思政元素与高分子化学课程的有机融合_王艳丽.pdf

56 Univ.Chem.2023,38(2),5664 收稿：2022-06-09；录用：2022-07-18；网络发表：2022-08-01*通讯作者，Email: 基金资助：岭南师范学院2020、2021年教育教学改革项目 教学研究与改革 doi:10.3866/PKU.DXHX202206017 思政元素与高分子化学课程的有机融合思政元素与高分子化学课程的有机融合 王艳丽，刘美珊，陈宝茹，钟耀煌，高天明，谭德新*岭南师范学院化学化工学院，广东 湛江 524048 摘要：摘要：将思政元素与教学内容有机融合是实现“立德树人”的有效举措。本文分别从高分子化学理论和实验教学入手，以学生为中心、产出为导向，构建思政目标，设计思政环节，对典型教学思政案例进行剖析，采用调查问卷和产出效果评价课程思政建设情况。结果表明，通过将思政元素有机融入在教学中，不仅加深了学生对专业知识的理解，而且提高了学生的思想政治素养。关键词：关键词：思政元素；高分子化学；有机融合 中图分类号：中图分类号：G64；O63 Organic Integration of Ideological and Political Elements in Polymer Chemistry Yanli Wang,Meishan Liu,Baoru Chen,Yaohuang Zhong,Tianming Gao,Dexin Tan*School of Chemistry and Chemical Engineering,Lingnan Normal University,Zhanjiang 524048,Guangdong Province,China.Abstract:It is an effective measure to realize moral education by organically integrating ideological and political elements with the teaching content.In this paper,starting from the theory and laboratory teaching of polymer chemistry,the ideological and political objectives were constructed,and ideological and political links are designed based on the strategies of student-centeredness and outcome-based education.Besides,the typical teaching ideological and political cases were also analyzed,and the ideological and political education effect of the course was evaluated via a questionnaire and output effect.It was certificated that the introduction and combination of ideological and political elements not only deepened students understanding of professional knowledge,but also improved students ideological and political accomplishments.Key Words:Ideological and political elements;Polymer chemistry;Organic integration 2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上多次强调，各类课程要用好课堂教学这个主渠道，课堂教学应与思想政治教育课同向同行，形成协同效应1。高等学校课程思政建设指导纲要中亦指出理工科类专业课程思政教育的目标是将马克思主义立场观点与学科精神培养相结合，提高学生解决问题的能力，树立大学生的民族自豪感和使命感2。本文基于高分子化学授课内容，以学生为中心、产出为导向35，构建思政目标，在高分子化学教学中融入思政元素，并对具体案例就如何将思政元素与课堂教学内容有机融合进行了探讨。1 高分子化学课程思政建设的必要性及现状分析高分子化学课程思政建设的必要性及现状分析 高分子化学是高分子材料与工程专业的核心课程。其课程目标是使学生围绕结构、性能和应用No.2 doi:10.3866/PKU.DXHX202206017 57 等方面的联系，较熟练地掌握高分子化学反应机理和方法的共同规律、反应动力学以及聚合反应实施方法等主要内容，培养高素质应用型工程技术人才。新时代要求高校教育既能培养高水平专业人才，还能培养具有家国情怀和使命担当的“四有”新青年。通过将学生对高分子材料的感性认知与理性思辨相结合，引导并强化学生的专业技能及道德素质的养成，将高分子化学课程的教学过程与“立德树人”紧密联系，无疑具有重要的现实意义。目前，已经有一些关于高分子化学课程思政建设的报道，诸如秦四勇等6以Carothers方程为具体案例，对在专业课程理论教学中开展课程思政的途径和方法进行了探讨；刘希光等7以目标导向理念为指导，通过在各个教学环节进行多种教学方法和教学模式的实践，构建了考核体系，为同类课程思政建设提供了参考价值。但迄今为止，在已有的高分子化学课程教学中仍然存在思政教育缺失及以“教”或“教师”为中心的现象；即使高校在高分子化学课程思政方面有一定的建设，但亦会出现思政目标不清晰、课程思政融合生硬和思政过度等相关问题。2 思政元素与课程的有机融合思政元素与课程的有机融合 以学生为课程思政建设的主体，以是否实现“知行合一”为导向，通过构建思政目标，设计时事引思政、科学家故事、时代大任新青年、马克思主义哲学、学科或中国高分子行业前沿等思政环节，将爱国情怀、社会责任、科学精神、人文精神及“四个自信”等思政元素融入高分子化学课程中，以期将科学精神与人文精神有机融合，从而达到育人为本、以德为先的目的8。下面就如何在理论和实验教学中融入思政元素并与课程有机融合进行了探讨。2.1 思政元素与高分子化学理论教学的融合思政元素与高分子化学理论教学的融合 教材是教学的依据之一，通过认真梳理教材内容，以学生学什么、如何学为初心，设计思政环节，有机融合思政元素，把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，践行习近平新时代中国特色社会主义思想。以讲解潘祖仁第五版高分子化学教材第二章习题第9题为例。题目：等摩尔二元醇和二元酸缩聚，另加醋酸1.5%，求p=0.995或0.999时聚酯的聚合度是多少？首先同学们认真读题和审题，让学生说出自己对这道题的理解，以学生的视角，得出“另加醋酸1.5%”存在两种含义：“另加醋酸为醇(或酸)用量的1.5%”；“另加醋酸为醇和酸总用量的1.5%”。通过对题目的解读，利用唯物论中人的意识能动性看待问题，培养学生缜密严谨的思维品质。关于解题方法，采用课堂讨论环节，分小组进行研讨、分析、归纳和汇总。解题方法1：利用不同基团数比计算聚合度(Xn)的方法进行解答，即采用公式r=NaNb+2Nb，其中r为两种单体的基团数比或摩尔比，p为反应程度，Na、Nb为羟基、羧基的起始基团数，Nb为另加醋酸的基团数，f为平均官能度。解题方法如下：基于的理解：设二元醇和二元酸均为1 mol，则醋酸为0.015 mol；r=NaNb+2Nb=22+20.015=0.985 当p=0.995时，Xn=1+r1+r-2rp=1+0.9851+0.985-20.9850.995=79.9 当p=0.999时，58 大 学 化 学 Vol.38Xn=1+r1+r-2rp=1+0.9851+0.985-20.9850.999=117.0 基于的理解：设二元醇和二元酸均为1 mol，则醋酸为0.03 mol；r=NaNb+2Nb=22+20.03=0.971 当p=0.995时，Xn=1+r1+r-2rp=1+0.9711+0.971-20.9710.995=50.9 当p=0.999时，Xn=1+r1+r-2rp=1+0.9711+0.971-20.9710.999=63.7 解题方法2：从培养学生多角度、多方位分析和解决问题的思政角度出发，提升学生辩证思辨能力，使其更加全面准确地认识和把握事物，做到用透过现象看本质的这一哲学观点看待科学问题，基于的理解，题中的配方组成如表1所示。表表1 聚酯的配方组成一 聚酯的配方组成一 配方一 官能度 原料物质的量/mol 基团物质的量/mol 二元酸 2 1 2 醋酸 1 0.015 0.015 二元醇 2 1 2 羧基总物质的量为2.015 mol，羟基总物质的量为2 mol，由于羧基过量，因此以羟基数为基准进行计算，该体系的平均官能度为：f=221+1+0.015=1.985 当p=0.995时，Xn=22-pf=22-0.9951.985=80.2 当p=0.999时，Xn=22-pf=22-0.9991.985=117.8 基于的理解，题中的配方组成如表2所示。表表2 聚酯的配方组成二 聚酯的配方组成二 配方二 官能度 原料物质的量/mol 基团物质的量/mol 二元酸 2 1 2 醋酸 1 0.03 0.03 二元醇 2 1 2 羧基总物质的量为2.03 mol，羟基总物质的量为2 mol，由于羧基过量，亦以羟基数为基准进行计算，该体系的平均官能度为：No.2 doi:10.3866/PKU.DXHX202206017 59 f=221+1+0.03=1.970 当p=0.995时，Xn=22-pf=22-0.9951.970=50.2 当p=0.999时，Xn=22-pf=22-0.9991.970=62.6 一道简单的高分子化学习题，存在两种解题方法，四种答案，以学生为主体，和学生共同分析解答，将思政环节蕴含于解题思路之中娓娓道来，对思政元素的融入收放自如、因势利导、顺势而为，有效破解了课程思政与课程融合生硬的这一问题。基于潘祖仁高分子化学第五版教材内容，结合教学知识点，实现思政目标构建，以学生为中心进行课程思政环节设计，为课程思政建设提供新思路。本课程具有代表性的知识点、思政目标及相应的思政环节设计如表3所示。表表3 高分子化学理论教学代表性的思政知识点、思政目标及相应的思政环节设计 高分子化学理论教学代表性的思政知识点、思政目标及相应的思政环节设计 章节 知识点 思政目标 思政环节设计 绪论 高分子的基本概念及分类 树立民族自信心和使命感 时事引思政：引入俄罗斯与乌克兰之间的战争，开展“军事中的高分子材料”小组话题讨论，学生主动了解当前中国军事材料的发展 高分子化学发展简史 培养不畏艰苦的科学精神 厚植爱国情怀 科学家故事：引入王葆仁院士试制出第一块有机玻璃及支持子女报名参军的事迹 唯物辩证法(质量互变规律)树立勇攀科学高峰的伟大信念 培养民族复兴大任的责任感 马克思主义哲学：中国高分子化学史是一个量变引起质变的过程，其中离不开中国科学家的努力，中国青年不忘初心，砥砺前行 缩聚和逐步聚合 线性缩聚物的聚合度 唯物辩证法(人的意识能动性)培养严谨的科学态度 马克思主义哲学：采用唯物辩证的思想讲述基团数比对聚合度计算公式推导的不同影响 Flory统计法推导出线性缩聚物分子量分布 唯物辩证法(科学发展观)树立一丝不苟的科学精神 马克思主义哲学：引导学生推导线性缩聚物的分子量分布，层层递进，螺旋上升推演 Carothers凝 胶 点 的 预测 深植科学精神和人文精神，树立正确“三观”科学家故事：在课堂讲解中顺势讲述Carothers发明尼龙，但因未能找到尼龙的应用，认为自身是失败者而自缢的故事 唯物辩证法(科学思维方法)培养缜密严谨的思维品质 马克思主义哲学：讨论Carothers方程引入典型思政案例，引导学生养成正确认识问题、分析问题和解决问题的习惯，提升辩证思辨能力 自由基聚合 原子转移自由基聚合 培养与行业适配，引领新技术、新产业发展的“新工科”人才 树立低碳环保理念 科学家故事：杨万泰院士发展了具有工业价值的可控/活性自由基聚合新方法，建立“简单绿色”的自稳定沉淀聚合新技术，为解决“全球巨量废弃烯烃利用”提供新途径 自由基共聚合 共聚合反应的意义 树立科学发展观 培养民族自信 学科前沿：阐述共聚合反应的意义，介绍学科前沿和工业化产品 共聚物组成微分方程 培养钻研精神 树立民族自信心和自豪感 科学家故事：颜德岳院士建立了“聚合反应非稳态动力学理论”(待续)60 大 学 化 学 Vol.38(续表3)章节 知识点 思政目标 思政环节设计 聚合方法 乳液聚合 以贯彻新时代中国特色社会主义为根本思想，厚植爱国主义，提升民族复兴责任感，坚定“四个自信”中国高分子行业前沿：介绍中国地区化工的国际龙头企业，以浙江龙盛有限公司为例阐述 离子聚合 离子聚合动力学方程 唯物辩证法(科学发展观)培养科学理论的发展和不断探究的科学精神 马克思主义哲学：离子聚合动力学方程仅针对某一体系提出，仍在不断发展，体现了科学知识是不断发展的，用发展的眼光看待科学 配位聚合 Ziegler-Natta引发剂 唯物辩证法(本质和现象的对立统一)培养潜心思考，敢于创新的科学精神 马克思主义哲学：通过讲述Ziegler-Natta引发剂的主要组分和作用原理，认识科学理论产生于发展的本质特征 2.2 思政元素与高分子化学实验教学的融合思政元素与高分子化学实验教学的融合 从实践上讲，高分子化学也是一门实验性科学。要求学生亲自动手做实验，不仅能促进学生对理论知识的理解，还能培养学生的动手能力，提升学生的实验技能。实验课程中蕴含的思政要素对提升学生的思想觉悟十分有益，但在已有的高分子化学实验教学中，教师往往忽略了这部分存在的思政建设，相关的研究报道亦较少。鉴于此，我们分别对高分子化学基础实验和综合性实验如何与思政元素有机融合进行了探讨。2.2.1 高分子化学基础实验教学与思政元素有机融合高分子化学基础实验教学与思政元素有机融合 基础实验着重培养学生的实验基本操作和技能。通过对课堂环节和实验内容的层层分析，鼓励学生自主探究实验目的及反应原理，搭建实验设备，提出设计课程中的思政环节并把握好课程思政度，使得课程中蕴含的思政元素发挥作用，实现知行合一。例如，在讲解苯乙烯(St)-丁二烯(Bd)共聚合实验时，和同学们一起回顾St和Bd的单体结构特点，研讨聚合方法，分析聚合机理、聚合工艺条件以及工业现状等等，深度剖析共聚合的意义。具体融入过程如下：采用基于问题学习(Problem-Based Learning，PBL)教学模式，提出问题：以St和Bd为单体的共聚物有哪些？为何相同的单体可以制备得到诸多性能不同的共聚物？引发学生思考，同学们分析讨论，教师归纳总结，补充知识点，即St和Bd结构单元连接方式不同可形成高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、热塑性弹性体(SBS)、丁苯橡胶(SBR)等，通过模拟结构单元的键接方式、微观结构及产品展示，如图1所示，掌握结构与性能的辩证关系，虽然HIPS、SBS和SBR的基本单元成分相同，图图1 HIPS、SBS、SBR的微观结构及产品展示的微观结构及产品展示 No.2 doi:10.3866/PKU.DXHX202206017 61 但由于小分子键接方式不同，从微观上积少成多引发宏观上的质变，致使HIPS、SBS和SBR的性能不同。通过本案例加深了同学们对微观世界和宏观物质世界的理解。同时，引导学生跳出课本，建立从简单的高分子合成反应延伸到大分子结构设计的科研理念，鼓励大学生从不同角度自主设计大分子，培养学生勤于思考、勇于创新的思维模式，倡导敢于实践、积极探索的科学精神。在高分子化学基础实验教学中，典型的实验内容、思政目标及相应的思政环节设计如表4所示。表表4 高分子化学基础实验典型教学内容、思政目标及思政环节设计 高分子化学基础实验典型教学内容、思政目标及思政环节设计 教学内容 思政目标 思政环节设计 尼龙66的制备 认识论中的第二个飞跃，正确认识理论与实践的辩证关系 马克思主义哲学：官能团端基封锁理论，理论指导实践，实践验证理论 单体和引发剂的精制 形成严谨的科学态度 培养生态环保理念及人文精神 时代大任新青年：鼓励学生对化学药品洗涤的纯化处理精益求精，激励当代青年需精益求精、求真务实 注重废水的回收，保护生态环境 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 坚定“四个自信”培养严谨踏实的学习态度 科学家故事：讲述丁肇中院士的科研之路 乙酸乙烯酯的溶液聚合 树立安全意识，防患于未然 时事引思政：2020年青岛高速公路发生30吨乙酸乙烯酯泄露事件 苯乙烯与马来酸酐的溶液交替共聚 唯物辩证法(原因与结果)培养自主学习能力 马克思主义哲学：采用PBL教学模式，回顾共聚物组成曲线，和同学们一起分析交替共聚的前提条件(e值相差较大的一对单体，有交替共聚倾向)，引入“因果”这对范畴，深化理论指导实践的哲学思想 苯乙烯-丁二烯 共聚合 唯物辩证法(原因与结果/质量互变规律)培养创新思维，倡导科学精神 马克思主义哲学：以St和Bd结构单元连接方式的不同，共聚物单体相同但性能不同，引导学生掌握结构与性能的辩证关系，加深学生对微观世界和宏观物质世界的理解 启发学生自主设计大分子，从材料组成、键接方式等出发思考如何合成性能不同的物质，倡导科学精神 丁二烯的配位聚合 树立安全意识 培养社会责任 时事引思政：2021年10月24日南京航空航天大学实验室的爆炸事件 2.2.2 高分子化学综合性实验教学与思政元素有机融合高分子化学综合性实验教学与思政元素有机融合 高分子化学综合性实验是针对本课程以及相关课程的综合知识拓展应用的实践性教学，不但对学生的知识运用能力提出了更高要求，也为国家培养科研人才储备打下基础。目前我国综合实力增强，培养了许多先进领域的高科技人才。回看中国的科学发展历程，一直存在科技人才流失的问题。在大学生本科阶段综合性实验环节中早期导入课程思政，深植爱国情怀，不仅是高分子化学理论课程思政的升华，而且对中国所面临的这一问题有一定的积极意义。我们以岭南师范学院高分子化学综合性实验教学之“导电高分子之苯胺的乳液聚合”为例，首先布置任务，学生除了梳理高分子化学所学的课程知识，如引发剂、氧化自由基聚合机理和乳液聚合等知识点外，还要查阅文献，设置讨论组并给予学生充分的调研时间，设计实验方案，提出实验思路与技术路线，教师对实验方案的可行性进行评估，与同学们一起分析乳液聚合中乳化剂的分子结构和特点、苯胺材料的特性，引出日本科学家白川英树因成功开发了导电性高分子材料而获得2000年诺贝尔化学奖这一事例，号召学生以民族复兴为己任，深植家国情怀，在课堂中张弛有度地融入思政元素。另外融入本课题组的课题研究9，即采用乳化剂复配获得溶致液晶模板制备钯/聚苯胺纳米复合材料，模板作用机理如图2所示，增加学生的知识贮备，拓展科研视野，以激发学生的科62 大 学 化 学 Vol.38研兴趣和培养探索精神为目标，鼓励学生积极参与科研训练、教师的课题研究。在实验操作中融会贯通知识，培养大学生科研能力、积极思考和刻苦钻研的科学精神。表5为岭南师范学院高分子材料与工程专业高分子化学综合性实验教学内容、思政目标及思政环节设计表。图图2 溶致液晶模板制备钯溶致液晶模板制备钯/聚苯胺纳米复合材料的形成机理演示图聚苯胺纳米复合材料的形成机理演示图 表表5高分子化学综合实验教学内容、思政目标及思政环节设计高分子化学综合实验教学内容、思政目标及思政环节设计 实验内容 思政目标 思政环节设计 高精度3D打印光敏树脂的制备及性能研究 唯物辩证法(科学发展观)培养勇于创新的科学精神 马克思主义哲学&学科前沿：介绍高精度3D打印光敏树脂的应用及科技前沿，和学生一起走近3D打印的世界 阻燃环氧树脂的制备及性能研究 树立安全意识 培养社会责任感 时事引思政：在讲解阻燃环氧树脂的功能时，以时事为契机，联系实验产品，普及安全知识 聚天冬氨酸的合成及阻垢性能研究 树立命运共同体理念 时事引思政：关注当前全球天气变暖，南极冰川融化的事件，使学生关注水资源及今后的发展，聚天冬氨酸水处理剂可进行绿色水处理，可实现水的循环利用 不同金属盐填充橡胶的改性研究 厚植爱国情怀 科学家故事：梳理橡胶知识，引入沈之荃院士对三元镍系顺丁橡胶的研发历程，展示了当代科学家爱国敬业，不畏艰难的优秀科学家品质 食品保鲜树脂的简易合成及应用 倡导绿色环保理念 行业前沿：资料搜集，分析食品保鲜树脂与行业上的保鲜材料膜的对比，提出树脂的实用性和环保性 导电高分子之苯胺的乳液聚合 培养积极思考、刻苦钻研和勇于探索的科学精神 深植家国情怀 培养民族复兴大任的责任感 学科前沿&时代大任新青年：布置任务，文献调研，分析、讨论，对可行性方案进行评估，引课题研究实例及诺贝尔奖背景，号召学生为民族复兴为己任，鼓励学生自主设计实验方案，积极思考和敢于实践 No.2 doi:10.3866/PKU.DXHX202206017 63 3 高分子化学课程思政效果评价高分子化学课程思政效果评价 融入思政元素的高分子化学课程分别在理论和实验教学中取得不错成效。我们基于成果导向教育(Outcomes-Based Education，OBE)理念，以岭南师范学院高分子材料与工程专业2018级、2019级和2020级三届大学本科生作为问卷调查对象，设计课程教学评教问卷对高分子化学课程思政效果进行反馈，主要包含6个问题：(a)你认为课堂中思政元素的融合有增加你在学习本专业知识的兴趣么？(b)你是否会主动继续关注行业前沿？(c)高分子化学课程中提及的科学家故事是否令你印象深刻？能说出具体的名字和贡献么？(d)你会持续关注高分子化学课堂中提及的时事么？(e)高分子化学课程有提高你从事科研的兴趣么？(f)你认为本专业对国家建设和民生改善的促进意义大么？调查分析如图3所示。图图3 课程思政效果问卷调查分析课程思政效果问卷调查分析 从调查结果上看，高分子化学课程思政取得不错成效，融入了课程思政元素的高分子化学课程深受同学们的喜爱，不仅让学生对专业知识有了更深的了解，而且提高了学生的科学素养和思想觉悟。受高分子化学课程思政的启发和影响，同学们积极参加科研项目和大学生创新创业比赛，多数同学都有提升自己学习经历和科学素养的需求，以2018级本专业毕业生为例，积极参与考研的同学50%以上，考取研究生的比例达到23%。学生更加主动关心民生和时事，关注行业发展动向、学科前沿和实际生产，安全意识、环保意识加强；同时，我们通过对问卷或产出效果中体现的具体问题进行评估，也对高分子化学及同类课程的课程标准和本专业的培养方案、毕业要求进行改进和优化，从而有助于推进高分子化学或同类课程思政建设的落实与推广。4 结语结语 通过将高分子化学课程与思政元素有机融合，将思想政治教育渗透、贯穿教学的全过程，润物细无声地向学生传播正能量，有利于塑造学生正确的世界观、人生观和价值观，令高分子化学课程变得有广度、有深度、更有温度。但是，教师是否能够基于高分子化学的内容特点，以学生为主体，重视效果评价，切实做到教学全方位育人，也是对教师能力的一种考验，值得教育工作者深入研究和探索。64 大 学 化 学 Vol.38参参 考考 文文 献献 1 习近平在全国高校思想政治工作会议上的讲话.2016-12-08.http:/ 2 高等学校课程思政建设指导纲要(教高 2020 3号).2020-06-01.http:/ 3 张树永.中国大学教学,2015,No.3,55.4 冯亚青,陈立功,张宝,闫喜龙,徐加良.中国大学教学,2018,No.9,48.5 张树永.大学化学,2019,34(11),4.6 秦四勇,李琳,江华芳.大学化学,2021,36(3),2007053.7 马松梅,牛余忠,李桂英,郭磊,张耀,刘希光.大学化学,2022,37(10),2204096.8 周惠燕,计竹娃,李卫宏,陈珏,夏晓静,彭昕,周双林.化学教育,2020,41(20),70.9 Tan,D.X.;Wang,Y.L.Mater.Res.Express 2018,5(3),35056.