新農科背景下大學化學課程融入思政的探索與實踐

陳璐，李慧慧，曹敏惠，徐勝臻，周媛媛，王運

華中農業大學理學院，武漢 430070

2019年4月教育部啟動“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面推進“新工科、新醫科、新農科、新文科”的“四新”建設，由此吹響了“新農科”建設的號角[1]；同年9月“北大倉行動”更是吹起了“新農科”建設的集結號[2]；接著12月份“北京指南”進一步落實“六卓越一拔尖”計劃2.0和“北大倉行動”，提出了建設新農科的改革實踐方案[3]。在此背景下，我校率先設立了“智慧農業”專業，并于2019年秋季開始招生。“智慧農業”專業建設的目的是利用現代生物技術、信息技術、工程技術等現代科學技術改造傳統涉農專業，以迎接新世紀高速發展的科學技術對農業的挑戰。大學化學是智慧農業專業重要的基礎課程，主要內容涵蓋有機化學、無機化學、分析化學三個二級學科；大學化學也是新生進校的第一門課，因此，在教學過程中融入課程思政，對學生扣好人生第一粒扣子，培養學生科學思維和知農愛農情懷具有重要意義。

當前，大學化學課程思政教學存在的主要問題：一是思政元素提煉不充分，與其他化學類課程有同質化傾向，體現專業特色不夠；二是對“新農科”建設及智慧農業專業認識模糊，課程思政案例不夠貼切，思政元素融合得不夠自然；三是本課程面對的是大一新生，處于基礎課程學習階段，本身對自己專業認知存在不深刻的問題。因此，大學化學課程思政教學改革從緒論課入手，強化教學內容的思政建設，在教學的各個環節不斷強化和延伸，使課程教學全過程都融入思政，以達成課程育人的總體目標。

1 精心設計緒論課，第一要務培根鑄魂

緒論課一般1個學時，主要介紹化學發展的簡史，化學與農業的關系，特別是在智慧農業方面如何發揮作用，以及學習大學化學的方法等。

1.1 探理論發現經緯，析化學發展脈絡，解知識建構方法

化學發展簡史大致可以分為古代及中古時期(17世紀中葉以前)、近代化學時期(17世紀后半葉到19世紀末)和現代化學時期(20世紀以來)三個階段，內容十分豐富，教學時主要闡釋化學發展的里程碑事件[1]。古代及中古時期：主要工作是制作陶瓷、冶煉青銅、染色、釀造、煉丹術、煉金術、火藥等，化學處于萌芽階段，主要呈現實用性、經驗性和零散性等特點，化學僅僅是一門技術，化學作為一門科學尚未誕生。從1661年玻意耳(Boyle，1627–1691，英)提出的科學元素論；1777年拉瓦錫(Lavoisier，1743–1794，法)提出燃燒的氧化學說；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)率先從無機物合成了有機物尿素，推翻了“生命力理論”；1857年凱庫勒(Kakule，1829–1896，德)提出了原子價學說、苯環結構學說；1869年門捷列夫(Mendeleev，1834–1907，俄)提出了元素周期律。19世紀末X射線、放射性、電子的相繼發現，打開了原子結構的大門，推動了20世紀物質結構理論和量子理論的建立。進入21世紀化學的發展從無機化學、有機化學、分析化學、物理化學到高分子化學→核化學→生物化學→邊緣科學等，化學已成為當今的中心科學。

縱觀化學發展史，任何一個理論的建立都不是一蹴而就，往往會走彎路，甚至要先倒退再前進，需要一代又一代科學家的艱辛探索，不斷去蕪除雜，最終才能成為真理。例如“燃燒的氧化學說”提出之前，1703年德國化學家斯塔爾提出了“燃素學說”，雖然該學說在本質上是錯誤的，但是它啟發人們去思考、探索，不斷實踐、驗證、修正假說，差不多用了近百年時間才建構了燃燒的科學氧化學說。這些事例可以啟發學生的科學思維、培養學生探索未知的精神，同時也激發了學生學習化學的興趣。

1.2 化學賦能農業，鞏固專業思想，激發學習熱情

進入現代社會，化學對農業的作用越來越大，是農業增產增收的基礎，農藥、化肥，農業設施、設備等都離不開化學試劑和材料，農產品質量分析、農產品加工更是與化學密切相關。顯然，沒有化學學科的助力，就沒有農業的迅猛發展。當前，已進入智能時代，化學在智能農業的發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、肥料和農藥的控釋等，都依賴各種化學傳感器[2,3]。未來的農業生產，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實。因此，智慧農業專業非常需要化學知識，以及由化學支撐的智能傳感等高科技技術。通過了解化學在智慧農業中如何發揮作用，學生不僅熱愛自己的專業，也大大提升了學習化學的熱情。

緒論課富于哲理和思辯，顯示了化學學科的辯證唯物主義思想，是培養學生辯證思維的土壤。通過與農業的聯系，強化了學生的專業思想，明白了智慧農業將來要干什么、怎么干，需要儲備什么樣的知識和能力等。因此，緒論課起到了動員和鼓舞的作用，幫助學生明確了學習的目標。

2 提煉思政元素，課堂啟智潤心

2.1 科學提煉思政元素，高度契合教學內容

哲學來源于自然科學，化學屬于哲學范疇，1860年康尼扎羅(Cannizzaro，1826–1910，意)寫了一本書叫《化學哲學教程提要》，充分說明化學具有哲學屬性，其辯證唯物主義思想與生俱來。因此，大學化學課程本身就是課程思政的“富礦”，關鍵是這個礦在哪里挖、如何挖？當然是應回歸教學大綱所規定的教學內容，這是選取挖礦點的依據，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內容高度契合，使課程思政教學水到渠成(表1)。

表1 大學化學課程內容與思政元素

(續表1)

大學化學課程中思政元素十分豐富，但必須提煉出與教學內容高度契合的思政元素，課程思政教學才能達到如鹽入水、潤物細無聲的效果。因此，通過對教學內容進行梳理，確定思政目標，根據教學內容要求進行提煉，使用時方能做到自然天成。

2.2 做好思政案例設計，如鹽入水開展教學

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，有時思政顯得生硬，有時思政素材與教學內容關系不大，有時容易上綱上線引起學生反感等。因此，做到教學過程中自然融入、如鹽入水有一定困難。這也說明課前充分準備是非常必要的，實踐表明，采取依托教學內容，根據所提煉的思政元素撰寫教學案例的方法是可行的。案例如表2所示。

表2 大學化學課程思政案例

思政案例的準備為上好課提供了堅實的保障，教師無需臨時拼湊思政元素融入課堂，大大提高了思政與教學內容的融合度。當然，教師在課堂教學時可以靈活運用，不需要按照案例內容生搬硬套，而是簡要融入到教學內容中。如，講到“含氮有機物”時，可以自然講到尿素的合成，給出一個例子即可，通過反應方程式即可看出從無機物可以合成有機物，“生命力論”自然破產。最后，由參考案例做一個必要的總結延伸，畫龍點睛，自然流暢，顯示了化學專業課隱性思政的功能。

2.3 科學設計SPOC環節，培養學生綜合素質

由于大學化學課程已建成了MOOC，在中國大學MOOC平臺運行了3輪，為學生自主學習提供了基礎條件，資源豐富，學習便捷。利用MOOC開展SPOC教學，將“滿堂灌”轉變為“自主學習”的模式，引導學生合作學習，讓學生學會學習，形成團隊協作的意識，促進學生能力、素質協調發展。

圖1表明，SPOC教學模式是以MOOC為基礎的，包括MOOC學習、課堂講授、課外小組討論和課堂集體討論(翻轉課堂)等環節，MOOC主要由學生自主學習，完成相關學習環節后，教師即開展課堂授課，課堂上教師主要專注于突出重點、突破難點；小組討論是為課堂討論做準備，如果直接進行課堂討論，學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備。主要原因如下：一是我們面對的是大學一年級新生，二是討論題往往是開放性的，涉及的知識內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的深度和廣度。因此，SPOC教學是聚知識傳授、能力培養和價值塑造于一體的理想模式。

圖1 SPOC教學模式圖解

智慧農業專業的SPOC教學設計[6]為兩個班一起上課，然后分班進行討論，課堂授課和課堂討論學時比為2 : 1。因此，翻轉課堂安排了較多時間。一般是提前3–5天發布討論題，學生查閱資料，做好討論準備。課堂討論時，學生可以做PPT、可以直接演講、可以寫板書等，采取什么方式由學生自己決定。例如，講到混合堿知識點時，可以布置“侯氏制堿法”的討論題；講完四大化學平衡和部分有機化學內容時，可以布置“徐光憲教授的稀土提取串級萃取理論”討論題等(表3)。

表3 大學化學SPOC教學部分討論題

設計開放性的討論題，學生需要查閱很多文獻，并綜合運用所學知識才能探究問題的本質。例如，討論題(1)，首先應了解歷史上堿是怎么制備的，有哪些方法和工藝等，這些問題若不調研清楚則無法回答后續問題。討論題(2)，具有更強的綜合性，內容主要包括大學化學中的分析化學部分和吸光光度法等，涉及的知識點較多，需要學生具備較強的文獻查閱能力、實驗設計和實際動手能力等。討論題(3)，將思政元素融入到學生查閱文獻、制作PPT或學術海報以及課堂匯報過程中，通過教師科學設計的問題，讓學生在做中學、做中思、做中悟，悟出看待事物需要用辯證唯物主義觀、科學嚴謹的態度以及團隊協作精神等。類似的討論題對學生綜合素質的培養是顯而易見的，同時也進行了愛國主義教育。總而言之，所設計的題目既具有隱性思政屬性，也具有顯性思政屬性。對學生探索精神、分析解決實際問題的能力、綜合歸納能力等都是一種鍛煉。

課堂是開展課程思政教學的主陣地，利用SPOC教學模式優勢明顯，主要體現在豐富的教學環節，多樣化的教學形式[7]。SPOC課程思政的教學模式，學生有較高的參與度，是大學生喜聞樂見的一種方式[8]。

3 強化考核環節育人功能，期中期末試卷融入思政

考試環節中繼續強化育人功能，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容的試題[9]。題目內容主要關注我國科學家的成就和當前的一些熱點事件，與課程重點內容高度契合，具有較強的科學性和思政性，突出了科學思維的培養和愛國情懷的教育，學生對這一類考試題十分感興趣，因為試題題型新穎，且具有故事性、時代性、新聞性(表4)。

表4 大學化學課程考試簡答題

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，這是中國人的驕傲，而要克服的困難問題與課程中“滲透壓”知識點相關，作為考試題既體現了科學性，又能夠激發學生的愛國熱情和民族自豪感。所列舉的2020年考試題目，正值新冠疫情爆發，該題目既考查了“酸堿理論”知識點，又普及了殺滅病毒的基本常識，同時也體現了黨和國家對人民健康的關心。所列舉的2022年考試題目，正值冬奧會舉辦，巨大的“雪花”形主火炬臺讓每一個看過的人印象深刻，全國人民為這一創意感到驕傲，而其中蘊藏的知識點是“氫鍵的形成”，將其作為考試題目體現了社會熱點與科學知識的融合。上述題目既能夠考查學生基礎理論知識，又讓學生了解了我國的科技創新，以及化學知識在各領域的應用，重要的是體現了科學性和愛國性的統一。這一類考試題目題型新穎，又富含思政元素，傳授科學知識與塑造個人品質兩不誤[10]。

4 結語

在新農科背景下，為適應智慧農業專業的全面建設，大學化學在整合了無機化學、分析化學和有機化學等多個二級學科的基礎上，重構了教學內容，革新了教學模式，大量引入了與智慧農業相關的教學內容，既突出了智慧農業專業特色，又較好地融入了思政元素。實踐表明，在兩個班授課、一個班討論的SPOC教學模式下，教師能夠從容、高效地開展課程思政教學活動，從而有效提升學生的科學素養、思辨能力和解決實際問題的能力，有效促進了專業課程與思想政治教育課程的同向同行，實現了協同育人的培養目標。