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有机化学课程思政体系的构建方法与实践

2022-11-23侯美静孙浩刘杰魏标陈水生武海凡素华

大学化学 2022年10期
关键词:思政实验课程

侯美静,孙浩,刘杰,魏标,陈水生,武海,凡素华

阜阳师范大学化学与材料工程学院,安徽 阜阳 236037

2016年召开的全国高校思想政治工作会议上,习近平总书记强调,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,实现全过程育人、全方位育人,努力开创我国高等教育事业新局面[1]。为落实立德树人根本任务,践行为党育人、为国育才的使命,各高校正在全力推进和落实思政与专业课深度融合的工作,力争实现“专业育人”和“思政育人”的同频共振[2]。

有机化学是化学、化工、环境、生物类等专业的基础课程,是各高校工科、医药、生物类专业都需开设的一门重要课程。而且有机化学与我们的社会生产生活密切相关,需要把有机化学这个“地基型”的课程学好、学牢固,所以有机化学是理工科类课程落实思政教育良好的课程载体[2-4]。如韩国志等从化学史与化学热点问题等方面阐述了开展有机化学课程思政的具体方法举措[2];段戴平以生物碱为例阐述了有机化学“课程思政”教学设计案例[3];黄玉梓等基于有机分子反应机理的课程思政教学案例为范例,论述了有机化学课程思政教学的原理、内容和方法[4]。

阜阳师范大学开设的有机化学课程始终以立德树人为目标,在专业知识育人的同时创新课程教学模式,深度融入思政元素,将专业育人与思政育人有机结合,让学生既能学到专业知识又能进行德育熏陶,帮助学生树立正确的人生观、世界观和价值观,深植家国情怀,培养民族自豪感和责任心。基于课程思政在有机化学课程教学中的引领价值和前期研究成果,有机化学教学团队将思政元素以“三个载体+四种途径”融入有机化学课程,努力培养出“有理想、有追求、有担当、有作为、有品质、有修养”的“六有化学生”。如图1所示,以“理论教学+实验应用+卓越创新”三个教学模块为载体;采用“显性引导和隐性熏陶相结合、情景体验式、任务驱动式、专题嵌入式”四种融入途径,实现思政元素与课程知识的全方位融合,从而高效、高质量地培养出“六有化学生”,真正落实德育目标。

图1 思政元素融入有机化学的载体与途径

1 思政元素融入有机化学课程的三个载体

1.1 基于理论教学为载体的思政融入

苏格拉底曾说“教育不是灌输,而是点燃火焰”,灵感的出现需要启发和激励,教师精心设计活动激发学习兴趣、启发主动思考、提升创新思维,实现“以学生为中心”,才是大学课程应该有的教学模式。有机化学理论课知识体系复杂、机理及性质抽象难懂、空间构象虚无缥缈,再加上传统的“灌输式”教学,形成学生对知识难以理解,上课不爱听、不抬头、考试不及格、学习无激情的恶性循环。较高的考试不及格率,不仅让学生望而生畏,德育培养更是难以实施,甚至会令一部分同学对有机化学失去兴趣,对自己的能力产生怀疑。因此,我校对有机化学理论课进行教学方法改革,基于课前、课中与课后三个教学环节,设计不同教学活动,采用动画、视频、模型演示、线上线下、实验操作、社会实践、专业调查等多元化教学方法,将思政元素融入理论知识,将理论知识分解为各种专题教学活动,让学生在完成任务的同时,实现知识的内化和素养的提升。

课前思政元素与理论知识融合。课前通过泛雅网络教学平台,发布预习任务清单,使学生对课堂知识提前预知。任务清单主要包括与课堂知识点密切相关的思政任务、理论知识、能力培养等任务。其中思政任务不仅仅局限于课本知识的预习,可以是与课程内容有关的资料查询、社会调查、热点分析、知识前沿技术的介绍等。例如:在学习杂环化合物的命名与合成时,课前发布任务:调查治疗新冠肺炎的药物、治疗技术及我国防治新冠病毒的贡献[5]。让学生追踪社会热点,关注我国新冠疫情防治的成功经验及对人类的重大贡献,理论知识与科学难题紧密联系,激发学生学习热情,增强学生的民族自豪感。

课中思政教育的潜移默化。思政融入课堂,应做到融于无形、润入无声,不能为了思政而思政,防止适得其反。我们基于雨课堂智慧教学平台,采用以问题为导向、研讨式翻转课堂为主的课堂教学方法,实现思政与理论知识的隐性融合。例如,在学习Minisci反应时,引入有机光化学原理,让学生对光能源展开课堂讨论,从而引起对清洁能源的关注,渗透“绿水青山就是金山银山”的环保理念[6]。再如,在学习芳香烃性质应用时,让学生讨论芳香烃衍生物的实验室合成条件及工业化生产条件的不同,演示江苏省盐城市某工业园区苯化学储罐发生爆炸事故现场,讨论合成条件及安全防护,学生既掌握理论知识,又间接理解化学安全的重要性,提高社会责任感。因此,利用课中讨论的设计,不断结合理论知识的传授,可以把家国情怀、环保意识、科技创新、社会责任、科学态度等思想无形中融入课堂。

课后思政内化。课后结合知识点,设计融入思政元素的知识专题,让学生采用专题总结、课后简谈、文献阅读、团队经验汇报等形式进行反思总结,完成课后布置的任务。例如,课后设计专题任务:基于“不对称催化反应”的应用领域调查,阐述从中得到的启发;结合新闻时事“13岁女孩喝百草枯”事件,介绍“夺命百草枯”的夺命机理及认识;催熟剂的使用原理及潜在危害分析等内容。这些知识专题均能有效拓宽学生的知识领域,促进知识前沿、文献调研、创新意识等方面的培养,培养学生正确的人生观、价值观。

1.2 基于实验应用为载体的思政融入

理论知识是实验的基础,实验是理论知识的验证和应用创新。基于实验课为知识和思政元素融合的载体,结合实验教学的操作性、实践性和科学创新性的课程特点,培养学生严谨的科学态度、责任担当、逻辑推理、创新意识与能力。因此,有机化学实验课设置为基础知识培训、操作技能培养、能力素质提升三个阶段,对学生进行系统培养。

有机化学实验开课前采用课前安全意识及基础知识专题讲座、安全操作演示、找错误座谈会、实验室安全规范考试等形式,对学生进行安全意识、规范操作培训。实验室既是人、财、物集中的场所,也是易燃易爆品、剧毒药品、放射性物品等众多安全隐患扎堆的“火药桶”。实验安全事关广大师生的人身安全,牵动校园及社会的稳定,是高校安全管理不可懈怠的一条“红线”。这也是把严谨求实、规范操作、安全意识、尊重科学、爱惜生命、社会责任担当等思政元素融入教学的良好载体。

操作技能培养以验证性实验为基础,打牢根基,强化技能。有机化学实验课也采用线上预习、课堂翻转讨论等形式,提升学生参与度。例如,有机化学实验中设有蒸馏、分馏、萃取、重结晶、熔点的测定和环己烯的制备等基本操作实验。设计融入我国酿酒的发展历史、茶文化、绿色合成、化学与社会等思政元素,在验证性实验技能培养中不断培养学生的民族自豪感与家国情怀。

能力素质提升作为实验应用高层次的培养模块,在信息检索、对比归纳总结、分享汇报、实验竞赛等活动中融入思政元素。能力素质提升主要基于综合性实验和设计性实验为载体。例如,综合性实验乙酰水杨酸的制备与表征,课前设计:(1) 阿司匹林“万能药物”的发展历程;(2) 乙酰水杨酸的制备设计;(3) 乙酰水杨酸的现有表征技术。课中设计:实验操作之前,采用分组专题汇报阿司匹林药物的发展;研讨水杨酸的制备条件与方法;知识抢答结构表征技术及原理;教师总结点拨,达到画龙点睛、知识升华的目的。课后设计:写出实验论文报告及感悟,浅谈合成化学在人类发展中的作用。基于此,引导学生感受有机化学合成在解决人类发展难题中的巨大贡献,增强专业自豪感和责任感。另外,我们每学期定期举办有机实验竞赛,通过提供的合成题目,学生自行搜集资料、查阅文献,设计最佳合成路线,以合成产物绿色高效经济为宗旨,提高学生分析问题、解决问题以及综合考虑问题的能力,增强学生科技创新意识。

1.3 基于卓越创新为载体的课程思政融入

为了进一步提高学生的综合素质与创新能力,有机化学课程改变传统的“理论课+基础实验课”的二维培养模式,不仅增加了设计实验、综合实验,同时增加了“卓越创新”模块。通过课程设计,基于科研协作探究、专业社会调研和科研创新拔高三个部分融入思政元素,进行人才的拔高培养,取得了良好的教学效果。

合作探究和团队协作意识与能力是人才培养的重要目标之一。有机化学课程在理论教学和实验课中均采用分组合作探究的方式完成预设任务,增强学生合作能力和探索意识,从而培养了团结协作精神。例如,在理论教学卓越部分,针对重要内容,设置专题任务:完成章节知识总结、知识点树状图、视频制作、专题讲座等任务。在任务的驱动下,学生分组协作、攻坚克难,不断突破自我。

社会专业调研是学生在学习基本知识之后,结合各方面的知识进行相关相近专业知识的拓展、融合。在专业调研题目设计中既可以隐性融入社会与生活、交叉学科、学科前沿、生态环保、卫生与安全等思政元素,又可以很好地拓宽学生的视野,增强专业自信。例如,在题目“有机化学在材料化学中的应用”中,学生可以了解到有机化学与材料化学的交叉应用,熟悉材料化学领域的前沿技术,感受我国科技的发展和壮大。在“有机化学与生活”一题中,更加切切实实感受到有机化学与生活息息相关,渗透在医疗、卫生、安全、环保生态等各个领域。

科技创新需要教育的引领,有机化学作为化工专业的基础课程对于培养科技创新人才肩负重大责任。科技强国这一重要思政元素,需要大学教育培养学生的科技意识和创新精神,激发学生的科技报国志向。因此教师通过精心设计科研创新实验,部分有能力的同学参与科研实践,达到卓越培养目标。例如,我们设计的科研实验有染料敏化太阳能电池的制备、丝网印刷和太阳能大棚、有毒物质荧光传感器的制作与应用等科研创新实验。丝网印刷中,普及传统印刷工艺的发展历程,使学生感受中国传统技艺的魅力,感受工匠精神和中国传统文化的博大精深、源远流长。

2 思政元素融入有机化学课程的有效途径

有机化学与思政元素融合的关键是采用何种途径有效融合,既能将抽象复杂的理论知识讲授好,又不会让学生感觉思政元素就是讲政治、灌鸡汤[7]。我们在化学专业课教学实践过程中,逐渐形成四种有效融入思政元素的途径,达到“润物无声”的效果。

2.1 显性引导和隐性熏陶相结合

显性引导和隐性熏陶相结合是较简便且易实施的途径之一,双管齐下将思政元素完美融入有机化学专业课的教学中。显性引导是基于课前教学设计,制定蕴含思政元素的教学目标[8],将思政元素与理论知识融合,提升教师的育人和思政意识[9],建立有机化学课程素材库,随时为思政元素与有机化学的结合提供材料。隐性熏陶是让学生在潜移默化的学习过程中不自觉地接受教育,也是显性引导的有效补充。通常是在师生互动、生生互动中体现,也经常在学生的总结和学习反思中体现。

2.2 情境体验式融入

情境体验式教学是指根据学生的认知特点和规律,通过创设良好、生动的场景,让学生在真实情境中结合理论知识学习有机化学。教师在采用情境体验式教学方式的同时将思政元素融入其中,对抽象难懂的化学反应机理、有机化学分子结构与性质、有机物的实际应用等用实际场景呈现出来,让学生感受机理与有机分子结构的奇妙,能有效激发学生学习兴趣,同时又能促进思想素养的提升。

2.3 任务驱动式融入

任务驱动融入是在任务驱动教学方法的基础上融入思政元素,任务驱动是建立在建构主义学习理论的基础上的教学方法,最基本的特点是“以任务为主线,教师为主导、学生为主体”,促进学生通过建构获得知识,而不是死记硬背去获取知识[10]。将思政元素与预设任务相融合,在完成任务的同时,让学生发散思维,感知任务点与世界观、核心价值观的联系,实现思想素养的内化。

2.4 专题嵌入式融入

专题嵌入式融入是将课程中涉及的思政素材进行分类,分成不同专题,将其嵌入有机化学课程的全过程,使思政元素和专业课程融为自然的整体,既不显突兀,又可以起到画龙点睛的效果。专题嵌入的关键环节是如何设立思政专题,使其能有效融入相关知识点。例如社会热点专题、传统技艺专题、科技前沿专题、哲学专题等在基础知识、实验技能、化学性质与用途、机理反应等知识点中的融入,可以增强学生学习的主动性和学习热情,对学生进行全方位的思想政治、社会主义核心价值观的熏陶。

3 思政元素融入有机化学案例

基于有机化学教学方法改革与创新,我们以三个教学模块为载体,利用四种途径将思政元素融入教学过程,实现全员、全程、全方位的育人目标,培养出“六有”化学专业本科生。下面以有机化学第十四章“含氮有机化合物”的第三节“重氮化合物和偶氮化合物”为例[11],呈现思政元素与有机化学的有效融合及教学实施过程。本节主要以重氮化合物和偶氮化合物为主要内容,包括芳香族重氮化反应、芳香族重氮盐的性质及制备、重氮甲烷和偶氮染料。如图2所示,通过理论教学、实验应用和卓越创新三个教学模块进行教学设计。

图2 有机化学与思政结合实例

3.1 理论教学模块

课前通过“学习通”网络教学平台发布任务:(1) 预习重氮和偶氮化合物的结构与性质;(2) 预习重氮盐的典型反应机理;(3) 偶氮染料的应用及危害调研。学生进行相关理论知识预习的同时,通过搜集资料总结重氮盐和偶氮染料的结构和性质,并总结偶氮染料的广泛用途和危害。学生会从重氮和偶氮盐的重要用途中体会到有机化学的重要性,提升专业自信;也会从其危险性和毒性,认识到该类物质的安全性,隐性增强思辨意识,正确使用化学药品。以任务驱动方式,学生完成知识预习的同时,在预习环节树立事物具两面性的意识,以辩证的思维看待事物的存在[12]。将辩证思维融入本节课的教学。

为了在课中进一步深化重氮盐的反应机理,讲解重氮盐的合成过程时,设计情境案例“江苏联化科技有限公司重氮盐爆炸事故造成8人死亡,5人受伤,直接经济损失约400万元”的爆炸现场图片,以翻转课堂的形式,引导学生思考,促使学生对爆炸的起因、反应机理、安全保障进行讨论、交流。以情境体验式融入生产安全、生命至上的理念,显性引导学生在进行化学实验乃至以后从事化工生产工作时始终将规范操作和生命安全放在首位。

课后以小论文的形式对本节课知识的理解进行总结反馈。学生结合重氮盐爆炸事故原因,思考有机合成工艺流程中需要注意的事项,或发生危险时采取何种补救措施。设置这一课后论文任务,目的是将所学知识与生产安全再次深化联系,并让规范操作、生产安全、新技术设备研发、科技创新意识隐性内化。

3.2 实验应用模块

针对偶氮染料相关知识设计一个综合性实验:染料敏化太阳能电池(DSSCs)的制备与封装。DSSCs是一种基于偶氮染料与纳米TiO2为光敏阳极的新型光电器件,具有操作简便、光电转换效率高、绿色环保等优势。

实验目的是通过该实验了解偶氮染料在DSSCs中的工作原理、制备过程及光电性质测试方法,拓宽学生的知识领域,激发学生的科学研究兴趣,并将团结协作、能源环保、传统文化、民族自豪感等有效融入教学过程。该实验每组5人,6-8组,共8学时。

实验过程也采用课前、课中及课后三个教学环节。(1) 课前预习发布:列出新型能源与传统能源的区别;DSSCs组装及光电转换机理;我国染料工业发展的现状调查。(2) 针对课前预习任务,除了实验涉及的理论知识点之外,课中翻转讨论:新型能源的优势及发展概况;常用电池的制作及作用机理;我国染料工业的发展(包括传统印染和印刷工艺)。(3) 课后反馈:以科研型论文形式书写实验报告,提交实验体会与感悟。因此,通过一系列的实验过程,不仅将偶氮染料的性质与实际应用相联系,激发了学生的探究精神,而且利用任务驱动、专题嵌入、显隐性结合等方式融入思政元素,培养团结协作精神、提升民族自豪感,践行习近平总书记倡导的“绿水青山就是金山银山”的理念。

3.3 卓越创新模块

为进一步培养学生的创新精神,促进知识交叉,深化理论知识内容,培养卓越创新人才,我们设置了卓越创新模块,分别设计了理论拓展、社会实践、科研拔高三个环节。理论拓展环节是以任务驱动形式让学生分组整理本章节知识点的树状图、制作PPT课件,并拍摄授课视频上传泛雅网络平台。在教师的指导下,显隐结合融入思政元素。例如,在讲解偶氮染料知识时,学生提到了人类第一个合成染料——苯胺紫的发现,Perkin意外发现了苯胺紫,结束了植物染料的时代,推动了英国染料工业的发展,Perkin在实验预期之外的发现和不懈探索的精神启发学生细心观察实验现象,坚持不懈的探索将会是成功的动力。

社会实践环节,组织学生到印刷企业进行实地体验,体验现代科学技术是如何将一卷卷纸、一桶桶油墨迅速变成人们手中的课本、宣传单页,学生感受我国传统技艺的传承与创新,感受我国传统技艺与世界先进技术的碰撞,切身体会到理论与实际结合带来的心灵震撼,培养学生的科技创新精神。

科研拔高是针对部分有余力的同学,进行高阶培养。进入教师科研团队,从事国家级和省级大学生科研创新创业项目和教师科研项目、“互联网+”大学生创新创业大赛的研究,进行科研创新实验。例如,教师的科研项目包括安徽省自然科学基金(具有额外受体的D-π-A卟啉染料的合成及其敏化太阳能电池性能的研究,1708085MB43)、安徽高校自然科学研究重大项目(新型金属硒化物的设计、制备及其在准固态染料敏化太阳能电池中的应用,KJ2018ZD035)、国家自然科学基金(咔唑/噻吩基D-π-A卟啉敏化剂的设计、合成及染料敏化太阳能电池光电性质研究,21201037)等。指导学生发表SCI收录论文11篇,获国家和省级大学生创新项目8项,学生获省级以上奖项12项。

4 实施效果评价

有机化学课程思政体系的构建,改变了传统的专业课和思政教育分离的情况。通过问卷调查可以看出(图3左图),学生在课程的学习过程中普遍了解和意识到课程思政的内涵和融入思政元素的必要性。通过课程改革和思政元素的融入大大激发了学生学习的兴趣、增强了爱国意识、树立正确的价值观和人生观、提高了学生的创新能力和意识等。同时,对思政体系构建实施前后四个学期的学生平均成绩在不同分数段的百分比进行比较(图3右图),实施后分数段分布在60-70分之间的百分比明显减小,而80-90、90-100分的高分段的百分比明显提高,这说明有机化学课程思政体系的构建不仅发挥了“德育”的引领功能而且有效提高了学生的成绩。

图3 有机化学实施课程思政问卷调查结果(左)和实施前后成绩分布图(右)

5 结语

基于持续不断的教学方法改革,有机化学课程和思政元素的有效融合,促进了学生理论知识、科研探索、创新能力、团结协作、责任担当、思想素养等方面的提升,力求把每一名大学生培养成“有理想、有追求、有担当、有作为、有品质、有修养”的六有化学专业本科生。课程创新永无止境,全方位多途径的思政教育也必将与时俱进、持之以恒。

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