《綠色化學(xué)》課程思政的教學(xué)初探

別福升，丁洪曉，劉雪靜

(1 棗莊學(xué)院魯南煤化工工程技術(shù)研究院，山東 棗莊 277160；2 棗莊學(xué)院圖書館，山東 棗莊 277160)

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。2020年5月教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出，要緊緊抓住教師隊(duì)伍“主力軍”、課程建設(shè)“主戰(zhàn)場”、課堂教學(xué)“主渠道”，讓所有高校、所有教師、所有課程都承擔(dān)好育人責(zé)任，守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思政課程同向同行。在十四五規(guī)劃的新時(shí)代大背景下，于專業(yè)課程中融入思政元素，是對教育工作者全方位育人的新要求，也是圍繞立德樹人進(jìn)行高校課程改革的最新方向。

《綠色化學(xué)》是化學(xué)類專業(yè)的一門重要的專業(yè)選修課，基于有機(jī)合成、化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，從源頭上防止污染而提出，具有明確的社會需求，是人類與環(huán)境和諧發(fā)展的更高層次的化學(xué)[2]。開展《綠色化學(xué)》課程思政建設(shè)，能夠提升學(xué)生應(yīng)用綠色化學(xué)的原理和知識解決實(shí)際問題的專業(yè)能力與水平，培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展理念、社會責(zé)任感及愛國主義情懷，使學(xué)生成為新時(shí)代發(fā)展需求所需要的復(fù)合型人才。長期的教學(xué)實(shí)踐中，我們認(rèn)為開展《綠色化學(xué)》課程思政教育可以從以下三個方面進(jìn)行。

1 課程教學(xué)中緊密聯(lián)系經(jīng)典事例，培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)、開拓進(jìn)取的科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法是科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，而科學(xué)技術(shù)是社會發(fā)展動力源泉，從經(jīng)典的化學(xué)典故中引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟到化學(xué)進(jìn)步給人類生活帶來的巨大改善，同時(shí)也要看到濫用化學(xué)物質(zhì)，給人類及環(huán)境帶來的巨大傷害，從而促使學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀，形成求真務(wù)實(shí)、開拓進(jìn)取的科學(xué)素養(yǎng)。作為大學(xué)化學(xué)教育者，應(yīng)該密切聯(lián)系經(jīng)典案例，在課堂教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生的求真務(wù)實(shí)、開拓進(jìn)取的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生們的可持續(xù)發(fā)展的根本認(rèn)識。

例如在講授“設(shè)計(jì)安全化學(xué)品”這一綠色化學(xué)基本原理時(shí)，可以引用聯(lián)邦德國在20世紀(jì)50年的造成上萬名畸形兒童出現(xiàn)的反應(yīng)停事件，進(jìn)行典型案列分析?！胺磻?yīng)?！?沙利度胺)是當(dāng)時(shí)治療初期妊娠反應(yīng)的特效藥，可以迅速緩解嘔吐癥狀，但一段時(shí)間之后，人們發(fā)現(xiàn)出生的嬰兒的四肢殘缺數(shù)量急劇上升，并且共同點(diǎn)是其母親都服用過“反應(yīng)?！彼幬?。后經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)，該藥物分子具有手性中心，是對映體的混合物，其中右旋產(chǎn)物(R構(gòu)型)是能夠高效抑制孕婦懷孕初期妊娠反應(yīng)的活性有效成份，而左旋產(chǎn)物(S構(gòu)型)卻具有強(qiáng)烈致畸性，阻礙孕婦對胎兒的血液供應(yīng)，導(dǎo)致“海豹畸形兒”[3]。后期還發(fā)現(xiàn)此藥物上市之前的安全性評價(jià)缺少嚴(yán)格的臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，世界至少15個國家未經(jīng)核實(shí)而不當(dāng)使用了此藥物。但是在美國上市之前，由于政府機(jī)構(gòu)及時(shí)發(fā)現(xiàn)該藥物缺少充足臨床數(shù)據(jù)的重要漏洞，立即被停止引入市場銷售，從而避免悲劇在美國的繼續(xù)發(fā)生。手性中心帶來的特殊效果，在農(nóng)藥的設(shè)計(jì)合成上也日漸重要。比如具有手性中心的殺蟲劑，其左旋構(gòu)型可能是對害蟲高效致死而對人類無害的，而右旋構(gòu)型是則是對人有劇毒反而對害蟲低毒的，這種混合在一起使用的后果導(dǎo)致對人類和環(huán)境都造成巨大的危害。通過引入手性藥物事件的案例，加深了學(xué)生對有機(jī)化學(xué)課程中分子手性認(rèn)識和重視，同時(shí)能夠引起對手性藥物研究和拆分、檢測技術(shù)研發(fā)的興趣。還可以借此教育學(xué)生嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)規(guī)程，詳實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、敬畏生命、崇尚真理的科學(xué)精神及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。要堅(jiān)守職業(yè)道德底線，胸懷對國家和人民負(fù)責(zé)的大志。

在講授“采用高效選擇性催化劑”這一基本原理時(shí)，可以實(shí)時(shí)引入諾貝爾化學(xué)獎的例子，如2005年諾貝爾化學(xué)獎授予三位化學(xué)家因其在烯烴復(fù)分解反應(yīng)的研究應(yīng)用及發(fā)展[4]。烯烴的復(fù)分解反應(yīng)是一種合成C-C骨架的新穎、有效的方法，實(shí)現(xiàn)有機(jī)化合物分子鏈的增長及合成特殊環(huán)狀分子。但是在反應(yīng)研究早期，烯烴復(fù)分解反應(yīng)所使用的的催化劑需要苛刻的無水無氧反應(yīng)條件，底物可拓寬程度差，反應(yīng)收率低，大大限制了該反應(yīng)的推廣應(yīng)用。后來，Grubbs通過系統(tǒng)研究催化劑的構(gòu)效關(guān)系，設(shè)計(jì)了一種金屬釕和膦配體合成的催化體系，能夠在常溫、常壓下進(jìn)行高效率的催化，反應(yīng)過程簡單迅速，反應(yīng)速度快，副產(chǎn)物少，產(chǎn)生很少量的有毒害廢棄物，對于環(huán)境保護(hù)非常有意義，高度符合了“綠色化學(xué)”的理論，推動了化工、醫(yī)藥和生物技術(shù)方面的革命性發(fā)展[5]。2010年諾貝爾化學(xué)獎授予鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)，同樣是一種用于合成C-C鍵的反應(yīng)，可以精確有效地進(jìn)行復(fù)雜化合物高效底物拓展，大大減少了催化過程中廢棄物的生成以及減少了多余的衍生保護(hù)反應(yīng)，廣泛應(yīng)用于藥物、材料等領(lǐng)域[6]。2021年諾貝爾化學(xué)獎授予有機(jī)小分子催化劑——精確構(gòu)建手性分子的新工具。小分子有機(jī)催化劑的碳原子骨架穩(wěn)定，能夠在其上設(shè)計(jì)諸多的活性活化位點(diǎn)，從而提高催化效率[7]。大部分具有高效催化活性的有機(jī)小分子催化劑都具有價(jià)格低廉、易于獲取、毒性較低的特點(diǎn)，相對于傳統(tǒng)金屬催化劑的昂貴、脆弱、污染較大而言，大大滿足了綠色化學(xué)的需求。但也要清楚的看到，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而得到更高效的小分子催化劑，開發(fā)更適宜于規(guī)?；?、工業(yè)化的催化劑，仍是化學(xué)家們亟需解決的重要挑戰(zhàn)。通過諸多意義非凡例子的帶入，可以引發(fā)同學(xué)們思考與共鳴：每一項(xiàng)偉大發(fā)明的研究突破，都?xì)w咎于科學(xué)家們能夠進(jìn)行長期堅(jiān)持不懈的努力研發(fā)，能夠勇于跳出思維定勢而進(jìn)行不斷的創(chuàng)新研究，需要打下牢固的基礎(chǔ)知識，要致力于發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，服務(wù)國家發(fā)展、生態(tài)安全和國家安全戰(zhàn)略需求，告誡同學(xué)們要養(yǎng)成扎扎實(shí)實(shí)、潛心鉆研的科學(xué)態(tài)度和學(xué)習(xí)作風(fēng)，敢于和甘于埋頭苦干。

2 課程教學(xué)過程中結(jié)合日常學(xué)習(xí)生活，培養(yǎng)綠色理念

化學(xué)在人類社會的進(jìn)步過程中扮演著重要的角色，給人類生產(chǎn)生活和社會發(fā)展帶來了極大的物質(zhì)豐富。但化學(xué)品的濫用、化學(xué)污染物的過度排放導(dǎo)致全球變暖、大氣污染、臭氧層遭到破壞等問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重影響著人類的生產(chǎn)生活。而綠色化學(xué)可以從源頭消除污染，實(shí)現(xiàn)零排放。將與日常學(xué)習(xí)生活直接相關(guān)的事件與課程緊密結(jié)合，很容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)以致用的能力。在綠色化學(xué)課程學(xué)習(xí)過程中，通過不斷地發(fā)掘?qū)I(yè)知識與育人的結(jié)合點(diǎn)，精準(zhǔn)施策，可以取得良好的教學(xué)效果。

在“綠色原料-二氧化碳”這一節(jié)時(shí)，給學(xué)生講授CO2作為廉價(jià)原料的意義，同時(shí)介紹2021年國務(wù)院政府工作報(bào)告中關(guān)于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，力爭2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和2060年“碳中和”的“雙碳”工作目標(biāo)內(nèi)容及戰(zhàn)略意義。實(shí)現(xiàn)CO2排放量減少的手段，一是碳封存，即吸收儲存大氣中的CO2；二是碳抵消，即利用可再生能源和低碳清潔技術(shù)，減少CO2排放量來抵消另一個行業(yè)的排放量，實(shí)現(xiàn)凈零碳社會。而實(shí)現(xiàn)碳抵消的一個重要途徑就是將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化工產(chǎn)品，如合成甲醇、甲酸及其衍生物，碳酸二酯類化合物，甚至利用高效催化劑實(shí)現(xiàn)泡沫塑料的生產(chǎn)等。這其中我國科技工作者們做出了突出的工作，具有代表性的如：2017年中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所直接實(shí)現(xiàn)了CO2轉(zhuǎn)化制取汽油；2018年中科院長春應(yīng)化所的CO2基生物降解塑料的工業(yè)化生產(chǎn)；2019年上海有機(jī)所的成果轉(zhuǎn)化的世界首個CO2合成N,N-二甲基甲酰胺的千噸級中試項(xiàng)目落地；2021年中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在實(shí)驗(yàn)室中將二氧化碳人工合成淀粉的創(chuàng)造性技術(shù)突破，代謝反應(yīng)縮短至11步，理論能量轉(zhuǎn)化效率是天然農(nóng)作物的3.5倍，此項(xiàng)技術(shù)突破成熟后，不僅可以解決世界各國備受困擾的碳排放及全球變暖的問題，還能夠一定程度上解決能源資源問題，對世界糧食生產(chǎn)產(chǎn)生顛覆性的影響[8]。通過這些鮮活的事例，使學(xué)生認(rèn)識科學(xué)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)工藝的途徑，同時(shí)讓學(xué)生更加深刻的認(rèn)識國家創(chuàng)新發(fā)展驅(qū)動戰(zhàn)略和頂層設(shè)計(jì)路線，清楚的感受到一代又一代科學(xué)家們心系祖國，不怕艱難困苦的精誠報(bào)國的優(yōu)秀品質(zhì)，始終堅(jiān)持國家及人民利益至上的高尚情懷，踐行攻克基礎(chǔ)學(xué)科前沿難題和關(guān)鍵核心技術(shù)的實(shí)際行動，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生綠色發(fā)展的理念和環(huán)保意識，樹立學(xué)生的責(zé)任感和攻堅(jiān)克難的無窮精神力量。

在“綠色有機(jī)合成技術(shù)”這一章節(jié)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己興趣，選擇一個已經(jīng)做過的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過查閱教材及文獻(xiàn)前沿資料，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程和反應(yīng)后處理等不同階段中融入綠色化學(xué)的基本方法，重新設(shè)計(jì)合成路線，讓學(xué)生親自實(shí)際應(yīng)用學(xué)到的綠色合成技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際出發(fā)，從小事出發(fā)，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識和責(zé)任感。例如在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的選擇和安排過程時(shí)，將合成實(shí)驗(yàn)“乙酰苯胺的制備”、基礎(chǔ)操作“重結(jié)晶實(shí)驗(yàn)”和檢測實(shí)驗(yàn)“有機(jī)化合物熔點(diǎn)測定”結(jié)合起來，利用往屆學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束回收的乙酰苯胺粗產(chǎn)物進(jìn)行重結(jié)晶操作后，再利用提純的產(chǎn)物進(jìn)行熔點(diǎn)測定的操作培訓(xùn)。在學(xué)生參與的各個環(huán)節(jié)中，注重試劑的回收、循環(huán)及重復(fù)利用，避免了藥品和試劑的浪費(fèi)，形成了實(shí)驗(yàn)的良性循環(huán)。同學(xué)們以實(shí)際行動實(shí)施了綠色化學(xué)的理念，同時(shí)養(yǎng)成了團(tuán)結(jié)合作、為他人負(fù)責(zé)就是對自己負(fù)責(zé)的團(tuán)隊(duì)合作實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

3 課程教學(xué)過程中融合愛國主義教育,培養(yǎng)社會責(zé)任感

愛國主義教育能夠激發(fā)大學(xué)生的社會責(zé)任感和民族使命感，樹立正確的政治觀和價(jià)值觀，有利于學(xué)生的健康成長，還關(guān)系到社會的和諧進(jìn)步，民族和國家的未來。

在綠色化學(xué)的教學(xué)過程中，介紹當(dāng)代中國著名的化學(xué)家及他們對中國化學(xué)進(jìn)步做出的重要貢獻(xiàn)，對學(xué)生能夠進(jìn)行潛移默化的愛國主義教育。例如在講授“綠色化學(xué)反應(yīng)”這一章當(dāng)中，講解原子經(jīng)濟(jì)性時(shí)，可以引入唯一以中國人的名字命名的人名反應(yīng)：黃鳴龍還原法[9]。20世紀(jì)50年代，黃鳴龍先生突破西方發(fā)達(dá)國家的層次封鎖，毅然放棄先進(jìn)的科研條件，回到當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)羸弱的祖國，在合成抗瘧藥時(shí)，將操作不便的“Wolff-Kishner還原法”的高壓反應(yīng)條件下改進(jìn)為在常壓下反應(yīng)，同時(shí)簡化操作，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高了反應(yīng)收率和原子經(jīng)濟(jì)性，為我國甾族激素藥物研發(fā)做出了卓越的貢獻(xiàn)，帶動了新中國的化學(xué)事業(yè)的發(fā)展。課程介紹“化工生產(chǎn)的零排放”時(shí)，

引入我國著名化學(xué)家侯德榜先生的“侯氏制堿法”，該制堿技術(shù)突破外國列強(qiáng)的技術(shù)壁壘，創(chuàng)造性地將合成氨工藝與制堿工藝合為一體，縮短了工藝流程，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，原料利用率提高到96%以上，降低了能耗和原料成本[10]。該技術(shù)體現(xiàn)了綠色化學(xué)的要求，即從源頭上減少和消除有毒有害物質(zhì)對環(huán)境的污染。老一輩化學(xué)家們的愛國主義的精神和深厚的家國情懷值得現(xiàn)代人的學(xué)習(xí)和發(fā)揚(yáng)，唯一的以中國人命名的人名反應(yīng)以及“侯氏制堿法”的案列，能夠激發(fā)學(xué)生的愛國情懷，增強(qiáng)民族自信和民族自豪感，激勵學(xué)生們要肩負(fù)起自己的社會責(zé)任和歷史使命，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢而奮斗。

在講授“綠色食品”這一章節(jié)時(shí)，介紹綠色食品添加劑的使用原則及使用規(guī)范，事物性質(zhì)的積累存在量的界限，超出量的界限，將發(fā)生質(zhì)變。在教學(xué)中滲透國家食品安全知識，進(jìn)行食品安全意識方面的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德精神和職業(yè)規(guī)范，增強(qiáng)社會責(zé)任感，樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀。如通過“蘇丹紅事件”、“瘦肉精事件”、“地溝油事件”、“三聚氰胺奶粉”等與食品安全和生活息息相關(guān)的介紹，可以一定程度上提高學(xué)生們在生活中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的能力，引起學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)食品憂患意識，做到學(xué)有所用，樹立化學(xué)學(xué)習(xí)正確的價(jià)值觀。

4 結(jié) 語

“課程思政”是一項(xiàng)系統(tǒng)化、長期化的新型教學(xué)模式，在實(shí)際的教學(xué)過程中應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，吸收各種知識及時(shí)補(bǔ)充更加新穎、更具特色和感染力的思政案例，進(jìn)一步完善教學(xué)體系設(shè)計(jì)，同時(shí)作為新時(shí)代的高校教師，還要不斷提高自身政治素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，推進(jìn)全方位育人實(shí)踐，使學(xué)生成為推進(jìn)國家可持續(xù)發(fā)展的具有綠色意識和環(huán)保能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才。