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        有機合成協(xié)同思政教育的課程體系構(gòu)建探索

        2021-04-10 02:23:46吳亞史俊吳麗
        大學(xué)化學(xué) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:專業(yè)知識育人思政

        吳亞 ,史俊 ,吳麗

        1西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,西安 710065

        2中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)科學(xué)學(xué)院,北京 100049

        習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào):“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程,使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng)[1,2]?!贝髮W(xué)生正處于人生觀、世界觀和價值觀形成的關(guān)鍵時期,面對多元化信息和社會重大事件,缺乏理性獨立思考和正確判斷[3,4]。另一方面,隨著自然科學(xué)飛速發(fā)展,新理論、新方法、新技術(shù)、新觀點不斷融入到化學(xué)課程中,相關(guān)的思政教育知識往往相對滯后,或者在專業(yè)教學(xué)過程中容易被忽視和遺忘[5,6]。因此,在專業(yè)課程中對大學(xué)生進行針對性、親和性的思政教育尤為重要。

        有機合成作為一門理論性和實踐性都很強的自然科學(xué),它不僅提供密切相關(guān)的專門科學(xué)原理和科學(xué)方法,而且還蘊含著豐富的思政教育元素[7]。在對大學(xué)生進行專業(yè)教學(xué)的同時,有機合成有著潛在的優(yōu)勢成為切實的載體發(fā)揮思政教育功能?;诖耍覀冋n程組牢牢抓住專業(yè)課堂這個主渠道,認(rèn)真研討、集思廣益,精心設(shè)計教學(xué)過程,精選專業(yè)密切相關(guān)的德育教學(xué)案例,通過精選案例教學(xué)探索,推進思政教育融入課程教學(xué)的實踐,發(fā)揮自然科學(xué)課程教學(xué)的雙重育人功能,協(xié)同科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)訓(xùn)練,引導(dǎo)青年學(xué)生建立正確的科學(xué)思維方法,理性思考、正確判斷社會重大問題,樹立正確的人生觀、價值觀,刻苦錘煉本領(lǐng)、堅定理想信念、勇于擔(dān)當(dāng)時代重任、自覺肩負(fù)起實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的時代使命。

        1 科學(xué)教育與價值引領(lǐng)同向同行,以德樹人

        專業(yè)知識是思想的載體,思想是專業(yè)知識的靈魂,而思政教育是專業(yè)知識通向思想靈魂的橋梁。“現(xiàn)代有機合成之父”R.B.Woodward把有機合成看作是科學(xué)與藝術(shù)的融合體[8]。作為一門自然科學(xué),有機合成無論從科學(xué)精神還是人文素養(yǎng)方面都蘊藏著深刻的育人功能。面對目前新的教學(xué)方式、新的社會任務(wù)以及不斷涌入的科學(xué)技術(shù),我們緊緊圍繞立德樹人教育理念,將有機合成教學(xué)體系凝練出兩條主線:一條科學(xué)線,一條育人線,如圖1所示??茖W(xué)線主要傳授方法原理:圍繞如何關(guān)注目標(biāo)有機化合物的結(jié)構(gòu)以及如何實現(xiàn)目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)構(gòu)建展開,通過有機合成基本原理、逆合成分析及其策略、有機合成新技術(shù)訓(xùn)練,使學(xué)生熟練掌握有機化合物的合成技能。另一條育人線:沿著引入合成-初識合成-學(xué)習(xí)合成-體驗合成-感悟合成的途徑,培養(yǎng)學(xué)生推演、分析、解決有機合成問題的能力,激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神和人文素養(yǎng),實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)同步提升。這兩條主線同向同行、協(xié)同育人,切實落實立德樹人根本任務(wù)。

        圖1 有機合成雙重功能育人的兩條主線

        沿著兩條教育主線,我們精心優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容,精準(zhǔn)設(shè)計教學(xué)方案,具體問題具體分析,深挖專業(yè)知識與育人的結(jié)合點,從抽象理論中激發(fā)出情景化、具象化和生動化的教學(xué)樣本,讓科學(xué)教育與社會價值交叉融合,發(fā)生“化學(xué)反應(yīng)”。例如多肽化合物的合成,涉及構(gòu)建碳雜鍵的方法、多官能團化合物的官能團保護與脫保護方法、固相合成技術(shù)等知識點,我們在介紹這些知識點時將牛胰島素的合成穿插其中,幫助學(xué)生加深對方法、原理、應(yīng)用和實驗技術(shù)的理解,認(rèn)識基礎(chǔ)原理方法在實際應(yīng)用中的指導(dǎo)意義,培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜實際問題的意識和能力。在知識傳授、能力培養(yǎng)提升的同時,剖析牛胰島素合成背后的價值內(nèi)涵。牛胰島素是標(biāo)志性蛋白質(zhì)類藥物,用于控制血糖。然而,在20世紀(jì)50年代,蛋白質(zhì)的人工合成還是一塊鮮有人踏入的科學(xué)禁地。當(dāng)時,中蘇關(guān)系走向冰點,歐美國家正在全力想把新中國扼殺在搖籃里,絕不可能從這些國家進口到合成胰島素所需的17種氨基酸。要合成這樣極為復(fù)雜的多肽難度之大不可想象。然而在那個急需證明中國實力的特殊年代,中國科技先驅(qū)從制備這個復(fù)雜多肽所需的氨基酸原料開始,摸石頭過河,在極其困難的環(huán)境下,于1965年9月在實驗室內(nèi)首次人工合成了具有全部生物活力的結(jié)晶牛胰島素。強烈的民族責(zé)任心、高度的國家使命感無疑是驅(qū)使科研人員敢于開拓、勇于創(chuàng)新、不懼困難、勇于擔(dān)當(dāng)、不辱使命,以超乎尋常的膽識要為祖國攻下這個科學(xué)禁地[9]。同樣,在今天的特殊歷史時刻,疫情當(dāng)頭,我國的科學(xué)家在研發(fā)新冠肺炎藥物和疫苗進程中勇?lián)厝?、披荊斬棘、勇于探索、砥礪前行,一步步揭開可怕病毒的神秘面紗[10]。這些重大社會事件激勵著青年學(xué)生自覺樹立把國家和民族的事業(yè)作為崇高的理想追求,勇?lián)姑?、勇于?chuàng)新、勇于開拓、勇做時代的弄潮兒。在這兩條教育主線中,有機合成專業(yè)知識融入思政教育,專業(yè)知識不再枯燥乏味,思政教育有了專業(yè)知識作為載體,亦不再空洞。

        2 傳道授業(yè)與思維培養(yǎng)同向同行,博學(xué)多思

        耶魯大學(xué)校長理查德萊文曾說:“真正的教育,是批判性的獨立思考、時時刻刻的自我覺知、終身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)?!惫鸫髮W(xué)教授也認(rèn)為:“教育的目的不是學(xué)會一堆知識,而是學(xué)會一種思維的覺醒?!碑?dāng)今時代的教育任務(wù)不再是單純的傳授知識,更重要的是激活學(xué)生的心智,最大限度地挖掘?qū)W生的潛能,提高創(chuàng)新思維能力。然而,創(chuàng)造性思維與能力往往不是與生俱來的,是可以通過后天的訓(xùn)練有意識地培養(yǎng)的。有機合成是邏輯性和創(chuàng)造性很強的一門自然科學(xué),有機合成路線設(shè)計原理、方法和應(yīng)用及有關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)與理解的訓(xùn)練能夠幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)思維方法,因而是理想的思維訓(xùn)練載體。

        如圖2所示,在有機合成學(xué)習(xí)中,要設(shè)計合成出所需化合物,需要識記、理解分子骨架的形成、官能團的轉(zhuǎn)化、保護等方法原理,積累相關(guān)基礎(chǔ)知識,通過“量”的積累實現(xiàn)“質(zhì)”的飛躍,達到有機合成應(yīng)用之目的。在知識傳授層面,有機合成經(jīng)歷了“識記-理解-應(yīng)用”低階思維的培養(yǎng)過程。在此基礎(chǔ)上,進一步經(jīng)過審慎的思考,歸納、分析分子形成、轉(zhuǎn)化方法,凝練出逆合成分析策略,利用此策略具體指導(dǎo)實踐,創(chuàng)造出所需化合物。這后一過程則上升到高階思維的訓(xùn)練。正如《禮記·中庸》云:“博學(xué)之,審問之,慎思之,明辨之,篤行之?!蓖ㄟ^強化整個過程的思維訓(xùn)練,學(xué)生的邏輯思維、辯證思維和創(chuàng)新意識獲得同步提升,潛在思維創(chuàng)新能力得到激發(fā)。

        圖2 有機合成課程思維培養(yǎng)設(shè)計

        逆合成分析理論的誕生可以說是邏輯思維激發(fā)創(chuàng)造性思維的活范本。20世紀(jì)后半期,E.J.Corey教授在總結(jié)前人和他自己對復(fù)雜分子合成的基礎(chǔ)上提出了合成路線設(shè)計及邏輯推理方法,創(chuàng)立了由合成目標(biāo)逆推到合成原料的邏輯方法——逆合成分析,并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了計算機輔助合成設(shè)計程序,并被授予1990年諾貝爾化學(xué)獎[11]。時至今日,逆合成分析理論已然成為有機合成的重要策略。

        有機合成的思維訓(xùn)練應(yīng)沿循學(xué)生的認(rèn)知成長過程,尊重認(rèn)識自然的規(guī)律,使學(xué)生從思維培養(yǎng)中體悟科學(xué)之道、科學(xué)之美。在初識有機合成時,盡管學(xué)生會有“昨夜西風(fēng)凋碧樹,獨上高樓,望盡天涯路”的彷徨,然而經(jīng)過“衣帶漸寬終不悔,為伊消得人憔悴”的刻苦錘煉,最終到達“眾里尋他千百度,驀然回首,那人卻在,燈火闌珊處”的幸福巔峰。

        3 科技創(chuàng)新與綠色發(fā)展同向同行,和諧共生

        生態(tài)文明綠色發(fā)展,化學(xué)首當(dāng)其沖。進入21世紀(jì),“化學(xué)的綠色化”已成為世界各國化學(xué)發(fā)展的主要目標(biāo)和方向。在我國,習(xí)近平總書記近來也多次強調(diào):“同筑生態(tài)文明之基,同走綠色發(fā)展之路[12]?!币黄骗h(huán)境瓶頸,根本出路在于創(chuàng)新,關(guān)鍵要靠科技力量。有機合成迎接綠色發(fā)展的挑戰(zhàn),仍需發(fā)揮其強勁的自然科學(xué)和技術(shù)優(yōu)勢。歷史證明,有機合成從萌芽時期發(fā)展到繁榮的藝術(shù)期再到近代化學(xué)生物期,每一個歷史轉(zhuǎn)折都激發(fā)著有機合成的創(chuàng)新,其創(chuàng)新成果都承載著重要的歷史重任,推進人類文明的進步。

        當(dāng)今時代,探尋高效、高選擇性、高原子經(jīng)濟性的合成反應(yīng),發(fā)展能夠保護環(huán)境的化學(xué)技術(shù),并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放已經(jīng)成為合成化學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略。美國科學(xué)家威廉·諾爾斯、巴里·夏普萊斯與日本科學(xué)家野依良治挑戰(zhàn)高效立體選擇性,創(chuàng)造了有機合成反應(yīng)中的高效手性催化劑并建立了立體選擇性的反應(yīng)方法,可以高效方便地合成單一異構(gòu)體的手性分子,避免了復(fù)雜的手性化合物分離,其成果促進了化學(xué)工業(yè)和制藥工業(yè)的發(fā)展,這三位科學(xué)家因此獲得2001年度諾貝爾化學(xué)獎。2005年三位科學(xué)家Y.Chauvin、R.H.Gmbbs和R.R.Schmck對烯烴復(fù)分解反應(yīng)的發(fā)展貢獻突出,因此被授予諾貝爾化學(xué)獎。烯烴的復(fù)分解反應(yīng)代表著有機合成方法學(xué)中一種新穎、有效的形成碳-碳骨架的方法,反應(yīng)體系簡單易行,在常溫和常壓下可以有效實施催化;可使用無害溶劑,并產(chǎn)生低毒廢物,其應(yīng)用可減少合成步驟,降低資源的消耗和浪費。這些成果代表著向綠色化學(xué)目標(biāo)的邁進,還體現(xiàn)了應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)開發(fā)對于環(huán)境和整個社會的發(fā)展產(chǎn)生了積極影響[13]。2010年諾貝爾化學(xué)獎因在“鈀催化交叉偶聯(lián)有機合成反應(yīng)”方面創(chuàng)造性的貢獻授予E.Negishi、R.F.Heck、A.Suzuki三位科學(xué)家。他們創(chuàng)造的一類更加方便、高效、準(zhǔn)確地構(gòu)建碳-碳鍵的方法被稱為有機合成中的“焊接技術(shù)”,該研究成果突破了傳統(tǒng)制藥和電子材料等領(lǐng)域繁雜的合成瓶頸。2018年,F(xiàn).H.Arnold因發(fā)明了定向進化制造的酶用于合成包括生物燃料、藥品的各類產(chǎn)品被授予諾貝爾化學(xué)獎,這一成果促進了更環(huán)保的化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。目前,F(xiàn).H.Arnold仍然活躍在綠色化學(xué)和替代能源領(lǐng)域,開發(fā)高活性酶和微生物,將可再生生物轉(zhuǎn)化為燃料和化學(xué)品等研究領(lǐng)域。為了減少碳排放,我國科學(xué)家在二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C化工產(chǎn)品及工業(yè)化方面獲得的重要突破,例如2019年9月上海有機所成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化項目——世界首個CO2合成DMF千噸級中試項目獲得成功[14]。此科技創(chuàng)新成果的應(yīng)用推動我國綠色低碳環(huán)保事業(yè)健康發(fā)展??傊G色發(fā)展激發(fā)了科技創(chuàng)新,科技創(chuàng)新推動了時代文明??萍紕?chuàng)新與綠色發(fā)展只有同向同行和諧共生,綠色發(fā)展之基才能深入人心,科技創(chuàng)新之路才能行穩(wěn)致遠。

        4 專業(yè)知識與思政教育交叉融合,精準(zhǔn)施策

        要切實落實專業(yè)課程思政教育,不馳于空想、不騖于虛聲,行之有效的方法是多角度、全方位建設(shè)有機合成設(shè)計課程思政教育素材資源庫。國家總書記習(xí)近平提出:“做好高校思想政治工作,要因事而化、因時而進、因勢而新[1]?!痹谟袡C合成設(shè)計的課程學(xué)習(xí)過程中,我們不斷地深挖專業(yè)知識與育人的結(jié)合點,凝練思想性、人文性和實踐性更強的教學(xué)內(nèi)容,精準(zhǔn)施策,確保良好的教學(xué)效果。以下列舉了有機合成設(shè)計課程教學(xué)實踐中各章節(jié)內(nèi)容與思政教育融合點,見表1。

        表1 有機合成課程思政教學(xué)典型案例匯編

        (續(xù)表1)

        5 結(jié)語

        通過強化課程思政在有機合成課程專業(yè)教育教學(xué)中的實踐,優(yōu)化思政教育融合有機合成課程教學(xué)體系,專業(yè)課程的思政教育功能得到充分發(fā)揮和切實實踐。有機合成課程的思政教育實踐對于培養(yǎng)學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)時代重任、自覺肩負(fù)起實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興使命的社會責(zé)任感,加強課程教學(xué)中的創(chuàng)新思維和辯證思維訓(xùn)練,增強人與自然環(huán)境和諧共生意識,推進有機合成課程與思政教育同向同行、協(xié)同育人具有舉足輕重的作用。通過深挖思政教育融合有機合成課程的結(jié)合點,精準(zhǔn)施策,培養(yǎng)既具備豐富專業(yè)知識,又具有拼搏奮進、探索創(chuàng)新精神的當(dāng)代大學(xué)生,切實落實立德樹人根本任務(wù)。

        當(dāng)然“課程思政”教育是一項系統(tǒng)化、長期化的工作,在具體的教學(xué)過程中,還可以及時補充更加新穎、感染力更強的思政案例以融入到有機合成教學(xué)中,完善教學(xué)體系設(shè)計,推進全程全方位育人實踐。

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