有機化學雙語教學的課程思政探討

戴潔，何奕潔，陳帥，程旭，朱成建，謝勁

南京大學化學與化工學院，南京 210023

1 引言

在2016年的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記深刻指出“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠道、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[1]。”低年級本科學習階段是學生掌握知識和技能的關鍵時期，學好專業基礎課是學生通往科研道路的第一道大門，也是學生獲得正確科學觀、人生觀和價值觀的重要途徑。在現有的有機化學教學體系中往往存在著重理論知識、輕思政素養的情況。因此尋找有機化學專業課程與思政教育的結合點，從新的思政角度出發，發掘思政新素材是該課程體系建設的難點。

本文以南京大學化學化工學院有機化學雙語教學課程為例，簡要介紹教學團隊在雙語教學過程中以我國有機化學家的杰出成就為切入點，著重突出他們的創造性工作，使學生更清晰地認識和了解我國有機化學家對世界有機化學發展所做出的重要貢獻，有利于學生樹立遠大理想抱負、堅定愛國主義信念[2,3]，提高自身綜合素質，成為德才兼備的復合型專業人才。

2 雙語課程的定位和思政內涵

建設中國特色的世界一流大學是現階段我國高等教育發展的總體要求，有機化學作為一門具有較強時效性和前沿性的國際化學科，英語的熟練掌握可以幫助中國學生在國際交流合作的舞臺上展示出良好的中國智慧和中國形象?；诖?，本課程采用中英雙語教學模式，期望通過為期一年的雙語訓練，培養低年級本科生的專業英語交流能力，打好開展科學研究的知識基礎，為將來進入有機化學科研實驗室和大四階段的國際交流合作提前布局。

首先，我們需要明確在有機化學雙語教學中突出中國化學家在該領域重要貢獻的必要性和緊迫性。有機化學基礎知識體系發源于國外，教師在雙語教學過程中不可避免地講解歐美等國家有機化學家的事例，而國內外相關教材體系都較少涉及中國化學家的工作，在一定程度上容易對學生的認知產生誤導。事實上，經過中國化學家的共同努力，2020年自然指數榜單顯示，化學學科已成為中國最具實力的學科[4]，中國也成為化學學科群一流期刊《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)發文量最多的國家。與此同時，中國自主創辦的化學期刊，如《中國科學：化學》(Science China Chemistry)，《中國化學》(Journal of Chinese Chemistry)等也受到了國內外同行的廣泛關注，大幅度提升了中國在化學領域的重要地位。學生在有機化學課程學習中能夠結合相關知識點進行知識延伸，了解到國內有機化學先輩的事跡和他們的杰出工作，有望提升有機化學課程的學習興趣，增強學生的文化自信與民族自信。

3 課程教學計劃

有機化學雙語教學的目標分為專業培養目標和思政培養目標。專業目標是培養學生有機化學特有的成鍵與斷鍵的思維方法、提高他們解決化學問題的能力(圖1)；而課程的思政目標聚焦于塑造學生的價值觀，讓學生能夠運用正確的方法論，以創新、合作等思維去分析和解決生活中的實際問題。有機化學雙語教學課程以提高學生綜合能力為中心，思政素質的培養服務于專業目標，最終要達到與專業目標的有機融合。

圖1 雙語有機化學章節思維導圖

本課程的教學對象是化學專業拔尖班[5]和理科強化班的二年級學生，共29人。課程采用中英雙語教學形式，教材主要參考Bruice等編著的《Organic Chemistry》[6]，相應的課件、隨堂測試、期中與期末考試均為全英文方式。在教學設計中，我們采取課前預習、課堂教學、課后總結的三維模式。教師課前發布課程課件和關于中國化學家的閱讀資料，學生會挑選一些自己感興趣的主題，自主搜集資料進行課堂討論。課堂授課方式采用互動式的教學，使用課堂小測、人物趣事、信息圖、章節思維導圖(圖1)等方法，目的是培養學生的邏輯思維和多元化溝通技巧，在課堂教學中促進創新精神的萌芽。課后通過發布作業習題鞏固強化課堂學習的知識點，任課教師和助教會及時對習題中反映出的疑難點進行討論與講解。在教學過程中，教師也會結合教學內容，在課堂上組織多位學生圍繞著具有一定挑戰性的全合成案例進行逆合成分析，從而訓練學生的有機化學綜合素養以及培養學生之間的團結協作精神。

4 教學內容

教學內容是雙語有機化學課程的核心部分，也是本課程思政改革的突破口，教學內容的設計思路貫徹知識掌握為主，思政教育為輔的理念，結合中國化學家所做的杰出工作，從而引出兩條教學路線。一是通過串聯有機化學知識點形成的主要教學路線，二是基于中國化學家的科研創新而形成的輔助教學路線。思政素材的選取與基礎有機化學教學的主題相呼應，部分教學章節的思政元素和思政目的如表1所示。接下來本章選取幾個案例展開介紹有機化學雙語教學過程中融合中國有機化學家貢獻的課程思政經驗。

表1 有機化學本科教學中融入的思政元素及思政目的部分舉例

4.1 科學中的探險者，勇闖烯烴官能團化“無人區”

第6章，在講授烯烴環氧化反應的知識點時，引入南京大學校友史一安在烯烴不對稱環氧化方面的杰出工作。他發展的史氏環氧化反應不需使用金屬催化劑，而是以果糖衍生的手性酮為有機催化劑，過一硫酸鉀或雙氧水為氧化劑，同時具有反應條件溫和、立體選擇性好、后處理簡單等優點，使其適用范圍非常廣，為許多生物活性分子和天然產物的合成提供了可靠的途徑。該反應被稱為“史環氧化反應(Shi As ymmetric Epoxidation)”[7-9]，是國際上鮮有的幾個由華人開創的化學反應之一。

史一安能取得如此杰出的成就，主要是因為他圍繞重要的科學問題進行選題，研究具有挑戰性的難點時能打破常規思維，從而設計了一類新型有機小分子催化劑，并對該類反應進行了深入研究，從而發展出具有獨特性的創新工作。史一安專注于烯烴的官能團化反應研究，除了史氏環氧化反應，其在烯烴的環丙烷化反應、雙胺化反應[10]等領域都有重要貢獻。介紹史一安教授的科研成果，學生不僅能學到多種不對稱環氧化催化手段，還能看到杰出科研工作中的中國人身影。史一安刻苦鉆研和突破創新的精神，可以引導學生認識到科學原創性、新穎性的重要性，以此激發學生的化學學習興趣，培養科研過程中的創新精神與品格。

4.2 耕耘學科前沿，服務國家需求

在第17章中介紹了醛酮化合物的重要性質，本章存在非常經典且重要的知識點，即“酮-烯醇”互變異構現象(Keto-Enol Tautomerism)，指的是在酸或堿的催化下，酮和醛等羰基化合物具有酸性的α-質子可以發生質子轉移，形成烯醇式異構體，而且根據堿的強弱可以調控烯醇和酮的比例。事實上，我國有機化學家高濟宇也曾創造性地提出并證明了另一種“二酮-環醇”互變異構現象(Chain Diketone-Cyclic Alcohol Tautomerism)，鏈式二酮類化合物首先在堿的作用下通過形成烯醇中間體生成脂肪環醇，之后經歷分子內親核取代反應生成氧雜三元環[11](圖2)，這一互變異構現象豐富了氧雜三元環的合成方法，為全合成中合成螺環骨架化合物提供了更多的手段。

圖2 第17章教學PPT演示

習近平總書記曾強調要實現“兩個一百年”奮斗目標，一些重大核心技術必須靠自己攻堅克難。機遇前所未有，挑戰前所未有。所有關鍵崗位、重要產業，都要有一份責任感、使命感。每個人都要在各自的崗位上，為實現中華民族偉大復興中國夢做出貢獻[12]。高濟宇始終把國家需要和集體利益放在首位。1958年，他放下自己正在研究的課題，主動承擔起了代號為01、03的國防科研課題。1986年，84歲的高濟宇再次“掛帥”接受了高純MO源的研制項目。高純金屬有機化合物(MO源)是國防戰略物資，關系到國家安全等眾多領域。高濟宇領導的團隊最終攻克了難題，打破國際技術封鎖和壟斷，促進了國內半導體材料的發展，為我國芯片產業的蓬勃發展奠定了基礎。

胸懷祖國服務人民，淡泊名利敢于創造。高濟宇的一生奉獻給了我國的化學事業，他的后代也大多繼續從事化學相關行業的研究與工作。高濟宇桃李芬芳，為中國的化學學科培養了十幾位院士。高濟宇一心報國、勇擔時代重任的科學家精神還在傳遞，他的信念將激發一代又一代學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

4.3 細微見知著，醛酮還原新發現

在19章中，主講教師重點圍繞著苯環的重要性、命名規則、親電芳基取代反應、取代基效應、親核芳基取代反應以及鈀催化的交叉偶聯反應等知識點進行講解。在苯環的親電取代反應中，傅列德爾-克拉夫茨酰基化反應(Friedel-Crafts acylation)具有副產物少和反應容易控制等特點，被廣泛應用于有機合成中。在該反應的基礎上，采用還原方法將芳基酮轉化成芳基烷烴，是一種在芳烴上引入烷基的高效轉化方法。傳統的羰基還原方法反應條件苛刻且極易引起副反應，而黃鳴龍改進的還原方法可以在常壓下進行[13]，顯著提高了反應產率，并且使工業大規模生產變得可行。由于黃鳴龍所做的創新性突破，這個反應也被稱作沃爾夫-基斯內爾-黃鳴龍反應(Wolff-Kishner-Huang Reaction)，已被編入各國有機化學教科書，成為合成方法學的重要組成部分(圖3)。基于該反應發現的學術論文入選《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)創刊125周年被引用最多的125篇論文之一。

圖3 第19章教學PPT演示

主講教師在授課過程中不僅向學生講解了黃鳴龍羰基還原的知識原理與應用，還向學生講授黃鳴龍沉著冷靜地從失敗例子中思考總結提出了新反應的趣事，展現出他一絲不茍、嚴謹求實的工作作風。黃鳴龍面對出人意料的實驗現象，將理論與實際結合起來，對比已有的合成方法，提出了區別于其他化學家的新方法，很大程度上提高了中國有機化學家的聲譽和國際影響力。黃鳴龍的事跡也將啟示學生面對與以往不同的實驗現象時，不要放過任何實驗細節，應該聯系理論知識進行深入思考，才能有所突破，發現更好的化學反應。

5 教學效果討論

教學過程中不少同學與授課教師交流：“有機化學中有各種-mann的人名反應，一聽就是外國人的名字”，“黃先生真的很了不起，能在1946年就有這么重要的發現”，“希望以后能在有機化學教材中看到和聽到更多關于中國化學家的故事”。同時我們在學期末讓助教和學生對課程進行評價，結果表明本課程的思政改革得到了學生的積極肯定，部分評語如圖4所示。

圖4 助教及學生課程評語

期末考試結束后，我們統計了學生的綜合評價成績(總評成績=平時成績×20%+期中成績×30%+期末成績×50%)。本班一共29人，其中總評成績90分以上一共8人，80-89分數段14人，優良比例高達76%。學生獲得較好課程成績的原因是因為教學團隊在教學過程中以專業知識結構為核心，適當引入中國人在有機化學領域的杰出成就，通過興趣導向型教育方法提升了課程學習興趣[14]。該教學方法和教學模式不僅強化了學生的綜合創新能力，而且加強了文化認同感，能激發學生主動學習的內在驅動力。

6 結語

在有機化學雙語教學課程中，我們結合有機化學學科課程特色與學科發展規律，以一種全新的思政教學眼光，發掘了多例中國人/華裔化學家在有機學科發展過程中所做出的積極努力與重要貢獻，將中國科學巨人形象樹立在本科生心中。目前，化學專業思政教育體系尚未成熟，沒有可搬可抄的固定模式，除了學校的馬、列、毛、鄧等通識思政教育課程，專業教師需要從不同角度解析思政教育，凝練出具體案例，形成多元化的專業思政元素。我們在有機化學雙語教學中，結合教學大綱安排，引入中國化學家或者華人在有機化學學科發展中的一些實例，期望突出中國學者在學科發展中所做出的重要貢獻，從一個新的角度挖掘課堂教學中的有機化學思政元素。將有機化學的理論知識與化學思政融會貫通于本科課堂教學過程中，對于增強學生文化自信、提升課程學習興趣、塑造科學精神與品質、健全人格、培養愛國主義情懷等各方面均有積極作用。