“生物化學與化學生物學的區別是什么?”問題拋出后,來自各專業的200多名學生開始各抒己見,氣氛頓時熱鬧起來。
這是11月22日晚武漢大學通識課《魅力化學》的課堂場景,在臺上授課的教師正是2021年新當選的中國科學院院士、武漢大學化學與分子科學學院教授周翔。從2001年起任武漢大學教授,20年來,周翔沒離開過兩個地方,一個是實驗室,另一個便是本科生課堂。
通識教育,讓學生看到化學魅力
22日18:30,教室鈴響之后,又傳出熱烈掌聲。
在課程負責人的介紹下,周翔走上講臺,從“今日化學何去何從”“化學中存在什么二級學科”等問題出發,引入本節課堂主題——核酸化學生物學。核酸化學生物學也是周翔長期致力于研究的領域,近年來他帶領學術團隊通過小分子對核酸的識別和功能調控,開發核酸靶向藥物分子和重大疾病診斷技術,取得了一系列創新性成果。
如何把晦澀的學科概念講給不同專業的本科生聽,聽得懂又愛聽,最終建立一定的認知?周翔想出一招兒——故事切入。
從DNA雙螺旋結構、肌紅蛋白三級結構的發現到冷凍電鏡的發明,通過一個個生動的故事,他一時間就把學生們吸引到神秘的分子世界,又穿梭在科學歷史的長河中。“生物化學是研究生命體內所具有的化學組成、結構和化學過程的學科,化學生物學則致力于利用外源化學物質、方法或途徑在分子層面上對生命體系進行精準修飾、調控和闡釋,外延相對更廣。”“層層剝洋蔥”之后,周翔解開了課堂伊始提出的問題,學生們豁然開朗。而后,他又通過“以mRNA為基礎的新冠疫苗”“基于核酸的腫瘤早篩早診、液體活檢技術”等前沿熱點,向學生們展現出核酸化學生物學研究的價值意義。
“周老師很喜歡提問,課堂互動很多,我們的參與感很強。”下課后,化學與分子科學學院2021級本科生嚴雨洋跟記者說道。整堂課下來,周翔循循善誘,提了不下十個問題,每一個問題好似一個指路牌,讓學生駐足思考,又一道“柳暗花明又一村”。計算機學院2019級本科生黎謝之則深深感嘆周老師的嚴謹作風,“在講授一些細節概念的地方一點都不含糊,比如在講解到細胞內催化反應時,周老師與我們交流,雖然有同學答到‘發生了一些反應’,但周老師卻積極引導同學講出‘發生了一些化學反應’”,黎謝之覺得這種一絲不茍的研究態度是各個學科都必不可少的。
周翔課上提到,“相比于院士稱號,我更加在意老師的稱號,我要上好每一節課”,這句話也令學生們印象深刻。他說道,作為老師,有義務和責任把自己所了解的知識傳授給新一代,告訴他們什么是真正的化學,了解化學的重要性,以及化學的未來發展,為所有學生提供“接地氣的化學知識與思維方式”,這也是他理解的這門通識課的意義所在。
交叉融合,激發學生科研動力
除了講授通識課,周翔還長期主講了化學與分子科學學院的本科生專業課《化學生物學導論》。這是一門面向大三學生的專業必修課。周翔指出,化學學科經過200多年的發展后正積極地向下游延伸,參與解決更多國計民生問題,逐漸與材料科學和生物醫學交叉,形成多種交叉學科,其中化學生物學成為化學人才培養的一個重要方向。
之所以要把課程設置在大三,也與他秉持的“固本強基,厚積薄發”理念息息相關。“我們新生進來,一定要把數學和物理基礎打好。學習的內容很多,但對我們化學學習非常有幫助,物理化學、結構化學、無機化學都跟它們密切相關。只有打牢了基礎,才能進一步對學科的新知識、新方向做深入探索。”周翔進一步解釋,到大三的時候,學生已經把化學的的基本內容學習了一遍,了解化學與其他的學科交叉研究的時機已經成熟。
開設《化學生物學導論》,他的初心就是希望帶領學生通過化學的手段、化學的方法來研究生物學和醫學的基礎問題,看到化學在其他領域有其施展拳腳的地方,進而激發學生深入學習化學的驅動力。他常常跟學生們提到,從分子水平上去觀察研究生物和醫學方面的某些過程、變化,化學學科有自己獨特的優勢,更能夠發現深層次的發病機制,不管是診斷還是治療,它會有很大的作為。
以核酸表觀遺傳修飾這一研究方向為例,周翔在2010年時開始投入精力開發化學探針對核酸修飾進行識別和檢測。到目前,核酸表觀修飾已經成為生物醫學的熱點領域,國家自然科學基金委也于2017年啟動重大研究計劃開展生物大分子動態修飾的研究,這一領域對重大疾病如腫瘤的早篩早診和新藥發現方面均也有非常好的應用前景。
的確,化學生物學勾起了不少學生的研究興趣。化學與分子科學學院2020級碩士研究生袁可欣,在大三就抱著多了解一些化學生物學專業知識的想法聯系了周老師,進入實驗室進行業余科研。
她還跟記者特別提到,自己在推免研究生面試前非常緊張、自信心不足,甚至一度逃避準備,“在這時候,周老師的一通電話鼓勵了我——‘基礎都很扎實,沒有什么可擔心的’”。袁可欣隨后順利獲得推免資格,如愿以償地正式加入周老師團隊。
健全人格,培育真正的棟梁之材
“國無德不興,人無德不立。”不論在課堂上,還是在自己的學術團隊中,周翔始終把樹立正確的價值觀擺在育人的首要位置。他認為,武漢大學作為一所高層次大學,培養出的學生對國家和社會都有重大的影響,甚至是方向性的,引導他們樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀也是義不容辭的責任,必須要為社會培育真正的棟梁之材。
“所謂棟梁之材,就是要擔當很大的責任與義務,為整個社會的發展做貢獻。”周翔說道,這個貢獻可能并不源自從事了化學研究,畢業后可以有很多選擇出路,包括繼續研究、前往成果轉化的企業、做行政管理等等,但在武大學習期間樹立起的價值觀念、汲取的綜合性營養是起到奠基作用的。
“這20年來,實驗室的研究生們都是高高興興地來,依依不舍地離開。”2002年作為一名碩士研究生加入周老師團隊,如今已是團隊重要一員的翁小成教授這樣形容實驗室的氣氛。他提到,周老師會針對不同性格、背景和能力的學生,有不同的培養方式。無論是從事何種行業的畢業生,談起讀研階段,印象最深刻的除了周老師張弛有度的管理、倍感溫暖的鼓勵以及語重心長的指導,還包括在周老師團隊學習時養成的格局、眼界和團隊協作能力。
“我希望,通過我,學生知道的不僅僅是什么是化學,而是一個全方位的學習,如何去適應這個社會,怎么樣為社會發展做出自己的貢獻,這樣才是一個健全的人。”周翔的這種從科學素養到人格健全的差異化、全方位培養理念貫穿在課堂和研究生培養始終。
在《化學生物學導論》課堂上,每一位學生擁有一次做一場10分鐘演講的機會,周翔希望以此培養學生在短時間內把某個研究內容展示出來的能力,“不能就埋頭在實驗室,還需要傳授,還需要輸出”。更深層次的,他希望在這一過程中鍛煉學生的自信心以及表達技巧,不管是否從事科研,這兩個因素的提升對于學生終身受益。
在團隊中,他盡可能讓每一位研究生在承擔科研任務的同時擔任一項實驗室管理任務。2020級碩士研究生薛小宸負責管理Qubit定量儀器。他跟記者坦言:“實驗室工作最重要的就是交流,進行課題需要與老師、師兄師姐交流;管理儀器,需要為新手講解儀器的原理、使用方式與注意事項,儀器有問題需要及時了解查看,同時有使用不規范的情況需要及時指正,這些無一不涉及說話的藝術。”在管理實驗室過程中他感悟到,不懂得交流,只顧自己悶著頭做實驗,不僅難以學到寶貴的經驗以及新的知識,自己的心理久而久之就會顯得孤僻,課題進展不順的時候不知道如何是好,久而久之可能會出問題。接手細胞間管理工作不久的袁可欣也覺得,管理工作不僅僅從自己的角度考慮問題,還要加強與他人的合作與溝通,在交流中找出求同存異的方案。
師承,這樣的培養理念也深深影響了翁小成。如今,他在指導學生時最重視兩點,一是以身作則投入工作,保證學生有合適的選題,并且有及時的指導,“這一點我做得還不夠,周老師雖然事務繁多,但是幾乎每天對學生的學業都會過問,目前團隊一半的研究生都是周老師直接指導”;二是學會站在學生角度思考問題,“實現和周老師一樣張弛有度的管理”。
翁小成認為,學生和老師之間雖然有共同的科學問題要解決,但是由于需求和追求不同,會存在很多不同的想法。因此老師除了在學業上給予足夠的指導之外,還需要了解不同學生的不同情況和需求,調整與他們相處的方式。這也是長期在周老師團隊中潛移默化產生的影響,讓學生們感受到老師確實是在幫助他并且理解他的一些想法。
20年,周翔已經培養了近80名博士和20多名碩士研究生畢業,無數學生從他的課堂學到化學知識,悟到人生哲理,走向祖國大地。20年初心不改,周翔將繼續行進在教書育人、科研報國的征途上。
周 翔
1986年和1989年在武漢大學獲得學士和碩士學位,1996年在香港中文大學獲得博士學位,1996至2001年在美國弗吉尼亞大學、馬里蘭大學從事博士后研究。2001年起任武漢大學教授。現任武漢大學第三屆學術委員會副主任。
周翔長期致力于核酸化學生物的研究, 主要研究方向為: (1) 小分子對核酸結構的識別及其功能調控研究; (2) 基于核酸化學技術在疾病診療中的應用。通過小分子對核酸結構的識別和功能調控,開發核酸靶向藥物分子和重大疾病診斷技術,取得了系統的、在國際上有影響力的創新性成果, 推進了核酸化學生物學研究發展。他以通訊或共同通訊作者在Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Nat. Chem. Biol., Nat. Commun., Sci. Adv., Chem, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nucleic Acid Res., JACS Au, Cell Chem. Biol.等期刊上發表論文260余篇。獲湖北省自然科學一等獎 (兩次,排名第一),藥明康德生命化學研究獎二等獎。
曾主持國家自然科學基金杰出青年基金項目、創新研究群體項目、以及科技部973項目等。入選中科院院士、教育部長江學者特聘教授、百千萬人才工程國家級人選、英國皇家化學會會士、曾任中國化學會化學生物學專業委員會主任,擔任多個學術期刊如:Acc. Chem. Res.等的編委。
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