于金濤
(常州大學 石油化工學院,江蘇 常州 213164)
習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出:“要用好課堂教學這個主渠道,思想政治理論課要堅持在改進中加強,提升思想政治教育親和力和針對性,滿足學生成長發展需求和期待,其他各門課都要守好一段渠、種好責任田,使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協同效應”[1]。這就要求高校教師要將理論知識和課程思政教育相結合,知識傳授與思想引領、價值觀塑造并行。
有機化學與人類生活息息相關,在能源、材料、制藥、生命科學等領域都有十分重要的地位[2]?!队袡C化學》作為高等院?;瘜W體系的必修課程,是培養化學、化工、制藥、材料、能源、環保、生物等專業人才的重要基礎課。因此,有機化學課堂必然成為化學相關專業開展思政教育的主陣地。這就要求有機化學教師應結合教學內容,深入挖掘思政元素,找準切入點,將知識傳授與思政教育有機結合,使有機化學課程變得有深度、有高度、有溫度、有情懷,提高學生學習的主觀能動性和積極性,幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀,進而形成良好的職業素質和道德修養。本文選取“醛酮”這一章內容,從各方面挖掘這章蘊含的思政元素,如科學精神、職業素養和社會責任感,并將其融入課堂,推進課程思政與專業知識相結合。
談甲醛“色變”已成為現代人的普遍反應。甲醛是一種能溶于水有刺激性氣味的無色氣體,在室溫下易揮發,它廣泛存在于自然界中,大氣中甲烷氣體的光氧化反應就能夠產生甲醛。同時,甲醛還廣泛存在于生物細胞的新陳代謝過程中,在人體血液、常見的動植物體內都能檢測出甲醛的存在。盡管甲醛會致癌,但人類生活并不能完全避免甲醛。例如,以甲醛作為原料制得的眾多材料,如粘合劑、有“合成棉花”之稱的維綸、用于木材加工和塑料工業的尿醛樹脂、酚醛樹脂等,廣泛地應用于實際生活中。此外,甲醛還可以作為防腐劑、殺菌劑。甲醛真是令人“又愛又恨”。“愛”是因為它應用廣泛又無可替代,“恨”它是因為其致癌性質。事實上,多數人只知道國際癌癥研究機構把甲醛列為致癌物質,但有一個非常重要的前提條件卻被忽略了,只有長時間接觸高濃度的甲醛,才會表現出顯著的致癌效果。
在此,需要引導學生用哲學觀點——事物的兩面性看待甲醛。任何事物都具有兩面性,譬如,裝修中的室內甲醛污染,對人們的健康來說,甲醛肯定是有毒氣體。但另一方面,甲醛是一種工業原料,在某種程度上還有著不可或缺的角色。所以,我們應該要正確認識甲醛,并好好利用它,不能因為其“過”而否定其“功”。事實上,甲醛的“功”遠遠地大于“過”。
醛酮的化學性質內容豐富,如親核加成、氧化反應、還原反應等。這一章內容涉及的人名反應眾多,如維蒂希反應、普爾金反應、坎尼扎羅反應、克萊森-施密特反應、拜耳-維立格反應、曼尼希反應、貝克曼重排反應、克萊門森還原、黃鳴龍還原等。這些人名反應的背后蘊含著這些科學家一個個精彩的勵志故事??v觀有機化學發展的歷史,每一次發現、每一次進步都是化學家們的執著、無畏的奮斗故事。他們的科研經歷告訴學生:探求真理沒有捷徑,科學研究容不得半點虛假,心浮氣躁、急功近利無法踏進科學的殿堂。此外,通過這些人名反應的實際應用說明基礎研究是一切創新的源泉,讓學生體會到人名反應對社會發展的重要性。適當簡述人名反應的最新研究進展,使學生認識到科研無止境、創新無止境。
例如,講述醛酮的氧化性質時,涉及酮的Baeyer-Villiger氧化。在此可以簡述其發現史,啟發學生科研時務必注意實驗細節,要有堅持不懈的奮斗精神。同時也指出傳統的Baeyer-Villiger反應的缺陷:使用大量的過氧酸會產生過量廢酸,同時過氧酸是易爆炸物質,存在較大危險性。所以,人們在氧化劑上進行不斷的創新,如采用雙氧水、氧氣,使得反應變得環境友好、安全,實現綠色合成[3-4]。
再如,講述醛酮的還原性質涉及兩個人名反應,一個是Clemmensen還原,另一個是Wolff-Kishner-黃鳴龍還原。黃鳴龍還原也是有機化學教材中唯一以的中國人命名的反應。在此,講述知識點的同時,簡述黃鳴龍還原反應的發現背景、經過以及該反應的優缺點[5],啟發學生善于發現問題、發現不足,并敢于挑戰難題進行創新。還可以簡述黃鳴龍先生的個人事跡和對祖國發展的貢獻[6],讓學生感受先輩的家國情懷及嚴謹、創新的科研精神,激勵學生傳承科學家的高尚品質,培養嚴謹的科研態度和創新的科研精神。同時,也要讓學生感受到民族危機感,結合落后就要挨打的近代史,激發學生立志成才、報效祖國的雄心。
親核加成是醛酮重要的化學性質,其中涉及到與氰化鈉親核加成得到α-腈醇。氰化鈉是劇毒化學品,但它是重要的基礎原料,可作為化工原料、掩蔽劑、絡合劑,用于化學合成、黃金提取、電鍍、紡織、農藥、醫藥、香精等行業。
在此,可以引導學生用哲學觀點——事物的兩面性看待氰化鈉。同時,引導學生在進行化學實驗和科學研究時,一定要時刻繃緊安全紅線,嚴格遵守安全操作技術規程。化學化工行業是國民經濟重要的支柱產業,舉足輕重,近年安全事故時有發生。相關統計表明,從業人員安全意識淡薄、誤操作是事故發生的主要原因。因此,培養學生的化工安全素養和安全習慣是非常重要的,做到“防患于未然”。引入近年來的化學化工安全事故作為警示性案例,如江蘇鹽城響水“3·21”爆炸事故、2021年3月31日的中科院化學所反應釜爆炸事故等,開展生命安全教育,提高安全意識和社會責任意識,認識到完善的安全管理和嚴格的操作規程可以避免或消除潛在的危險因素。
在講述酮的氧化反應時,涉及到環己酮被硝酸氧化成己二酸的例子,很自然地會提及制備得到的己二酸的實際應用。最典型的例子就是己二酸作為原料與己二胺縮聚得到尼龍66。尼龍66又稱錦綸66、聚酰胺—66、聚已二酰己二胺,其綜合性能好,具有強度高、剛性好、抗沖擊、耐油及耐化學品、耐磨和自潤滑等優點,而且原料易得,成本低,因此廣泛應用于工業、服裝、裝飾、工程塑料等領域。但是尼龍66嚴重依賴進口,主要原因是用于生成己二胺的原料己二腈全部依靠進口,也就是生成己二腈的“卡脖子”技術掌握在歐美公司手上。實現己二腈的國產化,打破國外技術封鎖是我國尼龍66產業需要攻克的重點難題[7]。當然,國內也有公司在研發此項技術,已達到國產化,但產業化設施還在建設階段,暫時還不能與國外公司競爭。
通過介紹尼龍66的作用和國內發展現狀以及最近幾年美國對中國實施“卡脖子”技術封鎖,讓學生認識到技術的自主創新和升級的必要性,解決“卡脖子”問題就是對我國創新能力、創新意志、創新精神的最大挑戰;激勵學生將來投身于解決科技領域關鍵技術“卡脖子”問題中,使學生認識到自己的歷史使命。
結合有機化學的教學教學內容,可以挖掘的“思政元素”有很多,如有機化學發展史、人名反應、社會熱點等,可源自歷史又可基于現實。本文以“醛酮”這一章的教學為例,發掘思政教育元素切入點,如源自歷史的人名反應和基于現實的材料合成與應用及安全事故等,進行有機化學課程思政的實踐,注重專業知識的學習與價值引領的統一,有助于學生形成正確的價值觀念,培養學生的家國情懷、嚴謹的科研態度和持續創新的科研精神。