大学化学, 2023, 38(5): 61-66 doi: 10.3866/PKU.DXHX202207020

教学研究与改革

普通化学实验课程体系思政建设

徐孝菲, 李宁,, 陈晨, 赵玲丽, 蒋银土, 张嘉捷, 林旭锋

The Ideological and Political Education in the Courses of General Chemistry Laboratory

Xu Xiaofei, Li Ning,, Chen Chen, Zhao Lingli, Jiang Yintu, Zhang Jiajie, Lin Xufeng

通讯作者: 李宁,Email: lilgn123@zju.edu.cn

收稿日期: 2022-07-4   接受日期: 2022-11-1  

Received: 2022-07-4   Accepted: 2022-11-1  

Abstract

Taking chemistry experiments as the carrier, the courses of General Chemical Laboratory have built a curricular case library covering six ideological and political elements including patriotism, cultural confidence, scientific spirit, scientific ethics, social responsibility, chemistry and life. They have lively incorporated ideological and moral education into the teaching process from four aspects: Chinese characteristics, Zhejiang University characteristics, disciplinary characteristics and curricular characteristics. During the process, a university's fundamental task of moral education and talent fostering has been performed and good feedback has been received from students.

Keywords: General chemistry laboratory ; Curricular ideological and political education ; Chinese characteristics ; Zhejiang University characteristics ; Disciplinary characteristics ; Curricular characteristics

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徐孝菲, 李宁, 陈晨, 赵玲丽, 蒋银土, 张嘉捷, 林旭锋. 普通化学实验课程体系思政建设. 大学化学[J], 2023, 38(5): 61-66 doi:10.3866/PKU.DXHX202207020

Xu Xiaofei. The Ideological and Political Education in the Courses of General Chemistry Laboratory. University Chemistry[J], 2023, 38(5): 61-66 doi:10.3866/PKU.DXHX202207020

为全面贯彻党的十九大和全国高校思想政治工作会议精神,全面执行教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》,浙江大学化学实验教学中心积极开展化学实验类课程思政建设,努力构建具有浙江大学特色的科教融合式化学实验类课程体系。普通化学实验课程体系是一套面向我校低年级理学、工学、农学、医学等专业本科生开设的基础实验课程,每年受众学生多达两千余人。课程的教授时间是学生树立理想信念、打好知识实践基础、树牢安全操作意识和端正严谨科学态度的关键阶段,因此在普通化学实验课程体系中充分挖掘蕴含在专业知识中的思政元素,有机融合实验课程与思政教育,将思政教育渗透、贯穿到教育和教学的全过程具有重要意义。本文重点梳理了普通化学实验课程体系中的思政案例,为同类课程的思政建设提供一定参考。

1 课程简介

普通化学实验课程体系面向不同专业的学生开设普通化学实验(甲)、普通化学实验(乙)和工程化学实验三门课程,课程内容涵盖无机化学、有机化学、物理化学和分析化学的基础实验知识,侧重以实验为手段来了解化合物的制备和分离提纯、定性分析和定量分析、物理化学数据测量、小型仪器分析的原理和方法等。旨在通过实验技能训练,使学生正确熟练地掌握化学实验的基本知识和基本操作,加深对普通化学基础理论的理解和掌握,培养观察和记录现象、发现和解决问题、归纳和处理数据以及分析和表达实验结果的能力,使学生初步具备科学工作者应有的基本素养。

2 课程思政建设

本课程体系紧紧围绕“德才兼备,全面发展”的核心要求,以化学实验为载体,将多视角、多形式的思政元素巧妙自然融入实验教学中,分别对实验讲解和实验操作两部分进行了课程思政建设探索。在实验讲解部分,从家国情怀、文化自信、科学精神、科学伦理、社会责任、化学与生活这六大方面进行了思政元素的设计,丰富课程的实验背景知识;在实验操作部分,侧重于“两个意识”——安全意识和环保意识方面的培养。整个课程体系的思政元素主要有四大特色。通过阐述我国历史上化学对社会发展做出的贡献及对世界科技产生的影响树立学生的文化自信,体现“中国特色”;讲述在浙江大学学习或工作的化学、化工领域杰出专家的学习与成长的故事,激发学生的爱国荣校热情,体现“浙大特色”;讲解日常生活中蕴含的化学现象、理论知识来启迪学生生活智慧、激发专业学习兴趣,体现“学科特色”;在实验课程内容中融入安全环保、科学伦理相关案例来培养学生的社会责任感,体现“课程特色”(图 1)。课程体系在浙江大学人格、知识、能力、素质“四位一体”的KAQ 2.0教育理念的指导下将四大特色互相结合、有机融通,旨在提升学生实验技能的同时潜移默化地培养其实事求是、勇攀高峰的科学精神,引导学生梳理正确的价值观、人生观、世界观,学会用科学知识和理论客观看待和判断社会问题。

图1

图1   课程思政元素总体设计


2.1 中国特色——历史人物、传统文化

民族团结、文化认同是中华民族之所以生生不息、薪火相传的重要原因,在信息迅速更迭的互联网时代,加强年轻人的爱国主义教育、传统文化熏陶显得尤为重要。通过今昔对比和国内外对比的方式引入思政案例,以激发学生的国家情怀、民族情怀,使之在时代洪流之中也能保持文化清醒与自觉、坚定文化认同与自信。

在“粗盐的提纯”实验项目中,由生活中常见的食用精盐引入我国盐业的发展历程。在我国古代,受限于盐业生产技术,民间用盐多为粗盐。直到民国初年,老百姓食用的都还是粗盐,氯化钠含量不足50%,其他都是盐卤和泥土,比同时期西方国家牲畜用盐的指标还低35% [1]。因此,中国人一度被蔑称为“食土民族”。直到1915年,范旭东在天津创办我国第一个精盐企业——久大精盐厂(图 2),才改变了中华民族“吃土”的历史。不仅如此,范旭东还创办了第一个制碱厂和第一个硫酸铵厂,奠定了我国的化学工业基础。本实验项目结合粗盐的提纯的实验原理和实验步骤,使学生了解精盐制备并不难,成本也不高,只是中国当时缺少化工人才。本案例通过今昔对比来引入并拓展“中国民族化学工业之父”范旭东的事迹,使学生深刻理解科技强国、实干兴邦的真正含义。

图2

图2   范旭东和久大精盐厂[1]


在“阿司匹林的制备”实验项目中,首先介绍“万能神药”阿司匹林的发明史,阿司匹林的“前身”——水杨苷最早是从柳树皮中分离提取出来的[2, 3]。与此类似,抗疟疾神药——青蒿素的发明也是源自于天然植物,是由屠呦呦先生及其团队从大量中医古籍中发现青蒿的药用价值,然后从青蒿中分离提取出来的有效成分(图 3) [4]。屠呦呦先生也因此获得了2015年的诺贝尔生理学或医学奖,她在获奖感言中称“青蒿素是传统中医药献给世界的礼物”。此案例通过类比阿司匹林和青蒿素的发明使学生了解传统中医药文化的博大精深,进一步增强文化自信和民族自信,激发学生的家国情怀。

图3

图3   阿司匹林和青蒿素的发明类比


2.2 浙大特色——大师故事

在浙江大学一百二十余年的办学历程中,涌现了大批著名科学家、文化大师以及各行各业的精英翘楚。在课程教学中适时地引入浙江大学本校的“大师故事”,借助身边榜样的力量,增加亲切感的同时也激发爱校荣校热情,有助于弘扬浙江大学“求是创新”的优良传统、“勤学、修德、明辨、笃实”的价值观和“海纳江河、启真厚德、开物前民、树我邦国”的浙大精神。

在“量气法测定摩尔气体常数”实验项目中,引入中国科学院院士侯虞钧的生平事迹。侯先生曾任浙江大学化工系教授,他长期从事化学工程、化工热力学研究,是我国化工热力学的主要奠基人之一。侯先生经几十年的潜心研究,创立和发展了以中国人命名的著名的马丁-侯状态方程,该方程适用于气相、液相及固相的热力学性质计算,可有效地用于实际生产的设计和研究中,从化工到制冷工程、物理及军工产品,该方程通用性强,准确度高[5]。结合本实验项目让学生从实验中去体会在没有计算器的年代创立马丁-侯状态方程的不易,通过一次次数据的测量和方法的改进,感知老一辈科学家勤于思考、锲而不舍的科学精神。

在“电镀铜”实验项目中,引入中国科学院院士、浙江大学化学系教授曹楚南的故事。曹先生长期从事金属腐蚀与防护研究,多次领导和参与国防生产建设科研工作,领导和开拓了中国腐蚀电化学领域的发展(图 4) [6]。在浙江大学科学技术协会成立时,他还曾说:“科学本身是没有国界的,但科学活动是有国界的,希望你们都能在爱国的基础上从事科学研究。”通过讲述曹先生在浙江大学的活动事迹使学生产生同频共振,以此激励学生不仅要有开拓进取的科学精神,同时还要具有使命担当、科技报国的爱国主义情怀。

图4

图4   浙江大学的新闻简报宣传[6]


2.3 学科特色——生活中的化学

化学作为一门重要的基础学科,与人们日常生活、生命健康息息相关。结合化学的学科优势和特色,在实验教学中引入生活中的实际案例,基于学生的生活及知识背景来开展,可进一步加深学生对知识的理解,有助于培养学生理论联系实际、分析问题并解决问题的能力。

如在“果蔬中维生素C含量的测定”实验中,设计问题“越酸的水果,维生素C含量就越高吗?”让学生课前思考,并基于自己对该问题的理解,设计实验方案在课堂上通过实验来验证,不仅大大提升了学生的学习兴趣,并且有助于学生从科学的角度正确看待事物的本质。又如在“全透明工艺皂的制备”实验中,讲解肥皂的去污原理时可布置课后体验作业,让学生实践对比如何正确使用肥皂去除衣物上的油渍。通过实践,加强理论联系实际,从而加深对课堂理论知识的理解。

通过彩色全透明工艺皂的制备(图 5)、紫甘蓝中色素的提取及其酸碱响应性(图 6)等富含趣味性和美学的实验环节,使学生通过化学去认识世界,发现生活中的科学、生活中的美,从而热爱生活、热爱生命。

图5

图5   学生制备的彩色透明皂

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图6

图6   检验紫甘蓝中色素的酸碱响应性

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在“三草酸合铁(III)酸钾的制备及蓝晒实验”中,引入了多学科融合的思政元素,使课程内容丰富饱满。一方面,在绘画艺术领域,本次蓝晒实验得到的普鲁士蓝是最早的合成颜料之一,相比于群青蓝,普鲁士蓝廉价易得,在《星夜》等诸多名画中都有它的功劳(图 7),在毕加索著名的蓝色时期许多画作中也有它的身影,为西方艺术史的发展做出了不少贡献[7, 8]。在此巧妙地引入对理工农医的学生来说“天马行空”的艺术元素,增强学生的艺术修养。另一方面,在建筑工程领域,蓝晒法制得的蓝图易于保存、不掉色、不易玷污,因此工程制图一般都使用蓝图纸,所以普鲁士蓝又称为工程师蓝。学生通过本实验可切身体会蓝图纸的制作原理及过程(图 8)。

图7

图7   普鲁士蓝与艺术


图8

图8   制作蓝图的过程


2.4 课程特色——安全意识、环保意识、科学伦理

与理论课程不同,实验课尤其是化学实验课必须将“安全意识”和“环保意识”贯穿整个实验教学全过程。例如,“镇痛药的薄层色谱分析”实验里使用后的毛细管、“硫酸四氨合铜(II)的制备”实验产生的含有重金属铜的废液以及“镇痛药的薄层色谱分析”实验中涉及的有机废液等,均需进行垃圾分类,分别回收至废玻璃箱、无机废液桶和有机废液桶中,由学校统一交给有资质的环保公司集中处理。通过多起“玻璃未妥善处理导致清洁工人的手被割伤”和“化学废液对环境造成的危害”等案例增强学生的安全意识和环保意识,深刻理解可持续发展观和绿水青山就是金山银山的“两山”理论精神,养成良好的职业素养,树立共同担当的社会责任感。

实验科学研究中道德伦理教育也不可缺失。在“阿司匹林的制备”实验中引入了费利克斯∙霍夫曼的故事。费利克斯∙霍夫曼是公认的发明阿司匹林的人,他被称为化学界的“魔鬼与天使”。他通过结构修饰将阿司匹林的酚羟基乙酰化,得到了阿司匹林。讽刺的是,几乎与此同时,他还用同样的乙酰化方法给镇痛药吗啡修饰上了两个乙酰基,得到的二乙酰化吗啡,也就是臭名昭著的毒品——海洛因(图 9) [2]。借此案例使学生理解国家对易制毒、易制爆试剂管制的原因,没有约束的实验是具有潜在的社会危险性的,进一步告诫学生科学研究是把双刃剑,而科技伦理则是科学研究通达向善的路标,在发展科技的同时,应注意道德伦理、评估对社会造成的影响。

图9

图9   乙酰水杨酸与二乙酰化吗啡


3 结语

在普通化学实验课程体系的思政建设初步探索与实践中,巧妙融入到实验教学中的一个个生动的案例让课程思政不再是僵化刻板的思想政治教条,调动起了学生的学习热情和主动性,有效提高了学生对课程的投入度和专注度。通过本课程的学习,学生不仅学会了基础知识和基本实验操作技能,同时形成了良好的品德修养和职业素养,构筑了正确的价值观,能够运用科学的思维方法去看待和分析生活中的事物。

我们将持续推进并完善普通化学实验课程体系的思政建设。一方面,继续深入挖掘更多与思政教育融合的素材,完善多元化课程思政案例库,及时更新具有前沿性和时代性的教学内容;另一方面,努力拓展思政育人途径,探索线上线下混合式思政育人。与此同时,努力提升教师课程思政的意识和能力,努力构建“全员-全过程-全方位”的“三全育人”大格局。

参考文献

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迪尔米德∙杰弗里斯. 阿司匹林传奇: 一枚小药片引出的大历史. 滕芳, 译. 北京: 中国友谊出版公司, 2018: 33.

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Women Who Changed Science|Tu Youyou-The Nobel Prize. [2022-05-20]. https://www.nobelprize.org/womenwhochangedscience/stories/tu-youyou

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侯虞钧-中国科学院院士-化学部. [2022-05-20]. https://ysg.ckcest.cn/html/details/1000374/index.html

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沉痛悼念曹楚南院士-中国科学院金属研究所. [2022-05-20]. http://www.imr.cas.cn/xwzx/zhxw/202008/P020200831411784355415.pdf

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骆睿昊; 黄雁翀; 崔世勇; 方思敏; 吴红; 李玲玲; 王钰熙; 朱平平; 邵伟. 大学化学, 2019, 34 (8), 81.

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何绮婷; 张皓帆. 大学化学, 2021, 36 (10), 2107107.

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