新农科背景下大学化学课程融入思政的探索与实践

doi:10.3866/PKU.DXHX202205077

摘要/Abstract

摘要：

大学化学是一门具有哲学属性的课程，蕴含着丰富的思政元素。通过对教学内容的拓展、课程思政元素的挖掘和教学案例的撰写，有目的地将思政元素融入到课程教学的全过程，突出隐性思政的教学功能，做到时时处处事事育人，逐步实现知识传授、能力培养和价值塑造的教学目标。

关键词: 新农科, 大学化学, 课程思政, SPOC, 智慧农业

Abstract:

General chemistry is a curriculum with philosophical attributes, because it contains abundant moral and ideological education elements. Through the expansion of teaching content, the excavation of moral and ideological education elements and the writing of teaching cases, we can purposefully integrate the moral and ideological education elements into the whole process of curriculum teaching, highlight the teaching function of implicit moral and ideological education, educate undergraduates at any time by doing anything, and gradually realize the teaching objectives of knowledge transfer, ability training and value shaping.

Key words: Emerging agriculture education, General chemistry, Moral and ideological education, SPOC, Smart agriculture

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链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202205077

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2022/V37/I8/2205077

图/表 5

表1

大学化学课程内容与思政元素"

教学模块	主要教学内容	思政目标	思政元素^{[4, 5]}
绪论	化学发展历史简介；化学与农业的关系；化学学习方法；气体和有效数字等预备知识	通过化学简史、科学元素论的确立、原子论、燃烧学说以及现代化学进展的学习，激发学生学习化学的兴趣、学会用辩证唯物主义思想分析和解决问题，立志为“三农”服务	化学史与科学精神；科学发现的规律；爱国情怀和文化自信。我国在化学科学方面的成就；化学对农业的贡献。化学与智慧农业的关系
元素概论	重要的非金属元素；稀有气体；碱金属与碱土金属；过渡金属元素；稀土元素及其应用；生命元素	通过对元素的演化哲学、元素的发现史、生命元素等的学习，培养学生探索发现的能力；理解生命元素对动植物的意义，培养学生的知农爱农的情怀	辩证唯物主义与科学认识论；一分为二的观点；质量互变规律；环境保护与新发展理念；徐光宪教授创立的稀土元素“串级萃取理论”。微量元素在作物中的智能控释
化学反应的一般原理	化学反应热及其计算，化学反应的自发性判据，化学平衡和化学反应速率	通过热力学三大定律和自发过程判据，以及化学平衡移动、反应速率理论的学习，培养学生认识自然科学规律的内在逻辑和学会在实践中探索规律，培养学生探索未知的精神	唯物辩证法；能量守恒定律；物质不灭定律；自然辩证法；对立统一规律，否定之否定规律，质量互变规律；全面与片面、个体与整体的关系。智慧农业系统管理设计
分散体系及溶液中的平衡	稀溶液的依数性；胶体结构与性质；酸碱平衡，沉淀溶解平衡，配位平衡，氧化还原平衡	通过分散体系及溶液中的平衡的学习，使学生学会多角度理解溶液的性质，理解量变引起质变的规律，并学会用化学平衡的观点动态的观察世界	物质个性和共性的关系；本质与现象的关系；我国物理学家黄子卿教授第一次准确测定水的三相点温度；我国合成氨工业在世界上的地位。智慧农业领域电化学传感器设计与应用
物质结构	原子结构的近代理论；核外电子运动和元素周期律；分子结构；杂化轨道理论和分子间作用力	培养学生勇于思考、敢于创新的科学精神，理解科学理论认识不断深入和发展的科学方法。培养学生科学的、辩证的思维方法，认识科学理论产生与发展的本质特征	辩证唯物主义与科学认识论；质量互变规律；对立统一规律；否定之否定规律；物质结构理论演进之美；化学美与艺术美的关系。徐光宪、卢嘉锡教授等对物质结构理论的贡献
化学分析和吸光光度法	误差理论；滴定分析法；光吸收定律；吸光光度法及其原理和应用	提升学生对大国工匠精神的认识，激发学生分析问题和解决问题的能力，培养学生实事求是、严谨科学的态度，引导学生建立“量”的概念	自然科学与实事求是精神；科学前沿与研究方法；分析方法的哲学思想；理论与实践的关系；差之毫厘、谬以千里。侯氏制碱法。光化学传感器
有机化合物概述及立体异构	有机化合物的特点、分类、命名；构象异构，顺反异构，旋光异构等	了解有机化合物的特点，学会有机物的命名方法，正确认识有机物结构决定性质、性质决定用途的一般规律	科学认识论建立的一般方法；凯库勒的原子价键理论和苯环结构；维勒打破生命力论；个性和共性、现象与本质的关系；手性与药物的关系
烃、卤代烃及含氧官能团有机物	烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃，卤代烃及含氧官能团有机化合物	通过对烃类及醇、酚、醚、醛、酮、羧酸等化合物的学习，理解物理和化学性质的递变规律，以及熟悉相关化合物的合成设计的方法	自然辩证法；量变质变规律；从理论到实践，实践上升到理论；分子设计与创新思维；绿色化学与环境保护
含氮化合物及生命基础物质	硝基化合物、胺类化合物、重氮与偶氮化合物；芳香族杂环化合物、糖类、氨基酸和蛋白质	使学生理解含氮化合物的合成方法以及在国民经济中的应用，理解构成生命物质的基础，熟悉从氨基酸到蛋白质的理论	科学伦理；先有鸡还是先有蛋；生命物质的起源；蛋白质起源学说；我国生物学家赵玉芬在蛋白质起源方面的贡献

表1

表2

大学化学课程思政案例"

课程思政案例(8)——推翻唯心主义的生命力理论

  唯心主义的“生命力论”认为：动植物体内存在着一种生命力，只有依靠这种生命力，才能产生出有机化合物，即有机物最初只能在动植物体内产生。
  1828年，维勒在发表的“论尿素的人工合成”论文里，明确指出，“这是一项以人力从无机物制造有机物即所谓动物性物质的范例”，对当时占统治地位的“生命力论”发起了第一次冲击，动摇了“生命力论”的根基。维勒和他的这篇文章当时就受到科学界普遍的批评和关注，并且永载史册。
  以氯化氨与氰酸银合成尿素为例：
  (1) NH₄Cl + AgCNO = AgCl + NH₄CNO
  (2) NH₄CNO = CO(NH₂)₂
  氰酸铅与氨水的反应是：
  (1) 2NH₃·H₂O + Pb(CNO)₂ = Pb(OH)₂ + 2NH₄CNO
  (2) NH₄CNO = CO(NH₂)₂
  在此之前，化学家在实验室只能将有机物转化为新的有机物，而不能用无机物制造出有机物。自然界的矿物等无机物千年万年，亘古不变，是没有生命的；而有机物不同，是有生命的。它们之间有不可逾越的鸿沟。维勒的两位老师格曼林和贝采里乌斯都是“生命力论”的维护者和宣扬者。
  现在，维勒用无机物合成了有机物尿素，在这条鸿沟间架起了桥梁。维勒认真谨慎地研究了近4年。到了1828年2月22日，维勒写信给他的老师贝采里乌斯：“我告诉您，我已经能够制造出尿素，而且是不求助于动物(无论是人或是狗)的肾。也许您还记得，我和您在一起工作时完成的那些实验，当我尝试将氰酸与氨发生反应时，产生了一种白色结晶状物质，它不像氰酸氨，不具有氰酸氨的性质。当这种晶体用酸处理时，不会产生氰氢酸，它与碱作用时也未发现氨的痕迹。”
  小结：(1) 唯心主义总是要破产的，只有唯物主义才是科学发展的指南和推动力。(2) 维勒用缜密的无可辩驳的事实推翻了“生命力论”，对自己的老师不迷信、不盲从，敢于挑战权威的精神值得我们学习，特别是对于年青的学生更要有这种精神。

表2

图1

表3

表4

大学化学课程考试简答题"

简答题(1)：2017年秋季期中考试试题
  2017年9月28日，袁隆平院士领衔的青岛海水稻研究发展中心实验基地首批耐盐碱水稻材料开始收割评测。这意味着我国“海水稻”研究取得了一大重要突破。耐盐碱水稻俗称海水稻，是一种可以长在滩涂和盐碱地的水稻。海边盐碱地对于农作物的种植非常不利，仅有少量的植被可以存活，种植小麦等农作物几乎颗粒无收。请运用相关知识解释海边盐碱地对水稻等农作物种植的不利原因，以及如何克服这些不利因素。
简答题(2)：2020年春季期末考试试题
  自2020年1月首例新冠病毒感染者被发现以来，短短数月新冠病毒便已在全球肆虐，新冠病毒可以通过打喷嚏和咳嗽等方式，借着飞沫传播。然而，冠状病毒在环境里并不是无坚不摧。国家卫健委专家组成员李兰娟院士在记者会上透露，常见的84消毒液即可有效灭活环境中的新冠病毒。消毒液加水稀释后产生的HClO是一种弱酸，具有强氧化性，能够将具有还原性的物质氧化，使其变性，因而能够起到消毒的作用。已知：84消毒液主要成分是次氯酸钠(NaClO)，已知: K_a^θ(HClO) = 3.0 × 10^?8，K_a1^θ(H₂CO₃) = 4.3 × 10^?7，K_a2^θ(H₂CO₃) = 5.61 × 10^?11，请结合酸碱理论说明84消毒液产生HClO的原理。
简答题(3)：2022年春季期中考试试题
  2月4日晚，北京冬季奥林匹克运动会终于缓缓拉开了帷幕，纵观整场开幕式，我们看到了进步、向上，也看到了和谐、幸福，更看到了创新和激情。而说到全场最让人惊喜的部分，当属别具一格的主火炬台，与往常熊熊大火不同，本次冬奥会采用了巨型“雪花”形主火炬台衬托一盏火炬，唯美而浪漫。雪花造型也寓意着每个代表团象征着奥林匹克大家庭的一片小雪花。请解释“雪花”呈规则正六边形生长的成键机制是什么？

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