新农科背景下大学化学课程融入思政的探索与实践

陈璐，李慧慧，曹敏惠，徐胜臻，周媛媛，王运

华中农业大学理学院，武汉 430070

2019年4月教育部启动“六卓越一拔尖”计划2.0，全面推进“新工科、新医科、新农科、新文科”的“四新”建设，由此吹响了“新农科”建设的号角[1]；同年9月“北大仓行动”更是吹起了“新农科”建设的集结号[2]；接着12月份“北京指南”进一步落实“六卓越一拔尖”计划2.0和“北大仓行动”，提出了建设新农科的改革实践方案[3]。在此背景下，我校率先设立了“智慧农业”专业，并于2019年秋季开始招生。“智慧农业”专业建设的目的是利用现代生物技术、信息技术、工程技术等现代科学技术改造传统涉农专业，以迎接新世纪高速发展的科学技术对农业的挑战。大学化学是智慧农业专业重要的基础课程，主要内容涵盖有机化学、无机化学、分析化学三个二级学科；大学化学也是新生进校的第一门课，因此，在教学过程中融入课程思政，对学生扣好人生第一粒扣子，培养学生科学思维和知农爱农情怀具有重要意义。

当前，大学化学课程思政教学存在的主要问题：一是思政元素提炼不充分，与其他化学类课程有同质化倾向，体现专业特色不够；二是对“新农科”建设及智慧农业专业认识模糊，课程思政案例不够贴切，思政元素融合得不够自然；三是本课程面对的是大一新生，处于基础课程学习阶段，本身对自己专业认知存在不深刻的问题。因此，大学化学课程思政教学改革从绪论课入手，强化教学内容的思政建设，在教学的各个环节不断强化和延伸，使课程教学全过程都融入思政，以达成课程育人的总体目标。

1 精心设计绪论课，第一要务培根铸魂

绪论课一般1个学时，主要介绍化学发展的简史，化学与农业的关系，特别是在智慧农业方面如何发挥作用，以及学习大学化学的方法等。

1.1 探理论发现经纬，析化学发展脉络，解知识建构方法

化学发展简史大致可以分为古代及中古时期(17世纪中叶以前)、近代化学时期(17世纪后半叶到19世纪末)和现代化学时期(20世纪以来)三个阶段，内容十分丰富，教学时主要阐释化学发展的里程碑事件[1]。古代及中古时期：主要工作是制作陶瓷、冶炼青铜、染色、酿造、炼丹术、炼金术、火药等，化学处于萌芽阶段，主要呈现实用性、经验性和零散性等特点，化学仅仅是一门技术，化学作为一门科学尚未诞生。从1661年玻意耳(Boyle，1627–1691，英)提出的科学元素论；1777年拉瓦锡(Lavoisier，1743–1794，法)提出燃烧的氧化学说；1807年道尔顿(Dalton，1766–1844，英)建立了原子论；1811年阿伏加德罗(Avogadro，1776–1856，意)提出分子假说；1828年维勒(Wohler，1800–1882，德)率先从无机物合成了有机物尿素，推翻了“生命力理论”；1857年凯库勒(Kakule，1829–1896，德)提出了原子价学说、苯环结构学说；1869年门捷列夫(Mendeleev，1834–1907，俄)提出了元素周期律。19世纪末X射线、放射性、电子的相继发现，打开了原子结构的大门，推动了20世纪物质结构理论和量子理论的建立。进入21世纪化学的发展从无机化学、有机化学、分析化学、物理化学到高分子化学→核化学→生物化学→边缘科学等，化学已成为当今的中心科学。

纵观化学发展史，任何一个理论的建立都不是一蹴而就，往往会走弯路，甚至要先倒退再前进，需要一代又一代科学家的艰辛探索，不断去芜除杂，最终才能成为真理。例如“燃烧的氧化学说”提出之前，1703年德国化学家斯塔尔提出了“燃素学说”，虽然该学说在本质上是错误的，但是它启发人们去思考、探索，不断实践、验证、修正假说，差不多用了近百年时间才建构了燃烧的科学氧化学说。这些事例可以启发学生的科学思维、培养学生探索未知的精神，同时也激发了学生学习化学的兴趣。

1.2 化学赋能农业，巩固专业思想，激发学习热情

进入现代社会，化学对农业的作用越来越大，是农业增产增收的基础，农药、化肥，农业设施、设备等都离不开化学试剂和材料，农产品质量分析、农产品加工更是与化学密切相关。显然，没有化学学科的助力，就没有农业的迅猛发展。当前，已进入智能时代，化学在智能农业的发展方面有广阔的用武之地，土壤的肥力和酸碱性、二氧化碳参与光合作用、肥料和农药的控释等，都依赖各种化学传感器[2,3]。未来的农业生产，可以在智能化的工厂完成，穿着西装在办公室种田完全能成为现实。因此，智慧农业专业非常需要化学知识，以及由化学支撑的智能传感等高科技技术。通过了解化学在智慧农业中如何发挥作用，学生不仅热爱自己的专业，也大大提升了学习化学的热情。

绪论课富于哲理和思辩，显示了化学学科的辩证唯物主义思想，是培养学生辩证思维的土壤。通过与农业的联系，强化了学生的专业思想，明白了智慧农业将来要干什么、怎么干，需要储备什么样的知识和能力等。因此，绪论课起到了动员和鼓舞的作用，帮助学生明确了学习的目标。

2 提炼思政元素，课堂启智润心

2.1 科学提炼思政元素，高度契合教学内容

哲学来源于自然科学，化学属于哲学范畴，1860年康尼扎罗(Cannizzaro，1826–1910，意)写了一本书叫《化学哲学教程提要》，充分说明化学具有哲学属性，其辩证唯物主义思想与生俱来。因此，大学化学课程本身就是课程思政的“富矿”，关键是这个矿在哪里挖、如何挖？当然是应回归教学大纲所规定的教学内容，这是选取挖矿点的依据，通过挖矿、筛选、分类、萃取，最后提炼出可以使用的原材料，目的是使所提炼的思政元素与教学内容高度契合，使课程思政教学水到渠成(表1)。

表1 大学化学课程内容与思政元素

(续表1)

大学化学课程中思政元素十分丰富，但必须提炼出与教学内容高度契合的思政元素，课程思政教学才能达到如盐入水、润物细无声的效果。因此，通过对教学内容进行梳理，确定思政目标，根据教学内容要求进行提炼，使用时方能做到自然天成。

2.2 做好思政案例设计，如盐入水开展教学

课堂授课过程中如何自然融入课程思政，是很多教师的困惑，有时思政显得生硬，有时思政素材与教学内容关系不大，有时容易上纲上线引起学生反感等。因此，做到教学过程中自然融入、如盐入水有一定困难。这也说明课前充分准备是非常必要的，实践表明，采取依托教学内容，根据所提炼的思政元素撰写教学案例的方法是可行的。案例如表2所示。

表2 大学化学课程思政案例

思政案例的准备为上好课提供了坚实的保障，教师无需临时拼凑思政元素融入课堂，大大提高了思政与教学内容的融合度。当然，教师在课堂教学时可以灵活运用，不需要按照案例内容生搬硬套，而是简要融入到教学内容中。如，讲到“含氮有机物”时，可以自然讲到尿素的合成，给出一个例子即可，通过反应方程式即可看出从无机物可以合成有机物，“生命力论”自然破产。最后，由参考案例做一个必要的总结延伸，画龙点睛，自然流畅，显示了化学专业课隐性思政的功能。

2.3 科学设计SPOC环节，培养学生综合素质

由于大学化学课程已建成了MOOC，在中国大学MOOC平台运行了3轮，为学生自主学习提供了基础条件，资源丰富，学习便捷。利用MOOC开展SPOC教学，将“满堂灌”转变为“自主学习”的模式，引导学生合作学习，让学生学会学习，形成团队协作的意识，促进学生能力、素质协调发展。

图1表明，SPOC教学模式是以MOOC为基础的，包括MOOC学习、课堂讲授、课外小组讨论和课堂集体讨论(翻转课堂)等环节，MOOC主要由学生自主学习，完成相关学习环节后，教师即开展课堂授课，课堂上教师主要专注于突出重点、突破难点；小组讨论是为课堂讨论做准备，如果直接进行课堂讨论，学生要么只能讨论很浅显的问题，要么根本就讨论不起来。因此，讨论课必须要有所准备。主要原因如下：一是我们面对的是大学一年级新生，二是讨论题往往是开放性的，涉及的知识内容往往有一定的难度。我们尝试在讨论题中融入课程思政，通过讨论更能提升课程思政教学的深度和广度。因此，SPOC教学是聚知识传授、能力培养和价值塑造于一体的理想模式。

图1 SPOC教学模式图解

智慧农业专业的SPOC教学设计[6]为两个班一起上课，然后分班进行讨论，课堂授课和课堂讨论学时比为2 : 1。因此，翻转课堂安排了较多时间。一般是提前3–5天发布讨论题，学生查阅资料，做好讨论准备。课堂讨论时，学生可以做PPT、可以直接演讲、可以写板书等，采取什么方式由学生自己决定。例如，讲到混合碱知识点时，可以布置“侯氏制碱法”的讨论题；讲完四大化学平衡和部分有机化学内容时，可以布置“徐光宪教授的稀土提取串级萃取理论”讨论题等(表3)。

表3 大学化学SPOC教学部分讨论题

设计开放性的讨论题，学生需要查阅很多文献，并综合运用所学知识才能探究问题的本质。例如，讨论题(1)，首先应了解历史上碱是怎么制备的，有哪些方法和工艺等，这些问题若不调研清楚则无法回答后续问题。讨论题(2)，具有更强的综合性，内容主要包括大学化学中的分析化学部分和吸光光度法等，涉及的知识点较多，需要学生具备较强的文献查阅能力、实验设计和实际动手能力等。讨论题(3)，将思政元素融入到学生查阅文献、制作PPT或学术海报以及课堂汇报过程中，通过教师科学设计的问题，让学生在做中学、做中思、做中悟，悟出看待事物需要用辩证唯物主义观、科学严谨的态度以及团队协作精神等。类似的讨论题对学生综合素质的培养是显而易见的，同时也进行了爱国主义教育。总而言之，所设计的题目既具有隐性思政属性，也具有显性思政属性。对学生探索精神、分析解决实际问题的能力、综合归纳能力等都是一种锻炼。

课堂是开展课程思政教学的主阵地，利用SPOC教学模式优势明显，主要体现在丰富的教学环节，多样化的教学形式[7]。SPOC课程思政的教学模式，学生有较高的参与度，是大学生喜闻乐见的一种方式[8]。

3 强化考核环节育人功能，期中期末试卷融入思政

考试环节中继续强化育人功能，在期中、期末考试试卷中融入思政，每次考试试卷中均有至少两题以上包含有明显思政内容的试题[9]。题目内容主要关注我国科学家的成就和当前的一些热点事件，与课程重点内容高度契合，具有较强的科学性和思政性，突出了科学思维的培养和爱国情怀的教育，学生对这一类考试题十分感兴趣，因为试题题型新颖，且具有故事性、时代性、新闻性(表4)。

表4 大学化学课程考试简答题

文中列举的2017年考试题目，正值袁隆平院士“海水稻”研究取得重大突破，这是中国人的骄傲，而要克服的困难问题与课程中“渗透压”知识点相关，作为考试题既体现了科学性，又能够激发学生的爱国热情和民族自豪感。所列举的2020年考试题目，正值新冠疫情爆发，该题目既考查了“酸碱理论”知识点，又普及了杀灭病毒的基本常识，同时也体现了党和国家对人民健康的关心。所列举的2022年考试题目，正值冬奥会举办，巨大的“雪花”形主火炬台让每一个看过的人印象深刻，全国人民为这一创意感到骄傲，而其中蕴藏的知识点是“氢键的形成”，将其作为考试题目体现了社会热点与科学知识的融合。上述题目既能够考查学生基础理论知识，又让学生了解了我国的科技创新，以及化学知识在各领域的应用，重要的是体现了科学性和爱国性的统一。这一类考试题目题型新颖，又富含思政元素，传授科学知识与塑造个人品质两不误[10]。

4 结语

在新农科背景下，为适应智慧农业专业的全面建设，大学化学在整合了无机化学、分析化学和有机化学等多个二级学科的基础上，重构了教学内容，革新了教学模式，大量引入了与智慧农业相关的教学内容，既突出了智慧农业专业特色，又较好地融入了思政元素。实践表明，在两个班授课、一个班讨论的SPOC教学模式下，教师能够从容、高效地开展课程思政教学活动，从而有效提升学生的科学素养、思辨能力和解决实际问题的能力，有效促进了专业课程与思想政治教育课程的同向同行，实现了协同育人的培养目标。