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依托国家级一流化学实验课程 构建全方位、立体式化学实验教学思政育人体系

2022-11-23王翊如陈欣黎朝邓顺柳杨乐夫孔祥建匡勤杨静翁玉华任艳平

大学化学 2022年10期
关键词:厦大一流化学

王翊如,陈欣,黎朝,邓顺柳,杨乐夫,孔祥建,匡勤,杨静,翁玉华,任艳平

厦门大学化学化工学院,化学国家级实验教学示范中心(厦门大学),福建 厦门 361005

化学实验教学对培养学生会“想”、会“做”、会“表达”的能力以及创新意识和创新能力、学科发展和满足国家重大需求等方面具有多重重要性,在本科教育和化学一流人才培养中起着关键性的作用。因此,基础化学实验课已是各高校理、工、医、农、林类等专业学生必修的专业基础课。

早在2000年,厦门大学进行实验课程整合改革时,基于学生综合能力、创新意识培养以及实验教学资源共享等目的,将原面向化学类学生开设的两门专业核心课程“无机化学实验”和“分析化学实验”有机融合为一门面向大一学生开设的专业核心课程——“基础化学实验(一)”[1]。在20多年的教学实践过程中,该课程教学团队且行、且思、且悟、且改、且进,逐渐形成了厦大特色的课程教学体系、教学内容以及实验室建设与管理模式和实验教学服务理念等,构建了全方位、立体式课程教学育人体系,在全国高校产生了强烈的示范与辐射作用。因此,“基础化学实验(一)”课程也于2020年获批国家级线下一流课程。一流课程是建立在立德树人根本任务基础上的新时代高校精品课程,其建设的核心与关键是课程思政,尤其像“基础化学实验(一)”这门课的授课对象是大一学生。对于刚从中学进入大学的一年级学生来说,这是其人生的又一个新的起点或者说是一个重要转折点,正处于价值观形成和确立的“拔节孕穗”的关键时期,因此做好课程思政意义重大。下面具体介绍“基础化学实验(一)”课程育人体系构建实践过程中的一些思考设计、特色做法和典型小案例。

1 构建全方位、立体式课程思政育人体系

课程是人才培养的核心单元和核心要素,课程质量直接决定人才培养的质量,因此要培养化学一流创新人才就需要一流化学实验课程。一流实验课程建设需要一流的实验教学,需要以一流的实验教学团队(教师+助教+教辅)、一流的实验教学内容、一流的实验教学过程、一流的实验教学环境(实验室建设管理)和一流的实验教学服务做支撑,这样才能构成一流实验教学的有机统一整体。要做好一流实验课程的思政建设,就是要将实验教学各个部分所蕴涵的思政教育资源的功能得到有效发挥,以构成实验教学各环节的同步发力、同频共振的育人体系。

厦大“基础化学实验(一)”课程教学团队始终秉持“全面思政教育、立体思政教育、创新思政教育”的理念,依托国家级一流化学实验课程,建立了如图1所示的课程教学育人体系。

图1 厦大特色的全方位、立体式化学实验教学思政育人体系架构

实验教学内容、实验教学团队、实验教学过程、实验教学环境、实验教学管理和实验教学服务等方面都承载思政育人元素,特别将厦大化院“天然”特色思政资源——厦大化院科学家的珍贵史料和厦大化院“人造”特色思政资源——实验教学环境有机融入实验教学育人体系,以形成人人都是育人主体,时时、处处都是育人契机,事事、物物都是育人载体的良好育人格局,悄然构建深具厦大化学学科特色、闪现国家级一流化学实验课程亮点的全方位、立体式的知识传授、兴趣启蒙、能力培养、价值引领的相互促进、有机统一的化学实验教学育人体系。

2 充分利用课程内容本身所承载的思政元素,发挥其育人功能

“基础化学实验(一)”课程的教学内容及过程(图2)是以新思想、新技术、新方法为承载方式,注重培养学生的“三基”“三新”和“三意识”,实现教书育人目标(图2)。在具体实验课程内容设计时,注重基础理论知识的应用、基本实验方法的学习和基本实验技能的训练,并引导学生学习化学领域的政策和法律,教育学生要遵守学术道德、职业道德和职业规范,并关注培养学生提高职业健康意识和审美能力。在具体实验教学过程中,则将安全教育和德才兼备、家国情怀、社会责任感的教育贯穿始终,使学生从大一开始就要逐步树立严谨务实的科学态度、勤奋好学的思想品质、认真细致的工作作风、条理整洁的良好习惯和互助协作的团队精神,强调学思结合、知行统一,增强学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力等,让学生在实验、实践、学习、交流于一体的实验教学过程中得到安全意识、环保意识、审美能力、责任意识与科学精神的全方位培养。

图2 “基础化学实验(一)”教学内容及最终目标

2.1 实验课前的思政教育

实验课前,让学生通过课程网络教学平台在线学习有关科学诚信教学内容。例如,学习2019年6月国务院印发的《关于进一步弘扬科学家精神加强作风和学风建设的意见》中关于“论文等科研成果发表后1个月内,要将所涉及的实验记录、实验数据等原始数据资料交所在单位统一管理、留存备查”等内容时,使学生能从政策层面理解原始实验数据留存的重要性和必要性。进入实验室前,学生须进行基本安全知识学习和考试,考试合格后方可进入实验室。且第一次进实验室后开展实地安全教育,并让学生签订安全责任承诺书。对学生进行诚信和安全意识的培养,归根结底是对学生责任心和法律意识的培养,使学生在担当中历练,在尽责中成长。

2.2 融入思政元素的课程内容设计

在课程内容具体设计时,根据学生的实验基础和认知规律,设计了化合物制备、定量分析等六大模块的实验内容(图3),教学团队持续就六大模块的实验教学内容进行较系统地挖掘思政映射点,形成了初步的实验课程思政教学案例要点。但由于教学内容庞杂,思政映射点多,教学团队成员根据自身的教学和科研方向选择1-2个模块,挖掘相应模块中具体实验教学内容中的思政映射点,在教学实践中相互交流、借鉴、学习和延伸、拓展,并与时俱进地赋予新的内涵,扩展其映射面,并进行有效实践,形成系统的化学实验课程思政教学案例[2]。

图3 “基础化学实验(一)”六大模块思政内容载体及可能的思政元素“源”

在具体实验教学过程中,实验指导教师还可以根据教学内容和教学情境,结合学科发展中的“珍贵史料”等所蕴含的思政资源灵活融入家国情怀、科学精神等思政元素,润物无声地引导学生将个人成长与祖国前途命运紧密相连,与课程内容本身所蕴涵的思政教育同向同行、形成协同效应。

2.2.1 巧借化学之美,激趣启智

根据授课对象及课程本身的特点,从微观——物质本质(结构)之美,到宏观——物质外在(规律、颜色、用途)之美,多方位、多视角、多层次呈现化学变化之美,让学生直观感受化学的灵魂在于创造,创造新的物质和结构;魅力在于变化,出神入化,永无止境。

如以制备实验为契入点,展现化学的多变、化学反应之美,因此在课堂引入“化学之美”的理念,以“美”启“真”,论述科学本身就是真善美的统一,正如居里夫人所说“科学的探讨研究,其本身就会有美”,这对培养一年级学生的化学兴趣至关重要。

三草酸合铁(III)酸钾固体是一种漂亮的晶体(如图4所示),其制备过程颜色变化多样且绚丽;同时利用光化学性质,增加蓝晒印相工艺制作内容,整个实验教学过程尽显化学之趣和化学之美,因而是最受学生欢迎的实验之一。

图4 “三草酸合铁(III)酸钾的制备及其光化学性质”实验设计

“三草酸合铁(III)酸钾的制备及其光化学性质”实验完美地融合了大学化学四大平衡及其相互转化理论知识的应用及晶体培养方法和操作技能的学习,以及其光化学性质的应用实践,并要求拍摄实验现象的照片和实验过程视频。通过实验及其课后讨论,让学生学习和了解常温下有关晶体(单晶)培养的一般方法及过程与条件和影响晶体生长的一些因素,并与自然界极端条件下(地下适宜的高温、高压、长时间的晶化)形成的天然晶体(如金刚石等)进行比较,让学生对晶体的性质和用途有更深入的认识。并通过提高拍摄实验照片或视频的要求和蓝晒印相工艺制作实践作品水平来提升学生的文化品位和审美情趣,融合了化学与艺术之美,贯穿了“美”的元素,“以美育人”。实现实验教学过程的知识传授、兴趣启蒙、能力培养与价值引领的有机统一。

2.2.2 巧用珍贵史料,挖掘特色思政资源

一流课程建设不仅要求教师做到精准设计每一次课,更要求教师认真引领、指导学生去实践好每一次课。一流课程的思政建设也一样,不仅需要教师精准设计好思政育人内容,也要悄然无声地融入实验教学过程。

实验教学过程中,教师、助教处处率先垂范、身体力行,将课前搜集的珍贵史料结合要讲解的内容进行合理设计并适时有机嵌入实验原理、实验操作、废液回收操作以及对一年级学生如何写好实验报告等的讲解与示范过程中;有效引导、督促学生执行科学诚信承诺和安全责任承诺,达到润物无声的育人效果。如在讲评学生的实验报告时,顺势通过照片(图5)展示在1936年卢嘉锡先生(当年为助教)认真批改陈国珍先生(当年为本科生)的“分析化学实验”报告,卢先生的言传身教,鼓励学生学习化院老前辈严谨的治学和求学态度及精益求精的目标追求。同时,也告诫我们教师自己,要认真批改学生的实验报告,要履行好教师的一切职责,育人先育己。

图5 1936年卢嘉锡先生亲笔给陈国珍先生批改的实验报告展示

2.3 巧设思政育人情境,营造浓郁立德树人氛围

厦大化院创建的“仪器示教中心”中展示了厦大化院自主研发的一些仪器,如蔡启瑞院士于20世纪70-80年代亲自设计组装的N2净化实验装置模型实物;由田昭武院士自主设计研制并投入生产的我国第一台自主设计的“DHZ-1型电化学综合测试仪”实物等[3],强烈地展现了厦大化院“敢为先、重细节、合为贵”的文化传承。每一台仪器都述说着一个催人奋进的故事[3]。

在讲解“N2制备、净化与Mg3N2制备”实验原理时,自然嵌入厦大化院“仪器示教中心”所展示的蔡启瑞院士于20世纪70-80年代亲自设计组装的N2净化实验装置模型实物背后的故事。蔡先生当时为了固氮酶活性中心模型化合物合成研究实验之需,亲自设计组装了这套N2净化装置来净化实验所需高纯N2[3]。并结合本实验中N2制备、净化与Mg3N2制备条件以及课堂上学习的有关NH3合成的实验条件,与学生一起探讨人工固氮研究的意义和老一辈科学家卢嘉锡、蔡启瑞院士等在固氮研究方面所取得的辉煌成就及目前固氮研究所取得的进展,同时引导学生一起分析人工固氮可能带来的负面影响,培养学生学以致用的能力以及批判性思维能力。有关详细内容见后续报道。

课后讨论环节带领学生到“仪器示教中心”实地参观和学习,尽管厦大化院老一辈科学家自主研发的这些仪器年代久远,但对学生仍有亲切感、鲜活性,对学生思想的冲击和震撼是无法取代的。

3 发挥教学团队在实验教学育人中的作用,形成育人合力

一流实验课程建设和发展的核心与关键是课程思政,而教学团队是开展课程思政的直接主体,是做好课程思政的关键。

经过20余年的建设,“基础化学实验(一)”课程逐渐形成了一支由教师与教辅组成的结构合理、经验丰富、富有奉献精神、潜心实验教学改革和倾心创新实验室建设和管理以及实验教学服务模式的高水平师资团队,目前的教学团队中不仅包括了无机化学课程组负责人和分析化学课程组负责人,还包括了仪器分析实验等其他几个基础化学实验课课程组负责人。此外,每学年还有10余名经过严格培训的硕士或博士研究生作为助教参与实验教学。实验教学团队始终以“传、帮、带”的方式,通过“强培训”“重交流”“树表率”三种路径来提高团队成员的实验教学思政意识和能力,这也是厦门大学“基础化学实验(一)”教学改革做强、做精、做优的源动力。

3.1 发挥教师的人格魅力

教师的言传身教,是教育学生的最有效办法。例如第二批“全国高校黄大年式教师团队”——团簇化学教师团队成员、青年长江学者孔祥建和香江学者匡勤两位年青教授,积极投身“基础化学实验(一)”教学与科研创新事业中,在实验教学过程中积极与学生互动交流,并以其自身的人格魅力和成长过程的“现身说法”感召学生,以激发学生的学习和实验兴趣。他们就是学生近在咫尺的榜样。

教学团队成员大多都是“一师多课”,即一个教师同时承担基础理论课主讲和相应的实验教学指导,这不仅有利于教师加强不同课程内容的内在联系和有机衔接,也有利于理论课和实验课的相互融合,更有利于教师将思政教育元素融入教学内容和教学过程,形成系统的、独特的专业和思政教育的协同育人体系,发挥其协同育人功能。

3.2 发挥助教的朋辈效应

研究生助教与本科生之间“代沟”浅,易于沟通和交流,也便于助教把自己对实验原理及实验操作技能的理解和体会以及科研感受传递给学生;研究生助教也是本科生与“导师”之间的沟通桥梁,尤其方便一年级本科生了解导师的研究方向等;实验课前,定时、定点、定目标对助教进行系统和严格培训,在接受培训的基础上再进行教学实践,也是对研究生助教进行再教育、使其认识再升华的过程,有助于其自身综合能力提高,达到相互启迪、共同成长的目的。实现了以人育人、育人自育、全程育人的目标。这也是厦大“基础化学实验(一)”教学思政育人的一个特色。

4 师生共创良好实验教学环境,提高环境育人质量

实验室是实验教学的重要阵地,是师生高频度的交流场所。良好的实验教学环境除了其高效服务于实验教学的专业功能外,肩负着更重要的“无声胜有声”的育人功能[4]。因此,特别将实验教学环境纳入实验教学育人体系,以形成人人都是育人主体,时时、处处都是育人契机,事事、物物都是育人载体的良好实验教学育人格局。

“基础化学实验(一)”课程教学团队成员,包括指导教师、研究生助教以及教辅人员都是以学生为中心的安全、规范、高效服务于实验教学的实验室建设与管理“标准”的实践者[4-7],学生参与实验教学环境的管理,也是对学生德、智、体、美、劳的全面培养过程,也是对师生“思政”能力的有效训练和有效实践[4]。

5 结语

依托国家级一流化学实验课程构建全方位、立体式化学实验教学思政育人体系的特色之处就在于把厦大化院“天然”特色思政资源——科学家的珍贵史料以及厦大化院“人造”特色思政资源——良好实验教学环境与育人功能紧密联系,让学生在实验、实践、学习、交流于一体的实验教学过程中得到科学精神、安全意识、环保意识、审美意识与责任意识等全方位熏陶和培养。

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