宦雙燕，王玉枝

湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410082

2020年教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》(高教[2020] 3號(hào))[1]，明確指出全面推進(jìn)課程思政建設(shè)是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的重要舉措，其中知識(shí)傳授要與價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)融為一體。如何發(fā)揮專(zhuān)業(yè)核心課的“主戰(zhàn)場(chǎng)”和課堂教學(xué)“主渠道”作用，與思政課程同向同行，發(fā)揮協(xié)同育人效應(yīng)，構(gòu)建三全育人大格局，也是新時(shí)代落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)所要探索的重要問(wèn)題。本文主要總結(jié)了湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院分析化學(xué)(1)教學(xué)團(tuán)隊(duì)課程思政建設(shè)的總體思路、育人體系構(gòu)建、創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)方法、建設(shè)特色與思考，著重介紹了如何借助案例、事件或問(wèn)題，以多元融合的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)構(gòu)筑情感、態(tài)度、價(jià)值觀(guān)的鏈接點(diǎn)，在知識(shí)傳授的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)，以期對(duì)同行在課程育人元素融入途徑的探索產(chǎn)生啟迪。

1 學(xué)科、學(xué)情特點(diǎn)與總體思路

分析化學(xué)是一門(mén)研究如何獲得物質(zhì)化學(xué)信息的學(xué)科，按照原理可以分為化學(xué)分析和儀器分析，對(duì)應(yīng)我校的兩門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課課程：分析化學(xué)(1)和(2)。分析化學(xué)(1)主要對(duì)應(yīng)化學(xué)分析的內(nèi)容。分析化學(xué)是較早發(fā)展起來(lái)的化學(xué)分支，凡是涉及物質(zhì)及其變化的現(xiàn)象和規(guī)律的研究都離不開(kāi)分析化學(xué)。分析化學(xué)又是一門(mén)密切聯(lián)系實(shí)際的學(xué)科，當(dāng)前的衣食住行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、疫情防控、國(guó)防科技，方方面面都離不開(kāi)分析化學(xué)。

我校學(xué)習(xí)本課程的學(xué)生處于大二下，具備了無(wú)機(jī)和有機(jī)定性分析的基礎(chǔ)，但缺少定量概念，對(duì)學(xué)科特點(diǎn)不了解，對(duì)身邊的事件缺少專(zhuān)業(yè)視角，對(duì)分析工作的素養(yǎng)和追求也缺少認(rèn)知。結(jié)合我?！盎A(chǔ)扎實(shí)，視野開(kāi)闊，德才兼?zhèn)洹钡娜瞬排囵B(yǎng)總要求，學(xué)生通過(guò)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)，需要具備以下核心素養(yǎng)：具有家國(guó)情懷和良好的科學(xué)文化素養(yǎng)；能夠較好地掌握化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能；具備知識(shí)運(yùn)用能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、終身學(xué)習(xí)能力和國(guó)際視野，能夠成長(zhǎng)成為德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)化學(xué)創(chuàng)新人才；畢業(yè)五年內(nèi)，能夠成為德才兼?zhèn)涞慕艹鋈瞬呕蚬歉伞榱酥卧撃繕?biāo)，分析化學(xué)(1)教學(xué)團(tuán)隊(duì)一直思考和探索如何圍繞“立德樹(shù)人”根本任務(wù)，從學(xué)生學(xué)習(xí)能力、社會(huì)認(rèn)知能力和未來(lái)職業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ冉嵌瘸霭l(fā)，將知識(shí)體系、育人元素、創(chuàng)新實(shí)踐多元融合進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)課程的“兩性一度”，構(gòu)建與新時(shí)代人才培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的課程育人體系。

2 課程育人體系構(gòu)建

分析化學(xué)(1)的課程育人體系構(gòu)建源于三方面考慮：

第一，本學(xué)科與其他學(xué)科相比在知識(shí)傳授上有什么不同的特點(diǎn)？化學(xué)學(xué)科有著“宏觀(guān)-微觀(guān)-符號(hào)”三重表征思想[2,3]是其他學(xué)科沒(méi)有的，三重表征與我國(guó)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中提出的“宏觀(guān)表征與微觀(guān)探析”也是一致的。具體到分析化學(xué)，也存在宏觀(guān)上的化學(xué)分析現(xiàn)象和方法原理，微觀(guān)上的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，符號(hào)上的反應(yīng)平衡方程式、誤差和定量分析計(jì)算等。在教學(xué)中，分析特色的三重表征思想、認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的視角和思維方式，以及嚴(yán)格的“量”的概念都是需要潛移默化的。

第二，本課程教學(xué)中存在什么普遍性問(wèn)題？分析化學(xué)主要講授如何獲得物質(zhì)化學(xué)信息的方法、原理和初步應(yīng)用，往往缺乏樣品預(yù)處理和實(shí)際樣品分析，缺少解決實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用；側(cè)重方法原理，缺少對(duì)方法的研究，如選擇、應(yīng)用、評(píng)價(jià)和改進(jìn)；知識(shí)原理偏基礎(chǔ)，難以與科研前沿思想結(jié)合。如果從學(xué)科和育人的角度去考慮，這些能力培養(yǎng)很重要，要提升課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，就要從這些方面加強(qiáng)。

第三，如何讓知識(shí)傳授承載價(jià)值引領(lǐng)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)從教學(xué)到教育的跨越？可以借助案例、事件或問(wèn)題構(gòu)筑鏈接點(diǎn)，如“鉻污染環(huán)境公益訴訟第一案”“三聚氰胺奶粉事件”“酸價(jià)超標(biāo)”問(wèn)題等，激發(fā)學(xué)生對(duì)事件的思考，形成情感上的共鳴，通過(guò)針對(duì)性的討論達(dá)成看法和態(tài)度的共識(shí)，進(jìn)而形成對(duì)分析工作者職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任的價(jià)值認(rèn)同。針對(duì)案例、事件、問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從認(rèn)知到思辨、感悟和實(shí)踐，從舊的案例中發(fā)現(xiàn)新的思想，讓思考從課內(nèi)延伸至課外，讓思維從當(dāng)下拓展到國(guó)家需求和人民健康等重大科學(xué)問(wèn)題。這是研究型大學(xué)進(jìn)行思政育人的核心問(wèn)題。

圍繞我?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)總目標(biāo)，基于課程知識(shí)內(nèi)容和上述思考，教學(xué)團(tuán)隊(duì)深入挖掘課程中蘊(yùn)含的家國(guó)情懷、科創(chuàng)精神、社會(huì)責(zé)任、優(yōu)秀文化傳承和社會(huì)主義核心價(jià)值觀(guān)，進(jìn)一步凝煉出本課程的四大核心育人元素，如圖1所示：

圖1 課程育人體系構(gòu)建的總體思路示意圖

(1) 精準(zhǔn)定量。精準(zhǔn)是一種追求極致的求真思想，需要嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的態(tài)度和嚴(yán)格的“量”的概念。

(2) 經(jīng)世致用。“經(jīng)世致用”是一種湖湘文化的傳承，其時(shí)代意義體現(xiàn)在關(guān)注和解決實(shí)際案例事件中的分析化學(xué)問(wèn)題，體現(xiàn)在面向國(guó)家需求和人民健康開(kāi)展研究的求實(shí)務(wù)實(shí)態(tài)度中。也契合了我校建設(shè)富有歷史文化傳承的中國(guó)特色世界一流大學(xué)，培養(yǎng)堪當(dāng)民族復(fù)興大任的經(jīng)世致用領(lǐng)軍人才的目標(biāo)。

(3) 科學(xué)素養(yǎng)?？茖W(xué)素養(yǎng)涵蓋內(nèi)容寬廣，分析化學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)體現(xiàn)在如何從分子水平認(rèn)識(shí)、理解、探究和創(chuàng)新上，培養(yǎng)去偽求真的科學(xué)精神，了解前沿創(chuàng)新的化學(xué)本質(zhì)，形成看待問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)視角。

(4) 價(jià)值追求。分析化學(xué)是科技發(fā)展的“眼睛”，這一特點(diǎn)決定了分析工作者該有的家國(guó)情懷和責(zé)任擔(dān)當(dāng)，但分析化學(xué)提供的是可靠的方法和數(shù)據(jù)，這就決定了分析工作者要有甘當(dāng)幕后英雄的心態(tài)和境界，“功成不必在我，功成必定有我”。

圍繞核心育人元素進(jìn)一步構(gòu)建了課程思政案例庫(kù)和示范教學(xué)課件[4]。對(duì)知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)和價(jià)值目標(biāo)進(jìn)行了教學(xué)重構(gòu)。精心設(shè)計(jì)了線(xiàn)下教學(xué)環(huán)節(jié)，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和舉措，采用智慧教學(xué)工具管理教學(xué)過(guò)程，將育人元素融入教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了多元融合的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，依此構(gòu)建了分析化學(xué)(1)課程的育人體系。

3 多元融合的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)

多元融合的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面。

3.1 緒論部分——從學(xué)科和“分析人”的角度融入德育

重構(gòu)了課程和章節(jié)的知識(shí)、能力和價(jià)值目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。學(xué)生通過(guò)緒論部分的學(xué)習(xí)，能夠掌握分析化學(xué)的定義、任務(wù)、分類(lèi)和定量分析過(guò)程等基本概念，了解分析化學(xué)的發(fā)展變革史和學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)。從蔬菜農(nóng)藥殘留檢測(cè)等實(shí)際案例中辨別對(duì)應(yīng)的分析任務(wù)、分類(lèi)和特點(diǎn)，從發(fā)展變革的角度把握分析任務(wù)的變化和學(xué)科特點(diǎn)。設(shè)計(jì)了分析化學(xué)在衣食住行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新冠核酸篩查、國(guó)防科技中的應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地認(rèn)識(shí)分析化學(xué)的“眼睛”作用，理解學(xué)科的重要性。

在介紹分析化學(xué)發(fā)展史時(shí)，國(guó)內(nèi)外教材中大多介紹的是外國(guó)科學(xué)家對(duì)分析化學(xué)做出的貢獻(xiàn)，很少提到分析化學(xué)發(fā)展變革中的中國(guó)故事。通過(guò)對(duì)分析化學(xué)發(fā)展史的梳理，重點(diǎn)選擇了近代(分析)化學(xué)啟蒙者——徐壽先生[5]和現(xiàn)代分析化學(xué)——儀器分析之父高鴻院士作為代表性人物[6]，以他們的言行事跡講述一個(gè)分析工作者應(yīng)有的樣子。不論是“不務(wù)功名，自學(xué)西學(xué)；學(xué)以致用，融會(huì)貫通；致力翻譯，傳播科學(xué)；創(chuàng)辦書(shū)院、雜志，普及科技知識(shí)”的徐壽先生，還是在硝煙彌漫的1948年毅然回國(guó)，編寫(xiě)出我國(guó)第一部《儀器分析》教材，敢于質(zhì)疑極譜分析權(quán)威，提出了19個(gè)電化學(xué)理論公式的高鴻先生，他們的言行無(wú)不體現(xiàn)著一個(gè)分析工作者的家國(guó)情懷、求實(shí)創(chuàng)新精神。

講述分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，引入農(nóng)藥殘留檢測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、血糖檢測(cè)與研發(fā)中的實(shí)際問(wèn)題，提供參考視頻，結(jié)合多屏互動(dòng)智慧教學(xué)工具進(jìn)行分組討論，引導(dǎo)學(xué)生思考如何從分析對(duì)象的具體需求出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際建立合適的分析方法，如圖2所示。學(xué)生討論分享后，和教師共同總結(jié)出：農(nóng)藥殘留快速篩查需要發(fā)展低成本、速度快、便攜的檢測(cè)設(shè)備；水質(zhì)監(jiān)測(cè)需要靈敏度高、選擇性好、多目標(biāo)分析的方法，如果能實(shí)時(shí)在線(xiàn)、智能監(jiān)測(cè)則更好；血糖儀的研發(fā)則是從病人的角度考慮，從有創(chuàng)到無(wú)創(chuàng)，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從診斷到診療一體化。通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際的討論，理解分析化學(xué)“經(jīng)世致用”的理念。

圖2 結(jié)合實(shí)際問(wèn)題的任務(wù)驅(qū)動(dòng)式分組討論示意圖

再如，在定量分析過(guò)程的學(xué)習(xí)中，結(jié)合“鎘大米”事件設(shè)計(jì)了“研究某地區(qū)大米中是否存在鎘超標(biāo)問(wèn)題”的分組學(xué)習(xí)任務(wù)，確定了從任務(wù)提出→討論分析→初步方案設(shè)計(jì)→總結(jié)質(zhì)疑→二次修改提交的教學(xué)環(huán)節(jié)。結(jié)合方案設(shè)計(jì)討論如何將精準(zhǔn)定“量”的思想落實(shí)到從采樣到最后報(bào)結(jié)果的步驟中。從方案設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)，討論分析任務(wù)的目標(biāo)是僅僅提供大米中鎘含量的數(shù)據(jù)，還是考慮土壤、水、空氣影響，結(jié)合其他參數(shù)綜合考慮，弄清鎘的來(lái)源、狀態(tài)、遷移和轉(zhuǎn)化，參與到鎘污染問(wèn)題的解決中，去體會(huì)分析工作如何以置身事中的態(tài)度，成為問(wèn)題的解決者。

在“兩彈一星”和“人工合成結(jié)晶牛胰島素”等科技強(qiáng)國(guó)實(shí)例中也有著分析工作者的背后故事，如參與核燃料質(zhì)量控制分析重要工作，未因此發(fā)表一篇學(xué)術(shù)論文的分析化學(xué)家陳國(guó)珍[7]，參與人工合成牛胰島素兩百多步產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析的無(wú)名分析工作者群體，他們?yōu)閷?shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)甘當(dāng)幕后英雄，也體現(xiàn)了分析工作者“功成必將有我”，但“功成不必在我”的境界。緒論部分教學(xué)設(shè)計(jì)為2學(xué)時(shí)內(nèi)容，實(shí)施中教師可根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行內(nèi)容的增刪。

3.2 分析質(zhì)量保證——以情景任務(wù)結(jié)合實(shí)際案例拓展思政領(lǐng)悟

在分析數(shù)據(jù)的可靠性檢驗(yàn)部分，從《中國(guó)機(jī)長(zhǎng)》電影話(huà)題互動(dòng)，導(dǎo)入可靠性檢驗(yàn)的重要性，結(jié)合食品安全、飲水安全、環(huán)境安全等相關(guān)分析問(wèn)題的問(wèn)卷調(diào)查，引發(fā)學(xué)生對(duì)分析數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)重要性的情感共鳴。

圍繞問(wèn)卷中的一個(gè)選項(xiàng)“郊區(qū)冶煉廠(chǎng)有超標(biāo)鉻廢水排放到上游河水”設(shè)計(jì)了情景任務(wù)，學(xué)生扮演分析鑒定專(zhuān)家的角色，需要回答居民提出的“鉻排放是否超標(biāo)”問(wèn)題，由此引入檢測(cè)方法、鉻排放標(biāo)準(zhǔn)的了解，再引入t-檢驗(yàn)任務(wù)，如圖3所示。任務(wù)完成過(guò)程包括學(xué)生翻轉(zhuǎn)課堂講解基本檢驗(yàn)步驟和板書(shū)計(jì)算過(guò)程，對(duì)于難點(diǎn)內(nèi)容如單尾檢驗(yàn)、雙尾檢驗(yàn)等則由教師講解，教學(xué)過(guò)程中教師起到穿針引線(xiàn)的作用，通過(guò)互動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生明確任務(wù)、分析計(jì)算和完成檢驗(yàn)過(guò)程，得出結(jié)論。面對(duì)“廢水鉻排放未超標(biāo)”的結(jié)論，居民提出質(zhì)疑，“能否用其他方法測(cè)一測(cè)，比較一下？”要響應(yīng)居民訴求的改變，需要對(duì)兩種方法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，又需要引入新的F-檢驗(yàn)任務(wù)，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與t-檢驗(yàn)類(lèi)似。教學(xué)過(guò)程中，從檢驗(yàn)的目的和態(tài)度、如何響應(yīng)居民訴求改變、數(shù)據(jù)的取舍等角度引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成對(duì)可靠性檢驗(yàn)態(tài)度的共識(shí)。通過(guò)角色體驗(yàn)和任務(wù)完成，來(lái)體會(huì)分析工作如何服務(wù)民生訴求改變，如何樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)。

圖3 情景任務(wù)結(jié)合實(shí)際案例教學(xué)總體設(shè)計(jì)示意圖

本情景案例中檢驗(yàn)結(jié)果鉻排放未超標(biāo)，如果“三廢”排放存在鉻超標(biāo)會(huì)有什么后果呢？在總結(jié)拓展部分引入云南曲靖歷時(shí)9年的“鉻污染環(huán)境公益訴訟第一案”[8,9]，從破壞人與自然和諧共生所要付出的代價(jià)——漫長(zhǎng)的治理恢復(fù)過(guò)程所耗費(fèi)的大量人力、物力、時(shí)間和成本，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到維護(hù)人與自然和諧共生的新發(fā)展理念的重要性。同時(shí)思考如何避免這類(lèi)污染事件的發(fā)生，作為分析工作者，我們可以做什么？對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題需要德法并濟(jì)來(lái)治理，關(guān)鍵要從污染源頭上加強(qiáng)對(duì)污水排放綜合指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，而這就需要依靠分析工作者建立精準(zhǔn)、多指標(biāo)同時(shí)分析的方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、智能化的監(jiān)測(cè)。從而引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)分析工作職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任的價(jià)值認(rèn)同。

上述內(nèi)容為45分鐘課堂設(shè)計(jì)，同時(shí)布置了課前查詢(xún)和課后思考任務(wù)，如課前對(duì)t-檢驗(yàn)和F-檢驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)、鉻含量檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法進(jìn)行預(yù)習(xí)和查詢(xún)，課中采用了互動(dòng)問(wèn)答和對(duì)特定知識(shí)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)課堂講解；課后提出“該公益訴訟案件歷時(shí)9年，問(wèn)題和困難在哪里？”的思考任務(wù)，讓思政領(lǐng)悟從課內(nèi)延伸到課外。

3.3 化學(xué)分析法——基于核心素養(yǎng)形成的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)(以氮含量測(cè)定為例)

在酸堿滴定部分，圍繞氮含量測(cè)定對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)和創(chuàng)新，補(bǔ)充該方法的應(yīng)用、評(píng)價(jià)和改進(jìn)等內(nèi)容，圍繞學(xué)生的核心素養(yǎng)形成進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)：方法原理→反應(yīng)與計(jì)算→準(zhǔn)確滴定判據(jù)→操作糾錯(cuò)練習(xí)→不同氮含量測(cè)定方法(凱氏定氮法)的比較和評(píng)價(jià)→實(shí)際案例：三聚氰胺奶粉事件[10]→事件原因分析與發(fā)言→教師總結(jié)提升→挑戰(zhàn)任務(wù)，如圖4所示。

圖4 基于核心素養(yǎng)形成的氮含量測(cè)定創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)示意圖

教學(xué)中引入與凱氏定氮法應(yīng)用于食品中蛋白質(zhì)含量測(cè)定密切相關(guān)的“三聚氰胺奶粉”事件，關(guān)于2008年的這起食品安全事件，學(xué)生也都有一定了解，通過(guò)分組討論分析奶農(nóng)奶商的行為動(dòng)機(jī)、分析方法本身的不足和改進(jìn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)監(jiān)管、奶制品企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制等問(wèn)題，并做代表發(fā)言。以三聚氰胺等氮含量高的物質(zhì)添加替代蛋白質(zhì)，與熟悉該方法相關(guān)人員的職業(yè)道德缺失也有直接聯(lián)系。教師總結(jié)中可以從分析工作者的角度引導(dǎo)學(xué)生思考，面對(duì)食品安全問(wèn)題，我們可以做什么？如建立精準(zhǔn)的方法，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和遵守職業(yè)道德等。這次事件后，我國(guó)《食品安全法》和《生乳》新標(biāo)準(zhǔn)得以頒布，奶粉開(kāi)始實(shí)行“配方注冊(cè)制”，取消免檢實(shí)行普檢，奶制品也逐步開(kāi)始溯源管理。奶粉企業(yè)也開(kāi)始自建牧場(chǎng)，購(gòu)置大型檢測(cè)儀器，保證奶源和產(chǎn)品質(zhì)量，市場(chǎng)和行業(yè)進(jìn)一步規(guī)范。從分析方法本身考慮，凱氏定氮法應(yīng)用于測(cè)定食品中氮含量時(shí)非蛋白干擾的問(wèn)題如何解決？可以結(jié)合提供的參考資料布置課內(nèi)或課外的挑戰(zhàn)任務(wù)，讓學(xué)生提出改進(jìn)的策略。

3.4 四大平衡與科研前沿——以科研實(shí)例滲透求真、求實(shí)、求新思想

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，將四大平衡與人體中的平衡反應(yīng)相關(guān)聯(lián)，如酸堿性食物與人體酸堿平衡，“鉛中毒”與解毒，人體的氧化還原與氧化應(yīng)激，牙釉質(zhì)的沉淀平衡等，從個(gè)體健康的角度引導(dǎo)學(xué)生形成情感共鳴。借助相關(guān)話(huà)題討論和觀(guān)點(diǎn)真?zhèn)伪嫖觯纬蓪?duì)身邊與健康密切相關(guān)問(wèn)題或事件的態(tài)度共識(shí)，如針對(duì)“酸堿體質(zhì)理論”“抗氧化劑防癌”等偽科學(xué)的認(rèn)識(shí)，對(duì)齲齒形成、活性氧自由基的作用、有益與有害的配位作用的辯證認(rèn)知等。而針對(duì)“酸價(jià)超標(biāo)”、重金屬污染清除問(wèn)題，活性氧物種及腫瘤的檢測(cè)與成像等問(wèn)題，則結(jié)合科研實(shí)例來(lái)說(shuō)明分析工作者是如何面向國(guó)家戰(zhàn)略需求、服務(wù)人民健康，開(kāi)展創(chuàng)新性的科學(xué)研究，引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)分析化學(xué)前沿研究的價(jià)值認(rèn)知。

與酸堿平衡和緩沖體系相關(guān)的科研實(shí)例：比如腫瘤部位的細(xì)胞代謝發(fā)生了變化，局部會(huì)累積大量的乳酸，所以腫瘤的微環(huán)境是偏酸性的，利用酸性微環(huán)境激活探針信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)腫瘤部位的精準(zhǔn)成像，如果能改變?cè)撐h(huán)境，則可能逆轉(zhuǎn)基因表達(dá)，治療癌癥。發(fā)展微環(huán)境響應(yīng)型惡性腫瘤診斷治療新方法也屬于國(guó)家重大需求。

與配位作用相關(guān)的科研實(shí)例：對(duì)于“兒童鉛中毒與解毒”和“稻米中鎘污染和治理”等比較切入健康與環(huán)境的重要問(wèn)題，復(fù)雜生物和環(huán)境體系中重金屬離子的特異性檢測(cè)也是分析化學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。如何特異性檢測(cè)重金屬離子？從原理來(lái)分，有基于光學(xué)、電化學(xué)和生物化學(xué)的重金屬分析儀。測(cè)量思路上，既可以利用重金屬離子自身發(fā)射或吸收譜線(xiàn)性質(zhì)，或氧化還原電位差異進(jìn)行選擇性檢測(cè)，又可借助特殊配位劑配位后引起的吸收或熒光等光譜變化進(jìn)行測(cè)量，還可以借助金屬離子對(duì)酶的抑制作用或特定DNAzyme的識(shí)別作用來(lái)設(shè)計(jì)生物傳感器檢測(cè)。儀器的發(fā)展逐步向自動(dòng)化、智能化、微型化邁進(jìn)，如將比色分析自動(dòng)化的“全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀”，基于智能手機(jī)系統(tǒng)的便攜式重金屬離子檢測(cè)設(shè)備，利用微加工工藝的芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)。

與氧化還原與氧化應(yīng)激相關(guān)的科研實(shí)例：比如動(dòng)脈粥樣硬化引發(fā)的心腦血管疾病，目前是危害國(guó)民健康的“頭號(hào)殺手”，也嚴(yán)重影響了我們“健康中國(guó)戰(zhàn)略”的實(shí)施。與活性氧相關(guān)的氧化應(yīng)激是目前公認(rèn)的啟動(dòng)因素，但具體機(jī)理還不明確。分析工作者可以提供分子工具，捕捉到微量的活性物種，再轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的信號(hào)。借助國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助，分析化學(xué)團(tuán)隊(duì)的教師們開(kāi)展了相關(guān)研究，利用研發(fā)的活性氧響應(yīng)探針，可以靶向富集到動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊區(qū)域，對(duì)活性氧水平進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為疾病的早期診斷提供了一種可視化的手段。

與沉淀平衡相關(guān)的科研實(shí)例：沉淀反應(yīng)也可以被應(yīng)用于前沿研究中，如本科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的分子探針，識(shí)別目標(biāo)物后，就會(huì)激活生成沉淀型固態(tài)發(fā)光的納米顆粒，沉積在目標(biāo)物附近，產(chǎn)生不容易擴(kuò)散的信號(hào)。教學(xué)中結(jié)合虛擬仿真動(dòng)畫(huà)演示“原位型”和“擴(kuò)散型”探針的區(qū)別，以及利用沉淀型探針精準(zhǔn)識(shí)別并切除腫瘤的過(guò)程。利用該實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生從目標(biāo)物與沉淀劑反應(yīng)→沉淀沉積→指示劑變色→定量分析的化學(xué)分析思維，拓展到目標(biāo)物與探針識(shí)別后反應(yīng)→原位沉積→固態(tài)發(fā)光→指示目標(biāo)物位置→精準(zhǔn)成像的研究思維，初步理解沉淀型探針的前沿研究與沉淀分析法在化學(xué)本質(zhì)上的相通之處[11]?；谠撟钚卵芯块_(kāi)發(fā)的“腫瘤原位熒光標(biāo)記技術(shù)設(shè)計(jì)和探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”(http://hnuygbj.dlvrtec.com) 2021年獲評(píng)湖南省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程，可以輔助學(xué)生課后的科研探索。

通過(guò)這些話(huà)題觀(guān)點(diǎn)的討論辨析去偽求真，對(duì)身邊的健康問(wèn)題形成正確認(rèn)識(shí)，并傳播科學(xué)觀(guān)念。通過(guò)四大平衡密切相關(guān)的科研實(shí)例，讓學(xué)生了解基礎(chǔ)理論與科研前沿之間的相通之處，理解如何以服務(wù)人民健康為目標(biāo)，從分子水平上解決其中的分析科學(xué)難題，體會(huì)科學(xué)研究中蘊(yùn)含的“求真”“求實(shí)”和“求新”的思想，其內(nèi)在聯(lián)系如圖5所示。

圖5 基礎(chǔ)理論與科研前沿之間在求真、求實(shí)和求新上的內(nèi)在聯(lián)系

3.5 課外拓展——結(jié)合飲用水安全問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng)新課程實(shí)踐

為了將所學(xué)化學(xué)分析的方法原理應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，選擇了與環(huán)境和健康密切相關(guān)的飲用水安全問(wèn)題設(shè)計(jì)創(chuàng)新課程實(shí)踐。第一周就布置了課程實(shí)踐項(xiàng)目任務(wù)：“一個(gè)月前，從岳麓山流下的泉水可以安全地被飲用?，F(xiàn)在，飲用該水的人們感覺(jué)肚子疼痛，為什么？怎樣才能使它安全地被飲用？”

要完成該項(xiàng)目，需要弄清楚什么是“清潔”和“污染”的水？什么是飲用水標(biāo)準(zhǔn)？水中的成分有哪些？如何檢測(cè)？如何使水凈化？等基本問(wèn)題。針對(duì)項(xiàng)目任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)與污染源、定量分析、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、水質(zhì)凈化等問(wèn)題相關(guān)的小課題，其中至少包含2個(gè)定量分析問(wèn)題(如飲用水中總硬度、總堿量、溶解性總固體、化學(xué)需氧量、各種離子和污染物的定量檢測(cè))和1個(gè)拓展性的思考問(wèn)題(如飲用水安全與“健康中國(guó)2030”有什么關(guān)系？要實(shí)現(xiàn)飲水安全，需要關(guān)注哪些方面的問(wèn)題？飲水安全方面，分析工作者可以做什么？)，在此基礎(chǔ)上回答大的項(xiàng)目問(wèn)題。具體實(shí)施中采取組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，每組制作相應(yīng)課件，在專(zhuān)題討論課中進(jìn)行成果匯報(bào)。成果評(píng)價(jià)采用教師評(píng)價(jià)結(jié)合組間互評(píng)的方式，該成績(jī)計(jì)入平時(shí)成績(jī)。對(duì)課題感興趣的同學(xué)課外可進(jìn)一步去岳麓山進(jìn)行山泉水采樣，選擇特定目標(biāo)物進(jìn)行滴定分析操作測(cè)定含量。

該課程實(shí)踐采用了基于產(chǎn)出導(dǎo)向理念(OBE)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法(PBL)，不僅拓展了學(xué)生對(duì)實(shí)際樣品分析、國(guó)標(biāo)方法的理解，從解決小課題到完成項(xiàng)目任務(wù)和拓展性思考，循序漸進(jìn)地鍛煉了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，如圖6所示。實(shí)施過(guò)程加強(qiáng)了組員的合作意識(shí)，提高了解決飲水安全中的分析化學(xué)問(wèn)題的能力。在拓展性思考的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步結(jié)合疾病與飲用水污染問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生理解水質(zhì)安全是實(shí)施“健康中國(guó)2030”的基礎(chǔ)，從建立精準(zhǔn)分析技術(shù)，助力水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)的角度理解分析工作者的社會(huì)責(zé)任。

圖6 創(chuàng)新課程實(shí)踐示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，跳出章節(jié)知識(shí)邏輯的思維慣性，對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)和創(chuàng)新，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方式和智慧教學(xué)工具，強(qiáng)調(diào)啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)和主動(dòng)參與式合作學(xué)習(xí)，將知識(shí)、案例事件、學(xué)科問(wèn)題、育人元素進(jìn)行多元融合。對(duì)知識(shí)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)符合學(xué)生從記憶理解→應(yīng)用分析→評(píng)價(jià)創(chuàng)造的認(rèn)知維度變化規(guī)律，而該過(guò)程的實(shí)施不僅實(shí)現(xiàn)了科學(xué)素養(yǎng)、高階思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還借助案例、事件或問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了從情感共鳴到態(tài)度共識(shí)和價(jià)值認(rèn)同的延伸，以教學(xué)設(shè)計(jì)為橋梁，讓能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)呈雙螺旋式攀升，從教學(xué)走向教育，如圖7所示。

圖7 分析化學(xué)(1)課程思政建設(shè)特色與創(chuàng)新示意圖

如何建立課程思政效果評(píng)價(jià)的有效方式和途徑，也是我們思考和探索的問(wèn)題。分析化學(xué)(1)的教學(xué)評(píng)價(jià)將過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，通過(guò)前測(cè)、后測(cè)、當(dāng)堂測(cè)、問(wèn)卷等發(fā)現(xiàn)教與學(xué)中的不足，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案；而課堂互動(dòng)情況、慕課堂測(cè)試、慕課學(xué)習(xí)情況、課程實(shí)踐等數(shù)據(jù)則記錄了學(xué)生的過(guò)程性考核情況，能夠反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡和行為表現(xiàn)。期末終結(jié)性考試中設(shè)計(jì)了5分主觀(guān)性問(wèn)題，內(nèi)容與實(shí)際問(wèn)題或具體案例分析相關(guān)，考查學(xué)生在思想、責(zé)任和倫理等方面的綜合認(rèn)識(shí)和表現(xiàn)。從教師的角度，基于多元融合的教學(xué)設(shè)計(jì)，將育人元素深度融入到分析化學(xué)(1)的知識(shí)內(nèi)容中，通過(guò)啟發(fā)式互動(dòng)教學(xué)和參與式合作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)三者融為一體的教學(xué)目標(biāo)。分析化學(xué)(1)也獲評(píng)了教育部課程思政示范課程。但學(xué)生才是課程思政的直接學(xué)習(xí)者、感受者和受益者，他們主觀(guān)上的獲得感、言行上反映出的價(jià)值觀(guān)和社會(huì)責(zé)任感才是需要持續(xù)關(guān)注的。通過(guò)當(dāng)下的課程學(xué)習(xí)，增強(qiáng)了學(xué)生運(yùn)用正確的世界觀(guān)和方法論分析解決問(wèn)題的能力，采用主觀(guān)性問(wèn)卷調(diào)查抓取詞云圖了解到，學(xué)生通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)確實(shí)課堂參與感更強(qiáng)了，對(duì)分析化學(xué)“精準(zhǔn)”思想和“經(jīng)世致用”理念有了深入理解，對(duì)分析工作者的科學(xué)素養(yǎng)和價(jià)值追求有了認(rèn)同，通過(guò)學(xué)習(xí)有了專(zhuān)業(yè)知識(shí)之外的獲得感。但課程思政實(shí)施是否對(duì)學(xué)生價(jià)值觀(guān)改造起到影響還需要長(zhǎng)期跟蹤評(píng)價(jià)，是否知行合一，在學(xué)習(xí)、生活、工作中的行為表現(xiàn)等都需要進(jìn)行持續(xù)性跟蹤評(píng)價(jià)。