有机化学课程思政、美育融合的探索与实践——以手性为例
Exploration and Practice of the Integration of Course Ideology and Politics and Aesthetic Education in Organic Chemistry Teaching: Taking Chirality as an Example
通讯作者:
收稿日期: 2022-05-24 接受日期: 2022-06-24
| 基金资助: |
|
Received: 2022-05-24 Accepted: 2022-06-24
Course ideology and politics is the fundamental task and important measure for universities to implement the goal of establishing moral integrity in cultivation. As an important way of emotional education, aesthetic education also plays an important role in cultivating and shaping students' values. Taking the teaching of chirality as an example, this paper introduces four examples including chiral phenomenon in natural life, historical events, contribution of Chinese scientists in chirality, and the fusion of chirality and art. On the base of deeply exploring the ideological and political elements and aesthetic education elements, integrating aesthetic education into course ideology and politics, the education goal of cultivating people can be achieved.
Keywords:
本文引用格式
张群, 李秀艳, 李昕, 孙志敏, 姜延, 张秀芹.
Zhang Qun.
美育,即审美教育,也是情操教育,心灵教育。蔡元培先生曾说:“美育者,应用美学之理论于教育,以陶养感情为目的者也[4]。”因此,美育作为情感教育的重要途径,在培育和塑造学生的价值观方面同样发挥着重要作用。与思政教育不同的是,美育侧重于先让学生通过具体可感的形象的魅力,获得心灵上的满足和愉悦,进而以感染、潜移默化的方式诉诸人的审美情感,以情感打动人心,从而达到教育的目的。当前,高校理工科学生的审美教育主要依靠美学类公共课程或者艺术鉴赏类选修课程进行,而美学或艺术专业教师的讲授内容与理工专业学生原有的学习经验还存在一定程度的脱节,不能完全实现教育目标。2019年,教育部印发《关于切实加强新时代高等学校美育工作的意见》,提出了“引领学生树立正确的审美观念、陶冶高尚的道德情操、塑造美好心灵”,“以美育人、以美化人、以美培元,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”的指导思想,对美育与课程思政的融合发展提出了要求[5]。在这种背景下,教师将美育渗透专业课程,探究美育与课程思政深度融合的路径,成为高校当前的重要课题。
北京服装学院的校训即“与美同行”。美,之于“美丽中国”,之于“人民美好生活”,之于“德智体美劳”,体现了新时代赋予教育的使命之美;美,之于行业特色院校,体现了美美与共、各美其美的传递与创新之美;美,之于个人自身,体现了心灵美、行为美的具象之美。有机化学课程是我校高分子材料工程专业、轻化工程专业的基础必修课,手性是有机化学的重要章节,是阐述原子连接顺序相同的化合物在空间排列顺序上的差异。理解和掌握手性的概念、判别和标记、熟悉手性合成(不对称合成),对认识其在有机合成及生产、生活中的应用有着重要意义[6]。
实物与自身镜像不重叠的现象叫做手性。手性现象不仅在自然界中普遍存在,在微观分子层面也有类似现象:例如,组成我们生命的基本物质氨基酸、糖、乳酸等也具有手性,缓解人类病痛的药物中超过一半具有手性。可以说,手性与自然、生活、生命息息相关。但历史上手性现象也曾给人类带来巨大灾难。在教学过程中,教师要主动挖掘手性相关的历史事件、社会热点、重要科学进展等具有感染力的思政元素和案例,将价值观与知识传授、能力培养进行有机结合。另一方面,教师也需提高自身审美能力,结合本校“与美同行”的办学理念,深入挖掘学科中的科学美、情感美等美的元素,注重教学过程的形式美,培养和提高学生欣赏美、创造美的能力,让美育和课程思政同向同行、互融互通,在潜移默化中树立学生崇高的思想品德,激发学生关注自然、关爱社会、热爱专业、崇尚科学的情感。具体可从以下四个方面实施。
1 专业融入生活,感受自然和人文之美
教师向学生阐述手性的概念后,打破以往继续进行理论知识讲授的传统,先向学生提出问题:除了我们的双手,我们身体中还有哪些部位,也具有手性的特点?学生稍作思考,纷纷回答出双脚,双眼,双耳等等。教师充分肯定学生的回答,紧接着又提出第二个问题:大自然中是否也有手性的现象呢?学生陷入思考,教师做些许停顿,继而向学生展示了自然中的一些常见现象(图 1),供观察和讨论。大到浩瀚的宇宙星云,小到细微之处的一只贝壳,一个海螺,一朵牵牛花的藤,它们都具有特定的“右旋”或“左旋”的旋转方向,这些自然景物都具有手性的现象。
图1
在此基础上,教师进一步引导:除上述手性现象,你还能列举哪些手性现象?受到之前两个问题的启发,学生开始思考并列举出若干具有手性的事物,此时教师需对学生的回答做出及时回馈并肯定学生积极思考的行为,课堂氛围变得轻松、活跃。随后教师又向学生展示四种具有中国特色的建筑景观:故宫角楼、安徽民居、赵州桥和上海外滩(图 2),并请学生根据手性的定义来判断这些景观是否具有手性现象。这些建筑与其水中的镜像呈现出令人赏心悦目的对称之美。其中故宫角楼、赵州桥结构呈现轴对称的建筑结构特点,因此实物、镜像可以做到完全重叠,不具有手性。而安徽民居、上海外滩,由于建筑本身没有对称性,镜像、实物不能做到完全重叠,因此具有手性。
图2
以自然和传统人文景观为载体引入知识的学习和讨论,学生更易于理解和接受。通过分析身边熟悉事物的特点,强化了专业知识的学习,又引导学生发现看似陌生的专业概念,原来早就普遍存在于自然和生活当中。同时,这些极具感染性的自然及人文风景图片,也是教学过程中美育的渗透。审美活动是层层推进、环环相扣、逐渐深化的过程。从学生的反馈中也可以发现这一点:在阅览图片时,赏心悦目的景物让我们不禁精神为之一振,心情愉快地获得初级的审美感受。在对美的欣赏过程中,我们又从化学的角度感受自然造物的神奇之处和中国特色的人文之美,体会到化学、自然、人文之间的奇妙连结。最终通过对美的感知,逐步形成了生态文明的理念,激发出热爱自然、热爱生活的情操。
在以上教学基础上,教师继续从生活入手,用牛奶中的乳酸和运动后产生的乳酸作对比(图 3),抛出问题:两种乳酸分子是同一种物质吗?带领学生逐步进入微观的化学世界,并引导学生应用新学知识对两个有机分子进行判断。教学过程中,教师还需要注意教学形式之美,运用学生常用的“流行语”、丰富的多媒体手段和生动形象的分子模型等,将理论知识以趣味性、视觉性的方式呈现出来,不仅让学生在轻松活跃的课堂中接受课程内容,提高了课堂效率,同时也提高了对美的认识和审美情趣。
图3
2 立美育德,明辨善恶美丑
讲授“手性结构的标记”一节时,待学生掌握R/S构型标记规则后,教师再次举起两个手性分子模型向同学们展示,并阐述:我们已经直观地看到,互为实物和镜像的两个手性分子,其基团组成、基团间的链接顺序完全相同,唯一的差别就是基团在空间中的排列顺序。而这一差异,曾经导致了历史上著名的沙利度胺事件[7]。20世纪50年代,德国一家制药公司研制出了一种叫做沙利度胺的药物来治疗妊娠初期妇女的恶心、食欲减退等反应。由于疗效确切,很快就推广到欧洲等全球46个国家使用。1961年,3位德国医师在妇产学科国际会议报告了海豹肢畸形胎儿病例。经调查证明,这种畸胎儿与孕妇在妊娠期间服用沙利度胺密切相关。
沙利度胺是由一对手性分子组成的混合物,分别为R和S两种构型(图 4)。其中R构型沙利度胺具有良好的镇定作用,而S构型沙利度胺却具有强烈的致畸性。据了解,当时该药物缺少严格的临床实验,仅凭几乎全部来自动物实验的安全性评估,便向多个国家推广,从而导致全球约12000名婴儿出生时带有严重畸形。与此不同的是,当时的美国却基本幸免于难。一位名叫弗朗西斯∙凯尔西的美国食品和药物管理局(FDA)审查员认为反应停临床数据不全,且由动物实验获得的毒理学数据并不可靠,因此连续六次拒绝其进入美国市场,并要求更多的临床数据。凭借对实验数据的认真和执着,凯尔西将沙利度胺拒之门外,从而挽救了整个国家新生儿的健康和生命,成功阻止了悲剧在美国重演。凯尔西严谨求实的科学精神和高尚的职业道德感动了整个国家,被《华盛顿邮报》称为美国的“女英雄”。
图4
通过学习沙利度胺事件,学生表示:德国制药公司由于对实验数据的草率而导致上万畸胎儿出生的“恶”,和弗朗西斯∙凯尔西求真务实,最终挽救千万家庭的“善”,形成了强烈的对比,带给我们极大的震撼。前者让我们心情沉重,而后者所展现出的职业道德让我们感受到崇高美,不由心生崇敬。我们认识到在科学研究上,需要认真严谨地对待实验数据,并具备实事求是的科学精神。体会弗朗西斯∙凯尔西的职业道德之美,锻炼了我们明辨是非、美丑、善恶的能力。
在讲解完沙利度胺事件后,教师进一步提问:为什么一对手性分子之间仅仅是空间结构上的差异,就能带来生理活性上的巨大差异呢?通过设问牢牢抓住学生的好奇心,带领学生拓宽知识的广度。致畸机制是一个微观的、复杂的生理作用过程,为了将其形象、简洁地呈现在学生面前,教师采用比拟的方法,设计了手性分子与生物体作用的演示图(图 5)。组成我们生命的蛋白质和部分氨基酸等具有手性。当外来手性分子进入到人体的手性环境后,能够与生物体手性匹配的分子,才能产生有效的生理作用。手性不匹配,则难以奏效,甚至有害。
图5
学生反馈:手性分子与生物受体的作用机理以生动、形象的图片呈现,带给我们非常直观的视觉感知,对复杂致畸机理的了解豁然开朗,因而也加深了对沙利度胺这一历史事件的感悟,同时也更加认识到手性学习的重要性。
3 激发爱国情怀,感受科学之美、创新之美、奋斗之美
讲授“手性合成”这一节时,教师可引入中国科学家在手性方面的突出贡献。例如周其林院士在手性合成中的重要工作,供学生讨论学习。
图6
教师通过介绍中国科学家在手性方面的突出贡献,激发学生的民族自豪感和爱国主义情怀,使学生意识到有机化学的进步离不开像周其林一样的科学家们的无私贡献。与此同时,教师要注意拓展学生多角度的审美视野,向学生渗透化学审美观念,避免只重视感官体验。不仅引导学生感受手性分子的结构之美和反应之美,还要通过感受这些外在的“形式美”,切身体会到科学家发现“美”的艰辛过程,以及追求“美”的锲而不舍的科学臻美精神。
教师通过课前布置资料收集任务、课后布置小论文的形式,让学生谈谈“你所了解的身边的手性分子及中国科学家在手性方面的贡献”(1000字左右)。通过学生的反馈,可以看出此次课程思政和美育的融合实践较好:“在对手性知识的学习后,手性分子的新奇结构,手性在生活、生产中产生的重要应用,给予了我们极大震撼,让我们感受到科学创新的美好所在,极大地推动了我们的学习积极性,也激发我们立志继承和发扬前辈事业,在科学研究的道路上继续探索的决心。与此同时,我们也感受了科学家们甘坐冷板凳,坚持科研探索的奋斗之美。”
4 艺工融合,培养学科交叉型的创新人才
在讲授“手性化合物的应用拓展”时,教师向学生提问,手性除了在药物分子上的应用之外,还可以用于哪些领域呢?激起学生好奇心,教师再结合北京服装学院“艺工融合”的办学特色,引入手性材料在服装艺术上的应用案例。
图7
利用手性液晶材料,一件“变色龙”服装在英国的一场时装秀上,呈现出了时尚和科技的完美融合。设计师将手性液晶微胶囊加工成可印染的油墨并涂敷至纤维表面,随着模特身体不同部位的体温变化,服装表面展现出了迷人的色彩(图 8)。
图8
毕业于英国皇家艺术学院的劳伦∙鲍克是这件变色服装的设计师。当她还在学校学习纺织与面料时,便以化学材料的开发作为产品的设计核心,同时又利用艺术的特长赋予了作品更多的时尚气息。在科技和时尚的双重加持下,劳伦∙鲍克的变色化学油墨及衍生设计品最终为世人所知,一举斩获全球期货奖和最具创新力品牌奖等多个大奖。
以往传统的有机化学课堂上,较少展示与艺术有关的案例。教师引入“变色龙”服装的应用案例和设计师的“艺工融合”经历,不仅激发了学生的学习兴趣,同时使他们感受到科技与艺术融合后的神奇和美妙。通过调查问卷收集学生的学习反馈,发现美育与课程思政结合下的实施效果较好:“纺织设计师的成功‘跨界’,让我们意识到震撼人心的艺术作品后面,往往也闪烁着科学的智慧。科技创新能够促进艺术创作,而艺术创意也可以启发科技创造。我们感悟到作为祖国未来栋梁,在扎实掌握科学知识、关注科技前沿的同时,也要不断提高艺术素养,才能够成为将科技与艺术紧密融合的创新型人才。”
5 结语
高校的课程思政工作关系到高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本任务。教师需要深挖课程思政元素,并通过不断学习来提高自身审美能力,将美的教育、美的体验、美的表达有机融入课程思政的实践中。将美育和价值传递在专业知识的传授中渗透,引导学生了解学科、热爱学科,培养学生学科交叉融合及科学人文互通的思想意识,培养学生实事求是的科学精神,潜移默化地将职业道德、科学精神与家国情怀融入日常教学。通过拓宽多角度、多层次的美育视野,使学生体验到化学之美、自然之美、人文之美,最终实现“以美育人,培根铸魂,立德树人”的教育目标。
参考文献
/
| 〈 |
|
〉 |

