新農(nóng)科背景下大學(xué)化學(xué)課程融入思政的探索與實(shí)踐

陳璐，李慧慧，曹敏惠，徐勝臻，周媛媛，王運(yùn)

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，武漢 430070

2019年4月教育部啟動(dòng)“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，全面推進(jìn)“新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科”的“四新”建設(shè)，由此吹響了“新農(nóng)科”建設(shè)的號(hào)角[1]；同年9月“北大倉(cāng)行動(dòng)”更是吹起了“新農(nóng)科”建設(shè)的集結(jié)號(hào)[2]；接著12月份“北京指南”進(jìn)一步落實(shí)“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0和“北大倉(cāng)行動(dòng)”，提出了建設(shè)新農(nóng)科的改革實(shí)踐方案[3]。在此背景下，我校率先設(shè)立了“智慧農(nóng)業(yè)”專業(yè)，并于2019年秋季開始招生。“智慧農(nóng)業(yè)”專業(yè)建設(shè)的目的是利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)涉農(nóng)專業(yè)，以迎接新世紀(jì)高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)的挑戰(zhàn)。大學(xué)化學(xué)是智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，主要內(nèi)容涵蓋有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)三個(gè)二級(jí)學(xué)科；大學(xué)化學(xué)也是新生進(jìn)校的第一門課，因此，在教學(xué)過程中融入課程思政，對(duì)學(xué)生扣好人生第一?？圩?，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和知農(nóng)愛農(nóng)情懷具有重要意義。

當(dāng)前，大學(xué)化學(xué)課程思政教學(xué)存在的主要問題：一是思政元素提煉不充分，與其他化學(xué)類課程有同質(zhì)化傾向，體現(xiàn)專業(yè)特色不夠；二是對(duì)“新農(nóng)科”建設(shè)及智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)認(rèn)識(shí)模糊，課程思政案例不夠貼切，思政元素融合得不夠自然；三是本課程面對(duì)的是大一新生，處于基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段，本身對(duì)自己專業(yè)認(rèn)知存在不深刻的問題。因此，大學(xué)化學(xué)課程思政教學(xué)改革從緒論課入手，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的思政建設(shè)，在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)不斷強(qiáng)化和延伸，使課程教學(xué)全過程都融入思政，以達(dá)成課程育人的總體目標(biāo)。

1 精心設(shè)計(jì)緒論課，第一要?jiǎng)?wù)培根鑄魂

緒論課一般1個(gè)學(xué)時(shí)，主要介紹化學(xué)發(fā)展的簡(jiǎn)史，化學(xué)與農(nóng)業(yè)的關(guān)系，特別是在智慧農(nóng)業(yè)方面如何發(fā)揮作用，以及學(xué)習(xí)大學(xué)化學(xué)的方法等。

1.1 探理論發(fā)現(xiàn)經(jīng)緯，析化學(xué)發(fā)展脈絡(luò)，解知識(shí)建構(gòu)方法

化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史大致可以分為古代及中古時(shí)期(17世紀(jì)中葉以前)、近代化學(xué)時(shí)期(17世紀(jì)后半葉到19世紀(jì)末)和現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期(20世紀(jì)以來)三個(gè)階段，內(nèi)容十分豐富，教學(xué)時(shí)主要闡釋化學(xué)發(fā)展的里程碑事件[1]。古代及中古時(shí)期：主要工作是制作陶瓷、冶煉青銅、染色、釀造、煉丹術(shù)、煉金術(shù)、火藥等，化學(xué)處于萌芽階段，主要呈現(xiàn)實(shí)用性、經(jīng)驗(yàn)性和零散性等特點(diǎn)，化學(xué)僅僅是一門技術(shù)，化學(xué)作為一門科學(xué)尚未誕生。從1661年玻意耳(Boyle，1627–1691，英)提出的科學(xué)元素論；1777年拉瓦錫(Lavoisier，1743–1794，法)提出燃燒的氧化學(xué)說；1807年道爾頓(Dalton，1766–1844，英)建立了原子論；1811年阿伏加德羅(Avogadro，1776–1856，意)提出分子假說；1828年維勒(Wohler，1800–1882，德)率先從無(wú)機(jī)物合成了有機(jī)物尿素，推翻了“生命力理論”；1857年凱庫(kù)勒(Kakule，1829–1896，德)提出了原子價(jià)學(xué)說、苯環(huán)結(jié)構(gòu)學(xué)說；1869年門捷列夫(Mendeleev，1834–1907，俄)提出了元素周期律。19世紀(jì)末X射線、放射性、電子的相繼發(fā)現(xiàn)，打開了原子結(jié)構(gòu)的大門，推動(dòng)了20世紀(jì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和量子理論的建立。進(jìn)入21世紀(jì)化學(xué)的發(fā)展從無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)到高分子化學(xué)→核化學(xué)→生物化學(xué)→邊緣科學(xué)等，化學(xué)已成為當(dāng)今的中心科學(xué)。

縱觀化學(xué)發(fā)展史，任何一個(gè)理論的建立都不是一蹴而就，往往會(huì)走彎路，甚至要先倒退再前進(jìn)，需要一代又一代科學(xué)家的艱辛探索，不斷去蕪除雜，最終才能成為真理。例如“燃燒的氧化學(xué)說”提出之前，1703年德國(guó)化學(xué)家斯塔爾提出了“燃素學(xué)說”，雖然該學(xué)說在本質(zhì)上是錯(cuò)誤的，但是它啟發(fā)人們?nèi)ニ伎肌⑻剿?，不斷?shí)踐、驗(yàn)證、修正假說，差不多用了近百年時(shí)間才建構(gòu)了燃燒的科學(xué)氧化學(xué)說。這些事例可以啟發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維、培養(yǎng)學(xué)生探索未知的精神，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

1.2 化學(xué)賦能農(nóng)業(yè)，鞏固專業(yè)思想，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)的作用越來越大，是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的基礎(chǔ)，農(nóng)藥、化肥，農(nóng)業(yè)設(shè)施、設(shè)備等都離不開化學(xué)試劑和材料，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量分析、農(nóng)產(chǎn)品加工更是與化學(xué)密切相關(guān)。顯然，沒有化學(xué)學(xué)科的助力，就沒有農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展。當(dāng)前，已進(jìn)入智能時(shí)代，化學(xué)在智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展方面有廣闊的用武之地，土壤的肥力和酸堿性、二氧化碳參與光合作用、肥料和農(nóng)藥的控釋等，都依賴各種化學(xué)傳感器[2,3]。未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以在智能化的工廠完成，穿著西裝在辦公室種田完全能成為現(xiàn)實(shí)。因此，智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)非常需要化學(xué)知識(shí)，以及由化學(xué)支撐的智能傳感等高科技技術(shù)。通過了解化學(xué)在智慧農(nóng)業(yè)中如何發(fā)揮作用，學(xué)生不僅熱愛自己的專業(yè)，也大大提升了學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

緒論課富于哲理和思辯，顯示了化學(xué)學(xué)科的辯證唯物主義思想，是培養(yǎng)學(xué)生辯證思維的土壤。通過與農(nóng)業(yè)的聯(lián)系，強(qiáng)化了學(xué)生的專業(yè)思想，明白了智慧農(nóng)業(yè)將來要干什么、怎么干，需要儲(chǔ)備什么樣的知識(shí)和能力等。因此，緒論課起到了動(dòng)員和鼓舞的作用，幫助學(xué)生明確了學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

2 提煉思政元素，課堂啟智潤(rùn)心

2.1 科學(xué)提煉思政元素，高度契合教學(xué)內(nèi)容

哲學(xué)來源于自然科學(xué)，化學(xué)屬于哲學(xué)范疇，1860年康尼扎羅(Cannizzaro，1826–1910，意)寫了一本書叫《化學(xué)哲學(xué)教程提要》，充分說明化學(xué)具有哲學(xué)屬性，其辯證唯物主義思想與生俱來。因此，大學(xué)化學(xué)課程本身就是課程思政的“富礦”，關(guān)鍵是這個(gè)礦在哪里挖、如何挖？當(dāng)然是應(yīng)回歸教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，這是選取挖礦點(diǎn)的依據(jù)，通過挖礦、篩選、分類、萃取，最后提煉出可以使用的原材料，目的是使所提煉的思政元素與教學(xué)內(nèi)容高度契合，使課程思政教學(xué)水到渠成(表1)。

表1 大學(xué)化學(xué)課程內(nèi)容與思政元素

(續(xù)表1)

大學(xué)化學(xué)課程中思政元素十分豐富，但必須提煉出與教學(xué)內(nèi)容高度契合的思政元素，課程思政教學(xué)才能達(dá)到如鹽入水、潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的效果。因此，通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，確定思政目標(biāo)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容要求進(jìn)行提煉，使用時(shí)方能做到自然天成。

2.2 做好思政案例設(shè)計(jì)，如鹽入水開展教學(xué)

課堂授課過程中如何自然融入課程思政，是很多教師的困惑，有時(shí)思政顯得生硬，有時(shí)思政素材與教學(xué)內(nèi)容關(guān)系不大，有時(shí)容易上綱上線引起學(xué)生反感等。因此，做到教學(xué)過程中自然融入、如鹽入水有一定困難。這也說明課前充分準(zhǔn)備是非常必要的，實(shí)踐表明，采取依托教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)所提煉的思政元素撰寫教學(xué)案例的方法是可行的。案例如表2所示。

表2 大學(xué)化學(xué)課程思政案例

思政案例的準(zhǔn)備為上好課提供了堅(jiān)實(shí)的保障，教師無(wú)需臨時(shí)拼湊思政元素融入課堂，大大提高了思政與教學(xué)內(nèi)容的融合度。當(dāng)然，教師在課堂教學(xué)時(shí)可以靈活運(yùn)用，不需要按照案例內(nèi)容生搬硬套，而是簡(jiǎn)要融入到教學(xué)內(nèi)容中。如，講到“含氮有機(jī)物”時(shí)，可以自然講到尿素的合成，給出一個(gè)例子即可，通過反應(yīng)方程式即可看出從無(wú)機(jī)物可以合成有機(jī)物，“生命力論”自然破產(chǎn)。最后，由參考案例做一個(gè)必要的總結(jié)延伸，畫龍點(diǎn)睛，自然流暢，顯示了化學(xué)專業(yè)課隱性思政的功能。

2.3 科學(xué)設(shè)計(jì)SPOC環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)

由于大學(xué)化學(xué)課程已建成了MOOC，在中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)運(yùn)行了3輪，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了基礎(chǔ)條件，資源豐富，學(xué)習(xí)便捷。利用MOOC開展SPOC教學(xué)，將“滿堂灌”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白灾鲗W(xué)習(xí)”的模式，引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，形成團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

圖1表明，SPOC教學(xué)模式是以MOOC為基礎(chǔ)的，包括MOOC學(xué)習(xí)、課堂講授、課外小組討論和課堂集體討論(翻轉(zhuǎn)課堂)等環(huán)節(jié)，MOOC主要由學(xué)生自主學(xué)習(xí)，完成相關(guān)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)后，教師即開展課堂授課，課堂上教師主要專注于突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)；小組討論是為課堂討論做準(zhǔn)備，如果直接進(jìn)行課堂討論，學(xué)生要么只能討論很淺顯的問題，要么根本就討論不起來。因此，討論課必須要有所準(zhǔn)備。主要原因如下：一是我們面對(duì)的是大學(xué)一年級(jí)新生，二是討論題往往是開放性的，涉及的知識(shí)內(nèi)容往往有一定的難度。我們嘗試在討論題中融入課程思政，通過討論更能提升課程思政教學(xué)的深度和廣度。因此，SPOC教學(xué)是聚知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造于一體的理想模式。

圖1 SPOC教學(xué)模式圖解

智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)的SPOC教學(xué)設(shè)計(jì)[6]為兩個(gè)班一起上課，然后分班進(jìn)行討論，課堂授課和課堂討論學(xué)時(shí)比為2 : 1。因此，翻轉(zhuǎn)課堂安排了較多時(shí)間。一般是提前3–5天發(fā)布討論題，學(xué)生查閱資料，做好討論準(zhǔn)備。課堂討論時(shí)，學(xué)生可以做PPT、可以直接演講、可以寫板書等，采取什么方式由學(xué)生自己決定。例如，講到混合堿知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以布置“侯氏制堿法”的討論題；講完四大化學(xué)平衡和部分有機(jī)化學(xué)內(nèi)容時(shí)，可以布置“徐光憲教授的稀土提取串級(jí)萃取理論”討論題等(表3)。

表3 大學(xué)化學(xué)SPOC教學(xué)部分討論題

設(shè)計(jì)開放性的討論題，學(xué)生需要查閱很多文獻(xiàn)，并綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)才能探究問題的本質(zhì)。例如，討論題(1)，首先應(yīng)了解歷史上堿是怎么制備的，有哪些方法和工藝等，這些問題若不調(diào)研清楚則無(wú)法回答后續(xù)問題。討論題(2)，具有更強(qiáng)的綜合性，內(nèi)容主要包括大學(xué)化學(xué)中的分析化學(xué)部分和吸光光度法等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的文獻(xiàn)查閱能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)際動(dòng)手能力等。討論題(3)，將思政元素融入到學(xué)生查閱文獻(xiàn)、制作PPT或?qū)W術(shù)海報(bào)以及課堂匯報(bào)過程中，通過教師科學(xué)設(shè)計(jì)的問題，讓學(xué)生在做中學(xué)、做中思、做中悟，悟出看待事物需要用辯證唯物主義觀、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等。類似的討論題對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)是顯而易見的，同時(shí)也進(jìn)行了愛國(guó)主義教育。總而言之，所設(shè)計(jì)的題目既具有隱性思政屬性，也具有顯性思政屬性。對(duì)學(xué)生探索精神、分析解決實(shí)際問題的能力、綜合歸納能力等都是一種鍛煉。

課堂是開展課程思政教學(xué)的主陣地，利用SPOC教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)明顯，主要體現(xiàn)在豐富的教學(xué)環(huán)節(jié)，多樣化的教學(xué)形式[7]。SPOC課程思政的教學(xué)模式，學(xué)生有較高的參與度，是大學(xué)生喜聞樂見的一種方式[8]。

3 強(qiáng)化考核環(huán)節(jié)育人功能，期中期末試卷融入思政

考試環(huán)節(jié)中繼續(xù)強(qiáng)化育人功能，在期中、期末考試試卷中融入思政，每次考試試卷中均有至少兩題以上包含有明顯思政內(nèi)容的試題[9]。題目?jī)?nèi)容主要關(guān)注我國(guó)科學(xué)家的成就和當(dāng)前的一些熱點(diǎn)事件，與課程重點(diǎn)內(nèi)容高度契合，具有較強(qiáng)的科學(xué)性和思政性，突出了科學(xué)思維的培養(yǎng)和愛國(guó)情懷的教育，學(xué)生對(duì)這一類考試題十分感興趣，因?yàn)樵囶}題型新穎，且具有故事性、時(shí)代性、新聞性(表4)。

表4 大學(xué)化學(xué)課程考試簡(jiǎn)答題

文中列舉的2017年考試題目，正值袁隆平院士“海水稻”研究取得重大突破，這是中國(guó)人的驕傲，而要克服的困難問題與課程中“滲透壓”知識(shí)點(diǎn)相關(guān)，作為考試題既體現(xiàn)了科學(xué)性，又能夠激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情和民族自豪感。所列舉的2020年考試題目，正值新冠疫情爆發(fā)，該題目既考查了“酸堿理論”知識(shí)點(diǎn)，又普及了殺滅病毒的基本常識(shí)，同時(shí)也體現(xiàn)了黨和國(guó)家對(duì)人民健康的關(guān)心。所列舉的2022年考試題目，正值冬奧會(huì)舉辦，巨大的“雪花”形主火炬臺(tái)讓每一個(gè)看過的人印象深刻，全國(guó)人民為這一創(chuàng)意感到驕傲，而其中蘊(yùn)藏的知識(shí)點(diǎn)是“氫鍵的形成”，將其作為考試題目體現(xiàn)了社會(huì)熱點(diǎn)與科學(xué)知識(shí)的融合。上述題目既能夠考查學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)，又讓學(xué)生了解了我國(guó)的科技創(chuàng)新，以及化學(xué)知識(shí)在各領(lǐng)域的應(yīng)用，重要的是體現(xiàn)了科學(xué)性和愛國(guó)性的統(tǒng)一。這一類考試題目題型新穎，又富含思政元素，傳授科學(xué)知識(shí)與塑造個(gè)人品質(zhì)兩不誤[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

在新農(nóng)科背景下，為適應(yīng)智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)的全面建設(shè)，大學(xué)化學(xué)在整合了無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等多個(gè)二級(jí)學(xué)科的基礎(chǔ)上，重構(gòu)了教學(xué)內(nèi)容，革新了教學(xué)模式，大量引入了與智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，既突出了智慧農(nóng)業(yè)專業(yè)特色，又較好地融入了思政元素。實(shí)踐表明，在兩個(gè)班授課、一個(gè)班討論的SPOC教學(xué)模式下，教師能夠從容、高效地開展課程思政教學(xué)活動(dòng)，從而有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、思辨能力和解決實(shí)際問題的能力，有效促進(jìn)了專業(yè)課程與思想政治教育課程的同向同行，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同育人的培養(yǎng)目標(biāo)。