大学化学, 2020, 35(9): 31-35 doi: 10.3866/PKU.DXHX201910003

教学研究与改革

有机化学“课程思政”元素的设计

刘志莲,, 崔玉, 刘思全, 杨小凤, 王守锋

Design of the "Curriculum Ideological and Political Education" in Organic Chemistry

Liu Zhilian,, Cui Yu, Liu Siquan, Yang Xiaofeng, Wang Shoufeng

通讯作者: 刘志莲,Email: chm_liuzl@ujn.edu.cn

收稿日期: 2019-10-7   接受日期: 2019-11-29  

基金资助: 山东省研究生教育创新计划项目.  SDYY15009
济南大学教研项目.  JZX1706

Received: 2019-10-7   Accepted: 2019-11-29  

摘要

有机化学是化学类相关专业的重要基础课,在教学过程中常常因为重视知识的传授而忽略了思政教育。本文深挖了有机化学主要内容中的“课程思政”元素,进行了思政教学内容的设计。通过将“培养创新精神、科学精神,树立正确的人生观和价值观”“深植家国情怀,培养文化认同,增强民族自信”“科技的人文情怀,启发科学兴趣,培养职业素养和社会责任感”“启发科学思维,树立严谨的科学态度”等思政元素与课程内容的交融,实现高等教育既“教书”,又“育人”的目的。

关键词: 课程思政 ; 教学内容设计 ; 教书育人 ; 有机化学

Abstract

In the teaching process of organic chemistry, ideological and political education is often ignored because of the importance of knowledge. In this paper, "Ideological and political" elements were dug deep and designed. The life of scientists can cultivate students' innovative spirit and scientific spirit and help them establish a correct outlook on life and values. The representative achievements of Chinese scientists are important materials for deepening the passion of the country. The humanism of scientific and technological help to inspire students' scientific interests. The knowledge system of the course cultivates students' scientific thinking and establishes a strict scientific attitude. Both aims of "teaching" and "education" could be realized in higher education through integration of the ideological and political education with the content.

Keywords: Curriculum ideological and political education ; Teaching content design ; "Teaching" and "education" ; Organic chemistry

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刘志莲, 崔玉, 刘思全, 杨小凤, 王守锋. 有机化学“课程思政”元素的设计. 大学化学[J], 2020, 35(9): 31-35 doi:10.3866/PKU.DXHX201910003

Liu Zhilian. Design of the "Curriculum Ideological and Political Education" in Organic Chemistry. University Chemistry[J], 2020, 35(9): 31-35 doi:10.3866/PKU.DXHX201910003

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调:“高校立身之本在于立德树人。要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人”[1]。换言之,高校教师在传播知识的过程中还要突显价值的导向作用,达到既“教书”,也“育人”的效果,这正是“课程思政”的内涵[2-4]。在高校的教学过程中,理工类课程本身以自然知识为基本对象,反映事物的自然规律和运行机理,具有客观性,不关乎思想政治立场[5]。因此在理工类课程的教学过程中通常重视知识的传授,而忽略了价值的导向。例如学生对我的有机化学课程的评语,大多数学生对老师的教学态度、责任心和教学内容等方面做了充分的肯定,但也有个别学生反映:“刘老师知识方面讲的很好,就是缺点人文的关怀”。“刘老师的专业知识很强,总感觉有点像不能接近的高者”。所以在有机化学的教学过程要实现“全程育人、全方位育人”,需要深挖课程里的思政元素,做好教学内容的设计。有机化学核心内容的思政元素设计见表1

表1   有机化学思政元素教学内容设计

章节课程内容思政内容设计
绪论有机化学与人类生活科技的人文情怀,启发科学兴趣
有机化学发展史(拉瓦锡、贝采里乌斯、维勒、凯库勒、范霍夫)培养创新精神、科学精神,树立正确的人生观和价值
我国古代的有机化学(1)深植家国情怀,培养文化认同,增强民族自信
(2)坚定为中华民族的伟大复兴而努力奋斗的决心
思维导图学习法培养科学思维,总结、归纳、联系的科学方法
烷烃自然界的烷烃正确认识化学与人类生活的关系,培养职业素养
烷烃的结构、性质及其规律培养科学思维,从事物本质分析问题的科学方法
烷烃取代反应的历程透过现象看本质、理论与实验反复论证的科学方法
烯烃乙烯与石油化工(1)深植家国情怀,培养文化认同,增强民族自信
(2)科技的人文情怀,启发科学兴趣,激发对专业的热爱
烯烃的结构与性质培养科学思维,从事物本质分析问题的科学方法
齐格勒-纳塔催化剂探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
炔烃与二烯烃炔烃的结构、性质及其规律(1)培养科学思维,总结、归纳、联系的思维方法
(2)从事物本质分析问题的科学方法
炔烃的亲电加成与亲核加成反应,速度控制和平衡控制矛盾的对立统一规律
共轭二烯烃团队协作精神与共享经济
狄尔斯-阿尔德反应探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
脂环烃环丙烷的结构矛盾的对立统一规律
脂环烃的化学性质总结、归纳、联系的科学方法
环己烷的构象化学结构与美学
芳香烃凯库勒与苯的结构(1)探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
(2)多角度分析问题的科学方法
单环芳烃的结构、性质及其规律,苯环上亲电取代的定位规律从事物本质分析问题的科学方法
多取代苯的程序化合成方法科学前沿与基础知识的联系,培养科学兴趣
休克尔规则团队协作精神与共享经济
对映异构对映异构与分子对称性化学结构与美学
反应停事件树立正确认识科学双刃剑的理念
范特霍夫,费歇尔投影式,巴斯德探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
科技前沿-2001年诺贝尔化学奖(1)科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱(2)坚定为中华民族的伟大复兴而努力奋斗的决心
有机波谱分析紫外和可见光吸收光谱、核磁共振科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱
化合物结构与红外光谱的关系从事物本质分析问题的科学方法
卤代烃卤代烃的应用科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱
卤代烃的结构与化学性质从事物本质分析问题的科学方法
科研动态-Science文章重新思考S N2反应探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
有机氟化合物-中科院上海有机所,山东省氟化学化工材料重点实验室(1)爱国主义精神与民族自豪感
(2)坚定为中华民族的伟大复兴而努力奋斗的决心
醇、酚、醚醇的结构与性质透过现象看本质的科学方法
甘油三硝酸酯实验安全操作规范
几种重要的醇,酚与来苏尔科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱
冠醚的发现探究与创新精神,树立正确的人生态度与价值观
醛和酮醛酮的结构总结、归纳、联系的科学方法
醛酮的化学性质从事物本质分析问题的科学方法
有机玻璃单体的合成,羟醛缩合-草莓酸的制备反应,重要的醛酮(1)科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱
(2)培养职业素养和社会责任感
黄鸣龙还原法(1)爱国主义精神与民族自豪感,文化自信
(2)坚定为中华民族的伟大复兴而努力奋斗的决心
羧酸羧酸的结构与化学性质从事物本质分析问题的科学方法
乙酸正丁酯的合成装置,及其与乙酸乙酯合成装置的不同理论指导实践的科学方法
重要的羧酸:甲酸、乙酸、乙二酸、丁烯二酸等科技的人文情怀,培养科学兴趣,激发对专业的热爱
羧酸衍生物酯缩合反应(与羟醛缩合对比)分析、联系、推理的科学方法
乙酰乙酸乙酯与丙二酸二乙酯在合成上的应用科技的人文情怀,启发科学兴趣,激发对专业的热爱
含氮有机化合物季铵盐和相转移催化(卤代烃与NaCN的反应理论可行,实际需要相转移催化提高反应速率)理论联系实际的科学方法
重要代表物-甲胺、己二胺、胆碱、多巴胺科技的人文情怀,启发科学兴趣,激发对专业的热爱
杂环化合物青霉素、叶绿素、血红素的发现培养创新精神、树立正确的人生观和价值观
褪黑素与脑白金运用专业知识分析社会生活现象,培养职业判断力
花色素与绚烂多彩的植物用化学的美启发对专业的兴趣和热爱

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1 培养创新精神、科学精神,树立正确的人生观和价值观

讲学科发展史时,将著名科学家的人生历程介绍给学生,可以培养学生的创新精神、批判精神和科学精神,帮助学生树立正确的人生观和价值观。

例如被人们称为“近代化学之父”的法国化学家拉瓦锡在一系列实验事实的基础上,推翻了统治化学理论界达百年之久的“燃素说”,建立了以氧化为中心的燃烧理论,使化学这门学科向前推进了一大步。拉瓦锡对科学孜孜不倦的探索精神,通过判断推理提出新的学术思想的创新精神,以及敢于挑战权威理论的批判精神,都能培养学生的科学思维与创新意识,帮助学生树立正确的人生观和价值观。

讲对映异构时,介绍2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家沙普利斯(Barry Sharpless)教授的人生历程。他不仅是手性催化氧化反应的奠基人,也是“点击化学”的创立者,推动了材料化学和化学生物学飞速发展。2018年,77岁的沙普利斯教授在世界顶尖科学家论坛(上海)发表了主旨演讲:“某个头衔,并不是我做科研的动力”“年轻科学家有更多的想象力,如果没有约束,他们会有更大突破”“合成最基本和持久的目标不是生产新化合物,而是生产功能”……,这些精辟的语言会给学生莫大的鼓舞,为他们指明努力的方向。教师可以鼓励学生加强自身能力的培养,争取将来进入这些知名科学家的实验室深造。

讲完卤代烃的双分子亲核取代反应机理后,引入2016年发表在Science杂志上的一篇文章——Rethinking the SN2 reaction [6]。作者根据一些新的研究成果,重新思考了SN2反应,又提出了新的见解。他们认为,实际的反应动力学可能要复杂的多。除了普遍被认可的双阱机制,也存在直接机制,如剥离、反弹和正面攻击,或者如迂回等间接机制。这些事例能培养学生对科学探索的精神,不断激励着他们敢于创新和批判。

2 深植家国情怀,培养文化认同,增强民族自信

2015年,习近平总书记主持中共中央政治局第二十九次集体学习时曾说“弘扬爱国主义精神,必须尊重和传承中华民族历史和文化。对祖国悠久历史、深厚文化的理解和接受,是人们爱国主义情感培育和发展的重要条件。”介绍学科发展的时候,我国科学家的代表性成果是深植家国情怀的重要素材。

例如据我国《周礼》记载,当时已经设有专门管理染色、制酒和制醋的官员;周朝时代已经使用胶;汉朝发明了造纸术;在《神农本草经》中记载了几百种重要药物,其中大部分是植物,这是世界上最早的一部药书。这些远远早于西方国家的中国古代文明会引导学生树立民族自尊心和自信心。

黄鸣龙先生改良的Kishner-Wolff还原法(简称“黄鸣龙还原法”) [7]是首例以中国科学家名字命名的重要有机化学反应,已写入多国有机化学教科书中,并于2002年入选《美国化学会志》创刊125周年被引用最多的125篇论文之一。黄鸣龙还是我国甾体激素药物工业的奠基人。1964年,黄鸣龙领导研制的口服避孕药甲地孕酮获得成功,受到全世界的关注。他常说“一个人不能为科学而科学,应该为人民为祖国作出贡献”。

邢其毅先生编写的《基础有机化学》教材[8],陪着中国有机化学教育走过近40年,是好几代人的共同记忆。1937年,邢其毅放弃国外优越的研究工作条件回国投入到祖国的科学研究中。邢其毅等科学家经过数年的共同努力,于1965年第一次人工合成了具有活性的蛋白质——结晶牛胰岛素,标志着中国科学家在蛋白质和多肽合成化学领域已经处于世界领先地位。邢其毅先生在教学上奉行的格言“劳则思,逸则罔”,不仅激励学生勤劳好学,也鞭挞着有机化学教育工作者要勤勤恳恳的从事教学工作,治学严谨,诲人不倦。这些中国科学家的事例能很大程度地激起学生们的爱国热情,提高学习兴趣,增强学习动力,深化文化认同感,增强民族自信心。

3 科技的人文情怀,启发科学兴趣,培养职业素养和社会责任感

理工类学科的发展也是其在人类生活中不断实践和进步的过程,从生活中提出科学问题,科学技术又服务于生活。因此从生活的角度出发,揭开科技活动背后的人文情怀,有助于启发学生的科学兴趣。而科技在生活中如何运用才能更好地服务于人类,又需要专业学生具有相应的职业素养和社会责任感。

例如催熟剂乙烯利是通过其水溶液散发出乙烯而实现催熟的,从原理上讲这个过程是科学安全的。但是有群众食用催熟的水果后出现呕吐、恶心及灼烧感是什么原因呢?其实是因为过量添加,没有分解的乙烯利会对人体健康造成危害。通过这个事例可以启发学生的兴趣,主动了解乙烯利的结构,探讨它会对人体造成伤害的原因。同时更是培养学生的职业素养,让学生明白科技可能是双刃剑,一定要具有高度的社会责任感才会使科技服务于人类,改善人类生活。

以稠环芳烃与致癌性为素材说明烧烤类食物的危害。以反应停致畸事件说明一对对映体生理活性的差异,并教育学生要具有高度的社会责任感。以福尔马林浸泡海鲜、家装甲醛过量等危害为切入点,激发学生的学习兴趣,进而引导学生自己分析甲醛和人体的什么物质能发生什么反应导致病变?同时提醒学生,不能因为有危害就完全否定甲醛,因为其在很多领域都有优异的性能,只要质量符合国家标准,其危害性是可以忽略的。作为化学专业的学生有义务全面认识化学物质,有责任向社会群众科学客观地宣传。让民众正确认识化学,不至于“谈化学色变”是化学人必须具备的社会责任感。

4 启发科学思维,树立严谨的科学态度

课程的知识体系则是启发学生的科学思维[9],树立严谨科学态度的具有专业特色的思政素材。一些思维方法不仅从学科专业的角度是适用的,转移运用到其他方面仍然是有用的,这是符合现代思维科学发展取向的[5]

例如有机化学课程中每一章关于有机化合物的结构、性质及其规律的内容都可以作为素材,用来反复地训练学生的科学思维。从结构到性质的分析,例如烯烃双键中π键的结构特点使其容易发生亲电加成反应。反过来由性质分析结构,以高中知识苯环的主要化学性质是取代反应为起点,启发学生思考苯环的主要反应为什么是取代而不是加成,说明苯环具有怎样的结构特点?通过引导学生分析不同化合物结构的相似点和区别,建立相互之间的联系。例如在学习醛酮的结构和亲核加成反应时,让学生联想它和哪类化合物有类似的结构?再引导学生思考烯烃和醛酮官能团结构上的相似点和区别分别是什么?结构上的异同导致性质上有哪些异同?在通过本质解释现象、分析现象得出本质以及不同化合物的联系与区别的分析过程中,不断地启发和培养学生的科学思维,逐渐形成缜密的思维推导能力。

冠醚的发现过程可以作为树立严谨科学态度的良好思政内容。20世纪60年代初美国杜邦化学公司的C. J. Pedersen博士在合成化合物[双(2-邻羟基苯氧乙基)醚]的时候,除了得到预期的化合物外,还发现了微量的白色纤维状结晶副产物。通过对副产物的精心分离和结构研究发现,此化合物是大环多元醚“二苯并-18-冠-6”,也就是冠醚化合物。C. J. Pedersen没有轻易放过这一意外的发现,而是继续进行了大量的工作,为后来主客体化学和超分子化学的提出奠定了基础。因为在冠醚化学方面的巨大贡献,C. J. Pedersen获得了1987年的诺贝尔化学奖。发现冠醚的过程看似偶然,实际上是C. J. Pedersen不放过任何一个实验细节的严谨科学态度的必然结果。

5 结语

通过深挖有机化学课程内容的思政元素,并将思政内容和知识内容深度融合,可以达到在传授知识的同时,“润物无声”地进行价值引领和思政教育。“课程思政”让有机化学课程更有人情味,这样不仅加强了学生的思政教育,也反过来增加了课程的人文魅力。一学期的课程思政教学,达到了良好的立德树人的效果,学生评语也发生了明显的变化:“刘老师负责认真,态度好,还会渗透积极的人生态度”“刘老师不局限于课堂教学,会给我们带来其他方面的教学,例如怎样用专业知识分析生活中的化学物质或现象,我常用学到的知识让身边的人正确认识化学”“刘老师上课的时候还会理论联系实验,让我形成了严谨、实事求是的科学态度”……。

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