《現(xiàn)代儀器分析》課程思政案例設(shè)計(jì)及實(shí)施

劉寶林　宋曉燕　李維杰　蔣沛　宋丹萍

摘 要 大學(xué)生創(chuàng)新精神和科學(xué)精神的培養(yǎng)和教育是至關(guān)重要的，在《現(xiàn)代儀器分析》課程中，結(jié)合分析儀器發(fā)展過程中的諾貝爾獎，以及本校老教授們的創(chuàng)新故事，設(shè)計(jì)了課程思政案例并實(shí)施，讓課程思政成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、夯實(shí)創(chuàng)新底蘊(yùn)、錘煉創(chuàng)新素質(zhì)的手段，以利于創(chuàng)新型人才的成長。

關(guān)鍵詞 課程思政 案例 儀器分析 創(chuàng)新精神 科學(xué)精神

中圖分類號：G645文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

將思政引入專業(yè)課的教學(xué)中，真正實(shí)現(xiàn)“教書育人”，在社會快速發(fā)展的今天具有極其重要的意義。2019年，上海理工大學(xué)成為第一批“上海高校課程思政整體改革領(lǐng)航高校”，作者主講的《現(xiàn)代儀器分析》成為精品改革領(lǐng)航課程之一?！冬F(xiàn)代儀器分析》是測定物質(zhì)化學(xué)組成、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)和進(jìn)行科學(xué)研究及質(zhì)量監(jiān)控的重要手段，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對儀器分析這一領(lǐng)域有較全面的認(rèn)識，要求學(xué)生基本掌握常用儀器分析方法的基本原理、儀器構(gòu)造、特點(diǎn)、及其應(yīng)用范圍，并了解儀器分析發(fā)展的新方向及新動向。本文針對分析儀器發(fā)展中不斷創(chuàng)新的實(shí)例，特別是本單位二位教授的創(chuàng)新過程，深入挖掘課程思政元素，設(shè)計(jì)了“創(chuàng)新與科學(xué)精神”的課程思政案例，用于教學(xué)實(shí)踐，取得良好效果。

1課程思政育人目標(biāo)

科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使國家之間的競爭變成了在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新的競爭，各國都紛紛拿出了相應(yīng)的科研規(guī)劃，以期在核心技術(shù)方面占領(lǐng)制高點(diǎn)。在大學(xué)教育中要清醒地意識到，自主創(chuàng)新是中華民族發(fā)展的靈魂，是我們國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力，是國家戰(zhàn)略的重要組成部分。專業(yè)課程要將學(xué)科交叉融合的趨勢走向、行業(yè)發(fā)展前景等內(nèi)容納入其中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，以利于創(chuàng)新型人才的成長。本課程通過精心設(shè)計(jì)儀器發(fā)展過程中的創(chuàng)新案例，結(jié)合課程內(nèi)容實(shí)施教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)和創(chuàng)新精神。

2 案例內(nèi)容和實(shí)施

儀器分析發(fā)展是多學(xué)科相互滲透、交叉發(fā)展的結(jié)果，一百多年來，分析儀器的發(fā)展成就分布在物理、化學(xué)等各個領(lǐng)域，產(chǎn)生了30多個諾貝爾獎。將這些創(chuàng)新故事融入課程思政中，同時，也以發(fā)生在學(xué)生身邊的人和事，讓他們知道創(chuàng)新是處處存在的，不是可望而不可及的事情。

2.1分析儀器發(fā)展中的諾貝爾獎

如表所示為自1901年至今，與分析儀器相關(guān)的諾貝爾獎，其中的很多故事如倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、Raman發(fā)現(xiàn)拉曼效應(yīng)、馬丁和辛格發(fā)明了分配色譜等。2002年，美國的芬恩和日本的田中耕一發(fā)明了對生物大分子的質(zhì)譜分析法。田中耕一的得獎可以說是一個傳奇，因?yàn)樗葲]有博士學(xué)位，也沒有碩士學(xué)位，幾乎不參加學(xué)術(shù)界的活動。當(dāng)問他如何獲得諾貝爾獎成果時，他的回答關(guān)鍵詞只有一個，就是"興趣"。學(xué)習(xí)興趣會引發(fā)科研創(chuàng)新的欲望，即使暫時不能產(chǎn)生創(chuàng)新的成果，但是它必定會對大學(xué)生的未來發(fā)展產(chǎn)生潛移默化的影響。大學(xué)的責(zé)任就是要培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和思維的建設(shè)者，健康的興趣愛好，可以為知識的攝取和思維的發(fā)散創(chuàng)造良好的條件，更有助于培養(yǎng)大學(xué)生科研創(chuàng)新精神的培養(yǎng)（見表1）。

2.2上海理工大學(xué)教授的發(fā)明故事

2006年國慶節(jié)前夕，《文匯報》刊登了一則令人振奮的消息：將蔬菜打成汁，把一根待測酶柱放入菜汁中1—2分鐘，然后取出置入探測儀器里，與另外一支酶柱做參照，整個過程只要9分鐘，就可以迅速檢測出蔬菜中是否存在農(nóng)藥殘留。我國現(xiàn)行農(nóng)藥殘留檢測方法的檢測精度雖高，但是貴重、運(yùn)行費(fèi)用高、檢測費(fèi)時長，不適合現(xiàn)場快速檢測。

華澤釗教授等成功研究出的新型“農(nóng)藥殘留現(xiàn)場快速檢測技術(shù)”，能夠在現(xiàn)場快速地判斷出果蔬中是否含有會引起急性中毒的農(nóng)藥殘留。該探測儀的全重僅為3公斤，測量時間為9分鐘，通過生物敏感元件——待測和參比的兩根酶柱在反應(yīng)腔中的溫差對比，進(jìn)而得出微量的農(nóng)藥濃度，達(dá)到檢測的目標(biāo)。經(jīng)中國上海測試中心農(nóng)藥行業(yè)測試點(diǎn)的鑒定，當(dāng)果蔬中農(nóng)藥含量為千萬分之五時，所研制的農(nóng)藥速測儀的檢出率達(dá)到100%，完全可以防止農(nóng)藥殘留造成急性中毒。

而這個儀器的發(fā)明過程是這樣的。1999年8月，上海理工大學(xué)華澤釗教授參加一個在上海召開的學(xué)術(shù)會議。一次晚餐后，在近120名與會者中，有過半人食物中毒，華教授也不幸名列其中。那天晚上他上吐下瀉，估計(jì)是吃了含有殘留農(nóng)藥的蔬菜。當(dāng)晚去醫(yī)院急診，高燒39度，不得不住院治療一周。在病床上的華教授并沒有閑著，他想，雖然傳統(tǒng)方法的檢測精度高、能夠測出農(nóng)藥的具體組分和含量，適合于微量的檢測和長期的跟蹤，但由于儀器貴重、運(yùn)行費(fèi)用高、檢測費(fèi)時長等原因，并不適合用于在現(xiàn)場的快速檢測。蔬菜是上海人餐桌上的最愛，而每年因此中毒者眾多，是否有辦法能快速檢測果蔬中的農(nóng)藥殘留，方便菜場，甚至在家中檢測呢？他由此確定了研發(fā)目標(biāo)：“研究的目標(biāo)十分明確，不是片面追求檢測的精度，而是要求能夠在現(xiàn)場快速判斷出果蔬中是否含有會引起急性中毒的農(nóng)藥殘留。”。

華澤釗教授在痊愈后，與其團(tuán)隊(duì)潛心鉆研。近十年的時間，從最初的一個念頭發(fā)展到一種新的產(chǎn)品，其間的過程是非常艱難的，要發(fā)揮眾人的聰明才干才能克服，多年來，課題組的師生在這一項(xiàng)目中都做出了重要的貢獻(xiàn)。在這個產(chǎn)品研發(fā)過程中，獲得多個國家級和省部級課題的支持，培養(yǎng)了一批博士、碩士，成果轉(zhuǎn)化后，還獲得多個省部級科技獎。

創(chuàng)新推動分析儀器的進(jìn)步，不僅使得生活更加便利、安全，同時也降低了一些疾病的致死率，比如急性心肌梗死致死率極高，近年來成為最主要的“殺手”之一，而冠狀動脈堵塞是直接原因。上海理工大學(xué)蔡小舒教授一直在能源與動力領(lǐng)域做二相流檢測研究，與醫(yī)學(xué)檢測沒有任何關(guān)系。但是，一次經(jīng)歷讓他有了改變。他因?yàn)榧毙孕募」Ｈ≡褐委?，差點(diǎn)有生命危險，多虧治療及時。在住院期間，他想到，心肌梗塞大多突發(fā)，沒有先前征兆，每年奪走很多人的生命，能否有個檢測方法，可以預(yù)測這種疾病呢？

他就把這種想法與自己的主治醫(yī)生談了，醫(yī)生說那太好了，這樣可以拯救很多人的生命?。∵@樣，蔡小舒教授課題組與上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院等開展合作，在國際上首次提出了一種通過檢測尿液來判斷心血管堵塞程度的快速、無損冠心病前瞻性診斷方法。這項(xiàng)方法在冠狀動脈血管堵塞尚未達(dá)到致發(fā)生心肌梗死程度時給病人提供是否須做詳細(xì)心臟檢查的臨床依據(jù)，不僅有助于降低心肌梗死的發(fā)病率，還可以為腦血管堵塞發(fā)生中風(fēng)等給出早期臨床診斷依據(jù)。

這就是我們身邊的科研創(chuàng)新推進(jìn)分析儀器發(fā)展的實(shí)例，創(chuàng)新精神和科學(xué)精神則貫徹整個發(fā)展過程。工欲善其事，必先利其器，創(chuàng)新精神及科學(xué)精神則是分析儀器的磨刀石。二位教授發(fā)明的儀器方法都不是他們的專業(yè)，但是，創(chuàng)新意識的誕生需要獨(dú)立不羈的自由精神，不為權(quán)威、經(jīng)典所束縛。更要勇于探索新知識，一旦確立科研目標(biāo)，就開始鍥而不舍的鉆研，將這種創(chuàng)新意識落于實(shí)踐，即使在研發(fā)過程中遇到了坎坷挫折，也毫不氣餒。同時，他們能夠創(chuàng)新也是與他們知識淵博、功底扎實(shí)不可分離的，所以，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識非常重要。

3結(jié)語

在測量工作中，分析儀器是重要的組成部分，而分析儀器的進(jìn)步離不開科技的重大突破。在本課程講授過程中，通過講解分析儀器的簡要發(fā)展史，教育學(xué)生勇于創(chuàng)新;融入我校華澤釗教授及蔡小舒教授的發(fā)明故事，教育學(xué)生不僅要擁有不為權(quán)威、經(jīng)典所束縛的創(chuàng)新精神，還要擁有窮根究底、鍥而不舍的科學(xué)精神。

基金項(xiàng)目：上海理工大學(xué)課程思政建設(shè)項(xiàng)目（KCSZ18007）。

作者簡介：劉寶林（1968-），男，漢，山東德州人，博士，教授，研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程。

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