新科技时代背景下综合化学实验课程思政元素的挖掘与融合

韩靖，王玉芹，丁益民，刘婉君

上海大学理学院化学实验教学中心，上海 200444

1 引言

当今世界局势复杂多变，科技革命突飞猛进，国与国之间的竞争归根结底就是高科技人才的竞争。高等院校是为国家输出专业人才的主要机构，其培养人才的专业素养和人文情怀直接关系到国家的发展和兴衰[1]。2017年中共中央、国务院印发的《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》指出要培养又红又专、德才兼备、全面发展的中国特色社会主义合格建设者和可靠接班人[2]。2018年习近平总书记在北京的全国教育大会上提出教育“要在坚定理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养、增长知识见识、培养奋斗精神、增强综合素质上下功夫”[3]的要求。上海大学原校长钱伟长先生在育人方面也有句名言：“我们培养的学生首先应该是一个全面的人，是一个爱国者，一个辩证唯物主义者，一个有文化艺术修养、道德品质高尚、心灵美好的人；其次，才是一个拥有学科、专业知识的人，一个未来的工程师、专门家[4]。”由此可见，思政教育和专业培养同向同行、协同育人的重要性。

高校思政理论课作为立德树人的关键课程，开设在大学生低年级选课阶段，随着年级攀升和各类专业课的不断加入，学生接受专业思政教育的频次和影响逐渐降低。课程思政作为新兴教学方法，提倡将思政内容融入专业课程教学，利用“课程思政”隐形教育力量进行多途径、多形式的深化和拓展，挖掘课程和思政的协同育人潜力，提高课堂育人能力和育人效果[5,6]，从真正意义上为国家培养和输送担任复兴大任的人才。因此，课程思政不仅是对高校课堂教学的一种创新，更是对学生全面发展、专业课程文化背景挖掘、课程理论体系丰富和发展的有益补充[7,8]。

综合化学实验作为本系的提升型实验课程，是应用化学专业本科生大学生涯最后的必修实践课程。通过两学期的连续排课，综合化学实验在专业知识传授和科技信息传播、社会热点应用和前沿知识拓展等方面高效发挥着作用。面向准毕业生们，综合化学实验还承载着价值观塑造、人生定位引导、职业生涯规划等更重要的思政教育职能。因此结合新科技时代背景，综合化学实验课程充分利用中心实验教学条件和设备的支撑，发挥师资思政育人主观能动性，积极开展思政元素的挖掘和融合，助力本系形成专业知识传授和思想教育齐头并进的良好氛围。

2 综合化学实验课程思政元素的挖掘和融合

古人有云：天时地利人和，这三者涵盖了通往成功的一切条件因素。因此综合化学实验首先在课程思政的实践上，能够结合专业特色，强调教研互哺，突出全面育人、育全面人的思政教学目标，充分运用“地利”(教学条件和设备支撑)和“人和”(师资思政育人主观能动性)这两个关键因素，形成常规育人机制和模式，有着先天课程思政建设优势；其次综合化学实验作为特色专业实践课，依托于大量科研成果的转化，实验内容新颖充实，思政元素丰富，具有课程思政建设和实施的“天时”(新科技时代背景)要素。

2.1 依托“天时”的思政元素挖掘和融合，促进课程思政系统化建设

科学技术的发展和进步源于生活并服务于生活，实验学科中的探索和成果反映了人类实现价值理想的成就，更体现了人类追求真理、刻苦奋斗的宝贵精神品质[9]。近年来，随着“万众创新”等科技强国政策的推进，中国科技创新活力不断迸发，自2015年以来，中国在自然科学领域的科研产出增加了63.5%，问鼎增速最快国家的位置，同时中国PCT国际专利申请量也跃居世界第一[10]。作为本系重点培育课程，综合化学实验得到院系科研团队的大力支持，实验项目大多转化于本系前沿学术科研成果，代表了一批优秀科学技术成就，并在教学规划时注重学科交叉，派生出丰富的励志人文故事、严谨求实的科学素养、大量的科技创新和发明应用等，为课程思政的实践提供“天时”优势。表1列举了部分实验项目的思政教学知识点、拓展案例以及对应的思政培育目标。

表1 部分综合化学实验项目的思政教学知识点、应用拓展案例和思政培育目标

科学技术的发展，推动创新型研究成果层出不穷，转化到实践课堂则激发了大量思政元素的挖掘和融合。借助于线上线下混合教学模式，通过教学设计，将教学知识点、思政元素、拓展案例和培养目标系统融入预习、课堂讲解、师生互动、答疑、实验报告的撰写和专业论文的合作提交等各个环节，从而达到将课程教学任务和思政培育目标有机结合的目的。首先，学生需要在中心网站或者学习通APP上下载课程安排、讲义、PPT和视频课件，通过对实验项目的深入预习，轻松开启新的学习历程。对于课程安排不明白、线上资源不会用、预习有困难的情况，同学都可以在微信群或学习通APP向教师提问和求助，以获得相应帮助。其次，在实践教学中，老师会结合具体项目的科技时代背景，深入挖掘思政元素，在专业知识载体之上自然输出思政知识点，引出拓展案例，助力培养学生会学习、会思考、会学以致用的能力，并以不同的思政案例，激发培养学生的哲学思辨能力，促进他们养成良好的职业素养、树立正确的社会主义核心价值观、永葆爱国精神、坚定科技报国的决心。另外综合化学实验是小班教学，每个班一般为5-8人，通过“一对一”的互动或实践示范，教师可以从能力和心理两个层面去帮助解决和协调实践教学中出现的个体差异，并结合启发式、讨论式、案例式、反证式等教学手段来充分调动学生学习的主动性。课后，通过线上线下答疑，作业批阅等进一步实现师生的深层次交流与互动，拉近师生距离。专业论文作为综合化学实验的课外考核形式，是课程思政实施的绝好途径。学生们根据选题自愿结成小组，分工协作，进行调研、文献检索、讨论和撰写。专业论文的考核既反映了学生们的科学研究和论文撰写水平，也检验了学生的科学素养、科研态度和团队合作水平，是思政培育效果的一次直观体现。因此，把思政育人目标融入到实验教学的各个环节，学生们可以在理论和实践学习中获得思政水平和学习能力的同步提高，还可以通过拓展案例的启发找到专业兴趣，在接下来的毕业设计和继续深造中明确心仪专业方向，尽早进行职业规划。图1为综合化学实验线上教学资源、师生互动截图和部分专业论文示例。

图1 综合化学实验线上教学资源、师生互动截图和部分专业论文

(续表1)

2.2 发挥“地利”支撑作用，拓宽思政育人窗口

上海大学综合化学实验中心主要由综合化学实验室、仪器平台和创新训练实验室组成，另有计算机房和多媒体实验室作为教学服务平台。其中计算机房作为开展相图计算和机器学习实验项目的场所，对教学提供了重要的硬件支撑，也常常是高年级学生进行文献检索和完成课后思政作业(收集各类故事)的平台。多媒体实验室则是老师们开展线上教学的重要场所，是课程思政实施的第二课堂。另外仪器平台目前共有涉及光谱、色谱、电化学、热分析、元素分析、核磁等种类的数十台大中型仪器设备，一直以来为仪器分析和综合化学实验提供设备支撑。在综合化学实验的开发和设计中，仪器设备的性能往往起着参考性的指导作用，决定了很多科研成果转化的可行性。因此，根据中心现有大中型仪器的配置和性能，结合综合化学实验项目中的材料表征和性能检测内容，合理考虑多学科的交叉融合，担任综合化学实验教学任务的仪器房间，都配套设置了思政案例宣传页，由任课教师和仪器管理员共同负责管理更新，并实现与仪器分析实验课程的资源共享。如图2所示，宣传课件主要围绕家国情怀、师长楷模、学科发展史料、社会时事热点、专业发展趋势等思政元素，把实验中的知识要点和仪器功能结合，并联合计算机房和多媒体实验室等的智能教学功能，充分发挥“地利”优势，积极拓宽综合化学实验思政育人窗口。

图2 部分仪器实验室课程思政宣传页

如高准确度旋光仪，在综合化学实验教学中用来测定食品中、药物中的手性分子含量。手性分子曾因“反应停”事件，让人印象深刻[11]，因此如何精准分离和正确使用手性分子显得尤为重要。上海大学杰出校友林国强院士一辈子专注研究手性化学，通过技术转让和建立手性药物重点实验室等形式促进成果转化，让民众实实在在地用上了价格便宜、疗效明显的药，实现了知识向生产力的转化。在2021年中国共产党建党百年之际，林院士还特地为本院系的师生上了一次以“传承红色基因，弘扬科学家精神”为主题的党课，讲述了自己科技强国的初心。另外林院士还在本系设立了“国秀奖学金”，以实际行动激励着广大学子在学习和科研的道路上勇往直前，勇攀高峰。通过林院士的案例导入，可以让我们的学生亲身感受和领略科学家心怀祖国、关心下一代的大家风范，激励学生将智慧和责任结合，勤奋学习，用所学知识切切实实为国家和社会服务。

电感耦合等离子体发射光谱在教学中用来测定中草药中的微量元素含量。中医作为世界医学上的一颗璀璨明珠，留存了众多的医学名著。在课上通过介绍《黄帝内经》《本草纲目》《伤寒杂病论》等中国十大医学名著的特色，展示我国中医药的源远流长和博大精深。尤其在新冠肺炎疫情中，中医药全程参与了抗疫工作，在治疗轻症患者、降低转重率方面效果显著。此外，中药、针灸、按摩、八段锦等疗法能够有效调节康复患者的心肺功能和血热等症状，帮助复阳患者排解痰栓，效果明显，极大地展现了中华民族的医药智慧和文化优势，增强了民族自信。针对新冠肺炎病症而行之有效的中西医结合治疗方案，也充分发挥出我国医疗特色优势，并在健全国际疾病预防控制体系和构建“人类命运共同体”实践中，贡献中国方案，彰显国人智慧，获得国际社会的一致好评。通过知识点延伸，再现了全球疫情肆虐时，中国的大国担当和制度优势，激起学生的民族自豪感和拳拳爱国心。

打好污染防治攻坚战，重点是打赢蓝天保卫战。离子色谱仪在大气环境质量的检测监控中发挥着重要作用。结合类似于气溶胶中无机离子的含量分析实验，引导学生开展对环境保护的思考。以碳达峰和碳中和的国家目标为主题，带动学生一起思考其含义和实现途径，并代入主人翁身份，探讨日常生活中的个人如何以实际行动开启绿色生活方式，来达到保护生态环境，促进人与自然和谐共生的目的。大家很喜欢这种探讨性的话题，各抒己见：少使用方便袋，减轻聚合物降解对环境修复造成的压力；出行使用公共交通，减少二氧化碳排放；少看手机多读书，减少能源消耗；多喝白开水，少喝瓶装水；联想到祖国西部的缺水地区，瓶装水开了口就要坚持喝完，一滴不能浪费……通过讨论，大家能把个人与国家的发展紧密联合在一起，把个人与自然的未来融为一体，相信在节能减排的理念上也会有更多的责任和担当。

液相色谱广泛应用于食品、化工、农业、环境、医药等领域的分析检测，是应用化学专业学生锻炼实验实践操作水平，提升化工应用能力的必备仪器。以化学家、中国色谱理论奠基人卢佩章院士为例[12]，向学生讲述他为开创和发展中国色谱学科做出的重要贡献，弘扬老一辈化学家在艰苦的条件下，脚踏实地、埋头苦干、开拓进取的奉献精神。通过结合液相色谱在食品营养成分、添加剂、污染物分析中的应用，强调食品安全问题，激发学生树立行业信仰，遵守职业道德，践行工匠精神。结合液相色谱在医学检验中的应用，以运动场违规使用兴奋剂为例，弘扬公平、诚信、道德的体育竞技精神。在2022年北京冬季奥运会到来之际，教师可以将话题延伸到北京——唯一摘得“双奥之城”桂冠的这座城市上。除了气候和地理环境优势，也从侧面体现了国际社会对中国以及北京这座城市的经济实力、基础建设、交通设施、城市治理和赛事管理能力的认可。经时间验证，随着软实力的提升，中国的国际地位日益攀升，在奥林匹克领域的实力和重要性不容小觑，大家应与有荣焉，更加坚定中国特色社会主义的道路自信和制度自信，将自身的成长、成才与国家的繁荣、富强紧密联系，不断提高自身的综合素养，共同担起中华民族的复兴伟业。

居安还要思危。由于中国的迅速崛起，近些年美国联合盟友对中国进行了一系列的打压和遏制，中美贸易摩擦频繁发生。结合金属的腐蚀与防护实验，教师以华为芯片事件举例，讲述芯片制造因为核心技术被垄断，国产难度非常高，从而导致华为屡屡被美国拉清单，卡脖子。以此激励学生要努力学好基础学科，潜心科研攻关，探索和掌握关键技术，实现自主知识产权，提升我国的核心技术竞争力，振兴中华企业。随着中美关系不断陷入僵局，赴美的中国留学生也面临着新的挑战，不仅申请专业被限制，而且总体拒签率变高，这也说明有国才有家，个人的发展与国家息息相关，我们的学生要有家国意识，要坚定科技强国、强国有我的担当和决心。

当这些充满色彩的思政宣传页放置在实验教室，不仅会激起学生的好奇和关注，也会激发教师的思政教育积极性。教师在备课中会不自觉地去多回顾科学发展历程，关注时事热点等，积极更新个人的思政知识库，从而在教学中才可以更自然地融入更多科学家的故事、学科发展史、科研发展前沿动态、仪器的最新测试技术应用等，丰富课堂内容，充实课堂思政话题，充分展现自己的思政育人能力。

2.3 发挥师资思政育人主观能动性，凸显“人和”育人优势

天时不如地利，地利不如人和，高校教师肩负着为社会培养和输送人才的重任，正是课程思政实施的关键因素[13]。要想挑起课程思政的大梁，首先教师自身必须要有思政意识和能力。与绝大多数理工科教师队伍有所不同，综合化学实验的授课教师团队主要由各学科带头人、双肩挑人员组成，有着学历高、教学经验丰富、教学方式灵活、思政素养水平高的优势，全面育人意识非常强。比如我们的系主任曹卫国教授，主讲经典的“三苯甲醇的制备”实验项目十余年，每次的调查问卷反馈都能获得学生最高的评价：老师讲课风趣幽默又不失严谨，对实验中所涉及的安全知识和规范操作一丝不苟地给予教导，对有机合成的来龙去脉和科学家的故事信手拈来，既励志，又积极向上，让我们真正体会到做化学人的乐趣。分管实验中心工作的系主任丁益民老师，负责“相图计算和相图测定”的授课任务，不仅能够带领学生们一起探索计算化学、大数据挖掘的奥秘，还会以陈念贻先生为例，讲述陈先生预见到国际化、网络化的数据库对于材料设计的重要性，以一己之力完成了工作量巨大的翻译工作，指导开发了熔盐相图智能数据库，且已汇入上海大学材料基因组工程研究院的数据库功能平台，为今后材料的设计和制备提供了很大的数据支撑，引导学生向为学科发展做出卓越贡献的老一辈专家教授致敬，学习他们满怀赤诚、孜孜不倦的学术追求，锐意进取、无私奉献的人格魅力。优秀的带教老师所具有的思政素养对学生具有很强的示范引领作用，并能意识到课程思政的重要性与必要性，会主动思考和探索课程思政的实施和效益，从而利于形成开展课程思政的内在驱动力[14]。

其次综合化学实验教研团队作为一个整体，有着极强的团队合作精神。作为校领航课程思政建设课程，项目除了总负责人外，每个实验项目也都明确责任人，具体负责课程思政的建设和实施。通过团队研讨，大家确定了统一的课程思政教学要求，并经老带新、老帮新、老评新的不同老新搭配循环教研活动，强化富有经验老教师的指导作用，激发团队的思政育人主观能动性，促进形成思政育人向心力。为了提高教师们的思政育人水平，教研团队还会邀请社科学院的老师作为专家参与我们的思政教学研讨，针对具体实验项目给予一对一的指导，把专业知识点与思想政治理论从哲学角度相似相溶，助力思政元素的提炼和精准表达。

再次借助本科生全程导师制，综合化学实验教研团队的教师多数都会在社区学院担任各类学生导师，一路陪伴学生从一年级的大类通识教育，到后面三年的应用化学专业学习，直至学生顺利就业或继续深造。通过全程导师工作论坛、“党建+社区”全程导师沙龙、“大类新生”培养研讨会等各类团队活动的开展，对启发教师的育人智慧，激发团队育人潜力有很大提升作用。教师的各类型导师的担任经历，既满足学生成长成才的各类实际需求，也为综合化学实验教研团队积累了丰富成熟的课程思政教学经历。如洪玲老师就是教师团队中智育和德育两手抓的能手，不仅被学校评为“全程导师十佳典型”，以“耐火隔热材料的制备及其导热系数测定”为主题指导的学生团队，在第二届全国大学生化学实验创新设计竞赛华东赛区获三等奖，以此转化的实验项目，介绍了耐热材料在船舶和航天飞机中的应用，大大拓展了学生的知识面，并以创新引导的形式分组上课，既培养了学生的文献调研能力、科学实验素养和严谨的论文撰写能力，又增强了学生的团队合作精神和举一反三的科研思辨能力。

3 疫情期间综合化学实验课程思政的实施情况

2020年初，因为新冠肺炎疫情影响，春季学期的综合化学实验临时改为线上授课，极具挑战。但随着近年来我国持续迅猛的科技发展，各地区都保有极高的网络覆盖率，这极大地保障了线上课程的硬件条件，大大提升了师生共同面对挑战的勇气和自信。

首先基于“人和”要素，教师和学生迅速建立了课程微信群，相关教务通知及课程安排在群里得到及时共享，学习资料则可在中心网站及学习通APP下载。这一举措让远在校园之外的学生立马有了归属感，对国家、学校、教师以及线上教学充满期待和信心。其次基于综合化学实验中心广泛的“地利”条件，教学团队一方面采用如图3的“ZOOM线上会议+实验室现场直播”的混合线上教学模式，进行理论讲解和实验展示；一方面把录制好的实验视频通过学习通平台共享，方便学生课后温习，切实提升线上学习体验。课程的考核除了增加线上理论考试，还通过调查问卷(图4)反馈获取到学生返校后的线下补课途径，便于实验室提前协调和安排。最后基于当下疫情防控的常态化，任课教师积极挖掘思政元素。如在光谱分析环节中，教师向学生介绍了病毒核酸检测的方法及原理[15]，并主要介绍了后疫情时代因为出差、异地求学、出国回国等原因需要提供核酸检测证明，其中会涉及到常用的检测方法——实时荧光RT-PCR和病原宏基因组测序(mNGS)以及它们的特点[16]。通过对病毒检测方法原理和区别的讲解，教师进一步加深了学生对化学学科的认识，让学生意识到化学是非常重要的学科，化学技术的发展和多向交叉，对于改进工业生产工艺，提高医疗检测水平，巩固和提高国防军事能力，发展尖端核心科学技术，改善人民生活都有很大作用。

图3 实验室现场直播教学和线上会议教学案例图

图4 调查问卷电子版留档案例

4 结语

综合化学实验作为一门专业实践类课程，具有思政元素丰富、硬件支撑条件好、师资思政水平高、实践教学感染力强等特点。结合各个实验项目的科技时代背景，综合化学实验积极挖掘思政元素，将其融入到各个教学环节中，促进学生思政水平和学习能力的同步提高；以仪器平台、计算机房和多媒体实验室等为支撑，积极拓宽课程思政育人窗口，充实课程思政教学案例；发挥师资思政育人主观能动性，提升师资思政育人能力，强化课程思政高效高质的示范引领和辐射作用。疫情期间，综合化学实验课程思政实践效果明显，既保证了正常的教学秩序和效果，又适时地熏陶了学生的爱国主义情怀，发挥出了高校思政教育的科学性与实效性。