課程思政融入有機化學課程教學的實踐研究

翟智衛，楊雙花，田文杰，孫雪萍，王銀霞

(洛陽理工學院 環境工程與化學學院，河南 洛陽 471023)

構建“大思政”格局是習近平總書記在高校思想政治工作會議上著重闡述的重要思想：習近平總書記指出“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]”。要求教師在課堂教學中除了傳遞學科知識，還要引導學生正確認識的時代責任和歷史使命。因此，思政教育不僅局限于思政課，而是應該覆蓋各學科、各課程，全體教師都應當承擔立德樹人的責任。

有機化學是高等院校化學相關專業非常重要的基礎課，在生命科學、材料科學、環境科學、能源化工等諸多學科領域中都有應用。但傳統的有機化學教學更側重于知識的掌握，往往不太關注育人的功能。因此，在有機化學的專業課程教學中非常有必要融入思政元素，通過適時地融入與有機化學課程相關的各類典型案例，使學生在學習專業知識的同時，能夠使他們樹立高尚的道德情操，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀，塑造堅持不懈的科研精神、家國情懷和使命擔當，做到立德先樹人，立德與樹人并舉。因此，如何在教學中使有機化學的理論學習與相關的德育思政元素完美融合，值得深入探討。本文以鹵代烴這一有機化學課程的經典章節為例，探討課程思政融入課堂教學的實施路徑。

1 思政元素的挖掘

以鹵代烴這一章節為例，挖掘鹵代烴教學中蘊含的思政元素，探討課程思政融入課堂教學的實施路徑。鹵代烴教學中蘊含的思政元素如表1所示。

表1 鹵代烴教學中蘊含的思政元素

2 思政融入教學的實施路徑

2.1 課前思政導入——激發學習興趣

自2019年年底新冠肺炎疫情爆發以來，新冠疫情像一朵烏云在人們頭頂久久不愿散去，迫使我們出門除了帶手機、鑰匙之外還要戴什么？對，戴口罩。實踐證明：正確佩戴口罩是預防新冠肺炎的重要手段。我國抗擊疫情攻堅戰之所以能夠取得卓越成效，得益于全國人民科學規范地佩戴口罩。

戴口罩之前用不用甩一甩？網上一度有爭論。爭論的原因是一部分口罩是用環氧乙烷[2]滅菌的，而環氧乙烷是一類致癌物，有些人擔心環氧乙烷會有殘留，其實這些擔心都是多余的，因為環氧乙烷本身就極易揮發，進行滅菌之后還會進行7～14 d的解析過程，最后監測達標才能銷售。這種廣泛使用的醫療滅菌劑環氧乙烷，它的合成過程就涉及到我們今天要學習的鹵代烴類化合物及其相關反應。

利用社會生活事件導入教學活動，一下子拉近了生活與科學的距離，使枯燥的教學活動生動起來，能夠激發學生學習的興趣。

2.2 課中思政貫穿——思政思想貫穿知識傳授過程

2.2.1 鹵代烴的認識——環境保護[3]

20世紀二三十年代，氟利昂(含氟含氯的鹵代烴，CFCs)被用作冰箱制冷劑，帶來了極大的便利。但后來發現，氟利昂在紫外線作用下，會分離出氯自由基，氯自由基會破壞臭氧分子，嚴重破壞臭氧層。臭氧層被損耗之后，吸收紫外線的能力大大減弱，給生態環境帶來極大危害。

然而，目前所使用的制冷劑全部都是氟利昂制品，非氟利昂制冷劑還沒有研發出來。政府明令禁止使用的是第一類氯氟烴類產品，對于氫氯氟烴類產品和氫氟烴類制冷劑，還要使用相當長一段時間，千萬不要談“氟”色變。

通過大家熟悉的制冷劑氟利昂，使學生初步了解鹵代烴的相關知識，提升環保意識，進而激發學生認真學習有機化學基本知識和理論，提升有機化學研究能力，為將來研發安全環保的制冷劑打基礎。

2.2.2 鹵代烴的親核取代反應

鹵代烴的親核取代反應部分，也蘊含了豐富的思政元素。把思政元素融入課堂教學，可以在傳授知識的同時，塑造學生正確的人生觀、價值觀，提升學生的精神品格、環保意識。

(1)親核取代反應過程——人生過程

鹵代烴的親核取代反應歷程如圖1所示。當OH-靠近缺電子的中心碳時，彌補了C的缺電性，C-O鍵逐漸生成，C變得不那么依賴Br，C-Br鍵逐漸斷裂。OH-步步緊逼，Br越離越遠，最終達到一種臨界狀態，C-O鍵即將生成，C-Br即將斷裂，此時中心C近乎連了5個鍵，與正常飽和C的4個鍵相比，空間非常擁擠，體系能量達到最高，就是過渡態，一旦形成過渡態，就打破了C-O鍵形成的壁壘，親核能力更強的OH-徹底與C成鍵，Br以離子形式離去，中心C又恢復了正常的4個鍵，體系能量急劇降低，形成了穩定的取代產物[4]。

圖1 鹵代烴的親核取代反應歷程示意圖

在反應過程中，中心C付出了很多，它由正常的四面體結構，脫胎換骨成平面結構，需要吸收很多能量，跨越反應需要的最低能壘(如圖2所示)，生成新的產物。人生亦是如此，想要獲得成功就需要付出艱辛的努力去跨越一個個障礙，有時障礙如高山般大，但“山再高，往上攀，總能登頂，路再遠，走下去，總能抵達”。習近平總書記這句金句集中體現了中國人的頑強拼搏精神。

圖2 鹵代烴的親核取代反應歷程能量示意圖

(2)親核取代反應產物結構——瓦爾登轉化[5]

反應過程中親核試劑是從背面進攻中心碳原子的，背面進攻發生了什么？觀看模擬反應過程的視頻可知，反應物的構型與產物的構型發生了翻轉，就像雨傘突然被狂風吹翻了一樣。這種構型的轉化是德國化學家瓦爾登在1896年發現的，被稱為瓦爾登轉化。

瓦爾登一生命運坎坷，自幼喪失父母成了一名孤兒，但他不屈服于命運的安排，一生堅強努力，著作頗多，發表論文將近200篇，寫的書有《瓦爾登轉化》(1919年)、《非水溶液》(1924年)、《作為化學家的歌德》(1932年)、《化學簡史》(1947年)等。他一生獲得榮譽很多，獲得過許多國外大學授予的榮譽學位，很多國外學術機構贈的獎章。取得顯著成果的背后是超越常人的努力，他曾經有些年每天只睡三四個小時，剩下來的絕大部分時間用來讀書和做研究。

(3)親核取代反應的應用案例

學習鹵代烴的親核取代反應有什么用呢？RX中的X被不同的親核試劑取代能制備出各種不同的化合物，在材料合成、藥物合成、環境保護等領域中應用很廣。

① 救死扶傷的醫藥領域

鹵代烴的親核取代反應在醫藥領域應用廣泛，比如前面課程導入時提到的環氧乙烷的合成。同樣，非常有用的心臟驟停急救藥腎上腺素的生物合成過程也是親核取代的反應過程，如圖3所示。

圖3 腺素的生物合成示意圖

② 環境保護

冠醚因為形似皇冠而得名，其特殊的結構可以與某些重金屬離子絡合。因此，功能化的冠醚可以去除土壤和水體中的某些重金屬離子，從而凈化我們的土壤、水體，保護我們的綠水青山。冠醚的合成也是一個親核取代反應過程，如圖4所示。

圖4 冠醚的合成示意圖

2.2.3 鹵代烴與金屬的反應

鹵代烴與金屬的反應是一類非常重要的反應，反應過程如圖5所示。

圖5 鹵代烴與金屬的反應示意圖

鹵代烴中的C與X相連，X電負性大，C-X鍵公用電子對偏向X，因此X帶部分負電，而C帶部分正電，但與Mg反應之后，此時的C帶上了負電，反應前后，C的極性發生翻天覆地的變化，也使這類物質形成了重要的有機反應中間體。

(1)從“花花公子”到“諾獎得主”[6]

這類反應的發現歸功于法國化學家格利雅，格利雅青年時期，由于家庭生活優越，是一名“花花公子”。因在宴會上邀請一位女伯爵跳舞時被當眾拒絕，格利雅受到很大觸動，從此開始求學之路。后來，他發明了有機合成中的重要中間體——格利雅試劑，將其應用于有機合成中，并因此獲得1912年諾貝爾化學獎。

(2)碳中和思想——格利雅試劑的應用

格利雅試劑可以與很多親電試劑發生反應，得到有用化學產品。比如，格利雅試劑可以與CO2反應，生成羧酸，如圖6所示。因此，利用這一反應可以將CO2吸收并轉化為羧酸。這不就是一種減少二氧化碳的新思想嗎？

圖6 格利雅試劑與CO2反應示意圖

“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素構成的自然資源。“碳”耗用得多，導致地球暖化的元兇“二氧化碳”也制造得多。隨著人類的活動，全球變暖也在改變(影響)著人們的生活方式，帶來越來越多的問題。二氧化碳造成的溫室效應使全球氣溫升高，導致兩極冰川融化，海平面升高，淹沒部分沿海城市；土地沙漠化，農業減產，破壞生態平衡，損害人體健康等。

因此，一方面我們應減少化石燃料的使用，開發利用新的清潔能源。另一方面，也應積極探索吸附吸收二氧化碳的科學研究。以格式試劑與CO2加成制備羧酸為契機培養學生關注生態環境變化，樹立學生為保護環境進行科學探索的科研精神。同時，培養學生的環保、綠水青山意識，激發學生開拓發掘新能源思維。

3 結 語

本文從課程思政的必要性出發，以有機化學課程中鹵代烴的學習為例，闡述了課程思政融入教學的實施路徑，主要包括思政元素的挖掘、思政案例的適時引入以及課后的評價，最終希望達到知識傳授與價值引領同向同行，培養學生正確的價值觀、人生觀、環保意識、科技精神等思想育人作用，同時激發學生們的學習興趣和主動性、創新性，使一門課程不僅能學生獲得基礎理論知識，更能收獲更多的社會效能作用，同時能為學生們將來的深造、就業起到確實的指導作用，從而使一門課不僅僅是某個階段的一個課程，而是能成為學子們人生中的一段重要歷程，受益終生。