科学伦理教育融入石油高校化学专业课

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  [摘 要] 當前课程思政建设背景下,把科学伦理教育融入化学专业基础课中,是课程思政教育的重要表现,体现“立德树人”的本质。该文以“有机化学”课程为例,将科学伦理教育融入思维能力、自学能力和创新意识的训练,把化学专业课作为科学伦理教育的创新路径。
  [关键词] 科学伦理教育;以学生为中心;课程思政;有机化学;石油类高校
   石油是国民经济的命脉,而近年如原油的泄露、炼油厂爆炸等安全事故的发生给环境造成巨大威胁[1,2],让人们对石油化工产业闻风变色,由此引发科学伦理问题的思考。科学伦理教育目标和内容的见解是多方面的,但这些争论因为视角和着力点不同而存在差异,其本质都是围绕“培养什么人”的问题导向,以解决科技活动中的社会伦理和人道主义问题为主旨,明确职业道德规范和社会责任意识,将教育的范畴扩展到政治素养、文化、价值判断和道德教育等,培养具有思想政治合格、担当社会责任的科学技术人才[3]。长期以来,我国高校存在对工科大学生的科学伦理教育缺失的问题,把主要精力放在化学专业知识和技能的传授,造成这些“未来的石油工程师”科学伦理素养的缺位。有的高校单独开设了与科学伦理教育相关的“基础生态学”和“化学与社会”等选修课程,可培养学生对道德价值的判断,但未受到重视,这类课程往往对伦理教育针对性较弱。
   课程思政建设的本质就是实现“教书”与“育人”有机统一[4]。自2016年12月习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上重要讲话“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”[5],各类专业课程也在尝试将立德树人融入专业课的学习中,开展思想渗透,形成各学科间立体、交叉、全面的协同育人框架,贯彻“同向同行,协同效应”的理念[6,7]。在课程思政建设背景下,把工科大学生科学伦理教育与专业课相结合,有利于扩大“课程思政”的覆盖面。将科学伦理教育融入有机化学教学的各个环节,可实现思想政治与专业知识体系教育的有机统一。
   本文从课程思政建设的指导原则出发,以“有机化学”课程为例,将科学伦理教育融入石油类高校化学专业课的思路与方法进行初步探讨。
   一、课程思政建设对科学伦理教育融入“有机化学”课程的指导原则
   科学伦理学又称为科技伦理学,以调节和指导科技的发展和应用为目的,研究科技中的伦理道德问题,如方向和界限、工作中的行为规范等[8]。科学伦理要求科技体系履行推动社会健康发展、造福人类的社会职责,科学伦理意识的形成主要依靠科学伦理教育,科学伦理教育是工科生的必修课,但当今石油类高校学生未形成自觉的科学伦理意识,进行伦理教育平台少[9]。自然科学的讲授不仅是就知识谈知识,而要发掘背后的人性考量和价值关怀,学生在学习这些课程时,能从家国情怀和国家整体的角度来审视和解决问题[ 10 ]。课程思政的指导原则包括目标导向、学生中心和产出导向[4]。第一,“有机化学”课程以卓越工程师为培养目标,在后续课程和课题研究中学以致用,培养同时具备政治意识、科技能力和人文素养的科技人才。第二,“以学生为中心”是打破“以教师为中心”的教学模式,使学生成为学习的主体,关注他们“学什么”和“怎么学”,逐步加强思维能力、自学能力和创新意识的训练。第三,产出导向不仅仅停留在教师完成的教学任务,更应关注的是学生是否形成正确的辩证唯物主义世界观和方法论,实现“知行合一”。
   (一)将科学伦理教育融入人才培养目标中
   《化学类教学质量国家标准》提出化学是一门理论与实验并重、富有创造性的中心学科。它为人类认识、改造和保护世界提供重要世界观和方法论。同时化学在能源科学发展中发挥着重要基础和推动作用。与科学伦理教育相关的人才培养基本要求包括:具有安全和环保意识及可持续发展理念;具有较强的学习、交流、协调、自我发展和团队合作能力,能适应未来科学技术和经济的发展要求。有机化学的研究对象是有机物的应用、结构理论与性能等,这些与石化的发展有很大联系。因为有机化学描述的化石能源开采和炼制中的有机物,如苯的同系物、多环芳烃和卤化物是形成环境污染的重要来源。在石油类院校的“有机化学”课程中将科学伦理教育融入课程培养目标里,需要将培养学生的安全环保意识、提高学生的综合素质写入培养目标中并贯彻实行。
   (二)将科学伦理教育融入“学生为中心”的教学模式中
   2018年召开的第11届中国大学教学论坛上,教育部吴岩司长在《建设中国“金课”》讲话中,倡导将“以教师为中心”转变为“以学生为中心”的教学模式,培养复合型人才[ 11 ]。有机化学从2019年开始探索以“以学生为中心”模式,并尝试将“科学伦理教育”融入该模式中,在新型冠状病毒肺炎疫情期间,尝试直播教学模式,将线上线下教学模式相统一。“有机化学”课程是西南石油大学三大学院的核心专业基础课,教材选用天津大学有机化学教研室编写的《有机化学(第六版)》。
   “以教师为中心”的传统教学模式包括课前预习,以教师讲解为主题的课堂讲授、归纳总结、做习题及课后讨论和答疑(图1)。在这种教学模式中学生常忽略预习,只重视课堂讲授,学生主动学习机会少,教师不了解学生的兴趣点和认知难点,整堂课下来基本是教师的独白。归纳总结时教师替学生归纳,让学生产生依赖,导致学习主动性不强。学生习惯临阵磨枪,常等到期末考试前才想起突击。传统教育导致学生接受新知识的效果不佳,更谈不上思维训练和创新意识。所以科学伦理教育理念难以融入“以教师为中心”的模式中,与课程思政的本质不符。
   “以学生为中心”的教学模式主要包括四个环节:自学在线课程——慕课;直播解惑和拓展讲解;归纳总结和在线练习;在线讨论和答疑(图1)。
   第一,自学在线课程。把在线开放的学习平台或课程链接通过QQ群告知学生,学生通过手机或电脑端可直接进入课程观看,并将课前编写的电子版教学内容通过QQ群发布,要求学生在规定时间前自学完教学内容和录播视频。教师通过学生学习的数据、反馈不懂的知识点和上交的练习统计分析,准备在下步解惑。    第二,解惑和拓展讲解。教师事先将同学请到钉钉课堂中,进行针对性的直播授课,解答学生自学环节中的疑惑和对知识进行拓展讲解。钉钉课堂具有查看学生的出勤情况和课程回放等功能,学生不需用第三方软件录屏,同时学生能随时取消静音回答教师实时提问,也可通过屏幕互动版与教师交流。在直播课堂中的解惑部分如:(1)在讲授烷烃卤代反应的链反应机理时给同学提到烷烃是油气的主要成分,再提到李四光为摘掉中国“贫油”帽子做出的突出贡献。(2)sp2杂化碳氯乙烯共聚后生成的聚氯乙烯是制备射电望远镜天线的主要材料,讲到“中国天眼”总工程师南仁东在建立500米口径球面射电望远镜的探索,为倡导精益求精和创新进取的精神;在对映异构体中,引入20世纪60年代震惊全球的“海豚婴儿”致畸事件,治疗妊娠反应药物Thalidomide,R-构型有镇静作用,而S-构型有强致畸性。引导学生认识对映体对健康和环境的重要意义,增强学生的环保意识。在知识拓展环节,为了提升学生对有机化学学科知识的进一步了解,在卤代芳烃的环节中教师结合李兰娟院士团队推荐的抗病毒药物Arbidol合成路线,主要讲解两条合成路线:第一条是沈阳药科大学以苯醌为原料经苯醌、3-氨基巴豆乙酯经Nenitzescu反应、O-酰化、N-甲基化、溴代、缩合和Mannich反应制备目标化合物[ 12 ];第二条是经羟基乙酰基保护、吲哚氮甲基化及芳基和甲基溴化,然后经取代反应和Mannich反应得到目标产物Arbidol[ 13 ]。然后引入钟南山和李兰娟等工程院院士带队在新冠肺炎疫情期间赴前线为抗击疫情作出的贡献。旨在鼓励学生学习他们舍小家为大家的高尚品德,把社会主义核心价值观深入到学生思想中,将科学伦理教育巧妙的贯彻到工科学生心中。
   第三,归纳总结和练习。针对有机反应多,引导学生探究知识体系,发现系统规律。教师以烯烃化学性质为例发布思维导向图,帮助学生梳理包括碳碳双键和α位,如加成、氧化和α氢取代反应(图1〔a〕)。让学生仿照烯烃的总结去归纳炔烃(图1〔b〕),发现两种不饱和烃异同。若线下总结,教师鼓励成立学习小组,制成PPT请小组代表汇报。教师引导学生钻研二者的相同点是不饱和键反应,不同点是α氢取代和炔氢反应,最后通过限时练习加深理解。教师通过答题情况分析对错率,准备下阶段讨论命题。这部分教师先建立例子,让学生模仿,学会归纳,贯彻“授人以鱼不如授人以渔”精神,使学生终身受益。
   第四,在线讨论和答疑。讨论和答疑环节,由教师在QQ群提出讨论命题,请学生发表自己的意见,实时提出疑问,教师在线答疑并和学生共同探讨学习上遇到的困难。最后引导怎么解决问题,这一部分把科学伦理教育作为思政建设具体的创新路径,按提出问题、探索问题和解决问题,增强针对性和时效性。
   (三)将“科学伦理教育”融入产出导向的教学效果评价中
   这一部分主要通过学生的成绩评定、作业、课程研究报告和反馈等体现产出导向的结果。成绩评定通过50%平时成绩 50%期末成绩。平时成绩包括自学在线课程 电子版教学内容(10%),参与直播出勤和发言(10%),归纳总结(10%),在线练习(50%,共5次,每次10%)、讨论和答疑(10%)及课程报告(10%)。以学生为中心的四大有效实施和过程性考核,改变了过去仅由考试决定成绩,将科学伦理教育融入到了平时知识积累中。
   二、结论
   在课程思政建设背景下,通过“以学生为中心”模式,将科学理论教育潜入到教学环节中,培养学生的自学能力和创新思维。但我国的科学伦理教育起步晚,需开创具有中国特色的科学伦理教育和化学专业课结合的形式,深入影响到学生今后的工作中,需要结合高校、企业和社会综合考量。
  参考文献
  [1]Marcia
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