通識(shí)類選修課《納米醫(yī)藥》課程的思政教學(xué)模式探索

梁宇光 李晶 陳建平 劉濤 臧慧敏 于敬茹 閆柄伏 武世奎

習(xí)近平總書記指出：“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)?！卑凑湛倳泴?duì)課程思政的要求，筆者探索了《納米醫(yī)藥》選修課程的思政教學(xué)模式，本著在改進(jìn)中加強(qiáng)的原則，在滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展的需求和期待的同時(shí)將學(xué)生工作和大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目融合到課程思政中，讓思想政治教育不僅有親和力和針對(duì)性，更具有實(shí)用性，真正做到思政元素與專業(yè)知識(shí)的有機(jī)融合，使思想政治教育潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入課堂教學(xué)。選修課程的學(xué)業(yè)壓力小，學(xué)生重視程度不夠[1]。將思政元素以生活中的一些奇特現(xiàn)象融入知識(shí)點(diǎn)的講解，會(huì)起到良好的效果[2]。由于課程形式和場(chǎng)地的限制，選修課程的實(shí)驗(yàn)很難開(kāi)展。課程實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)對(duì)創(chuàng)新元素的融入需求更加迫切[3]。團(tuán)隊(duì)在教學(xué)中總結(jié)了思政案例，提高課程的趣味性和學(xué)生參與熱情。此外，團(tuán)隊(duì)根據(jù)青年教師較多的特點(diǎn)，嘗試了利用學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新課題開(kāi)展團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、提煉，形成線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

1 納米醫(yī)藥中的思政點(diǎn)

由于缺少化學(xué)和材料課程的基礎(chǔ)，醫(yī)學(xué)和藥學(xué)專業(yè)學(xué)生理解納米材料的一些基本概念難度較大。教學(xué)團(tuán)隊(duì)將納米材料的一些特殊效應(yīng)與日常生活中的一些獨(dú)特現(xiàn)象結(jié)合，同時(shí)用哲學(xué)原理對(duì)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行解釋。

1.1 納米顆粒的表面效應(yīng)

1.1.1 基本概念

表面效應(yīng)是指納米粒子粒徑變小后，表面原子占總原子數(shù)比例增大，引起表面積、表面能都迅速增加。表面原子的晶體場(chǎng)環(huán)境和結(jié)合能與內(nèi)部原子不同。表面原子周圍缺少相鄰的原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易于其他原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來(lái)，因而表現(xiàn)出很大的化學(xué)和催化活性[4]。

1.1.2 生活實(shí)例分析

壁虎常出現(xiàn)在燈光照射的墻壁上、屋檐下或電桿上，甚至在光滑的玻璃上也能夠自由爬行[5]。筆者就這一現(xiàn)象在課堂上提問(wèn)時(shí)，學(xué)生會(huì)給出多個(gè)答案，如吸盤、黏液、鉤子等。就這一問(wèn)題筆者做了文獻(xiàn)調(diào)研。這是因?yàn)楸诨⒚恐荒_的底部長(zhǎng)著數(shù)百萬(wàn)根極細(xì)的剛毛，每根剛毛末端又有約400～1 000 根更細(xì)的分支。每平方毫米上5 000 根長(zhǎng)度在30～130 微米的剛毛。這些剛毛與物體間靠著分子間的范德華力實(shí)現(xiàn)了黏附。宏觀的物體之間相互作用力是十分微弱的，但剛毛的直徑小到一定程度后其相互作用力就不能忽視了。模擬實(shí)驗(yàn)表明，1 平方厘米的仿壁虎剛毛“膠帶”可產(chǎn)生3N 的粘著力，吸附300 克的物體[6]。這一事例充分說(shuō)明了納米材料表面效應(yīng)。

1.1.3 思政點(diǎn)分析

筆者將這個(gè)案例與現(xiàn)象與本質(zhì)的思政點(diǎn)相聯(lián)系，為學(xué)生講解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程需要不斷地探索，同時(shí)引入質(zhì)變與量變的辯證關(guān)系，啟發(fā)學(xué)生理解質(zhì)量互變規(guī)律，嘗試用不同視角看待事物，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生多視角觀察、分析和解決問(wèn)題的能力。

現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系：人們認(rèn)識(shí)事物，就是要透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)，把握事物的發(fā)展規(guī)律。這是一個(gè)艱苦、反復(fù)的過(guò)程。只有在實(shí)踐中通過(guò)對(duì)多方面現(xiàn)象的分析研究，去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里，才能實(shí)現(xiàn)“從現(xiàn)象到本質(zhì)、從不甚深刻的本質(zhì)到更加深刻的本質(zhì)的無(wú)限深化過(guò)程。在講到納米顆粒的表面效應(yīng)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容時(shí)，筆者將納米顆粒的表面效應(yīng)原理借助生動(dòng)形象的生活中的事例展現(xiàn)出來(lái)，給學(xué)生直觀的展示，同時(shí)又將學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到卻又容易忽略的生活現(xiàn)象用科學(xué)的原理進(jìn)行解釋，進(jìn)而聯(lián)系到現(xiàn)象與本質(zhì)的辯證關(guān)系，使學(xué)生學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟科學(xué)研究的真諦以及科學(xué)研究過(guò)程中所蘊(yùn)含的哲學(xué)原理。

量變引起質(zhì)變：質(zhì)量互變規(guī)律是唯物辯證法的基本規(guī)律，揭示了事物因矛盾引起的發(fā)展過(guò)程和狀態(tài)、發(fā)展變化形式上具有的特點(diǎn)，從量變開(kāi)始，質(zhì)變是量變的結(jié)果，量變是質(zhì)變的發(fā)生前提和準(zhǔn)備階段，但量變不因質(zhì)變而停止，質(zhì)變與量變的相互轉(zhuǎn)變體現(xiàn)的是唯物辯證法中運(yùn)動(dòng)與變化是事物發(fā)生發(fā)展的內(nèi)在本質(zhì)。

1.2 納米顆粒的小尺寸效應(yīng)

1.2.1 基本概念

當(dāng)顆粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米粒子的顆粒表面層附近的原子密度減少，導(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的物理性質(zhì)的變化[4]。

1.2.2 科研實(shí)例

當(dāng)白銀被細(xì)分到小于光波波長(zhǎng)的尺寸時(shí)，即失去了原有的光澤而呈黑色，這一現(xiàn)象在貴金屬金、鉑等納米顆粒中均有發(fā)現(xiàn)[7]。調(diào)控銀納米顆粒的粒徑和形貌，會(huì)變?yōu)榧t色、藍(lán)色、紫色等，甚至可以得到像彩虹一樣絢麗的色彩[8]。

1.2.3 宏觀與微觀的辯證關(guān)系

由于納米顆粒體積極小，屬于微觀領(lǐng)域，學(xué)生在理解微觀領(lǐng)域中的事物存在一定困難，該教學(xué)內(nèi)容講授時(shí)需要借助于宏觀的視角加以解釋，同時(shí)微觀上的納米顆粒數(shù)量眾多，由極其微小但又?jǐn)?shù)量極多的納米顆粒組成的納米藥物在宏觀上又展現(xiàn)出新的不同的特性，體現(xiàn)了量變引起質(zhì)變的質(zhì)量互變規(guī)律。利用宏觀和微觀的雙視角觀察和分析納米顆粒性質(zhì)，有助于學(xué)生理解和把握納米顆粒的小尺寸效應(yīng)。

1.2.4 聯(lián)系的觀點(diǎn)看事物

事物之間存在普遍的聯(lián)系是唯物辯證法中一個(gè)基本觀點(diǎn)。聯(lián)系或關(guān)系作為哲學(xué)范疇，包含一切事物、現(xiàn)象、過(guò)程之間及內(nèi)部諸要素之間的相互影響、相互作用和相互制約[9]。納米顆粒因其尺寸極其微小，在微觀視域里，納米粒子呈現(xiàn)出不同的特性，表現(xiàn)出一些全新的物理現(xiàn)象，但這些全新的特性和物理現(xiàn)象又不是孤立的，而是與其他特性和現(xiàn)象相互聯(lián)系的，即使尺寸小到納米級(jí)別，納米顆粒之間仍然存在相互作用和聯(lián)系。因而，納米顆粒的小尺寸效應(yīng)很好地反映了世間萬(wàn)物彼此相互聯(lián)系、相互作用的哲學(xué)原理。

1.3 納米顆粒的宏觀量子隧道效應(yīng)

1.3.1 基本概念

宏觀量子隧道效應(yīng)是基本的量子現(xiàn)象之一，當(dāng)微觀粒子的總能量小于勢(shì)壘高度時(shí)，該粒子仍能穿越這一勢(shì)壘。

1.3.2 生產(chǎn)中的實(shí)例分析

在制造半導(dǎo)體集成電路時(shí)，當(dāng)電路的尺寸接近電子波長(zhǎng)時(shí)，電子就通過(guò)隧道效應(yīng)而溢出器件，使器件無(wú)法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在0.25 微米。研制的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應(yīng)制成的新一代器件[10]。

1.3.3 用發(fā)展的眼光看問(wèn)題

經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，物體越過(guò)勢(shì)壘，有一閾值能量；粒子能量小于此能量則不能越過(guò)，大于此能量則可以越過(guò)。例如騎自行車過(guò)小坡，先用力騎，如果坡很低，不蹬自行車也能靠慣性過(guò)去。如果坡很高，不蹬自行車，車到一半就停住，然后退回去[11]。

量子力學(xué)則認(rèn)為，即使粒子能量小于閾值能量，很多粒子沖向勢(shì)壘，一部分粒子反彈，還會(huì)有一些粒子能過(guò)去，好像有一個(gè)隧道，故名隧道效應(yīng)（quantum tunneling）?？梢?jiàn)，宏觀上的確定性在微觀上往往就具有不確定性。雖然在通常的情況下，隧道效應(yīng)并不影響經(jīng)典的宏觀效應(yīng)，因?yàn)樗泶茁蕵O小，但在某些特定的條件下宏觀的隧道效應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)[12]。

通過(guò)該案例和思政點(diǎn)的講解可以讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)的進(jìn)展是不斷向前的，發(fā)展地看問(wèn)題是創(chuàng)新思維的關(guān)鍵要素。馬克思主義基本原理認(rèn)為發(fā)展是事物運(yùn)動(dòng)的永恒主題，科學(xué)研究與探索亦是如此。納米顆粒的宏觀量子隧道效應(yīng)的科學(xué)研究過(guò)程和對(duì)此效應(yīng)的解釋也折射出真理發(fā)現(xiàn)的過(guò)程：真理的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)從相對(duì)向絕對(duì)無(wú)限接近的過(guò)程，即由相對(duì)真理無(wú)限接近絕對(duì)真理。在人類已掌握的知識(shí)限度內(nèi)，真理具有絕對(duì)性，但隨著人類對(duì)于真理的不斷追求和探索，以往的“絕對(duì)真理”也被不斷突破，成為相對(duì)真理。對(duì)納米顆粒的宏觀量子隧道效應(yīng)的研究和解釋正是經(jīng)歷這樣的一個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典物理學(xué)向量子力學(xué)的飛躍[13]。

2 納米醫(yī)藥課程理論課思政教學(xué)模式

納米醫(yī)藥課程實(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)更新快、學(xué)科交叉特點(diǎn)突出，傳統(tǒng)的課堂講授模式效果不理想。多年來(lái)，筆者一直探索更好地將理論授課、課程思政與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的課堂組織模式。目前筆者將24學(xué)時(shí)的課程分為基礎(chǔ)理論講授、專題講座、分組研討三個(gè)階段：

第一階段，主講教師負(fù)責(zé)基本概念的講授，使學(xué)生掌握納米醫(yī)藥的概念、制備、表征等基本方法。該階段可以自然地將馬克思主義哲學(xué)基本原理與納米醫(yī)藥的基本概念相融合，既增加了邏輯性，又能降低學(xué)生理解的難度。在將思政元素與專業(yè)課知識(shí)相融合時(shí)，力爭(zhēng)做到有機(jī)的融合，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的將課程思政點(diǎn)體現(xiàn)在課程教學(xué)之中，探索在專業(yè)課知識(shí)講授中適當(dāng)加入日常生活現(xiàn)象分析和馬克思主義哲學(xué)原理闡釋，使晦澀難懂的專業(yè)課知識(shí)通過(guò)日常生活現(xiàn)象生動(dòng)呈現(xiàn)，又從宏觀的角度對(duì)涉及到哲學(xué)原理加以分析解釋，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)納米醫(yī)藥專業(yè)知識(shí)的同時(shí)加深對(duì)馬克思主義基本原理的理解和唯物辯證法的運(yùn)用。

第二階段，由一線科研人員分專題講授新上市納米制劑、納米藥物的藥理、毒理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生熟悉納米藥物的研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程，為后續(xù)創(chuàng)新課題申請(qǐng)打下基礎(chǔ)。該階段思政內(nèi)容講授主要以我國(guó)科研工作者近年來(lái)在科技前沿取得的成果、案例為主，建立學(xué)生對(duì)我國(guó)科研實(shí)力的自信，激發(fā)科研創(chuàng)新的熱情。同時(shí)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入一線科研人員也有助于加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)的參與度。

第三階段，按照個(gè)人意愿自主結(jié)成團(tuán)隊(duì)，分組研討課程論文，選擇指導(dǎo)教師準(zhǔn)備創(chuàng)新課題申報(bào)。充分利用現(xiàn)有資源調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高課堂參與度。該階段可以邀請(qǐng)具有豐富管理經(jīng)驗(yàn)和思政經(jīng)驗(yàn)的專兼職輔導(dǎo)員、班主任加入團(tuán)隊(duì)，定期組織學(xué)習(xí)經(jīng)典著作，引導(dǎo)學(xué)生利用馬克思主義的方法論和辯證法分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主研習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)和能力[14]。

該教學(xué)模式下，保障了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握、對(duì)前沿知識(shí)的探索，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提升創(chuàng)新的熱情與技能，同時(shí)也充分利用了學(xué)校的師資、經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地資源，探索了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新方式。

3 納米醫(yī)藥課程實(shí)驗(yàn)課思政模式

受到學(xué)時(shí)和專業(yè)限制，通識(shí)類選修課的實(shí)驗(yàn)開(kāi)展比較困難。筆者利用學(xué)校的領(lǐng)航創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、英才培育、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)新項(xiàng)目，由選課的學(xué)生自主選擇教師團(tuán)隊(duì)中的指導(dǎo)教師申報(bào)相關(guān)項(xiàng)目。在獲批后，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展基礎(chǔ)性的納米醫(yī)藥創(chuàng)新研究，將推廣性較強(qiáng)的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行整理，錄制視頻，在線上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前，相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)由學(xué)生獨(dú)立整理發(fā)表。

該模式下的探索有利于開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)：學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通常來(lái)自理論教學(xué)，融合醫(yī)藥領(lǐng)域多學(xué)科內(nèi)容。例如，藥學(xué)實(shí)驗(yàn)廢水處理實(shí)驗(yàn)[15]，差式量熱法測(cè)量藥物微晶與納米晶的熱力學(xué)性能等。這些實(shí)驗(yàn)巧妙地針對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)和藥物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室的共性問(wèn)題，提出的綜合解決方案。

案例分析：從化學(xué)反應(yīng)原理角度出發(fā)，對(duì)鉻酸廢液以及強(qiáng)堿氫氧化鈉和硝酸鉛等危害性強(qiáng)的廢液提出一種創(chuàng)新的綜合處理方案。分析鉻酸廢液危害成分包括高濃度的硫酸（H2SO4）、鉻酸（H2CrO4）、六價(jià)鉻（Cr2O72+）、三價(jià)鉻離子（Cr3+）以及鉻酐（CrO3）。結(jié)合所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)：（1）分離鉻酐沉淀，加熱使CrO3還原為Cr2O3；（2）在廢液中加入適當(dāng)?shù)倪€原試劑如硫酸亞鐵溶液，將殘存的有毒的Cr2O72+轉(zhuǎn)變?yōu)镃r3+；（3）利用過(guò)量的氫氧化鈉溶液中和濃硫酸，并與Cr3+反應(yīng)生成沉淀；（4）加鉛廢液與CrO42+反應(yīng)生成沉淀（具體設(shè)計(jì)及計(jì)算見(jiàn)已發(fā)表論文《高校藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水綜合處理方案設(shè)計(jì)》）。由于鉻酸廢液成分復(fù)雜，直接以上述方案實(shí)施多種試劑反應(yīng)條件難以控制得當(dāng)，故選擇其對(duì)應(yīng)有害成分的純?cè)噭┻M(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。選用材料：鉻酸鉀（K2CrO4）、硝酸鉛[Pb（NO3）2]、蒸餾水、聚乙烯吡咯烷酮K30（PVP）、恒溫?cái)嚢桦姛崽?、高速離心機(jī)、超聲波清洗器、電子天平，進(jìn)行多次試驗(yàn)比較，獲得最佳適用條件。最終實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：準(zhǔn)確稱量鉻酸鉀固體0.1 g，PVP 0.2 g，置于250 mL 燒杯中加蒸餾水95 mL 超聲混合均勻。另準(zhǔn)確稱取硝酸鉛固體0.17 g置于另一燒杯超聲溶解。將溶解后的硝酸鉛緩緩倒入前一個(gè)燒杯中混合攪拌30 min，陳放5 h。取陳放后乳狀溶液離心，離心所得沉淀水洗3 次，無(wú)水乙醇2次，晾干。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)方法得到黃色棒狀納米鉻酸鉛，同時(shí)可以用同樣的方法試驗(yàn)出三價(jià)鉻離子（Cr3+）和氫氧化鈉試液的最佳反應(yīng)條件，最終經(jīng)過(guò)煅燒得到Cr2O3（綠色）納米材料。鉛鉻黃是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)顏料和濕敏電阻材料，亦可應(yīng)用于光電池及煙霧彈；鉻綠長(zhǎng)期作顏料用于油畫和油漆等方面，尤以其發(fā)色能力強(qiáng)、色飽和度高、色質(zhì)穩(wěn)定，在無(wú)機(jī)顏料中具有代表性。因此結(jié)合所學(xué)知識(shí)，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有長(zhǎng)期儲(chǔ)存的廢水，自主設(shè)計(jì)此處理方案并進(jìn)行可行性試驗(yàn)，初步預(yù)想可以變廢為寶，有望達(dá)到廢物再利用，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室綠色化理念。

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合處理了無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢液。在思政教學(xué)上，筆者擬將矛盾轉(zhuǎn)化的原理與生活中“變廢為寶”的思路相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生多思考，利用已學(xué)的知識(shí)進(jìn)行自主分析，養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

4 結(jié)論

本文提出《納米醫(yī)藥》課程的思政教學(xué)模式是筆者團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。教學(xué)模式改革以培養(yǎng)合格的創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，充分利用了學(xué)校的人才資源、科研經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地，收到了良好的教學(xué)效果。目前學(xué)生獲得全國(guó)大學(xué)生比賽獎(jiǎng)項(xiàng)2 項(xiàng)，自治區(qū)挑戰(zhàn)杯獎(jiǎng)項(xiàng)1 項(xiàng)，自主發(fā)表論文2 篇，完成校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新課題4 項(xiàng)，組建校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)1 個(gè)。在接下來(lái)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，筆者將繼續(xù)積極鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)課題，不斷創(chuàng)新和豐富該教學(xué)模式，并積極發(fā)掘《納米醫(yī)藥》課程中新的課程思政融合點(diǎn)，探索出更加完善的課程思政教學(xué)模式。