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《有机化学》课程思政教学案例---陈福山
2024-11-18 10:46 陈福山 

一、课程基本信息

课程名称

有机化学

课程性质

专业基础课

学 分

4

学 时

64学时

开课专业

生物科学

授课对象

药生A2311,药生A2312

二、课程思政建设总体思路

为适应国家对化学类高素质人才的迫切需求,提高教学质量,以满足新时代教育的不断发展,实现课程专业育人与思政育人的同向同行、互融互促,九江学院在有机化学教学中不断深化教育教学改革,在提升课程教学水平的同时深化对思政教育的探索与实践。课程教学以“育人为本、德育为先”为理念,通过构建思政资源库、现代信息技术与思政教学深度融合、开展专题活动等多种形式将思政教育与有机化学教学相融合,在教授课程专业知识的全过程中渗透思想品德教育,帮助学生树立正确的人生观、价值观,培养学生的爱国情怀、社会责任感、创新精神、实践能力等(如图1)。




图1教学大纲和课程思政教学目标

三、课程思政典型教学案例

(一)案例名称

《手性之美》

(二)教学目标

美育作为情感教育的重要途径,在培育和塑造学生的价值观方面同样发挥着重要作用。本文以手性章节讲授为例,从自然生活中的手性、手性相关的历史事件、中国科学家在手性研究上的贡献,以及手性与艺术融合的案例四个方面深入挖掘思政元素和美育元素,将美育融入课程思政的实践中,使美育和课程思政同向同行,实现以美育人、培根铸魂、立德树人的教育目标。

(三)教学设计与组织实施

实物与自身镜像不重叠的现象叫做手性。手性现象不仅在自然界中普遍存在,在微观分子层面也有类似现象:例如,组成我们生命的基本物质氨基酸、糖、乳酸等也具有手性,缓解人类病痛的药物中超过一半具有手性。可以说,手性与自然、生活、生命息息相关。但历史上手性现象也曾给人类带来巨大灾难。在教学过程中,教师要主动挖掘手性相关的历史事件、社会热点、重要科学进展等具有感染力的思政元素和案例,将价值观与知识传授、能力培养进行有机结合。另一方面,教师也需提高自身审美能力,深入挖掘学科中的科学美、情感美等美的元素,注重教学过程的形式美,培养和提高学生欣赏美、创造美的能力,让美育和课程思政同向同行、互融互通,在潜移默化中树立学生崇高的思想品德,激发学生关注自然、关爱社会、热爱专业、崇尚科学的情感。具体可从以下四个方面实施。




图2自然中的手性现象

1、 专业融入生活,感受自然和人文之美

教师向学生阐述手性的概念后,打破以往继续进行理论知识讲授的传统,先向学生提出问题:除了我们的双手,我们身体中还有哪些部位,也具有手性的特点?学生稍作思考,纷纷回答出双脚,双眼,双耳等等。教师充分肯定学生的回答,紧接着又提出第二个问题:大自然中是否也有手性的现象呢?学生陷入思考,教师做些许停顿,继而向学生展示了自然中的一些常见现象(图2),供观察和讨论。大到浩瀚的宇宙星云,小到细微之处的一只贝壳,一个海螺,一朵牵牛花的藤,它们都具有特定的“右旋”或“左旋”的旋转方向,这些自然景物都具有手性的现象。




图3牛奶中的乳酸(左)和运动产生的乳酸(右)

在以上教学基础上,教师继续从生活入手,用牛奶中的乳酸和运动后产生的乳酸作对比(图3),抛出问题:两种乳酸分子是同一种物质吗?带领学生逐步进入微观的化学世界,并引导学生应用新学知识对两个有机分子进行判断。教学过程中,教师还需要注意教学形式之美,运用学生常用的“流行语”、丰富的多媒体手段和生动形象的分子模型等,将理论知识以趣味性、视觉性的方式呈现出来,不仅让学生在轻松活跃的课堂中接受课程内容,提高了课堂效率,同时也提高了对美的认识和审美情趣。




图4沙利度胺的两种手性结构

2、立美育德,明辨善恶美丑

讲授“手性结构的标记”一节时,待学生掌握R/S构型标记规则后,教师再次举起两个手性分子模型向同学们展示,并阐述:我们已经直观地看到,互为实物和镜像的两个手性分子,其基团组成、基团间的链接顺序完全相同,唯一的差别就是基团在空间中的排列顺序。而这一差异,曾经导致了历史上著名的沙利度胺事件。20世纪50年代,德国一家制药公司研制出了一种叫做沙利度胺的药物来治疗妊娠初期妇女的恶心、食欲减退等反应。由于疗效确切,很快就推广到欧洲等全球46个国家使用。1961年,3位德国医师在妇产学科国际会议报告了海豹肢畸形胎儿病例。经调查证明,这种畸胎儿与孕妇在妊娠期间服用沙利度胺密切相关。沙利度胺是由一对手性分子组成的混合物,分别为R和S两种构型(图4)。其中R构型沙利度胺具有良好的镇定作用,而S构型沙利度胺却具有强烈的致畸性。通过学习沙利度胺事件,学生表示:德国制药公司由于对实验数据的草率而导致上万畸胎儿出生的“恶”,和弗朗西斯·凯尔西求真务实,最终挽救千万家庭的“善”,形成了强烈的对比,带给我们极大的震撼。前者让我们心情沉重,而后者所展现出的职业道德让我们感受到崇高美,不由心生崇敬。我们认识到在科学研究上,需要认真严谨地对待实验数据,并具备实事求是的科学精神。体会弗朗西斯·凯尔西的职业道德之美,锻炼了我们明辨是非、美丑、善恶的能力。

3、激发爱国情怀,感受科学之美、创新之美、奋斗之美

讲授“手性合成”这一节时,教师可引入中国科学家在手性方面的突出贡献。例如周其林院士在手性合成中的重要工作,供学生讨论学习。周其林院士致力于手性研究已有20多年。而早在2001年,已有科学家在手性领域获得了诺贝尔奖。很多人认为,若在这样的高度上再进行原创性的突破,其难度如同攀登科研上的珠穆朗玛峰。而周其林甘坐基础研究的“冷板凳”,以极大的专注投入到科学研究中,最终合成出一系列手性螺环催化剂(图5)。这类催化剂在多个反应中展现出了很高的催化活性和对映选择性,被应用于200多种反应和多种手性药物的生产,在合成化学中发挥了巨大功效[8],手性螺环催化剂也因此被称之为“周氏催化剂”。2019年,凭借“高效手性螺环催化剂的发现”项目,周其林院士团队获得了被誉为原创性最强、科技含量最高的国家自然科学奖一等奖。




图6手性螺环催化剂(左)及其X射线晶体结构(右)

教师通过介绍中国科学家在手性方面的突出贡献,激发学生的民族自豪感和爱国主义情怀,使学生意识到有机化学的进步离不开像周其林一样的科学家们的无私贡献。与此同时,教师要注意拓展学生多角度的审美视野,向学生渗透化学审美观念,避免只重视感官体验。不仅引导学生感受手性分子的结构之美和反应之美,还要通过感受这些外在的“形式美”,切身体会到科学家发现“美”的艰辛过程,以及追求“美”的锲而不舍的科学臻美精神。

(四)教学效果及反思

教师通过课前布置资料收集任务、课后布置小论文的形式,让学生谈谈“你所了解的身边的手性分子及中国科学家在手性方面的贡献”。通过学生的反馈,可以看出此次课程思政和美育的融合实践较好:“在对手性知识的学习后,手性分子的新奇结构,手性在生活、生产中产生的重要应用,给予了我们极大震撼,让我们感受到科学创新的美好所在,极大地推动了我们的学习积极性,也激发我们立志继承和发扬前辈事业,在科学研究的道路上继续探索的决心。与此同时,我们也感受了科学家们甘坐冷板凳,坚持科研探索的奋斗之美。”

四、课程思政建设特色与创新

高校的课程思政工作关系到高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本任务。教师需要深挖课程思政元素,并通过不断学习来提高自身审美能力,将美的教育、美的体验、美的表达有机融入课程思政的实践中。将美育和价值传递在专业知识的传授中渗透,引导学生了解学科、热爱学科,培养学生学科交叉融合及科学人文互通的思想意识,培养学生实事求是的科学精神,潜移默化地将职业道德、科学精神与家国情怀融入日常教学。通过拓宽多角度、多层次的美育视野,使学生体验到化学之美、自然之美、人文之美,最终实现“以美育人,培根铸魂,立德树人”的教育目标。

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