楊艷華，王寶玲，高樹林，王建飛，李湘廣

(昆明學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650214)

“課程思政”是高校以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，以習(xí)近平總書記關(guān)于教育工作的重要論述為根本遵循，落實立德樹人根本任務(wù)的重要舉措，是構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系和高水平人才體系的有效切入，也是完善全員全程全方位“三全育人”的重要抓手[1].大學(xué)教育通過構(gòu)建系統(tǒng)的學(xué)科知識框架，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究思維、健全的人生觀和世界觀等方面，有至關(guān)重要的作用.將思政元素融入大學(xué)課程教學(xué)中，實現(xiàn)思想政治教育與化學(xué)學(xué)科知識體系的有機統(tǒng)一，既有利于構(gòu)建大學(xué)教育的全方位育人體系，也體現(xiàn)了高校思政教育隱形化、融合性的思路[2].

材料化學(xué)是一門從化學(xué)學(xué)科角度研究材料結(jié)構(gòu)與性能、理論與方法、材料實際應(yīng)用與發(fā)展前景，提升學(xué)生素質(zhì)教育和開拓學(xué)科視野的學(xué)科基礎(chǔ)選修課.本課程開設(shè)于大學(xué)二年級上學(xué)期，對昆明學(xué)院化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說，已具備無機化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)知識，與有機化學(xué)和分析化學(xué)進行同向教學(xué)，不僅有利于各基礎(chǔ)課程間知識的穿插講解，也有利于學(xué)生將所學(xué)知識融會貫通.雖然只有16學(xué)時，但根據(jù)我們已有的教學(xué)改革經(jīng)驗和課程思政教學(xué)設(shè)計思路[3-4]，在有限的課程教學(xué)時間內(nèi)，不僅可在學(xué)科基礎(chǔ)課間起到承上啟下、充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的作用，而且課程思政元素的融入在提升學(xué)科素質(zhì)教育、激發(fā)學(xué)科自豪感和社會責(zé)任感方面有顯著促進作用.本文梳理了材料化學(xué)教學(xué)內(nèi)容與思政元素的融合點(表1)，從培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、學(xué)科自豪感、社會責(zé)任感和提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)等幾個方面展現(xiàn)課程思政教育的育人功能.

1 以課程思政元素培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷

“理想因其遠(yuǎn)大而為理想，信念因其執(zhí)著而為信念”，面對新的時代，青年要有更加強烈的家國情懷、更加忠誠的政治品格、更加遠(yuǎn)大的理想抱負(fù)，青年應(yīng)樹立遠(yuǎn)大理想引領(lǐng)愛國之志、用擔(dān)當(dāng)時代責(zé)任詮釋愛國之情[5].通過列舉與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的中國科學(xué)院院士、播放院士采訪時講述的心路歷程及介紹研究方向和內(nèi)容，學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的工作態(tài)度，增強學(xué)習(xí)緊迫感，以孜孜不倦地求知問學(xué)，筑牢學(xué)科基礎(chǔ)知識，腳踏實地、勇于奮斗，勇賦時代擔(dān)當(dāng)、樹立遠(yuǎn)大理想抱負(fù)，繼而培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷.

表1 材料化學(xué)教學(xué)中的思政元素融合點

例如，在第1章光致變色材料中的超分子材料部分，介紹我國光化學(xué)領(lǐng)域的奠基人和超分子化學(xué)領(lǐng)域的拓荒人之一——佟振合院士[6].1963年佟院士畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，并于上世紀(jì)70年代末，進入美國哥倫比亞大學(xué)光化學(xué)領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者Turro院士課題組攻讀博士學(xué)位，畢業(yè)后毅然回國，用自身所學(xué)報效國家，不僅在光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞和化學(xué)轉(zhuǎn)換等方面取得開創(chuàng)性成果，獲得了國家自然科學(xué)二等獎，而且，在利用太陽能進行光催化分解水方面也有不俗的成績.此外，佟院士以獨特的學(xué)術(shù)魅力和個人魅力，在教書育人過程中，注重立德樹人，讓學(xué)生領(lǐng)悟光化學(xué)的強大力量和研究意義，培養(yǎng)了許多光化學(xué)和超分子化學(xué)研究領(lǐng)域的骨干和領(lǐng)軍人物.

在第2章熒光材料中的聚集誘導(dǎo)發(fā)光時，介紹2017年國家自然科學(xué)一等獎獲得者、聚集誘導(dǎo)發(fā)光的提出者——唐本忠院士[7].1982年，唐院士從華南理工大學(xué)畢業(yè)后，赴日本京都大學(xué)繼續(xù)深造，在博士期間潛心研究、刻苦學(xué)習(xí)，為后續(xù)的研究打下堅實的基礎(chǔ).在海外從事一段時間的研究工作后，于1994年返回祖國，在香港科技大學(xué)繼續(xù)從事人工發(fā)光材料的研究工作.2001年，他在實驗室中發(fā)現(xiàn)一種奇特的發(fā)光現(xiàn)象，并將其命名為聚集態(tài)誘導(dǎo)發(fā)光效應(yīng)，即一種分子材料在溶液中幾乎不發(fā)光，但在聚集態(tài)或固態(tài)下發(fā)光性能顯著增強的現(xiàn)象，這是中國科學(xué)家原創(chuàng)的新材料體系，在后續(xù)的研究中逐漸發(fā)現(xiàn)，具有聚集態(tài)誘導(dǎo)發(fā)光的材料，在光電器件、化學(xué)傳感器、生物檢測、成像診療、液晶顯示器和有機發(fā)光二極管等諸多領(lǐng)域具備巨大應(yīng)用潛力，引起國際科技界的廣泛關(guān)注，聚集誘導(dǎo)發(fā)光被認(rèn)為是支撐未來納米光學(xué)革命的4大納米材料之一.面對榮譽，唐本忠曾說：“國家對科學(xué)技術(shù)非常重視，作為個人，在這個時代里就是滄海一粟，但是你也可以做點事情，爭取在有生之年能夠給國家、給人民做點有意義的事情.”

很多科技工作者與佟振合院士和唐本忠院士一樣，都有海外研究經(jīng)歷，但他們并沒有留戀國外的優(yōu)渥條件，而是選擇回國，用所學(xué)知識報效國家，在祖國基礎(chǔ)研究領(lǐng)域嘔心瀝血，不僅推動了本土科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且也為我國在諸多領(lǐng)域趕超國際水平打下人才和技術(shù)基礎(chǔ).當(dāng)代大學(xué)生就應(yīng)該學(xué)習(xí)這樣的科學(xué)家精神，學(xué)習(xí)他們“繁霜盡是心頭血，灑向千峰秋葉丹”的忠貞不渝的報國之心，學(xué)好專業(yè)知識，學(xué)以致用，為祖國的繁榮昌盛貢獻自己的力量.

2 以課程思政元素培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科自豪感和社會責(zé)任感

習(xí)近平總書記指出：大學(xué)生要關(guān)心國家、關(guān)心人民、關(guān)心世界，學(xué)會擔(dān)當(dāng)社會責(zé)任[8].增強新時代大學(xué)生的社會責(zé)任感不僅是黨和國家立德樹人的基本要求，也是大學(xué)生思想政治教育的重要目標(biāo)和根本任務(wù)[9].材料化學(xué)作為化學(xué)專業(yè)選修課程，在教學(xué)過程中引入中國企業(yè)在高科技領(lǐng)域的研發(fā)故事，可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科自豪感和社會責(zé)任感.

在第1章光致變色材料中的高分子材料部分，可引入福耀集團生產(chǎn)的汽車玻璃技術(shù)及發(fā)展情況.汽車玻璃使用的調(diào)光膜也稱聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，簡稱PDLC)，這種膜可在透明與非透明狀態(tài)間變化.在生產(chǎn)工藝中，將玻璃與PDLC膜制造成夾心結(jié)構(gòu)，通過電壓調(diào)節(jié)PDLC膜液晶材料的有序/無序排列，起到調(diào)節(jié)光線通過的作用[10].上世紀(jì)80年代初，福建商人曹德旺發(fā)現(xiàn)國內(nèi)汽配市場上，日本進口的汽車玻璃每塊售價為 1 000～2 000 元人民幣，這對于改革開放初期的中國人來說是一筆巨款，這一痛點激發(fā)了曹德旺要做中國人自己的汽車玻璃的想法，并在1987年成立了福耀玻璃工業(yè)集團股份有限公司.經(jīng)過多年的努力和技術(shù)攻關(guān)，福耀集團改變了中國汽車玻璃完全依賴進口的局面，如今的福耀集團已成為國內(nèi)第一、世界第四的汽車玻璃生產(chǎn)制造商，在國際汽車玻璃配套市場，也得到了世界8大汽車廠商的認(rèn)證.福耀汽車變色玻璃屬于電致變色材料，可作為光致變色材料的知識的延伸，介紹給學(xué)生，進一步拓展學(xué)科知識面.

在第4章高科技新材料中的信息存儲材料部分，可介紹我國信息存儲芯片領(lǐng)域的進展情況.2018年至今由美國掀起的中美貿(mào)易爭端中，在高科技領(lǐng)域?qū)χ信d和華為圍堵與封殺的新聞層出不窮.在手機操作系統(tǒng)中，華為公司經(jīng)過多年研究與市場分析，在操作系統(tǒng)方面取得重大突破，自主研發(fā)的HarmonyOS系統(tǒng)在面對美國禁止出售Android系統(tǒng)時顯得無比從容、自信.同時，大數(shù)據(jù)時代對信息存儲芯片在存儲容量、效率和安全性方面有著越來越高的要求，芯片的制造主要依賴荷蘭的光刻機技術(shù)，中國國內(nèi)市場巨大，芯片的生產(chǎn)是卡脖子工程，“中國芯”已成為國人心中不懈追求的目標(biāo).經(jīng)過多年發(fā)展，國內(nèi)華為、中興、飛騰、京東方等都在芯片制造領(lǐng)域布局，加速研發(fā).手機、電腦和服務(wù)器等系統(tǒng)的內(nèi)存主要是易失性動態(tài)隨機存取存儲器(dynamic random access memory，簡稱DRAM)，DRAM國產(chǎn)化一直都是中國高端制造的夢想，2017年紫光國芯自主研發(fā)的高性能第4代DRAM存儲器通過科技成果評價，填補了我國第4代接口DRAM產(chǎn)品的空白，可助力大數(shù)據(jù)、云計算和移動終端服務(wù).此外，日常使用的U盤屬于非易失性可重寫存儲器.由此可見，各類存儲器已深入我們的日常生活，突破技術(shù)壁壘和國外封鎖，已成為廣大科技工作者的使命和擔(dān)當(dāng).

無論是變色玻璃還是信息存儲芯片，都離不開化學(xué)學(xué)科.傳統(tǒng)的存儲材料都是以無機硅化合物的半導(dǎo)體為基礎(chǔ)，在當(dāng)前的移動設(shè)備逐漸向小型化、便攜化和多功能化方向發(fā)展背景下，硅基半導(dǎo)體技術(shù)面臨著理論和物理尺寸的限制，而化學(xué)學(xué)科在研究新型存儲材料方面的優(yōu)勢日益突出.根據(jù)最新研究表明，除了傳統(tǒng)的無機存儲材料，還有一些有機小分子、有機金屬配位化合物、聚酰亞胺、聚合物復(fù)合材料等，在信息存儲領(lǐng)域都具備應(yīng)用前景.此外，變色玻璃和存儲器在使用過程中都會面臨使用安全性和使用壽命等問題，從分子角度出發(fā)，通過化學(xué)合成對材料進行結(jié)構(gòu)修飾，提升材料的使用性能，是化學(xué)專業(yè)學(xué)生未來研究的主攻方向.化學(xué)學(xué)科離我們生活并不遙遠(yuǎn)，除了我們?nèi)粘＝佑|到的化學(xué)反應(yīng)，在高新產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟領(lǐng)域，也有著不可替代的作用，職業(yè)發(fā)展前景光明.

3 以課程思政元素提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)

中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)主要是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.要以科學(xué)性、時代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心[11].材料化學(xué)在課程講解中，多以物質(zhì)的用途為切入點讓學(xué)生了解物質(zhì)的性質(zhì)，因此，在教學(xué)過程中可以將一些前沿科學(xué)研究成果引入課堂，用淺顯易懂的表述使學(xué)生理解其研究意義，把握科學(xué)性和時代性，潛移默化地提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng).

在第1章光致變色超分子材料中，可引入張希院士團隊的研究成果———種可殺死腫瘤細(xì)胞的光敏劑.治療腫瘤的臨床手段主要有手術(shù)(局部治療)、放射線化療(早期治療)和化學(xué)藥物治療(較嚴(yán)重或擴散時)等，長期治療對人體損傷太大，且會產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用和耐藥性.為了解決這些問題，研究人員在上世紀(jì)70年代末提出了光動力療法(photodynamic therapy，簡稱PDT)，此種方法主要是光敏劑(photosensitizers，簡稱PS)在光激發(fā)和氧刺激下產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)和其它種類的活性態(tài)氧(reactive oxygen species，簡稱ROS)，通過調(diào)節(jié)光照時間和照射位置來控制光動力治療，該方法較為安全和簡便.張希院士團隊合成了一種光敏劑ProBODIPY-2I[12]，其中含有的苯硼酸頻那醇酯部分在ROS存在下被氧化，使得ProBODIPY-2I被激活轉(zhuǎn)化為可高效產(chǎn)生1O2的BODIPY-2I，在光照射下就可殺死腫瘤細(xì)胞，如圖1(a)所示.研究人員將ProBODIPY-2I分別注入人結(jié)腸癌細(xì)胞(HCT116)和正常結(jié)腸上皮細(xì)胞(NCM460)中，ProBODIPY-2I可在活性氧存在下被激發(fā)產(chǎn)生強熒光，用細(xì)胞成像既可觀測.ProBODIPY-2I一旦進入腫瘤細(xì)胞HCT116，ProBODIPY-2I可被高濃度的ROS重新激活為BODIPY-2I，并高效產(chǎn)生1O2.用ProBODIPY-2I處理過的HCT16和NCM460細(xì)胞在不同時間條件下，均可觀測到綠色熒光，但HCT116細(xì)胞的熒光強度隨時間增加而變強、NCM460的熒光強度隨時間變化不大，如圖1(b)和(c)所示.研究說明ProBODIPY-2I可在腫瘤細(xì)胞中被激活，顯示出優(yōu)異的PDT性能，而在正常細(xì)胞中保持惰性，顯示低的光毒性，在不犧牲治療效果的前提下，提升了PDT治療的安全性和選擇性.那么熒光是怎么產(chǎn)生的呢？轉(zhuǎn)接第2章的內(nèi)容進行講解.

圖1 (a)用于智能光動力療法的可激活ProBODIPY基光敏劑設(shè)計示意圖；(b)HCT116在ProBODIPY(5 μmol/L)中，時間分別為0、1、3 h后治療的共焦顯微鏡圖像(比例尺為50 μmol/L)；(c)NCM460在ProBODIPY(5 μmol/L)中，時間分別為0、1、3 h后治療的共焦顯微鏡圖像(比例尺為50 μm)

在第3章生物醫(yī)用材料3大研究領(lǐng)域部分，可以介紹一種具備周圍神經(jīng)組織工程的水凝膠.在臨床上，周圍神經(jīng)損傷的間隙大于 5 mm 時就必須植入神經(jīng)導(dǎo)管形成神經(jīng)再生的引導(dǎo)通道，否則可致永久殘疾.損傷后的修復(fù)分2種類型，即自體移植(Autograft)和植入再生導(dǎo)管，其中，自體移植可提升周圍神經(jīng)再生效率，是目前臨床使用的最佳方式，但需要進行2次手術(shù)且可提供的神經(jīng)數(shù)量有限，因此，研究人員將目光轉(zhuǎn)向了導(dǎo)管材料的開發(fā).前期研究結(jié)果顯示，含有氨基多糖的甲殼素具備優(yōu)異的生物相容性和生物降解性，可經(jīng)加工后作為組織工程支架和神經(jīng)再生導(dǎo)管.在此基礎(chǔ)上，研究人員制備了一種新型的殼聚糖基神經(jīng)導(dǎo)管水凝膠(chitosan-based nerver-guide hydrogel conduit，CNHC)，將其植入有缺損10 mm長坐骨神經(jīng)的實驗鼠體內(nèi)，如圖2(a)所示[13].90 d 后，將實驗病情穩(wěn)定的(stable disease，SD)大鼠置于干凈的工作臺上自由行走，觀察其與自體移植大鼠的行為，結(jié)果顯示：CNHC組的大鼠在站立時表現(xiàn)出與自體移植相似的爪子獨立運動狀態(tài)，如圖2(b)和(c)所示，說明CNHC的功能恢復(fù)與自體移植相當(dāng).坐骨功能指數(shù)、電生理分析、再生神經(jīng)組織學(xué)評估、免疫力學(xué)分析和腓腸肌組織學(xué)測量等綜合結(jié)果分析顯示，CNHC能促進細(xì)胞增殖、支持細(xì)胞粘附、具有很強的引導(dǎo)軸突通道內(nèi)生長的能力，是一種安全、有效的周圍神經(jīng)再生候選材料.

圖2 (a)CNHC修復(fù)SD大鼠10 mm坐骨神經(jīng)損傷的手術(shù)過程；(b)自體移植組合SD大鼠的代表性站立圖；(c)老鼠行走時在紙上留下的代表性腳印

將當(dāng)代科學(xué)研究前沿與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，不僅可以提升學(xué)生參與本科科研實驗的積極性、拓展實驗思維、進一步培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的學(xué)科核心素養(yǎng)，而且體現(xiàn)了教師對學(xué)生傳授知識的顯性教育與潤物細(xì)無聲的隱形思政教育的深度融合[14].

4 教學(xué)評價與交流

課程思政教學(xué)效果考核，是課程思政建設(shè)的一大難點，考核的關(guān)鍵是考查學(xué)生是否實現(xiàn)“知行合一”，考核學(xué)生使用思政理念考慮和解決的能力[15].因此，采用帶有思政教育要求的案例分析報告，讓學(xué)生撰寫課程教學(xué)中感興趣的6～8個課程思政元素，并自由選擇其中一個為實例，展開具體、詳實的闡述.

本課程為專業(yè)選修課，考核方式為“考查”，一章內(nèi)容結(jié)束后，運用學(xué)習(xí)通進行基礎(chǔ)知識測試，成績占比40%，部分考核結(jié)果如圖3所示.課程結(jié)束后，由6～8名同學(xué)組成一個小組，撰寫課程思政元素探析內(nèi)容，此作業(yè)包含課程基本信息、團隊成員分工情況、對實施課程思政教學(xué)的總體概況感受、課程思政元素教學(xué)中的興趣點、課外延伸、課程特色與創(chuàng)新、課程實施過程中的意見及建議等內(nèi)容，此作業(yè)成績占比60%，部分學(xué)生完成作業(yè)情況如圖4所示.

圖3 學(xué)習(xí)通設(shè)置部分作業(yè)答題情況

圖4 課程思政元素探析作業(yè)部分內(nèi)容

課程以基礎(chǔ)知識+化學(xué)家主要貢獻/科學(xué)研究前沿/生產(chǎn)生活的關(guān)系等形式呈現(xiàn)給學(xué)生，在掌握知識的同時，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生家國情懷、創(chuàng)新精神和社會責(zé)任感.從“學(xué)習(xí)通”作業(yè)的完成情況看，學(xué)生較熟練的掌握了講授的基礎(chǔ)知識，并具備知識遷移和分析問題的基本能力.從課程思政元素探析作業(yè)的完成情況看，學(xué)生都積極參與到各欄目的撰寫中，成員間分工明確，完成質(zhì)量較好，具備團隊協(xié)作能力.通過課后作業(yè)，學(xué)生對與課程內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)家精神、中國企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和科學(xué)研究前沿有了更加深刻的認(rèn)識，實現(xiàn)了知識傳授與思想教育的統(tǒng)一.同時，該作業(yè)形式還訓(xùn)練了學(xué)生文獻檢索、閱讀和方案撰寫等能力，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文撰寫以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報等提供基礎(chǔ).

5 結(jié)語

在傳授課程知識的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)到的知識和技能轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德行和素養(yǎng)，注重將學(xué)生個人成長與社會進步、國家發(fā)展結(jié)合起來，有助于幫助學(xué)生在創(chuàng)造社會價值過程中明確自身價值和社會定位，進一步提升和改善專業(yè)學(xué)科的育人成效[16].教學(xué)實踐表明，雖然材料化學(xué)課程課時較少，但通過深挖提煉專業(yè)知識中蘊含的思政元素、合理地拓展專業(yè)知識的深度和廣度，在培養(yǎng)學(xué)生的思想道德品質(zhì)、拓寬學(xué)生學(xué)科視野、樹立正確的人生觀和價值觀方面有積極的促進作用.