高分子化學“課程思政”教育教學改革實踐

潘莉，李悅生，任麗霞，李淼淼，張穎

天津大學材料科學與工程學院，天津 300350

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上明確指出，我國高等教育肩負著培養德智體美全面發展的社會主義事業建設者和接班人的重大任務，必須堅持正確政治方向[1]。要堅持把“立德樹人”作為教育的中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，要堅持不懈培育和弘揚社會主義核心價值觀，引導廣大師生做社會主義核心價值觀的堅定信仰者、積極傳播者、模范踐行者[2]。做好高校思想政治工作，還要做到“因事而化、因時而進、因勢而新”。按照習總書記的要求，專業課教師要針對授課內容，除了在專業基礎知識方面進行優化和完善以實現對課程教學“廣度”和“深度”的提升，還必須結合教學大綱和人才培養目標注重提升課程的“溫度”，使專業課程的學習內容不僅入眼、入耳、入腦，還要入“心”，使課程思政的內容與課程學習內容發生千絲萬縷的聯系，并不斷優化和提煉，打造課程思政與專業結合的“金課”課堂。

1 高分子化學課程概況

高分子化學是材料科學與工程專業高分子材料方向的核心課程之一，也是材料化學、應用化學、紡織工程等相關專業的必修課程之一[3]。該課程既包含了傳統的高分子化學理論基礎、反應方法和機理，也涵蓋了形形色色新型高分子材料的合成方法和性能。高分子化學是在20世紀20年代才建立起來的一門新興學科。近些年，隨著科學技術水平的不斷提高，高分子化學科學的發展日新月異，不斷涌現出新的聚合反應方法、新型的高分子材料、高分子材料的化學改性方法等，并不斷與其他學科交叉融合，使這門科學涵蓋的內容也與時俱進，得到不斷的豐富和拓展。尤其是近幾十年來，隨著各領域科學技術的蓬勃發展，高分子材料及其相關復合材料在現代社會中的地位越來越重要，然而不少書本上的知識和日常生產、生活、工業生產及應用中的最新實例及創新進展未能同步，迫切需要及時更新。與高分子化學相關的授課內容，包括教材及教學內容優化[4-6]、教學方法改革[7,8]、高分子化學實驗創新[9,10]等方面都有了較多的嘗試和探索。秦四勇等[11]以“Carothers方程的應用”為切入點，通過對其推導過程、適用領域、應用優勢和存在不足進行分析，結合人物傳記因勢利導進行思政教育，激勵學生樹立正確的世界觀、人生觀。魏玉萍等[12]將新冠疫情中高分子材料在個人防護、醫用耗材等方面的應用融合到高分子化學課程當中，使學生在基礎理論學習基礎上加深與實際生活的結合和理解，激發學習興趣。以上報道從多方面切入高分子化學課程的教學改革，各有側重點，為高分子化學課程教學質量提升、落實立德樹人根本任務、學生能力培養提供了很好的范例。

2 高分子化學授課中的課程思政實踐

時代變遷和多元文化激蕩，深刻影響著學生的思想觀念和行為方式。推進在高分子化學課程授課過程中的課程思政具有得天獨厚的優勢和極其重要的意義。我們已在教學體系、教學內容、教學方法(小班教學、反轉課堂等)和教材編寫等多個方面進行了改革探索。本文基于高分子化學課程多年教學實踐經驗及學生的學習情況與反饋，闡述了如何在教學過程中引入高分子化學領域發展過程中著名人物事跡、高分子化學與先進材料對人類發展的貢獻，怎樣結合能夠充分調動和發揮學生的主人翁意識和社會責任感的花樣作業形式，通過“因勢利導、順勢而為”的教學嘗試，把正確的世界觀、人生觀、價值觀融入課堂教學。這些巧妙的課程設計不僅優化了學生對本門專業基礎課程基礎知識的掌握情況，更大大激發了學生學習、探索高分子化學的積極性與好奇心，滋養了學生刻苦鉆研、篤志創新的求知精神，增強了學生具有民族自信、胸懷祖國未來發展及為祖國科學事業積極奉獻的愛國情懷。本文將就在高分子化學課程教學過程中如何結合課程思政進行介紹，為同行們進行高分子化學授課提供豐富的素材參考。

2.1 榜樣的力量：高分子化學領域發展過程中著名人物的人格魅力

高分子科學自20世紀20年代建立到目前不足百年的發展歷史中，涌現出許多位杰出的科學家。很多與課文中的基礎理論、重要化學反應或代表性聚合物密切相關的人物，雖然來自于不同的時代、不同的國家，但是他們對于高分子發展所做出的貢獻及成功的經歷，從不同的角度體現出他們堅持不懈追求真理的求實精神、實事求是嚴謹認真的工作態度、堅守理想永不言棄的意志品質、潛心鉆研淡泊名利的學術品格，這些都是值得學生學習的寶貴品質。在講解基礎知識的過程中穿插一個個精彩小故事，不僅可以提升課堂授課的趣味性，還可以喚起學生的共鳴，以榜樣的力量影響他們的學習態度、幫助學生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀。以下是幾個典型的例子：

高分子科學的創始人德國科學家海爾曼·施陶丁格(Hermann Staudinger)于1922年提出了高分子是由長鏈大分子構成的觀點。他的理論提出后一直遭到當時擁護“膠體論”(認為高分子是膠體締合)的科學家們質疑和反對。但Staudinger堅持真理，堅定地維護和推廣自己的學說。在1924年及1926年召開的德國博物學及醫學會議以及1925年召開的德國化學會會議上詳細地介紹了自己的大分子理論，與膠體論者展開持久而艱難的論戰。最終，瑞典化學家斯維德貝格(T. Svedberg)等人設計出了一種超速離心機，用它能離心并測量出蛋白質的分子量，成功證明高分子的分子量的確從幾萬到幾百萬，成為大分子理論的直接證據。Staudinger等人通過反復研究建立了高分子黏度和分子量之間的定量關系式，也就是著名的Staudinger方程。他的高分子學說終于在十幾年后被認可，使人們對高分子的認識更為準確。1932年，Staudinger總結了自己的大分子理論，出版了劃時代的巨著《高分子有機化合物》。他的論著幫助人們認清了高分子的實質，合成高分子研究有了明確的方向，從此新的高分子被大量合成，高分子合成工業獲得了迅速的發展。Staudinger對高分子學說做出卓越貢獻，也因此而獲得1953年的諾貝爾化學獎，他堅定信仰、捍衛真理的大家風骨也一直傳為佳話。在本課程的引言部分通過這個典型例子的介紹，不僅豐富了授課的內容，也讓學生懂得，在追求真理、發現真理的過程中不都是一帆風順的，在遇到挫折遭遇困境的時候，能夠持之以恒、堅持不懈是最難能可貴的態度和精神，也是取得成功的重要因素之一。類似的例子其實很多，除了高分子的奠基人，高分子材料發展過程中還涌現出很多感人而勵志的小故事。每位科學家的故事雖有差異，但是他們都具備相似的鍥而不舍、追求真理、不懼挫折、勇于探索等優秀的品質。授課過程中，可以結合與不同授課內容相關典型人物的事例和故事，從不同角度引入課程思政內容，對學生起到很好的引導和激勵作用。

除了杰出歷史人物傳奇，當代杰出科學家也是層出不窮，現代人物故事則會讓學生更容易產生共鳴。例如，在講授“高分子化學反應”這章內容時，是2020年諾貝爾化學獎頒獎后不久，同學們也都非常關注獎項的獲得者與獲獎的研究工作。當年的諾貝爾化學獎頒給了法國的埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷(Emmanuelle Charpentier)和美國珍妮弗·道德納(Jennifer Doudna)兩位女科學家，以表彰她們在“憑借開發基因組編輯方法”方面作出的貢獻。她們二人于2012年發現了基因技術中最“鋒利”的工具之一——CRISPR/Cas9基因剪刀，利用這項技術，研究人員可以極其精確地改變動物、植物和微生物的DNA。這項技術對生命科學產生了革命性的影響，可以幫助研究者開發新的癌癥療法，并使治愈遺傳疾病的夢想成為現實。從材料化學角度，DNA是一種天然的生物高分子，具有很多合成高分子無法比擬的特點，近年來科學家們將DNA作為構筑基元合成多種DNA功能高分子材料。因此，高分子化學反應這部分授課內容可以借此稍微延伸，介紹一些前沿的DNA在材料領域相關的技術發展。除了介紹諾獎獲得者們的杰出成果，兩位科學家在頒獎典禮上的講話也給人很大的啟發。教師利用課間時間播放二位科學家演講的短視頻，讓學生們生動地感受兩位科學家的魅力，并從她們的卓越貢獻和簡短卻振奮人心的發言中獲得激勵和啟發。兩位女科學家自信優雅地站在頒獎臺上，詹妮弗·道德納說自己最喜歡的就是科研和同杰出科學家一起工作；埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷說“好奇心、求知欲和理解力一直是我生命里強大的驅動力”。兩位科學家簡直集優雅、智慧于一身，她們充滿了自信的笑容和言簡意賅的發言十分打動人心并令人印象深刻。

看了視頻內容后學生們表示對自己的觸動很大。經歷了多年的應試教育，使得很多學生認為學習就是簡單的死記硬背的過程，題海戰術是取得考試高分的法寶，而逐漸喪失了寶貴的求知欲和好奇心。這種現象在目前大學生中相當普遍，但也顯然是我國新科技、新技術快速高效發展的絆腳石。通過類似的正能量視頻展示，可以非常有效地讓學生認識到自己的不足，并意識到偶像不應該只是穿著光鮮打扮靚麗的演員和網紅，而應該是內外兼修、對社會發展和為人類進步做出卓越貢獻的人們。在追求真理的過程中，不僅需要強烈的求知欲和好奇心，更需要持之以恒的積累、密切的團隊協作、勇往無前的創新開拓。榜樣的力量是無窮的，通過介紹成功人士的經驗，激勵學生設立崇高的人生目標，不倦追求、勇于探索、銳意進取，即使身處逆境也持之以恒。

2.2 高分子材料的魅力：高分子化學與先進材料對人類的貢獻

高分子化學課程涉及的教學內容非常豐富，除了各具特色的高分子合成反應原理外，通過不同反應機理制備的各種高分子材料與生活的方方面面都有著密切的關聯。授課過程中除了深入介紹高分子聚合機理、高分子材料的物理化學特性外，也可結合生活中材料的典型事例或相關時事要聞等進行拓展，對比國內外生產技術的優缺點、補充該類技術或材料的發展最新進展等。針對我國目前聚酰亞胺、聚乳酸、高端聚烯烴等材料合成技術方面的劣勢情況，激發學生奮發圖強的斗志和用所學知識報效祖國的愛國熱情；而對于我國處于領先地位的技術和材料，則重點強調該技術的研發背景和優勢、相關科研人員的創新性貢獻，喚起學生的民族自豪感和自信心，激發學生的好奇心和對本專業科學研究的熱愛。

例如，第二章縮合聚合部分介紹的尼龍66是被廣泛應用于包括汽車、電子電器、機械儀器儀表等民用及軍用領域的重要合成高分子材料，應用前景廣闊。目前國內外主要采用己二胺與己二酸為單體的合成工藝，而生產己二胺的原材料己二腈無法國產。目前我國尼龍66聚合企業采用的己二腈均來自國外大公司進口，主要為美國英威達公司。處于壟斷地位的該公司通過調節己二腈的供應來控制全球尼龍66的生產。由于我國己二腈全部依賴進口，造成原料成本高、訂貨周期長、運輸困難，原料價格嚴重受控于國外生產廠商，所以實現尼龍66的國產化困難不言而喻，這也進一步影響了國內企業的經濟效益及尼龍產業鏈產品的市場競爭力。如果己二腈供貨來源、價格波動或運輸環節出現任何問題，都將給尼龍66企業的生產經營帶來很大影響，己二腈的國產化勢在必行，目前相關國產化的技術研發也在如火如荼地進行。諸如類似的相關高端高分子材料的“卡脖子”技術其實還有不少，讓學生明白我們是“塑料大國”，但距離“塑料強國”的地位還有一定差距。通過客觀分析國內技術水平與相關國際領先技術的差距并引導學生設計可行的解決方案，不僅可以強化對所學習知識的理解，還可以提高學生的學習主動性，激勵學生以發展我國高分子事業為己任，努力學習，樹立為實現技術突破和發展自主產權的頂尖技術貢獻自己的力量。

此外，結合目前學生密切接觸、受影響最大的實事新聞等，揭示與其密切相關高分子材料的本質，讓學生切身感受到各種高分子材料性能的奇妙和獨特之處，更容易激起學生的學習興趣和探究材料內在本質的好奇心。例如，新冠疫情近三年來對人們生活的方方面面產生了巨大的影響，除了醫務工作者們高超的醫術、社會各級的應急管理和志愿者們的暖心服務，形形色色性能獨特的高分子材料也引起人們的關注。閆毅等[13]曾詳細介紹了多種抗疫中使用的高分子材料，網絡上也可以查到很多相關高分子材料的結構、性能、生產廠家等相關信息。課堂上，可結合同學們常見的“大白”及全副武裝的醫務人員的照片，啟發學生結合自己所學的知識分析可能涉及的高分子材料。疫情期間，不少同學有在校內及社區做志愿者穿著防護服的經歷，請他們講述自己穿著一次性防護服的感受以及穿著時需要注意的問題，引導學生分析、查閱多種防護服制備材料的結構性能的特點，結合書本上聚乙烯等高分子材料的合成方法及材料的結構特征，分析如何改善防護服透氣性、提高使用次數的方法等。同學們通過查閱資料和課堂討論，把課本上的知識點進一步延伸，對各種相關高分子材料的認識更為深刻和透徹，并對志愿者及醫務人員的辛苦付出充滿了敬意和感激之情。再例如，在講授配位聚合這章時，可以以圖1中所示的聚丙烯無紡布口罩作為引子展開講授內容，闡明合成這類材料的反應機理、材料具有何種結構和性能特征。聚丙烯的合成及立體選擇性調控是配位聚合的關鍵內容，聚合機理較為抽象，往年不少同學反映這部分內容較難理解。通過舉實例及引導式、探究式的教學，學生會帶著極大好奇心參與到課堂聽講中。教師根據學生感受頗深的從疫情初期買不到口罩，到后來可以有足量的口罩供應并可支援國外疫區的現象，揭示自力更生、科技強國的重要意義，讓學生真正體會到祖國的繁榮富強和人民昌盛靠的是我們黨強大的領導力和執行力，靠的是獨立自主的高科技技術和生產能力，靠的是全國人民上下齊心協力共度難關的行動力。在了解以上案例中抗疫用品與高分子材料的密切關聯后，學生們學習專業知識和探索未知的情緒高漲，愛國熱情澎湃，紛紛表示身在福中會感恩，并積極貢獻自己的力量，為了祖國更美好的明天而努力拼搏。

圖1 新冠疫情期間醫務工作者必備的高分子材料示例

類似緊密結合生活中高分子材料實例的案例還有很多[14]，例如常見的低密度聚乙烯和聚氯乙烯保鮮膜，結合它們不同的聚合反應機理、制備方法、物理化學特性，拓展到生活中如何根據需求選購合適的材料以及使用不同材料時的注意問題，最終延伸到不可降解塑料制品的分類回收及可持續發展的問題，幫助學生養成理論聯系實際、舉一反三和活學活用的學習習慣，以及提升學生關注社會和諧發展和注重環保的責任感。通過把課程學習內容與學生非常熟悉或感觸較深的實例相結合的方式，易于自然地融入思政元素，實現“潤物細無聲”的教學效果，不會讓學生感到思政內容過于生硬和難以接受。

2.3 課后作業的新嘗試：充分調動和發揮學生的主人翁意識和社會責任感

課后作業是讓學生在上課之余通過背誦、問答題、計算題、論述題等方式加強對授課內容理解、鞏固記憶的主要方式之一。教師通過批改作業可了解學生對學習內容的掌握情況。由于個別同學會直接抄作業應付了事，所以常常出現作業都做得很好，一考試就做錯的問題，因此對大學生來講，傳統的作業方式難以達到教師的預期和要求。針對這種現象，我們在課后作業的方式和內容上也進行了系列改革，在掌握理論知識的基礎上，不僅大大調動起學生的學習主動性和積極性，也把思政內容融入當中，起到很好的效果。

例如，2021年麥當勞、肯德基等快餐店把塑料吸管更換成了紙吸管，塑料勺換成木勺，這在社會上引起很大的反響。年輕人是快餐店的主要客源，鐘愛快餐的大學生們對這個問題也有自己的看法。于是，教師針對這個問題結合第九章中“塑料的降解和老化”的基礎知識布置給學生一個作業：調研以紙質吸管代替塑料吸管到底好不好，有沒有更好的解決方案？學生們看到這項作業都很興奮，他們認真地進行了查閱相關材料和深入探究，并根據調研結果闡述了獨特的解決方案。綜合來看，學生通過這項作業都認識到了限制不可降解塑料作為一次性用品使用的必要性，對“碳中和”的環保政策有了更深刻的理解，并提出減少紙質吸管使用、自帶水杯或使用可重復利用餐具、以可降解材料替代不可降解材料作為一次性用品使用的方案；還有同學設計了無需使用吸管或杯蓋的獨特的飲料杯設計圖(圖2左)。這樣開放式的作業沒有固定的答案，卻可以根據學生的完成情況較好地評價其對所學習知識的掌握情況。還有一種作業方式也非常值得推薦。還是以塑料降解這部分內容為例，讓學生調研大量使用不可降解塑料對自然環境的危害，結合“可持續發展”以及垃圾分類政策實施的迫切要求，讓學生查閱材料并編輯圖片與文字內容進行宣傳。當然這個宣傳不是以耗時費力的海報方式，而是讓學生把以上的內容在自己的朋友圈進行分享。

微信、QQ等是現代社會人們高效、便捷的主要交流方式，通過朋友圈分享，讓學生個人不僅關注了社會發展和需求，增強了社會責任感，還以主人翁姿態積極參與到“可持續發展”的宣傳中，把專業的塑料分類知識、垃圾分類的必要性、垃圾分類方法和重要意義等信息分享給身邊的親朋好友并請朋友們積極轉發，號召周圍的人從我做起、從點滴做起，起到了非常好的宣傳效果(圖2右)。學生們對這種形式的作業感覺既新鮮又有意義，都樂于嘗試和積極主動完成。因為在朋友圈展示的作業質量高低會得到很多親朋好友的評價而不僅是老師一個人看，學生們都非常認真地完成。把傳統習題作業變成傳播科普知識、體現自己專業素養同時又能為社會可持續發展做貢獻的作業，大大提升了學生個人的自信心、主人翁意識與社會責任感。學生們表示，朋友圈獲得親朋好友的贊賞及轉發讓他們明白社會與環境的和諧發展離不開所有人的努力，個人點滴的貢獻聚集在一起就會產生“蝴蝶效應”，對整個社會的和諧發展產生積極的影響。

圖2 學生課后進行的麥當勞環保包裝設計(左)及利用朋友圈分享的垃圾回收利用宣傳示例(右)

除此之外，還可以結合目前“白色污染”“限塑令”“禁塑令”等社會上廣為關注的問題，讓學生進行課后調研和辯論，圍繞產生“白色污染”的根源究竟是“天災(材料本身的性質問題)”還是“人禍(人們用完之后隨意丟棄，不進行回收利用)”進行辯論，讓學生參與課堂討論，進一步明確“可持續發展”的必要性和重要意義，以及如何利用專業知識實現高分子材料的“可持續發展”。課后及假期期間，同學們還積極參與了校內及家庭社區的垃圾分類、資源循環利用的科普宣傳活動，將“可持續發展”的理念及相關國家政策廣泛傳播。

授課教師通過結合課程基礎知識，多挖掘容易觸碰學生“興奮點”與“關注點”的內容巧妙融入思政教育，并結合形式多樣的“課后作業”，收獲到意想不到的好效果。同學們也表示，之前的學習往往都是把目標定在“考過”上，依賴考前幾天的死記硬背，考完后所學的知識就很快遺忘了。而通過高分子化學課程與豐富思政內容的結合與滲透，他們發現其實專業知識和自己的生活可以有非常密切的聯系，在教師引導下進行調研、討論和宣傳，自主參與度更高，對專業知識的理解也更為深刻。還有不少同學嘗試用學到的高分子知識解決生活中遇到的實際問題，例如在選購隨身攜帶的水杯、保溫杯等，從以前單依靠“顏值”，變成了認真閱讀說明書查看塑料制品的材質，優選安全、環保和耐用性的商品。不難看出，結合課程內容的思政教育在把“有用的書本知識”轉變為“有用的生活經驗”過程當中起到了積極地催化作用，從“要我學”轉變為“我要學”，極大地提升了學生的學習興趣和分析問題、解決問題的能力。在這樣的影響下，學生期末成績較往年穩步提升。在最近一年地區五所高校近三百人參加的高分子競賽中，我們的學生取得了包攬前三名的好成績。

3 結語

總之，高分子化學這門課程內容豐富，與我們的生活密切相關，容易引起學生的學習興趣，特別利于將知識傳授、價值塑造和能力培養三者融為一體。經過一系列的嘗試和探索，利用該課程發展過程中的人物傳記、社會上相關的事實要聞、生活中各種性能優異高分子材料的應用和其在社會發展中的重要價值、形式多樣的課后作業類型等，可以巧妙結合多種思政內容，實現課程知識與思政教育的緊密結合與和諧統一，踐行習總書記“與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”的要求。我們將通過繼續積極探索和嘗試，努力實現在豐富學生學識、增長見識的同時，幫助學生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，培養愛黨愛國、品行端正、積極進取、德才兼備的專業型人才，為踐行我們黨“培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人”的教育方針和實現“立德樹人”的教學目標添磚加瓦。