課程思政融入高分子化學實驗教學的探索與實踐

盧嫣，黃劍華，陳丹青，趙青華

華僑大學材料科學與工程學院，福建 廈門 361021

教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》指出“所有高校、所有教師、所有課程都承擔好育人責任”，并提出“專業課程是課程思政建設的基本載體”，要“結合專業特點分類推進課程思政建設”[1]。近年來國內很多高校都進行了課程思政融入高分子專業理論課程的探索和改革，但對高分子專業實驗的課程思政建設的探索較少[2-8]。高分子科學與工程專業是一門專業性強、系統性強、實驗性強的工科專業，其專業性質決定了實驗技術在該專業的教學及科研中的極其重要的地位[9,10]。高分子化學實驗課程是所有高分子專業和部分材料類專業學生必修的專業實驗課，教學的重點不只是傳授學生高分子化學知識，培養其掌握相關實驗技能，在此過程中訓練學生良好的科研方法和思維，培養學生科學精神、工程倫理和正確的價值觀也尤為重要[10]。將課程思政融入高分子化學實驗課程，從而實現在高分子化學實驗知識的傳授和實驗操作技能的培養之中對學生進行正確的價值觀引導，這對于解決高分子專業實驗課程與思政教育脫節的問題，發揮好高分子化學實驗課程在專業課程教育中的育人作用，推進高分子專業人才素質和能力的培養有巨大的意義。

近幾年我校高分子化學實驗課教研組在不斷的教學改革中積累了有益經驗[9,11,12]。從修訂課程培養目標、完善教學大綱和課程設計著手，依托我校“高分子化學實驗教學平臺”和“材料小化”微信小程序，并結合線上線下和“虛-實”組合的授課方式。充分利用線上教學、虛擬仿真實驗教學、實驗室實體教學結合的優勢，從課程實驗項目著眼，結合高分子化學實驗課程中蘊含的思政元素，以科學的授課方法在培養學生掌握高分子化學知識、培養專業實驗技能的同時，將與實驗項目緊密相關的思政元素靈活融入實驗教學中。以實現提升課程的內涵和質量，使學生的專業實驗知識、實驗能力、思政素養同步提升，使高分子專業實驗能夠更好地滿足高分子學科以及國家對人才素質培養的需求。

1 增加課程德育目標，完善課程教學設計

結合教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》的課程思政建設目標要求，以及我校發展定位和我校高分子專業人才培養特點和專業能力素質要求，教研組對高分子化學實驗課程的培養目標、教學大綱進行了修改，并進行了課程思政教學改革的課程設計[1,9-12](圖1)。新課程目標在已有的知識目標和能力目標基礎上新增了德育目標，明確了高分子化學實驗課程的德育目標和重點要求，并根據新課程目標和教學大綱，重新編寫課程教案、實驗課程講義和實驗教學課件。課程的德育目標是將實驗教學和思政教學融合，在培養學生掌握本課程的專業知識、實驗技能和研究方法的同時，提高學生環保意識和可持續發展觀，強化學生法制意識、社會責任、工程倫理，提高學生專業素養和科研素質，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，培養其嚴謹求實、追求卓越的科學態度，培養其鍥而不舍、精益求精的科研精神[1,9-12]。

圖1 高分子化學實驗課程思政教學改革的課程設計

2 多手段、多方位提升教師團隊素質

所謂“千根線一根針”，教師作為課程思政建設的關鍵，必須下真功夫、做真示范，在不斷的教與學中全面提升自己的思政素養、專業能力和教學水平，才能做到用真心真情教書育人。我校高分子化學實驗課教研組從以下幾點提高教師團隊課程思政教學能力：

(1) 教研組全員參加了教育部全國高校教師網絡培訓中心組織的“高校教師課程思政教學能力培訓”，積極參加教育部和各省各高校課程思政教學能力培訓，參加我校教師教學發展中心組織的師德師風培訓、教師能力專題等相關培訓，并取得了相關培訓證書。

(2) 充分利用目前全國各地各高校已搭建好的課程思政建設交流平臺(如“新華網新華思政”“福建省課程思政聯盟”等)，對國家課程思政示范課和各高校優秀思政示范課進行教學觀摩，利用平臺網站進行經驗交流和學術研討；向示范取經、向優秀學習，多手段、多方位學習，認真鉆研，提高自己的課程思政建設能力和教學方法。

(3) 集體備課，向我校思政課教師求精問道，與我校教工黨支部研討教學內容和方法，聽取大家的建議，凝聚教師們的共識，積極嘗試與校思政課教師合作教學。

(4) 定期開展教研組會議，期末開展總結匯報會議，發揮團體智慧，定期研討、持續改進現階段實驗教學的方式方法，不斷更新和完善本課程的思政資源庫，使課程思政建設更長效、有效和見效。

3 線上線下齊育人，課程思政入內心

從線上、線下兩個維度，緊抓課前、課堂、課后三個時間段建設課程思政，將課程思政貫穿于課前線上預習，課堂線下授課、學生實驗實操、課堂教學討論，課后實驗報告心得體會等環節。除了著重于教師言傳育人、行為育人，更著重于學生是中心，學生齊參與。教研組根據新教學大綱進行了精心的課程設計，并借助現代信息技術、創新教學模式以提高課堂思政教學融入實驗教學的靈活度和課程趣味，讓學生能對其入眼、入耳、入心。

3.1 課前“入眼”

教研組深挖本課程思政元素，補充線上資源、豐富思政案例。依托“學習通”軟件和我校“高分子化學實驗教學平臺”，在我校原線上課程理論講解視頻和操作演示視頻的基礎上新增與各實驗相關的課程思政案例視頻和圖文并茂的PPT，使思政元素融入實驗教學中[9,12]。該課程課前線上教學中引入的具體思政案例及其映射的德育思政元素情況見表1。課程以視頻化教學直觀沖擊學生大腦，以新時代學生更易接受、更便捷的學習方式，開展課前線上思政教學[9]，通過可視化教學，提高了課程思政教學的靈活性、趣味性。

表1 高分子化學實驗線上課程與思政融合的實驗項目節選

3.2 課堂“入耳”

充分利用課前五分鐘，教師給主題，包括“如何注重實驗細節、緊跟‘諾獎’風潮、‘瘋狂的塑料’展開的突發奇想、塑料與‘白色污染’的爭議”等內容，學生以小組為單位自己找案例分享，教師總結思想引導。通過學生主動講述、自發思考、傾聽討論，發揮學生對課程思政學習的主觀能動性。線下實驗課堂是高分子專業實驗課程的主課堂，因而教師在課堂講授過程中要充分抓住自己的關鍵作用，把跟當前實驗課程相關的思政元素自然而然、無縫穿插在實驗知識傳授和指導學生實驗操作的過程中，實現聲入于耳、潤物無聲的育人功效。

3.3 思政“入心”

堅持以產出為導向，在原有考核內容上，新增課程思政考核內容，考查學生對課程思政是否“入心”。在每個章節線上預習環節的章節測試內容模塊，除實驗預習相關測試，新增課程思政相關測試題，作為任務點。學生在進行線下實驗前，必須完成線上所有任務點和“材料小化”微信小程序上的測試題，才能進入高分子化學實驗室進行實驗操作。此外，在實驗報告里新增實驗和課程思政心得體會模塊，并設置10%的權重分值。實驗心得體會不僅是本課程實驗的過程收獲體會、成敗反思、案例感想，更是課程思政深入學生內心的外在呈現。既促進學生思考，又便于教師知道學生所思所想所感，以及實驗和思政教學成效。學生心里記著，行動上才能做著，內入于心，外化于行。

4 內容方式相得益彰，思政育人潤“生”無聲

基于高分子化學實驗課程的特性，課程實驗過程中的專業操作和規范操作，以及實驗后廢液和實驗產品的回收與規范處理都極其重要，因而實驗安全教育和環保教育、職業操守教育、工程倫理教育、嚴謹求實的科學態度、刻苦鉆研的科研精神貫穿于每一個實驗始終，覆蓋線上線下、課堂內外教學。課程從生活中本專業領域的熱點問題和諾貝爾獎故事的引入提高了課程的溫度；以科研態度、科學精神的培養和社會主義核心價值觀教育的融入提高了課程的深度；從實驗安全、法治教育、綠色高化、可持續發展觀、工程倫理等方面的融入提高了課程的廣度；以線上補充線下、虛擬輔助實體的現代化教學方式及多種實驗類型為手段拓展了課程的維度。為讓課程思政有機、有溫度、有深度、有廣度地融入高分子化學實驗課程教學，具體到每一個實驗，教研組都深度討論，深入挖掘其思政元素，結合設計型、驗證型、綜合型等多種實驗類型，結合每個實驗的知識點、操作要點和特點設計了相應的思政映射與融入案例。以其中4個經典實驗進行舉例，具體如下：

(1) 驗證型實驗融入法治和責任意識教育。

以過氧化苯甲酰(BPO)的精制實驗為驗證型實驗，由于BPO極不穩定，易燃，當撞擊、受熱、摩擦時能爆炸，吸入對人的上呼吸道有刺激性，對皮膚有強烈的刺激及致敏作用[10]。線上資料和線下實驗課堂教師都必須強調BPO使用和保存安全、相應防護措施和應急處理措施。國家于2011年已禁止在面粉中使用BPO作為面粉增白劑，課堂由《食品衛生法》中對食品添加劑的法律法規為切入點，開展法治教育，提高學生對本專業領域相關法律的認識和食品安全問題的重視，讓學生樹立以人為本的觀念，建立起應用高化專業知識、高化實驗技能和相關法律造福于人類的意識。本實驗重結晶過程要用到氯仿(CHCl3)，CHCl3屬于易制毒化學品，是最初的麻醉藥品[10]。通過講授CHCl3的知識，由CHCl3的物理化學性質、使用注意事項、廢液處理切入到高分子化學實驗中易制毒、易制爆化學品的規范使用和規范管理的教育，對學生進行職業操守教育和工程倫理教育[10]。從CHCl3對人體和環境的危險性概述，到高分子化學品和高分子制品的使用和處理不當對人體和環境的危害，教育學生要愛護環境、要有社會責任意識和工程師素養。整個實驗，在讓學生掌握正確使用高分子化學試劑和精制引發劑的專業實驗技能的過程中，自然而然地對學生進行法治教育，安全意識、環保意識教育，強化學生工程倫理教育和責任意識教育。

(2) 設計型實驗培養創新思維和科研精神。

在開展甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本體聚合實驗時，在灌模步驟引導學生獨立思考、進行創造、勇于創新，加入獨創性的設計。鼓勵學生在灌模過程加入貝殼、干花、珍珠、小飾品、珠光粉、熒光劑等，并引導學生發散思維，思考實驗過程還能如何設計、如何創新。學生可自行選擇模具設計有機玻璃的形狀或加入染色劑等，制備出各具特色、各不相同的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)產品。該實驗設計極大地提高了學生的實驗興趣，一方面學生為了制備出具有獨創性的產品，會充分思考、創新，探索新的模具形狀、模具種類、裝飾品種類，從而制備出別具一格的產品；另一方面學生為了創造出自己滿意的作品，會特別認真做好預習，不斷優化實驗，嚴謹認真地進行每一步實驗操作。在此引入我國著名藥學家屠呦呦的事跡，2015年屠呦呦因發現了青蒿素治療瘧疾的新療法，獲得了諾貝爾生理或醫學獎[13]。屠呦呦發現青蒿素歷經波折，前期結果總是不理想，當她意識到溫度可能是青蒿素提取過程的限制因子，就不斷地優化和設計青蒿素提取方案，最終找到了用沸點較低的乙醚提取青蒿素的方法，其對瘧原蟲的抑制率幾乎達100%[13]。屠呦呦及其團隊對青蒿素的研發過程深刻地體現出他們對科研的執著專注、精益求精和創新精神。此實驗中少部分同學制備出有氣泡缺陷或爆聚的有機玻璃制品，教師以屠呦呦科學家的事跡激勵學生、引導學生思考和分析產品不理想的原因，思考本體聚合中最重要的工藝問題是什么？如何優化能減少氣泡的產生、避免爆聚？鼓勵學生學會在思考與分析問題中積累知識并解決問題，使實驗結果達到最優。本實驗通過具體的實驗過程和思政案例“青蒿濟世的屠呦呦”的啟發，培養學生的創新思維和執著專注、精益求精的科研精神。

(3) 引導型教學強化能力、科研態度和環保意識培養。

懸浮聚合法制備聚苯乙烯的實驗里，分散劑和引發劑的用量(聚乙烯醇用量、苯乙烯和水的用量及比例)以及反應條件(溫度、時間、攪拌速度)對產物顆粒大小和形態影響很大。在此引入2000年諾貝爾獎獲得者白川英樹科學家的故事，他在用乙炔氣制取一種聚乙炔塑料時細致觀察每一次催化劑用量的改變，通過研究實驗中催化劑用量的改變對產品的特性和構造的影響，使得導電高分子在學術研究和實際應用上都取得了極大的進展[14]。白川英樹對導電高分子的研究做出了開創性的貢獻，開辟了塑料可以導電的新時代，他善于觀察、注重細節、嚴謹求實和追求卓越的科學態度值得所有師生學習[14]。學生們在這個實驗過程中要團結協作、認真研究、細致觀察、真實記錄分散劑、引發劑的用量和反應條件的微小改變對聚苯乙烯產物的影響，并在實驗報告中對實驗結果進行對比分析。從1829年聚苯乙烯被德國人從天然樹脂中提取出來，至今聚苯乙烯在生產生活上已應用了193年。工業上生產聚苯乙烯主要采用本體聚合和懸浮聚合，教師通過介紹聚苯乙烯的工業生產概況和產業鏈，讓學生自行調研全球的聚苯乙烯20強生產企業，以及我國聚苯乙烯的生產工藝流程和產業的分布、產能和產業應用，以此培養學生理論聯系實際、實驗操作聯系實際工業生產的能力。聚苯乙烯在生活日用、建筑、包裝、光學和醫療保健等領域的應用非常廣。聚苯乙烯應用中產生的廢棄物所帶來的污染和環境危害引人深思。鑒于課前學生已經學習了“白色污染的危害”和“治理‘白色污染’的途徑之回收利用廢聚苯乙烯泡沫塑料”的視頻，此時提出問題：所謂的“白色污染”是熱固性樹脂還是熱塑性樹脂？如何運用專業知識減少和治理聚苯乙烯等高分子材料的污染，實現可持續發展？讓學生自行查找資料，學會以小見大，培養學生的自主學習能力和環保意識，讓學生樹立綠色生態觀和可持續發展觀。本實驗通過具體的思政案例與實驗教學結合，教師于潤物無聲中培養了學生注重細節、嚴謹求實的科研態度、理論聯系實際的能力和環保意識。

(4) 專業實驗能力培養與家國情懷相結合。

在線形酚醛樹脂的制備實驗中，由于苯酚和甲醛都是有毒物質，實驗的過程中學生必須嚴格遵守實驗操作步驟，以防中毒或腐蝕皮膚。由此引入實驗室安全教育，讓學生明白人身安全、實驗室安全重于一切。酚醛樹脂是世界上最早研制成功并商業化的合成樹脂[10]。教學時，教師從酚醛樹脂的發展歷史，引入我國合成橡膠、順丁橡膠和離子交換樹脂的生產技術和合成工藝的發展介紹。自然過渡到介紹愛國前輩們無畏艱辛地使我國高分子專業、高分子化學實現從無到有、從小到大的歷史發展介紹。建國初期，錢保功和高國經等老一輩高分子化學家克服種種困難，共同努力，合成出我國第一塊氯丁橡膠，有力支援了當時我國的國防建設和抗美援朝的急需，并陸續完成了丁苯橡膠與聚硫橡膠等通用橡膠的研制合成，開創了我國的合成橡膠工業[15]。從1958年起，中國科學院長春應用化學研究所歷經了20多年的拼搏，使我國有了具有自主知識產權的鎳系順丁橡膠工業生產新技術；該研究所張慶余、孫書棋等老一輩高分子化學家對火箭高能燃料、火箭推進劑和高分子熱縮材料的成功研制，推動了我國航空航天事業的飛速發展[15]。被譽為“離子交換樹脂之父”的何炳林先生，開創了我國離子交換樹脂工業。何炳林先生先后研制出了幾十種離子交換樹脂和吸附樹脂，并合成出用于從鈾礦里提取出原子彈原料鈾的交換樹脂，為我國核技術的發展做出了巨大的貢獻[7]。我國高分子化學的先驅馮新德先生1949年在中國率先開設高分子化學課程，并長期從事高分子化學教學與基礎研究，讓我國高分子化學課程實現了從無到有的突破，為我國高分子科學事業和高分子化學教育事業做出了重大貢獻[16]。課程以我國高分子專業的開創、蓬勃發展到現在滲透于各行各業取得輝煌成就為切入點，以介紹我國高分子科學家們嚴謹治學、吃苦耐勞、刻苦鉆研、甘于奉獻、以德育人的先進事跡為切入點，增強學生的政治認同和家國情懷。教師在實驗教學中將自己對社會主義核心價值觀的認知和感悟傳遞給學生。從小處入手、從大處著眼，從教育學生做好每一個高分子專業實驗，到成為高分子專業人才、用專業知識建設祖國，到家國情懷、到中國夢教育，到社會主義核心價值觀教育，使學生堅定民族復興的理想信念，激發了學生科技報國的使命意識和責任擔當。

5 注重課程教學反饋，建立持續改進機制

在教學中，我們發現，課程思政融入本課程后，學生實驗報告照搬照抄的現象減少、實驗思考題中的抄襲現象減少，學生的思維能力、自主學習意識和分析問題的能力明顯增強。學生們普遍反映本實驗課程讓自己的專業知識面得到了擴展，不僅掌握了專業知識和實驗技能，對高分子專業和高分子化學的歷史發展、現今熱點問題和難題都有了更深層次的認識，對可持續發展觀、科研精神、家國情懷和使命責任都有了更深層的理解。從每一位學生每次提交的實驗心得體會里，我們看到了各個思政內容的加入對學生帶來的積極影響，也收獲了學生對本課程思政教學的建議。教研組建立了高分子化學實驗課程思政建設的持續改進機制，勤反思、重效果，根據學生對該課程思政內容的學習體驗、心得體會和反饋情況，不斷修訂每一個實驗的課程思政元素融入設計。此外，教師根據教學經驗、課程需要及課程的育人效果，及時補充和更新與實驗教學內容相得益彰的思政內容和課程思政案例。通過持續改進課程，使實驗教學與課程思政相互融合、相互促進，給高分子化學實驗課堂灌入活泉、引入思想、注入靈魂，打造精品高分子化學實驗思政課堂。

6 結語

在高分子化學實驗課程思政教學探索實踐中，以學生為中心，從“教師-教學目標-教學方式-教學內容”四方面進行改革，多渠道提升教師思政素養，修訂課程目標和課程設計，根據實驗項目嚴選案例、設計實驗，深度挖掘本課程知識體系中所蘊含的思想價值和精神內涵，打造了有深度、有溫度的專業實驗課程思政課堂。通過發揮線上線下和“虛-實”結合的現代化教學優勢，將思政貫穿于實驗教學課堂內外、線上線下，實現了思政育人和實驗教學的有機融合、相互促進，實現了課程學思結合、知行統一。本課程育人和育才同步并行，在提高學生實驗技能、研究方法和專業能力的同時，加強了學生的德育培養，增強了學生的政治認同感、社會責任感和家國情懷，提高了學生的科學素養和綜合素質。本次教學探索實踐為推動專業實驗課程思政建設積累了有益經驗，對發揮專業實驗課程思政的育人作用、提升學科人才培養質量具有重要的意義。