課程思政在“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”中的實(shí)踐探索

田向榮，高保衛(wèi)，馮俊濤

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

隨著新時(shí)代高等教育立德樹人根本任務(wù)的明確，高校的思想政治教育工作不再僅僅局限于思想政治理論課的范疇，而是貫穿于教育教學(xué)的全過程，即形成思想政治理論課、綜合素養(yǎng)課、專業(yè)課三位一體的高校思想政治課程新體系[1]。隨著高校的思想政治教育工作理念由思政課程向課程思政的轉(zhuǎn)變，對專業(yè)基礎(chǔ)課程的專業(yè)育人功能提出了新的要求。也就是說，專業(yè)基礎(chǔ)課程不再局限于自身的專業(yè)育人功能，還要運(yùn)用馬克思主義的觀點(diǎn)和方法論積極探索并發(fā)掘思政元素，將其貫穿專業(yè)課程的教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)專業(yè)育人與思政育人的雙重功效。本文結(jié)合作者多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以思政元素的發(fā)掘?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，對“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”專業(yè)基礎(chǔ)課講授過程中課程思政理念的實(shí)施情況進(jìn)行了系統(tǒng)論述。

一、專業(yè)基礎(chǔ)課程開展思政教育的必要性

課程思政主要是指依托和借助于專業(yè)課、通識課而進(jìn)行的思想政治教育實(shí)踐活動，也可以理解為將思想政治教育融入專業(yè)課和通識課的教育實(shí)踐活動[2]。田鴻芬等認(rèn)為，課程思政是高校各類課程，尤其是專業(yè)課程開展思想政治教育的實(shí)踐路徑[3]。2018年，習(xí)近平總書記在全國教育工作會議上明確指出要把立德樹人作為教育工作的主線，融入思想道德教育、文化知識教育、社會實(shí)踐教育的各個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育、高等教育的各個(gè)領(lǐng)域。高等院校作為文化知識傳播的主戰(zhàn)場，在不同類別的課程中開展課程思政教學(xué)改革實(shí)踐探索，是落實(shí)新時(shí)代高等教育立德樹人，培養(yǎng)合格的中國特色社會主義建設(shè)者和接班人的主要途徑。近年來，各大高等院校積極推進(jìn)課程思政教學(xué)改革，形成了較為完備的課程思政理論體系，但也存在著一定的問題。劉印房認(rèn)為，高校思政課程向課程思政轉(zhuǎn)變的困境在于缺乏具體的措施和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對于課程思政的協(xié)同育人理念認(rèn)識不到位，如何發(fā)揮不同課程、不同主題獨(dú)特的思政育人功能，形成思政教育和立德樹人的合力缺少理論支撐和實(shí)踐探索[4]。目前，在專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革過程中，課程思政的系統(tǒng)性思考尚顯不足，主要依靠碎片化植入思想政治教育元素的模式，將思政元素基因式融入到專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程中，實(shí)現(xiàn)立體化滲透、浸潤式演繹，需要進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5]。因此，在各類專業(yè)基礎(chǔ)課程中系統(tǒng)開展課程思政的教學(xué)改革探索是實(shí)現(xiàn)高等教育立德樹人的必然選擇，是對當(dāng)代大學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀，建設(shè)文化自信、理論自信、道路自信和制度自信的中國特色社會主義的必然選擇。

二、“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”課程開展思政教育的意義與優(yōu)勢

“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”也稱為有機(jī)化合物波譜分析，是西北農(nóng)林科技大學(xué)制藥工程專業(yè)大二下學(xué)期開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的內(nèi)容主要涉及紫外可見光譜、紅外光譜、核磁共振波譜和質(zhì)譜等四種波譜分析方法在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)解析中的原理及其應(yīng)用。是學(xué)生在學(xué)習(xí)“無機(jī)及分析化學(xué)”“有機(jī)化學(xué)”“儀器分析”課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，為大三學(xué)年學(xué)習(xí)“天然藥物化學(xué)”“藥物分析”“藥物化學(xué)”等專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)。隨著西北農(nóng)林科技大學(xué)對學(xué)生轉(zhuǎn)專業(yè)政策的放開，大多數(shù)學(xué)生都有重新選擇專業(yè)的機(jī)會。因此，學(xué)生雖然已基本適應(yīng)大學(xué)生活，但仍處于職業(yè)生涯的迷茫期，學(xué)生對農(nóng)林院校開設(shè)制藥工程專業(yè)的專業(yè)認(rèn)同感較低，思想容易出現(xiàn)波動。就課程內(nèi)容而言，各種波譜分析方法的發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)生過程離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，也在此過程中產(chǎn)生了許多與課程內(nèi)容相關(guān)的諾貝爾獎獲得者。因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)融入思政元素，對于學(xué)生增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)同感與社會責(zé)任感，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀具有促進(jìn)作用；另外，通過專業(yè)引導(dǎo)，幫助學(xué)生規(guī)劃好職業(yè)生涯，通過科學(xué)家精神的時(shí)代引領(lǐng)作用，促使當(dāng)代大學(xué)生心存科技強(qiáng)校、科技強(qiáng)國的偉大信念，更好地服務(wù)于中國特色社會主義現(xiàn)代化建設(shè)。

每門專業(yè)課程都有其內(nèi)在的獨(dú)特學(xué)科屬性，都蘊(yùn)含著豐富的育人資源。如何讓學(xué)生在學(xué)好專業(yè)理論知識的同時(shí)，樹立正確的人生觀與價(jià)值觀，服務(wù)于中國特色社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，是每一位專業(yè)課教師應(yīng)該思考的問題。課程思政教學(xué)改革就是要挖掘每門課程中的思政教育資源，以便服務(wù)于學(xué)科建設(shè)，服務(wù)于學(xué)科育人，打造高等教育學(xué)科育人的共同體[6]。“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”屬于自然科學(xué)的范疇，在教學(xué)過程中融入思政教育具有獨(dú)特的優(yōu)勢。課程內(nèi)容中涉及的各種波譜分析方法是經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證的，其課程核心在于揭示化合物的結(jié)構(gòu)特征，即闡明物質(zhì)的固有本性。從課程的自然屬性角度出發(fā)，其本身就屬于自然辯證法的研究范疇。一個(gè)新化合物的結(jié)構(gòu)解析與推導(dǎo)過程，不僅需要學(xué)生掌握各種波譜學(xué)的基本知識，更要求學(xué)生具備良好的科學(xué)思辨能力和邏輯推理能力。因此，在“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”的教學(xué)改革過程中要利用好思政元素，一方面要注重學(xué)生對不同波譜學(xué)基本知識的掌握，另一方面要讓學(xué)生養(yǎng)成良好的思辨能力與邏輯推理能力，發(fā)揮課程專業(yè)育人和思政育人的雙重功效。

三、“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”各章節(jié)思政元素的發(fā)掘

1．科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力

緒論部分主要要求學(xué)生掌握分子能級與電磁波的關(guān)系，通過四大波譜的比較，讓學(xué)生初步掌握四大波譜在化合物結(jié)構(gòu)確定過程中的作用，激發(fā)學(xué)生對抽象理論學(xué)習(xí)的主觀能動性。此章節(jié)的課程思政元素切入點(diǎn)可從化合物結(jié)構(gòu)鑒定的發(fā)展史入手，揭示科學(xué)技術(shù)在推動人類確定化合物結(jié)構(gòu)方面所起的重要作用。四大波譜法用于化合物結(jié)構(gòu)鑒定的關(guān)鍵時(shí)期是19世紀(jì)末到20世紀(jì)中期，在此之前人類確定化合物的結(jié)構(gòu)是極其困難的。例如，從鴉片中發(fā)現(xiàn)具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜作用的嗎啡到其結(jié)構(gòu)確定花費(fèi)了120多年時(shí)間(1803-1925年)，而隨著波譜學(xué)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，從蛇木中發(fā)現(xiàn)具有降壓作用的利血平從發(fā)現(xiàn)到最終結(jié)構(gòu)確定僅僅用了幾年時(shí)間(1952-1956 年)。目前，四大波譜法已廣泛用于新化合物的結(jié)構(gòu)確定，尤其是核磁共振波譜和質(zhì)譜具有不可替代的作用，但其均需要淵博的理論知識作為化合物解析的背景。值得一提的是，2017年諾貝爾化學(xué)獎授予了在冷凍電鏡方面具有突出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家，2018年就已有文獻(xiàn)報(bào)道利用冷凍電鏡技術(shù)確定小分子化合物的結(jié)構(gòu)，也就是說，人們以后可能在冷凍電鏡下就可以看到化合物的結(jié)構(gòu)信息[7]?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，化合物結(jié)構(gòu)鑒定的發(fā)展史，就是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展史。

2．現(xiàn)象與本質(zhì)

紫外光譜法要求學(xué)生在熟悉紫外光譜產(chǎn)生原理的基礎(chǔ)上，熟悉各類化合物的紫外吸收特征，掌握含各類共軛體系的化合物最大吸收波長的計(jì)算方法，與儀器分析課程中要求應(yīng)用紫外光譜法進(jìn)行定量分析不同，“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”課程更注重結(jié)構(gòu)與紫外光譜的關(guān)系。紫外光譜法在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析中主要用于含發(fā)色團(tuán)和共軛體系的化合物結(jié)構(gòu)鑒定，相對于核磁共振波譜，其鑒定化合物提供的信息有限，但并不是代表紫外光譜法對結(jié)構(gòu)鑒定無意義。相反，由于紫外光譜理論研究成熟且儀器構(gòu)造簡單，許多大型儀器都與紫外光譜緊密聯(lián)系。本章節(jié)課程思政的切入點(diǎn)可從現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系入手。例如，用于定量分析的高效液相色譜儀，其大多數(shù)檢測器都為紫外檢測器，且目前大多數(shù)高效液相色譜都配備多波長檢測器和全波長檢測器。因此利用高效液相色譜進(jìn)行物質(zhì)定性、定量分析過程中，要充分利用液相色譜圖中反映的最大吸收波長(現(xiàn)象)，推測化合物蘊(yùn)含的可能結(jié)構(gòu)信息(本質(zhì))。要學(xué)會透過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)高效液相色譜配備紫外檢測器進(jìn)行定性定量分析的本質(zhì)。

3．理論聯(lián)系實(shí)際

紅外光譜法要求學(xué)生掌握紅外光譜產(chǎn)生的基本原理，熟悉紅外光譜樣品的制備，熟悉各種類型有機(jī)化合物官能團(tuán)的特征吸收頻率及其影響因素，學(xué)會應(yīng)用紅外光譜圖分析簡單化合物的結(jié)構(gòu)信息。在講解紅外光譜產(chǎn)生的基本原理過程中，可充分融入理論聯(lián)系實(shí)際的思政元素。對于無法用肉眼看到雙原子分子化學(xué)鍵的振動產(chǎn)生現(xiàn)象，可借助于經(jīng)典力學(xué)理論中連接兩個(gè)小球的彈簧做簡諧振動的模型，通過胡克定律闡釋振動頻率與鍵力常數(shù)與原子質(zhì)量之間的關(guān)系。而實(shí)際的雙原子分子的勢能曲線不是簡諧振動的對稱圖，而是有所偏離的拋物線圖，其產(chǎn)生的原因是分子內(nèi)部的運(yùn)動除了振動還有轉(zhuǎn)動，這也是紅外光譜又稱為振轉(zhuǎn)光譜的原因。再如，多原子分子紅外光譜產(chǎn)生的峰數(shù)與振動自由度密切相關(guān)，CO2分子的理論振動自由度為4，而實(shí)際紅外光譜中表現(xiàn)出2組峰，原因是CO2為對稱分子，對稱振動形式下偶極矩變化為零，且面內(nèi)振動與面外振動相重合，即只表現(xiàn)出不對稱伸縮振動和變形振動兩種振動形式而表現(xiàn)出2組峰。因此，將理論知識與實(shí)際情況相結(jié)合是掌握波譜學(xué)知識的有效途徑。

4．科學(xué)家精神、科技強(qiáng)校與科技強(qiáng)國的人生價(jià)值觀

核磁共振波譜是目前有機(jī)結(jié)構(gòu)鑒定的主要手段，要求學(xué)生在掌握核磁共振基本理論知識的前提下，會應(yīng)用核磁共振圖譜確定化合物的骨架信息。因此，核磁共振波譜是“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，如何激發(fā)學(xué)生的主觀能動性以熟練掌握本章內(nèi)容是學(xué)習(xí)本門課程的關(guān)鍵。本章節(jié)思政元素可引入科學(xué)家精神，增強(qiáng)學(xué)生科技強(qiáng)校、科技強(qiáng)國的人生價(jià)值觀。因?yàn)榻陙碇Z貝爾獎的獲得離不開核磁共振的貢獻(xiàn)。例如，2002年的諾貝爾化學(xué)獎授予了應(yīng)用核磁共振技術(shù)確定生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能的Kurt Wuthrich等科學(xué)家，2015年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了發(fā)現(xiàn)抗瘧藥物青蒿素的中國科學(xué)家屠呦呦，其中青蒿素的結(jié)構(gòu)確定就離不開核磁共振技術(shù)。然而，核磁共振儀還不能國產(chǎn)化，為了打破高端科研儀器被國外廠商壟斷、維修價(jià)格高昂的局面，在2018年底出現(xiàn)了北大核磁中心因核磁共振儀“失超”問題而引起的維權(quán)事件。因此，通過“科學(xué)家精神”的時(shí)代引領(lǐng)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的主觀能動性，刻苦學(xué)習(xí)、努力鉆研，運(yùn)用現(xiàn)代科技實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)校、科技強(qiáng)國的人生價(jià)值觀。

5．專業(yè)認(rèn)同感與社會責(zé)任感的培養(yǎng)

質(zhì)譜法要求學(xué)生掌握質(zhì)譜中常見的離子類型及常見的質(zhì)譜裂解方式，熟悉各類有機(jī)化合物的質(zhì)譜裂解規(guī)律，能運(yùn)用質(zhì)譜圖準(zhǔn)確確定化合物的分子量與分子式。氣質(zhì)聯(lián)用儀和液質(zhì)聯(lián)用儀配備不同的離子源類型，是準(zhǔn)確確定化合物分子量進(jìn)而進(jìn)行定性、定量分析不可缺少的儀器設(shè)備。本章節(jié)的思政元素可融入社會熱點(diǎn)事件，增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同感和社會責(zé)任感。具體可將體育賽事中興奮劑的檢測、農(nóng)產(chǎn)品與食品質(zhì)量控制中的農(nóng)藥殘留量檢測等熱點(diǎn)事件引入課堂。例如張?jiān)Ｆ咸丫撇剞r(nóng)藥殘留的罪魁禍?zhǔn)锥嗑`、甲霜靈可通過GC-MS或HPLC-MS進(jìn)行檢測。以“復(fù)旦投毒案”中飲水機(jī)殘留劇毒化學(xué)品N-二甲基亞硝胺，亦可以通過GC-MS或HPLC-MS進(jìn)行快速定性檢測的案例，對學(xué)生起到安全警示作用。通過課堂中引入社會熱點(diǎn)案例事件，可增強(qiáng)學(xué)生對制藥工程專業(yè)的認(rèn)同感與社會責(zé)任感。

6．物質(zhì)、聯(lián)系、發(fā)展、全面的辯證唯物主義

綜合圖譜解析要求學(xué)生熟悉一般化合物的結(jié)構(gòu)解析步驟，在掌握四大波譜學(xué)基本理論知識的前提下，對未知化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推導(dǎo)。一個(gè)未知化合物結(jié)構(gòu)的正確推導(dǎo)要充分運(yùn)用辯證唯物主義中物質(zhì)、聯(lián)系、發(fā)展、全面的觀點(diǎn)。首先，我們所看到的各種波譜圖，其本質(zhì)就是化合物(物質(zhì))的不同展現(xiàn)形式，通過人的理性邏輯思維推導(dǎo)過程，揭露其廬山真面目，以展示物質(zhì)的本質(zhì)；其次，各種波譜分析方法的原理不同，其特點(diǎn)和應(yīng)用也各不相同，每種波譜分析方法也都有自己的適用范圍和局限性，在推導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)的過程中，每種波譜方法提供的結(jié)構(gòu)信息又相互聯(lián)系、互相佐證，共同驗(yàn)證所推導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)的正確性；再者，化合物結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)過程不是一氣呵成的，是在大腦的思維過程中不斷肯定與否定的發(fā)展過程中逐漸完善的；最后，要充分利用每種波譜數(shù)據(jù)提供的結(jié)構(gòu)信息，全面審視所推導(dǎo)結(jié)構(gòu)的正確性?？傊?，新化合物的推導(dǎo)過程，要充分運(yùn)用辯證唯物主義物質(zhì)、聯(lián)系、發(fā)展、全面的觀點(diǎn)，最終確保推導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)的正確性。

四、“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程思政探索

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)課就是檢驗(yàn)和鞏固學(xué)生對理論知識掌握程度的重要手段。然而“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”實(shí)驗(yàn)課程一般存在大型儀器設(shè)備少或無相關(guān)大型儀器設(shè)備而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)變相為理論教學(xué)的情況。除常見的紫外光譜儀和紅外光譜儀外，質(zhì)譜儀和核磁共振波譜儀價(jià)格昂貴、維修困難，高校一般用于本科教學(xué)的數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)課程大多數(shù)是以教師示范性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生觀摩或少部分學(xué)生具體操作的模式，很難保障實(shí)驗(yàn)預(yù)期效果。針對目前實(shí)驗(yàn)課程中存在的主要問題，就要換角度、多方位思考，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，切實(shí)落實(shí)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)融合。例如，可將具有預(yù)測化合物波譜數(shù)據(jù)的Chemdraw軟件及波譜數(shù)據(jù)處理軟件MestReNova引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)以提升學(xué)生獨(dú)立處理波譜數(shù)據(jù)的能力。另外，可利用西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院建有的國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，對HPLC-MS儀、GC-MS儀和核磁共振波譜儀等大型儀器設(shè)備進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，提升學(xué)生操作大型儀器設(shè)備的技能。因此，充分重視思政元素中實(shí)踐對理論知識的檢驗(yàn)和鞏固地位，系統(tǒng)完善和落實(shí)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革方案，一方面對學(xué)生掌握相關(guān)大型儀器設(shè)備的操作技能、進(jìn)而更好地開展相關(guān)科技創(chuàng)新試驗(yàn)和本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，另一方面對提升學(xué)校制藥工程專業(yè)學(xué)生的總體素養(yǎng)和社會認(rèn)可度具有重要的推動作用。

綜上所述，在“有機(jī)結(jié)構(gòu)分析”這門專業(yè)基礎(chǔ)課程中進(jìn)行課程思政的教學(xué)改革探索，需要進(jìn)行系統(tǒng)的課堂設(shè)計(jì)。一方面要深入提煉思想政治理論的精髓，將課程思政的理念融入至各個(gè)章節(jié)的相關(guān)知識點(diǎn)，另一方面要充分重視思政元素中實(shí)踐對理論知

識的檢驗(yàn)和鞏固地位，加強(qiáng)和落實(shí)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革。只有將思政元素與專業(yè)知識的有機(jī)融合，才能實(shí)現(xiàn)專業(yè)育人與思政育人的雙重功效，才能發(fā)揮新時(shí)代高等教育立德樹人的根本作用。