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“有机化学”思政元素的挖掘与实践
——以“醛酮”为例*

2022-11-20于金涛

云南化工 2022年9期
关键词:卡脖子有机化学甲醛

于金涛

(常州大学 石油化工学院,江苏 常州 213164)

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出:“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,提升思想政治教育亲和力和针对性,满足学生成长发展需求和期待,其他各门课都要守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”[1]。这就要求高校教师要将理论知识和课程思政教育相结合,知识传授与思想引领、价值观塑造并行。

有机化学与人类生活息息相关,在能源、材料、制药、生命科学等领域都有十分重要的地位[2]。《有机化学》作为高等院校化学体系的必修课程,是培养化学、化工、制药、材料、能源、环保、生物等专业人才的重要基础课。因此,有机化学课堂必然成为化学相关专业开展思政教育的主阵地。这就要求有机化学教师应结合教学内容,深入挖掘思政元素,找准切入点,将知识传授与思政教育有机结合,使有机化学课程变得有深度、有高度、有温度、有情怀,提高学生学习的主观能动性和积极性,帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观,进而形成良好的职业素质和道德修养。本文选取“醛酮”这一章内容,从各方面挖掘这章蕴含的思政元素,如科学精神、职业素养和社会责任感,并将其融入课堂,推进课程思政与专业知识相结合。

1 以简单醛酮化合物在生活生产中的应用为思政元素的切入点

谈甲醛“色变”已成为现代人的普遍反应。甲醛是一种能溶于水有刺激性气味的无色气体,在室温下易挥发,它广泛存在于自然界中,大气中甲烷气体的光氧化反应就能够产生甲醛。同时,甲醛还广泛存在于生物细胞的新陈代谢过程中,在人体血液、常见的动植物体内都能检测出甲醛的存在。尽管甲醛会致癌,但人类生活并不能完全避免甲醛。例如,以甲醛作为原料制得的众多材料,如粘合剂、有“合成棉花”之称的维纶、用于木材加工和塑料工业的尿醛树脂、酚醛树脂等,广泛地应用于实际生活中。此外,甲醛还可以作为防腐剂、杀菌剂。甲醛真是令人“又爱又恨”。“爱”是因为它应用广泛又无可替代,“恨”它是因为其致癌性质。事实上,多数人只知道国际癌症研究机构把甲醛列为致癌物质,但有一个非常重要的前提条件却被忽略了,只有长时间接触高浓度的甲醛,才会表现出显著的致癌效果。

在此,需要引导学生用哲学观点——事物的两面性看待甲醛。任何事物都具有两面性,譬如,装修中的室内甲醛污染,对人们的健康来说,甲醛肯定是有毒气体。但另一方面,甲醛是一种工业原料,在某种程度上还有着不可或缺的角色。所以,我们应该要正确认识甲醛,并好好利用它,不能因为其“过”而否定其“功”。事实上,甲醛的“功”远远地大于“过”。

2 以醛酮化学性质涉及的人名反应为思政元素的切入点

醛酮的化学性质内容丰富,如亲核加成、氧化反应、还原反应等。这一章内容涉及的人名反应众多,如维蒂希反应、普尔金反应、坎尼扎罗反应、克莱森-施密特反应、拜耳-维立格反应、曼尼希反应、贝克曼重排反应、克莱门森还原、黄鸣龙还原等。这些人名反应的背后蕴含着这些科学家一个个精彩的励志故事。纵观有机化学发展的历史,每一次发现、每一次进步都是化学家们的执着、无畏的奋斗故事。他们的科研经历告诉学生:探求真理没有捷径,科学研究容不得半点虚假,心浮气躁、急功近利无法踏进科学的殿堂。此外,通过这些人名反应的实际应用说明基础研究是一切创新的源泉,让学生体会到人名反应对社会发展的重要性。适当简述人名反应的最新研究进展,使学生认识到科研无止境、创新无止境。

例如,讲述醛酮的氧化性质时,涉及酮的Baeyer-Villiger氧化。在此可以简述其发现史,启发学生科研时务必注意实验细节,要有坚持不懈的奋斗精神。同时也指出传统的Baeyer-Villiger反应的缺陷:使用大量的过氧酸会产生过量废酸,同时过氧酸是易爆炸物质,存在较大危险性。所以,人们在氧化剂上进行不断的创新,如采用双氧水、氧气,使得反应变得环境友好、安全,实现绿色合成[3-4]。

再如,讲述醛酮的还原性质涉及两个人名反应,一个是Clemmensen还原,另一个是Wolff-Kishner-黄鸣龙还原。黄鸣龙还原也是有机化学教材中唯一以的中国人命名的反应。在此,讲述知识点的同时,简述黄鸣龙还原反应的发现背景、经过以及该反应的优缺点[5],启发学生善于发现问题、发现不足,并敢于挑战难题进行创新。还可以简述黄鸣龙先生的个人事迹和对祖国发展的贡献[6],让学生感受先辈的家国情怀及严谨、创新的科研精神,激励学生传承科学家的高尚品质,培养严谨的科研态度和创新的科研精神。同时,也要让学生感受到民族危机感,结合落后就要挨打的近代史,激发学生立志成才、报效祖国的雄心。

3 以醛酮与氰化钠亲核加成为思政元素的切入点

亲核加成是醛酮重要的化学性质,其中涉及到与氰化钠亲核加成得到α-腈醇。氰化钠是剧毒化学品,但它是重要的基础原料,可作为化工原料、掩蔽剂、络合剂,用于化学合成、黄金提取、电镀、纺织、农药、医药、香精等行业。

在此,可以引导学生用哲学观点——事物的两面性看待氰化钠。同时,引导学生在进行化学实验和科学研究时,一定要时刻绷紧安全红线,严格遵守安全操作技术规程。化学化工行业是国民经济重要的支柱产业,举足轻重,近年安全事故时有发生。相关统计表明,从业人员安全意识淡薄、误操作是事故发生的主要原因。因此,培养学生的化工安全素养和安全习惯是非常重要的,做到“防患于未然”。引入近年来的化学化工安全事故作为警示性案例,如江苏盐城响水“3·21”爆炸事故、2021年3月31日的中科院化学所反应釜爆炸事故等,开展生命安全教育,提高安全意识和社会责任意识,认识到完善的安全管理和严格的操作规程可以避免或消除潜在的危险因素。

4 以“尼龙66”的卡脖子技术为思政元素的切入点

在讲述酮的氧化反应时,涉及到环己酮被硝酸氧化成己二酸的例子,很自然地会提及制备得到的己二酸的实际应用。最典型的例子就是己二酸作为原料与己二胺缩聚得到尼龙66。尼龙66又称锦纶66、聚酰胺—66、聚已二酰己二胺,其综合性能好,具有强度高、刚性好、抗冲击、耐油及耐化学品、耐磨和自润滑等优点,而且原料易得,成本低,因此广泛应用于工业、服装、装饰、工程塑料等领域。但是尼龙66严重依赖进口,主要原因是用于生成己二胺的原料己二腈全部依靠进口,也就是生成己二腈的“卡脖子”技术掌握在欧美公司手上。实现己二腈的国产化,打破国外技术封锁是我国尼龙66产业需要攻克的重点难题[7]。当然,国内也有公司在研发此项技术,已达到国产化,但产业化设施还在建设阶段,暂时还不能与国外公司竞争。

通过介绍尼龙66的作用和国内发展现状以及最近几年美国对中国实施“卡脖子”技术封锁,让学生认识到技术的自主创新和升级的必要性,解决“卡脖子”问题就是对我国创新能力、创新意志、创新精神的最大挑战;激励学生将来投身于解决科技领域关键技术“卡脖子”问题中,使学生认识到自己的历史使命。

5 结语

结合有机化学的教学教学内容,可以挖掘的“思政元素”有很多,如有机化学发展史、人名反应、社会热点等,可源自历史又可基于现实。本文以“醛酮”这一章的教学为例,发掘思政教育元素切入点,如源自历史的人名反应和基于现实的材料合成与应用及安全事故等,进行有机化学课程思政的实践,注重专业知识的学习与价值引领的统一,有助于学生形成正确的价值观念,培养学生的家国情怀、严谨的科研态度和持续创新的科研精神。

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