了受体结合区的结构重排，增加了与细胞膜的亲和度，有助于病毒与细胞膜的融合，最终使病毒RNA进入宿主细胞[7]。此外，还可以介绍对人类威胁较大的HIV病毒、乙肝病毒、HPV病毒等，通过将书本知识延伸到常见病毒，既能引起学生的学习兴趣，更能加深其对公共卫生安全事件的重视。通过知识延伸，使学生认识到病毒的危害，更重要的是使其熟知如何预防病毒的感染。例如，在预防新冠病毒时应该做到：需警惕、不轻视、戴口罩、讲卫生、勤洗手、勤通风、喷嚏后、慎揉眼、少出门、少聚集、有症状、早就医、打喷嚏、捂口鼻、不恐慌、不传谣、防控疫、众齐心。
图2 新冠病毒结构示意图[6]
2.2 病毒的益处
通过对“病毒的繁殖方式”知识的学习，同学们都知道病毒对人类是有害的，且在生活中应做好预防和防护措施。但是病毒对人类有无益处呢，答案是肯定的，人类只要对病毒进行深入研究并利用好病毒，将有助于提高人类的身体健康和生活水平。首先，病毒具有易编辑、易转化的特点，可以作为基因工程的载体，如腺病毒、噬菌体、猴病毒40、牛乳头瘤病毒、花椰菜花叶病毒等常用病毒载体。例如，陈薇院士团队研制出了一款重组腺病毒载体疫苗，其对预防新冠病毒的感染具有重要作用。这种重组腺病毒载体疫苗是将新冠病毒的刺突蛋白重组到腺病毒载体上，接种后免疫细胞会生产针对新冠病毒刺突蛋白的抗体，使新冠病毒难以进入人体细胞。其次，昆虫病毒可用于生物防治，具有药效持久和环保等优点。例如，我国成功研制的棉铃虫、松毛虫、菜青虫等病毒杀虫剂，实现了安全、高效、环保和廉价的目标。
通过案例教学，授课教师将“病毒的繁殖方式”的科学知识延伸到生产实践，体现了科学与技术的协同作用，学生学习的兴趣得到极大提高，使其明白了学习科学知识的目的在于利用科学知识以提升生产技术，最终服务于人类。
教育的根本任务在于“立德树人”，因此，对“人”的教育是贯彻党教育方针的重要落脚点。“病毒的繁殖方式”的教学内容是“立德树人”教育的有效切入点，结合全球疫情现状，贯穿情感融入，一方面增强了课堂的趣味性，另一方面培养了学生正确的人生观、价值观和世界观，使学生的社会责任感得到了升华。
3.1 社会主义制度优越性
对于2019年底爆发的新冠疫情，我国政府果断地建立了疫情防控的长效联动机制。中央政府从大局出发，统筹规划和调配全国各种医疗资源；
各级人民政府实事求是，制定出了切实可行的疫情防控具体措施；
各基层相关人员兢兢业业，坚决执行政府制定的政策。正是由于从中央到基层的全方位立体管控，才有效阻止了病毒的快速扩散。
在欧美等资本主义国家疫情开始爆发时，我国已经取得了控制疫情的基本经验。彼时，发达资本主义国家完全可以借鉴中国应对疫情的经验，并利用自己强大的科技实力来控制疫情。然而现实没有，究其原因主要是政府部门没有壮士断腕之决心、忽视生命，而民众又不愿听从政府建议，过度崇尚自由，依然不戴口罩、参加各种集会。截止目前，美国确诊总量451万例，死亡73万例；
巴西确诊总量215万例，死亡60万例；
日本确诊总量171万例，死亡2万例；
德国确诊总量432万例，死亡9万例。除此之外，2009年和2019年美国亦爆发了两次大流感，分别造成了6 080万例和2 900万例感染，同时死亡数据分别达到了1.2万例和1.6万例[5]。这些数据清晰地表明西方资本主义国家所谓的“人权”忽视了最基本的“生命权”，在面对人民生死攸关的重要事件时，也流露出了对生命的漠视。
教师在授课过程中可以通过我国和资本主义国家在抗疫方面的比较，使同学们真正认识到坚持中国共产党领导是我们打赢疫情防控保卫战的根本保证。始终以人民为宗旨，全力保障人民的生命财产安全，深刻彰显了中国共产党领导和中国特色社会主义制度的优越性。
3.2 无私奉献精神耀中华
在这场无硝烟的防疫战争中，许许多多可歌可泣的英雄人物和他们的感人事迹涌现在大众视野之中。著名呼吸病学专家钟南山院士不顾生命危险，奔赴疫区指导防疫救助工作；
中共党员张定宇医生隐瞒身患渐冻症绝症的病情，顾不上被新冠病毒感染的妻子，亲自诊断病患，坚守在抗疫最前线。更有一批英雄人物舍身卫国，献出了宝贵的生命。李文亮医生是吹响这场战争的号角者，在工作中不慎感染新冠病毒，经全力抢救无效不幸去世；
刘智明院长带着抱病的身体挺身而出，只争朝夕，最终倒在了抗疫一线。这些都是无数英雄人物感人事迹的冰山一角，还有更多的无名英雄在默默奉献。我们的医护人员舍小家为大家，穿着厚重的防护服，冒着被感染的风险，与时间赛跑救助患者，被称为“最美逆行者”；
我们的公安干警，全力保障疫情防护的交通安全和人民的生命财产安全，是我们的忠诚卫士；
我们的社区工作者和志愿者，面对疫情没有恐惧、迎难而上，坚守在疫情防控的第一线；
我们的农民工兄弟们用自己最坚实的肩膀扛起了火神山和雷神山医院的基建重任。
教师通过视频演示，使学生明白正是由于广大同胞的无私奉献，才保证了抗疫工作的顺利进行，才使得千千万万民众的健康和幸福得以守护。当然，教师还需要向学生强调，要学好知识学好本领，时刻树立为祖国繁荣复兴和人民幸福奉献青春的远大理想。
3.3 遵纪守法显成效
科学有效的隔离是防治传染病快速传播的重要方法之一[8]。这种隔离措施也被历史证明是正确的，如上世纪初我国东北爆发的“鼠疫”事件，临危受命的伍连德积极采取隔离措施使疫情得到有效控制。如今，面对新冠疫情，党中央和各级人民政府根据实际制定了一系列切实有效的隔离措施，大家积极响应，最终使疫情没有大规模爆发。反观国外民众，多不愿执行政府的防疫措施，使得疫情一发不可收拾。当然，也要注意到在我国防疫战争中，也有极个别人没有遵纪守法的意识，对于政府制定的疫情防控措施漫不经心、不愿配合，从而导致疫情小范围爆发。
教师通过引用一些正面和反面的案例，强调在社会生活中每个人的言行都必须受到社会规范和法律法规的制约，在享受权利的同时，也要履行义务。只有广大人民群众拥有良好的社会责任感，遵纪守法，才会实现社会和谐，才能安居乐业。相反，如果一个人过度追求“完全自由”，其破坏法律的言行举止必将受到法律制裁。通过教师的讲解和引领，使学生都能自觉地成为法律法规的遵守者和宣传员。
总之，通过图片、动画、提问、比较和案例等形式，教师将有关新冠疫情的情感教育融入到课程教学过程中，能够使学生感知社会主义制度优越性，坚定共产主义理想信念；
能够激发学生的爱国情感，培养民族自豪感；
能够培养学生正确的价值观、世界观和人生观。
关于人类传染病病毒，目前绝大多数已被证实来源于野生动物。例如，新冠病毒可能来源于蝙蝠，也可能来源于穿山甲[9]；
HIV病毒来源于黑猩猩[10]；
SARS病毒来源于蝙蝠，果子狸是中间宿主[11]。在学习本节内容后，同学们认识到在人类与动物接触过程中，这些原本寄生在动物体内的病毒与人体接触的可能性会大大增加。过多接触和食用野生动物加大了动物病毒对人类的感染概率，从而影响人类的健康。此外，对野生动物的滥捕滥杀，导致动物种群间的食物链以及种群关系发生改变，也将对生物多样性和生态平衡产生巨大冲击，最终对人类健康和生命安全产生潜在危害。所以，从某种意义上来说，保护野生动物就是保护人类自己。
可以将这一观点继续延伸到对整个大自然环境的保护，认识到人与自然要和谐相处。我们要积极响应习近平总书记有关“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，在尊重自然规律基础上，合理有效地利用自然资源。只有树立绿色发展理念，才能实现环境保护与人类社会发展的平衡，最终促进人与自然和谐发展。
作者以“病毒的繁殖方式”为例，基于STSE教育理念，通过图片、动画、案例、问题引导等教学方式，将知识、技术、社会和环境有机结合，在较大程度上提升了教学内容的新颖性和吸引力。STSE教育理念不仅能提升学生对科学知识的掌握，提高学生的技术意识和实践技能，更能增强学生的社会责任感和环境意识，实现综合素养的不断提高。在后续研究中，本团队拟设置对比实验，优化综合评价指标，从评价的对象、内容、方式和方法等角度，继续开展STSE教育理念下课程教学质量的评价研究。
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