《绿色化学》课程思政的教学初探

别福升，丁洪晓，刘雪静

(1 枣庄学院鲁南煤化工工程技术研究院，山东 枣庄 277160；2 枣庄学院图书馆，山东 枣庄 277160)

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“高校思想政治工作关系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问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。2020年5月教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，要紧紧抓住教师队伍“主力军”、课程建设“主战场”、课堂教学“主渠道”，让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任，守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行。在十四五规划的新时代大背景下，于专业课程中融入思政元素，是对教育工作者全方位育人的新要求，也是围绕立德树人进行高校课程改革的最新方向。

《绿色化学》是化学类专业的一门重要的专业选修课，基于有机合成、化工产品设计与生产，从源头上防止污染而提出，具有明确的社会需求，是人类与环境和谐发展的更高层次的化学[2]。开展《绿色化学》课程思政建设，能够提升学生应用绿色化学的原理和知识解决实际问题的专业能力与水平，培养学生的可持续发展理念、社会责任感及爱国主义情怀，使学生成为新时代发展需求所需要的复合型人才。长期的教学实践中，我们认为开展《绿色化学》课程思政教育可以从以下三个方面进行。

1 课程教学中紧密联系经典事例，培养求真务实、开拓进取的科学素养

科学态度和科学方法是科学素养的重要组成部分，而科学技术是社会发展动力源泉，从经典的化学典故中引导学生领悟到化学进步给人类生活带来的巨大改善，同时也要看到滥用化学物质，给人类及环境带来的巨大伤害，从而促使学生树立正确的科学观，形成求真务实、开拓进取的科学素养。作为大学化学教育者，应该密切联系经典案例，在课堂教学中强化学生的求真务实、开拓进取的科学素养，培养学生们的可持续发展的根本认识。

例如在讲授“设计安全化学品”这一绿色化学基本原理时，可以引用联邦德国在20世纪50年的造成上万名畸形儿童出现的反应停事件，进行典型案列分析。“反应停”(沙利度胺)是当时治疗初期妊娠反应的特效药，可以迅速缓解呕吐症状，但一段时间之后，人们发现出生的婴儿的四肢残缺数量急剧上升，并且共同点是其母亲都服用过“反应停”药物。后经深入研究发现，该药物分子具有手性中心，是对映体的混合物，其中右旋产物(R构型)是能够高效抑制孕妇怀孕初期妊娠反应的活性有效成份，而左旋产物(S构型)却具有强烈致畸性，阻碍孕妇对胎儿的血液供应，导致“海豹畸形儿”[3]。后期还发现此药物上市之前的安全性评价缺少严格的临床实验数据，世界至少15个国家未经核实而不当使用了此药物。但是在美国上市之前，由于政府机构及时发现该药物缺少充足临床数据的重要漏洞，立即被停止引入市场销售，从而避免悲剧在美国的继续发生。手性中心带来的特殊效果，在农药的设计合成上也日渐重要。比如具有手性中心的杀虫剂，其左旋构型可能是对害虫高效致死而对人类无害的，而右旋构型是则是对人有剧毒反而对害虫低毒的，这种混合在一起使用的后果导致对人类和环境都造成巨大的危害。通过引入手性药物事件的案例，加深了学生对有机化学课程中分子手性认识和重视，同时能够引起对手性药物研究和拆分、检测技术研发的兴趣。还可以借此教育学生严格遵循实验规程，详实记录实验数据，养成严谨治学、敬畏生命、崇尚真理的科学精神及严谨求实的科学态度。要坚守职业道德底线，胸怀对国家和人民负责的大志。

在讲授“采用高效选择性催化剂”这一基本原理时，可以实时引入诺贝尔化学奖的例子，如2005年诺贝尔化学奖授予三位化学家因其在烯烃复分解反应的研究应用及发展[4]。烯烃的复分解反应是一种合成C-C骨架的新颖、有效的方法，实现有机化合物分子链的增长及合成特殊环状分子。但是在反应研究早期，烯烃复分解反应所使用的的催化剂需要苛刻的无水无氧反应条件，底物可拓宽程度差，反应收率低，大大限制了该反应的推广应用。后来，Grubbs通过系统研究催化剂的构效关系，设计了一种金属钌和膦配体合成的催化体系，能够在常温、常压下进行高效率的催化，反应过程简单迅速，反应速度快，副产物少，产生很少量的有毒害废弃物，对于环境保护非常有意义，高度符合了“绿色化学”的理论，推动了化工、医药和生物技术方面的革命性发展[5]。2010年诺贝尔化学奖授予钯催化交叉偶联反应，同样是一种用于合成C-C键的反应，可以精确有效地进行复杂化合物高效底物拓展，大大减少了催化过程中废弃物的生成以及减少了多余的衍生保护反应，广泛应用于药物、材料等领域[6]。2021年诺贝尔化学奖授予有机小分子催化剂——精确构建手性分子的新工具。小分子有机催化剂的碳原子骨架稳定，能够在其上设计诸多的活性活化位点，从而提高催化效率[7]。大部分具有高效催化活性的有机小分子催化剂都具有价格低廉、易于获取、毒性较低的特点，相对于传统金属催化剂的昂贵、脆弱、污染较大而言，大大满足了绿色化学的需求。但也要清楚的看到，通过结构设计而得到更高效的小分子催化剂，开发更适宜于规模化、工业化的催化剂，仍是化学家们亟需解决的重要挑战。通过诸多意义非凡例子的带入，可以引发同学们思考与共鸣：每一项伟大发明的研究突破，都归咎于科学家们能够进行长期坚持不懈的努力研发，能够勇于跳出思维定势而进行不断的创新研究，需要打下牢固的基础知识，要致力于发展具有自主知识产权的技术，服务国家发展、生态安全和国家安全战略需求，告诫同学们要养成扎扎实实、潜心钻研的科学态度和学习作风，敢于和甘于埋头苦干。

2 课程教学过程中结合日常学习生活，培养绿色理念

化学在人类社会的进步过程中扮演着重要的角色，给人类生产生活和社会发展带来了极大的物质丰富。但化学品的滥用、化学污染物的过度排放导致全球变暖、大气污染、臭氧层遭到破坏等问题日益严重，严重影响着人类的生产生活。而绿色化学可以从源头消除污染，实现零排放。将与日常学习生活直接相关的事件与课程紧密结合，很容易激发学生学习兴趣，提高学以致用的能力。在绿色化学课程学习过程中，通过不断地发掘专业知识与育人的结合点，精准施策，可以取得良好的教学效果。

在“绿色原料-二氧化碳”这一节时，给学生讲授CO2作为廉价原料的意义，同时介绍2021年国务院政府工作报告中关于优化产业结构和能源结构，力争2030年实现“碳达峰”和2060年“碳中和”的“双碳”工作目标内容及战略意义。实现CO2排放量减少的手段，一是碳封存，即吸收储存大气中的CO2；二是碳抵消，即利用可再生能源和低碳清洁技术，减少CO2排放量来抵消另一个行业的排放量，实现净零碳社会。而实现碳抵消的一个重要途径就是将CO2转变为有机化工产品，如合成甲醇、甲酸及其衍生物，碳酸二酯类化合物，甚至利用高效催化剂实现泡沫塑料的生产等。这其中我国科技工作者们做出了突出的工作，具有代表性的如：2017年中国科学院大连化学物理研究所直接实现了CO2转化制取汽油；2018年中科院长春应化所的CO2基生物降解塑料的工业化生产；2019年上海有机所的成果转化的世界首个CO2合成N,N-二甲基甲酰胺的千吨级中试项目落地；2021年中国科学院天津工业生物技术研究所在实验室中将二氧化碳人工合成淀粉的创造性技术突破，代谢反应缩短至11步，理论能量转化效率是天然农作物的3.5倍，此项技术突破成熟后，不仅可以解决世界各国备受困扰的碳排放及全球变暖的问题，还能够一定程度上解决能源资源问题，对世界粮食生产产生颠覆性的影响[8]。通过这些鲜活的事例，使学生认识科学基础知识转化为实际生产工艺的途径，同时让学生更加深刻的认识国家创新发展驱动战略和顶层设计路线，清楚的感受到一代又一代科学家们心系祖国，不怕艰难困苦的精诚报国的优秀品质，始终坚持国家及人民利益至上的高尚情怀，践行攻克基础学科前沿难题和关键核心技术的实际行动，进而培养学生绿色发展的理念和环保意识，树立学生的责任感和攻坚克难的无穷精神力量。

在“绿色有机合成技术”这一章节结束后，引导学生结合自己兴趣，选择一个已经做过的化学实验，通过查阅教材及文献前沿资料，从实验原理、实验过程和反应后处理等不同阶段中融入绿色化学的基本方法，重新设计合成路线，让学生亲自实际应用学到的绿色合成技术，引导学生从实际出发，从小事出发，增强环境保护的意识和责任感。例如在进行有机化学基础实验的选择和安排过程时，将合成实验“乙酰苯胺的制备”、基础操作“重结晶实验”和检测实验“有机化合物熔点测定”结合起来，利用往届学生实验结束回收的乙酰苯胺粗产物进行重结晶操作后，再利用提纯的产物进行熔点测定的操作培训。在学生参与的各个环节中，注重试剂的回收、循环及重复利用，避免了药品和试剂的浪费，形成了实验的良性循环。同学们以实际行动实施了绿色化学的理念，同时养成了团结合作、为他人负责就是对自己负责的团队合作实验习惯。

3 课程教学过程中融合爱国主义教育,培养社会责任感

爱国主义教育能够激发大学生的社会责任感和民族使命感，树立正确的政治观和价值观，有利于学生的健康成长，还关系到社会的和谐进步，民族和国家的未来。

在绿色化学的教学过程中，介绍当代中国著名的化学家及他们对中国化学进步做出的重要贡献，对学生能够进行潜移默化的爱国主义教育。例如在讲授“绿色化学反应”这一章当中，讲解原子经济性时，可以引入唯一以中国人的名字命名的人名反应：黄鸣龙还原法[9]。20世纪50年代，黄鸣龙先生突破西方发达国家的层次封锁，毅然放弃先进的科研条件，回到当时经济基础羸弱的祖国，在合成抗疟药时，将操作不便的“Wolff-Kishner还原法”的高压反应条件下改进为在常压下反应，同时简化操作，缩短反应时间，提高了反应收率和原子经济性，为我国甾族激素药物研发做出了卓越的贡献，带动了新中国的化学事业的发展。课程介绍“化工生产的零排放”时，

引入我国著名化学家侯德榜先生的“侯氏制碱法”，该制碱技术突破外国列强的技术壁垒，创造性地将合成氨工艺与制碱工艺合为一体，缩短了工艺流程，实现了连续化生产，原料利用率提高到96%以上，降低了能耗和原料成本[10]。该技术体现了绿色化学的要求，即从源头上减少和消除有毒有害物质对环境的污染。老一辈化学家们的爱国主义的精神和深厚的家国情怀值得现代人的学习和发扬，唯一的以中国人命名的人名反应以及“侯氏制碱法”的案列，能够激发学生的爱国情怀，增强民族自信和民族自豪感，激励学生们要肩负起自己的社会责任和历史使命，为实现中华民族伟大复兴的中国梦而奋斗。

在讲授“绿色食品”这一章节时，介绍绿色食品添加剂的使用原则及使用规范，事物性质的积累存在量的界限，超出量的界限，将发生质变。在教学中渗透国家食品安全知识，进行食品安全意识方面的引导，培养学生的职业道德精神和职业规范，增强社会责任感，树立正确的人生观、世界观和价值观。如通过“苏丹红事件”、“瘦肉精事件”、“地沟油事件”、“三聚氰胺奶粉”等与食品安全和生活息息相关的介绍，可以一定程度上提高学生们在生活中及时发现问题的能力，引起学习兴趣，增强食品忧患意识，做到学有所用，树立化学学习正确的价值观。

4 结 语

“课程思政”是一项系统化、长期化的新型教学模式，在实际的教学过程中应该与时俱进，吸收各种知识及时补充更加新颖、更具特色和感染力的思政案例，进一步完善教学体系设计，同时作为新时代的高校教师，还要不断提高自身政治素质和业务能力，推进全方位育人实践，使学生成为推进国家可持续发展的具有绿色意识和环保能力的高素质复合型人才。