《綠色化學》課程思政的教學初探

別福升，丁洪曉，劉雪靜

(1 棗莊學院魯南煤化工工程技術研究院，山東 棗莊 277160；2 棗莊學院圖書館，山東 棗莊 277160)

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出：“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，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，努力開創我國高等教育事業發展新局面[1]。2020年5月教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，要緊緊抓住教師隊伍“主力軍”、課程建設“主戰場”、課堂教學“主渠道”，讓所有高校、所有教師、所有課程都承擔好育人責任，守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思政課程同向同行。在十四五規劃的新時代大背景下，于專業課程中融入思政元素，是對教育工作者全方位育人的新要求，也是圍繞立德樹人進行高校課程改革的最新方向。

《綠色化學》是化學類專業的一門重要的專業選修課，基于有機合成、化工產品設計與生產，從源頭上防止污染而提出，具有明確的社會需求，是人類與環境和諧發展的更高層次的化學[2]。開展《綠色化學》課程思政建設，能夠提升學生應用綠色化學的原理和知識解決實際問題的專業能力與水平，培養學生的可持續發展理念、社會責任感及愛國主義情懷，使學生成為新時代發展需求所需要的復合型人才。長期的教學實踐中，我們認為開展《綠色化學》課程思政教育可以從以下三個方面進行。

1 課程教學中緊密聯系經典事例，培養求真務實、開拓進取的科學素養

科學態度和科學方法是科學素養的重要組成部分，而科學技術是社會發展動力源泉，從經典的化學典故中引導學生領悟到化學進步給人類生活帶來的巨大改善，同時也要看到濫用化學物質，給人類及環境帶來的巨大傷害，從而促使學生樹立正確的科學觀，形成求真務實、開拓進取的科學素養。作為大學化學教育者，應該密切聯系經典案例，在課堂教學中強化學生的求真務實、開拓進取的科學素養，培養學生們的可持續發展的根本認識。

例如在講授“設計安全化學品”這一綠色化學基本原理時，可以引用聯邦德國在20世紀50年的造成上萬名畸形兒童出現的反應停事件，進行典型案列分析。“反應停”(沙利度胺)是當時治療初期妊娠反應的特效藥，可以迅速緩解嘔吐癥狀，但一段時間之后，人們發現出生的嬰兒的四肢殘缺數量急劇上升，并且共同點是其母親都服用過“反應停”藥物。后經深入研究發現，該藥物分子具有手性中心，是對映體的混合物，其中右旋產物(R構型)是能夠高效抑制孕婦懷孕初期妊娠反應的活性有效成份，而左旋產物(S構型)卻具有強烈致畸性，阻礙孕婦對胎兒的血液供應，導致“海豹畸形兒”[3]。后期還發現此藥物上市之前的安全性評價缺少嚴格的臨床實驗數據，世界至少15個國家未經核實而不當使用了此藥物。但是在美國上市之前，由于政府機構及時發現該藥物缺少充足臨床數據的重要漏洞，立即被停止引入市場銷售，從而避免悲劇在美國的繼續發生。手性中心帶來的特殊效果，在農藥的設計合成上也日漸重要。比如具有手性中心的殺蟲劑，其左旋構型可能是對害蟲高效致死而對人類無害的，而右旋構型是則是對人有劇毒反而對害蟲低毒的，這種混合在一起使用的后果導致對人類和環境都造成巨大的危害。通過引入手性藥物事件的案例，加深了學生對有機化學課程中分子手性認識和重視，同時能夠引起對手性藥物研究和拆分、檢測技術研發的興趣。還可以借此教育學生嚴格遵循實驗規程，詳實記錄實驗數據，養成嚴謹治學、敬畏生命、崇尚真理的科學精神及嚴謹求實的科學態度。要堅守職業道德底線，胸懷對國家和人民負責的大志。

在講授“采用高效選擇性催化劑”這一基本原理時，可以實時引入諾貝爾化學獎的例子，如2005年諾貝爾化學獎授予三位化學家因其在烯烴復分解反應的研究應用及發展[4]。烯烴的復分解反應是一種合成C-C骨架的新穎、有效的方法，實現有機化合物分子鏈的增長及合成特殊環狀分子。但是在反應研究早期，烯烴復分解反應所使用的的催化劑需要苛刻的無水無氧反應條件，底物可拓寬程度差，反應收率低，大大限制了該反應的推廣應用。后來，Grubbs通過系統研究催化劑的構效關系，設計了一種金屬釕和膦配體合成的催化體系，能夠在常溫、常壓下進行高效率的催化，反應過程簡單迅速，反應速度快，副產物少，產生很少量的有毒害廢棄物，對于環境保護非常有意義，高度符合了“綠色化學”的理論，推動了化工、醫藥和生物技術方面的革命性發展[5]。2010年諾貝爾化學獎授予鈀催化交叉偶聯反應，同樣是一種用于合成C-C鍵的反應，可以精確有效地進行復雜化合物高效底物拓展，大大減少了催化過程中廢棄物的生成以及減少了多余的衍生保護反應，廣泛應用于藥物、材料等領域[6]。2021年諾貝爾化學獎授予有機小分子催化劑——精確構建手性分子的新工具。小分子有機催化劑的碳原子骨架穩定，能夠在其上設計諸多的活性活化位點，從而提高催化效率[7]。大部分具有高效催化活性的有機小分子催化劑都具有價格低廉、易于獲取、毒性較低的特點，相對于傳統金屬催化劑的昂貴、脆弱、污染較大而言，大大滿足了綠色化學的需求。但也要清楚的看到，通過結構設計而得到更高效的小分子催化劑，開發更適宜于規模化、工業化的催化劑，仍是化學家們亟需解決的重要挑戰。通過諸多意義非凡例子的帶入，可以引發同學們思考與共鳴：每一項偉大發明的研究突破，都歸咎于科學家們能夠進行長期堅持不懈的努力研發，能夠勇于跳出思維定勢而進行不斷的創新研究，需要打下牢固的基礎知識，要致力于發展具有自主知識產權的技術，服務國家發展、生態安全和國家安全戰略需求，告誡同學們要養成扎扎實實、潛心鉆研的科學態度和學習作風，敢于和甘于埋頭苦干。

2 課程教學過程中結合日常學習生活，培養綠色理念

化學在人類社會的進步過程中扮演著重要的角色，給人類生產生活和社會發展帶來了極大的物質豐富。但化學品的濫用、化學污染物的過度排放導致全球變暖、大氣污染、臭氧層遭到破壞等問題日益嚴重，嚴重影響著人類的生產生活。而綠色化學可以從源頭消除污染，實現零排放。將與日常學習生活直接相關的事件與課程緊密結合，很容易激發學生學習興趣，提高學以致用的能力。在綠色化學課程學習過程中，通過不斷地發掘專業知識與育人的結合點，精準施策，可以取得良好的教學效果。

在“綠色原料-二氧化碳”這一節時，給學生講授CO2作為廉價原料的意義，同時介紹2021年國務院政府工作報告中關于優化產業結構和能源結構，力爭2030年實現“碳達峰”和2060年“碳中和”的“雙碳”工作目標內容及戰略意義。實現CO2排放量減少的手段，一是碳封存，即吸收儲存大氣中的CO2；二是碳抵消，即利用可再生能源和低碳清潔技術，減少CO2排放量來抵消另一個行業的排放量，實現凈零碳社會。而實現碳抵消的一個重要途徑就是將CO2轉變為有機化工產品，如合成甲醇、甲酸及其衍生物，碳酸二酯類化合物，甚至利用高效催化劑實現泡沫塑料的生產等。這其中我國科技工作者們做出了突出的工作，具有代表性的如：2017年中國科學院大連化學物理研究所直接實現了CO2轉化制取汽油；2018年中科院長春應化所的CO2基生物降解塑料的工業化生產；2019年上海有機所的成果轉化的世界首個CO2合成N,N-二甲基甲酰胺的千噸級中試項目落地；2021年中國科學院天津工業生物技術研究所在實驗室中將二氧化碳人工合成淀粉的創造性技術突破，代謝反應縮短至11步，理論能量轉化效率是天然農作物的3.5倍，此項技術突破成熟后，不僅可以解決世界各國備受困擾的碳排放及全球變暖的問題，還能夠一定程度上解決能源資源問題，對世界糧食生產產生顛覆性的影響[8]。通過這些鮮活的事例，使學生認識科學基礎知識轉化為實際生產工藝的途徑，同時讓學生更加深刻的認識國家創新發展驅動戰略和頂層設計路線，清楚的感受到一代又一代科學家們心系祖國，不怕艱難困苦的精誠報國的優秀品質，始終堅持國家及人民利益至上的高尚情懷，踐行攻克基礎學科前沿難題和關鍵核心技術的實際行動，進而培養學生綠色發展的理念和環保意識，樹立學生的責任感和攻堅克難的無窮精神力量。

在“綠色有機合成技術”這一章節結束后，引導學生結合自己興趣，選擇一個已經做過的化學實驗，通過查閱教材及文獻前沿資料，從實驗原理、實驗過程和反應后處理等不同階段中融入綠色化學的基本方法，重新設計合成路線，讓學生親自實際應用學到的綠色合成技術，引導學生從實際出發，從小事出發，增強環境保護的意識和責任感。例如在進行有機化學基礎實驗的選擇和安排過程時，將合成實驗“乙酰苯胺的制備”、基礎操作“重結晶實驗”和檢測實驗“有機化合物熔點測定”結合起來，利用往屆學生實驗結束回收的乙酰苯胺粗產物進行重結晶操作后，再利用提純的產物進行熔點測定的操作培訓。在學生參與的各個環節中，注重試劑的回收、循環及重復利用，避免了藥品和試劑的浪費，形成了實驗的良性循環。同學們以實際行動實施了綠色化學的理念，同時養成了團結合作、為他人負責就是對自己負責的團隊合作實驗習慣。

3 課程教學過程中融合愛國主義教育,培養社會責任感

愛國主義教育能夠激發大學生的社會責任感和民族使命感，樹立正確的政治觀和價值觀，有利于學生的健康成長，還關系到社會的和諧進步，民族和國家的未來。

在綠色化學的教學過程中，介紹當代中國著名的化學家及他們對中國化學進步做出的重要貢獻，對學生能夠進行潛移默化的愛國主義教育。例如在講授“綠色化學反應”這一章當中，講解原子經濟性時，可以引入唯一以中國人的名字命名的人名反應：黃鳴龍還原法[9]。20世紀50年代，黃鳴龍先生突破西方發達國家的層次封鎖，毅然放棄先進的科研條件，回到當時經濟基礎羸弱的祖國，在合成抗瘧藥時，將操作不便的“Wolff-Kishner還原法”的高壓反應條件下改進為在常壓下反應，同時簡化操作，縮短反應時間，提高了反應收率和原子經濟性，為我國甾族激素藥物研發做出了卓越的貢獻，帶動了新中國的化學事業的發展。課程介紹“化工生產的零排放”時，

引入我國著名化學家侯德榜先生的“侯氏制堿法”，該制堿技術突破外國列強的技術壁壘，創造性地將合成氨工藝與制堿工藝合為一體，縮短了工藝流程，實現了連續化生產，原料利用率提高到96%以上，降低了能耗和原料成本[10]。該技術體現了綠色化學的要求，即從源頭上減少和消除有毒有害物質對環境的污染。老一輩化學家們的愛國主義的精神和深厚的家國情懷值得現代人的學習和發揚，唯一的以中國人命名的人名反應以及“侯氏制堿法”的案列，能夠激發學生的愛國情懷，增強民族自信和民族自豪感，激勵學生們要肩負起自己的社會責任和歷史使命，為實現中華民族偉大復興的中國夢而奮斗。

在講授“綠色食品”這一章節時，介紹綠色食品添加劑的使用原則及使用規范，事物性質的積累存在量的界限，超出量的界限，將發生質變。在教學中滲透國家食品安全知識，進行食品安全意識方面的引導，培養學生的職業道德精神和職業規范，增強社會責任感，樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀。如通過“蘇丹紅事件”、“瘦肉精事件”、“地溝油事件”、“三聚氰胺奶粉”等與食品安全和生活息息相關的介紹，可以一定程度上提高學生們在生活中及時發現問題的能力，引起學習興趣，增強食品憂患意識，做到學有所用，樹立化學學習正確的價值觀。

4 結 語

“課程思政”是一項系統化、長期化的新型教學模式，在實際的教學過程中應該與時俱進，吸收各種知識及時補充更加新穎、更具特色和感染力的思政案例，進一步完善教學體系設計，同時作為新時代的高校教師，還要不斷提高自身政治素質和業務能力，推進全方位育人實踐，使學生成為推進國家可持續發展的具有綠色意識和環保能力的高素質復合型人才。