课程思政在“有机结构分析”中的实践探索

田向荣，高保卫，冯俊涛

(西北农林科技大学 植物保护学院，陕西 杨凌 712100)

随着新时代高等教育立德树人根本任务的明确，高校的思想政治教育工作不再仅仅局限于思想政治理论课的范畴，而是贯穿于教育教学的全过程，即形成思想政治理论课、综合素养课、专业课三位一体的高校思想政治课程新体系[1]。随着高校的思想政治教育工作理念由思政课程向课程思政的转变，对专业基础课程的专业育人功能提出了新的要求。也就是说，专业基础课程不再局限于自身的专业育人功能，还要运用马克思主义的观点和方法论积极探索并发掘思政元素，将其贯穿专业课程的教育教学全过程，实现专业育人与思政育人的双重功效。本文结合作者多年教学实践经验，以思政元素的发掘为出发点，对“有机结构分析”专业基础课讲授过程中课程思政理念的实施情况进行了系统论述。

一、专业基础课程开展思政教育的必要性

课程思政主要是指依托和借助于专业课、通识课而进行的思想政治教育实践活动，也可以理解为将思想政治教育融入专业课和通识课的教育实践活动[2]。田鸿芬等认为，课程思政是高校各类课程，尤其是专业课程开展思想政治教育的实践路径[3]。2018年，习近平总书记在全国教育工作会议上明确指出要把立德树人作为教育工作的主线，融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育的各个环节，贯穿基础教育、职业教育、高等教育的各个领域。高等院校作为文化知识传播的主战场，在不同类别的课程中开展课程思政教学改革实践探索，是落实新时代高等教育立德树人，培养合格的中国特色社会主义建设者和接班人的主要途径。近年来，各大高等院校积极推进课程思政教学改革，形成了较为完备的课程思政理论体系，但也存在着一定的问题。刘印房认为，高校思政课程向课程思政转变的困境在于缺乏具体的措施和系统的设计，对于课程思政的协同育人理念认识不到位，如何发挥不同课程、不同主题独特的思政育人功能，形成思政教育和立德树人的合力缺少理论支撑和实践探索[4]。目前，在专业基础课程教学改革过程中，课程思政的系统性思考尚显不足，主要依靠碎片化植入思想政治教育元素的模式，将思政元素基因式融入到专业基础课程的教学过程中，实现立体化渗透、浸润式演绎，需要进行系统设计[5]。因此，在各类专业基础课程中系统开展课程思政的教学改革探索是实现高等教育立德树人的必然选择，是对当代大学生树立正确的人生观和价值观，建设文化自信、理论自信、道路自信和制度自信的中国特色社会主义的必然选择。

二、“有机结构分析”课程开展思政教育的意义与优势

“有机结构分析”也称为有机化合物波谱分析，是西北农林科技大学制药工程专业大二下学期开设的专业基础课程。课程的内容主要涉及紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱等四种波谱分析方法在有机化合物结构解析中的原理及其应用。是学生在学习“无机及分析化学”“有机化学”“仪器分析”课程的基础上开设的一门专业基础课，为大三学年学习“天然药物化学”“药物分析”“药物化学”等专业课程奠定基础。随着西北农林科技大学对学生转专业政策的放开，大多数学生都有重新选择专业的机会。因此，学生虽然已基本适应大学生活，但仍处于职业生涯的迷茫期，学生对农林院校开设制药工程专业的专业认同感较低，思想容易出现波动。就课程内容而言，各种波谱分析方法的发现及产生过程离不开科学技术的进步，也在此过程中产生了许多与课程内容相关的诺贝尔奖获得者。因此，在教学环节融入思政元素，对于学生增强专业认同感与社会责任感，树立正确的人生观和价值观具有促进作用；另外，通过专业引导，帮助学生规划好职业生涯，通过科学家精神的时代引领作用，促使当代大学生心存科技强校、科技强国的伟大信念，更好地服务于中国特色社会主义现代化建设。

每门专业课程都有其内在的独特学科属性，都蕴含着丰富的育人资源。如何让学生在学好专业理论知识的同时，树立正确的人生观与价值观，服务于中国特色社会主义现代化建设，是每一位专业课教师应该思考的问题。课程思政教学改革就是要挖掘每门课程中的思政教育资源，以便服务于学科建设，服务于学科育人，打造高等教育学科育人的共同体[6]。“有机结构分析”属于自然科学的范畴，在教学过程中融入思政教育具有独特的优势。课程内容中涉及的各种波谱分析方法是经过科学试验反复验证的，其课程核心在于揭示化合物的结构特征，即阐明物质的固有本性。从课程的自然属性角度出发，其本身就属于自然辩证法的研究范畴。一个新化合物的结构解析与推导过程，不仅需要学生掌握各种波谱学的基本知识，更要求学生具备良好的科学思辨能力和逻辑推理能力。因此，在“有机结构分析”的教学改革过程中要利用好思政元素，一方面要注重学生对不同波谱学基本知识的掌握，另一方面要让学生养成良好的思辨能力与逻辑推理能力，发挥课程专业育人和思政育人的双重功效。

三、“有机结构分析”各章节思政元素的发掘

1．科学技术是第一生产力

绪论部分主要要求学生掌握分子能级与电磁波的关系，通过四大波谱的比较，让学生初步掌握四大波谱在化合物结构确定过程中的作用，激发学生对抽象理论学习的主观能动性。此章节的课程思政元素切入点可从化合物结构鉴定的发展史入手，揭示科学技术在推动人类确定化合物结构方面所起的重要作用。四大波谱法用于化合物结构鉴定的关键时期是19世纪末到20世纪中期，在此之前人类确定化合物的结构是极其困难的。例如，从鸦片中发现具有镇痛、镇静作用的吗啡到其结构确定花费了120多年时间(1803-1925年)，而随着波谱学科学技术的发展，从蛇木中发现具有降压作用的利血平从发现到最终结构确定仅仅用了几年时间(1952-1956 年)。目前，四大波谱法已广泛用于新化合物的结构确定，尤其是核磁共振波谱和质谱具有不可替代的作用，但其均需要渊博的理论知识作为化合物解析的背景。值得一提的是，2017年诺贝尔化学奖授予了在冷冻电镜方面具有突出贡献的三位科学家，2018年就已有文献报道利用冷冻电镜技术确定小分子化合物的结构，也就是说，人们以后可能在冷冻电镜下就可以看到化合物的结构信息[7]。科学技术是第一生产力，化合物结构鉴定的发展史，就是科学技术进步的发展史。

2．现象与本质

紫外光谱法要求学生在熟悉紫外光谱产生原理的基础上，熟悉各类化合物的紫外吸收特征，掌握含各类共轭体系的化合物最大吸收波长的计算方法，与仪器分析课程中要求应用紫外光谱法进行定量分析不同，“有机结构分析”课程更注重结构与紫外光谱的关系。紫外光谱法在有机结构分析中主要用于含发色团和共轭体系的化合物结构鉴定，相对于核磁共振波谱，其鉴定化合物提供的信息有限，但并不是代表紫外光谱法对结构鉴定无意义。相反，由于紫外光谱理论研究成熟且仪器构造简单，许多大型仪器都与紫外光谱紧密联系。本章节课程思政的切入点可从现象与本质的关系入手。例如，用于定量分析的高效液相色谱仪，其大多数检测器都为紫外检测器，且目前大多数高效液相色谱都配备多波长检测器和全波长检测器。因此利用高效液相色谱进行物质定性、定量分析过程中，要充分利用液相色谱图中反映的最大吸收波长(现象)，推测化合物蕴含的可能结构信息(本质)。要学会透过现象发现高效液相色谱配备紫外检测器进行定性定量分析的本质。

3．理论联系实际

红外光谱法要求学生掌握红外光谱产生的基本原理，熟悉红外光谱样品的制备，熟悉各种类型有机化合物官能团的特征吸收频率及其影响因素，学会应用红外光谱图分析简单化合物的结构信息。在讲解红外光谱产生的基本原理过程中，可充分融入理论联系实际的思政元素。对于无法用肉眼看到双原子分子化学键的振动产生现象，可借助于经典力学理论中连接两个小球的弹簧做简谐振动的模型，通过胡克定律阐释振动频率与键力常数与原子质量之间的关系。而实际的双原子分子的势能曲线不是简谐振动的对称图，而是有所偏离的抛物线图，其产生的原因是分子内部的运动除了振动还有转动，这也是红外光谱又称为振转光谱的原因。再如，多原子分子红外光谱产生的峰数与振动自由度密切相关，CO2分子的理论振动自由度为4，而实际红外光谱中表现出2组峰，原因是CO2为对称分子，对称振动形式下偶极矩变化为零，且面内振动与面外振动相重合，即只表现出不对称伸缩振动和变形振动两种振动形式而表现出2组峰。因此，将理论知识与实际情况相结合是掌握波谱学知识的有效途径。

4．科学家精神、科技强校与科技强国的人生价值观

核磁共振波谱是目前有机结构鉴定的主要手段，要求学生在掌握核磁共振基本理论知识的前提下，会应用核磁共振图谱确定化合物的骨架信息。因此，核磁共振波谱是“有机结构分析”课程的重点与难点，如何激发学生的主观能动性以熟练掌握本章内容是学习本门课程的关键。本章节思政元素可引入科学家精神，增强学生科技强校、科技强国的人生价值观。因为近年来诺贝尔奖的获得离不开核磁共振的贡献。例如，2002年的诺贝尔化学奖授予了应用核磁共振技术确定生物大分子的结构和功能的Kurt Wuthrich等科学家，2015年的诺贝尔生理学或医学奖授予了发现抗疟药物青蒿素的中国科学家屠呦呦，其中青蒿素的结构确定就离不开核磁共振技术。然而，核磁共振仪还不能国产化，为了打破高端科研仪器被国外厂商垄断、维修价格高昂的局面，在2018年底出现了北大核磁中心因核磁共振仪“失超”问题而引起的维权事件。因此，通过“科学家精神”的时代引领作用，激发学生学习课程的主观能动性，刻苦学习、努力钻研，运用现代科技实现科技强校、科技强国的人生价值观。

5．专业认同感与社会责任感的培养

质谱法要求学生掌握质谱中常见的离子类型及常见的质谱裂解方式，熟悉各类有机化合物的质谱裂解规律，能运用质谱图准确确定化合物的分子量与分子式。气质联用仪和液质联用仪配备不同的离子源类型，是准确确定化合物分子量进而进行定性、定量分析不可缺少的仪器设备。本章节的思政元素可融入社会热点事件，增强学生对专业的认同感和社会责任感。具体可将体育赛事中兴奋剂的检测、农产品与食品质量控制中的农药残留量检测等热点事件引入课堂。例如张裕葡萄酒藏农药残留的罪魁祸首多菌灵、甲霜灵可通过GC-MS或HPLC-MS进行检测。以“复旦投毒案”中饮水机残留剧毒化学品N-二甲基亚硝胺，亦可以通过GC-MS或HPLC-MS进行快速定性检测的案例，对学生起到安全警示作用。通过课堂中引入社会热点案例事件，可增强学生对制药工程专业的认同感与社会责任感。

6．物质、联系、发展、全面的辩证唯物主义

综合图谱解析要求学生熟悉一般化合物的结构解析步骤，在掌握四大波谱学基本理论知识的前提下，对未知化合物的结构进行推导。一个未知化合物结构的正确推导要充分运用辩证唯物主义中物质、联系、发展、全面的观点。首先，我们所看到的各种波谱图，其本质就是化合物(物质)的不同展现形式，通过人的理性逻辑思维推导过程，揭露其庐山真面目，以展示物质的本质；其次，各种波谱分析方法的原理不同，其特点和应用也各不相同，每种波谱分析方法也都有自己的适用范围和局限性，在推导化合物结构的过程中，每种波谱方法提供的结构信息又相互联系、互相佐证，共同验证所推导化合物结构的正确性；再者，化合物结构的推导过程不是一气呵成的，是在大脑的思维过程中不断肯定与否定的发展过程中逐渐完善的；最后，要充分利用每种波谱数据提供的结构信息，全面审视所推导结构的正确性。总之，新化合物的推导过程，要充分运用辩证唯物主义物质、联系、发展、全面的观点，最终确保推导化合物结构的正确性。

四、“有机结构分析”实验教学的课程思政探索

实践是检验真理的唯一标准，实验课就是检验和巩固学生对理论知识掌握程度的重要手段。然而“有机结构分析”实验课程一般存在大型仪器设备少或无相关大型仪器设备而将实验教学变相为理论教学的情况。除常见的紫外光谱仪和红外光谱仪外，质谱仪和核磁共振波谱仪价格昂贵、维修困难，高校一般用于本科教学的数量有限，实验课程大多数是以教师示范性实验为主，学生观摩或少部分学生具体操作的模式，很难保障实验预期效果。针对目前实验课程中存在的主要问题，就要换角度、多方位思考，改进实验设计方案，切实落实理论教学与实验教学的有机融合。例如，可将具有预测化合物波谱数据的Chemdraw软件及波谱数据处理软件MestReNova引入实验教学以提升学生独立处理波谱数据的能力。另外，可利用西北农林科技大学植物保护学院建有的国家级虚拟仿真实验平台，对HPLC-MS仪、GC-MS仪和核磁共振波谱仪等大型仪器设备进行虚拟仿真实验操作，提升学生操作大型仪器设备的技能。因此，充分重视思政元素中实践对理论知识的检验和巩固地位，系统完善和落实实验课程教学改革方案，一方面对学生掌握相关大型仪器设备的操作技能、进而更好地开展相关科技创新试验和本科毕业论文设计具有实际意义，另一方面对提升学校制药工程专业学生的总体素养和社会认可度具有重要的推动作用。

综上所述，在“有机结构分析”这门专业基础课程中进行课程思政的教学改革探索，需要进行系统的课堂设计。一方面要深入提炼思想政治理论的精髓，将课程思政的理念融入至各个章节的相关知识点，另一方面要充分重视思政元素中实践对理论知

识的检验和巩固地位，加强和落实实验课程教学改革。只有将思政元素与专业知识的有机融合，才能实现专业育人与思政育人的双重功效，才能发挥新时代高等教育立德树人的根本作用。