課程思政融入高等有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中的研究

徐燕麗，馬獻(xiàn)力，李芳耀(桂林醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，廣西 桂林 541199)

0 引言

“三全育人”強(qiáng)調(diào)堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]?！罢n程思政”是將社會(huì)主義核心價(jià)值觀等思想政治教育生動(dòng)具體地融入專業(yè)知識(shí)講授過程中，將“立德樹人”貫穿到整個(gè)教學(xué)管理過程中，以“潤(rùn)物細(xì)無聲”的方式落實(shí)“立德樹人”，為黨和國(guó)家培養(yǎng)出合格的社會(huì)主義接班人[2]。

專業(yè)碩士教育是研究生教育體系中的重要組成部分，是培養(yǎng)具有較強(qiáng)的專業(yè)能力素養(yǎng)，能夠創(chuàng)造性地從事某種社會(huì)特定職業(yè)的高層次應(yīng)用型人才，是國(guó)家輸送高層次應(yīng)用型人才的重要途徑。自2011 年，我國(guó)高校開始招收全日制藥學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位研究生，其“目標(biāo)是培養(yǎng)藥物技術(shù)轉(zhuǎn)化、生產(chǎn)、流通、使用、監(jiān)管等應(yīng)用領(lǐng)域的高層次、應(yīng)用型藥學(xué)專門人才”；“藥學(xué)專業(yè)學(xué)位獲得者應(yīng)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力，能夠分析本領(lǐng)域內(nèi)急需解決的實(shí)際問題及產(chǎn)生的原因，并利用所學(xué)知識(shí)解決這些問題”[3]。把“課程思政”融入到藥學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生的專業(yè)必修課講授過程中，以“潤(rùn)物細(xì)無聲”的方式傳遞給學(xué)生，在“立德樹人”方面起到事半功倍的效果。

1 高等有機(jī)化學(xué)的特點(diǎn)

桂林醫(yī)學(xué)院于2014 獲得藥學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位授予權(quán)(包括臨床藥學(xué)及應(yīng)用和藥物研發(fā)與轉(zhuǎn)化兩個(gè)方向)，2015 年開始招生。高等有機(jī)化學(xué)課程作為藥學(xué)專業(yè)碩士研究生(藥物研發(fā)與轉(zhuǎn)化專業(yè))的必修課，更詳細(xì)地介紹有機(jī)化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)類型、機(jī)理和合成路線等方面的知識(shí)，是本科階段有機(jī)化學(xué)的深化。

高等有機(jī)化學(xué)課程涉及許多反應(yīng)類型和有機(jī)理論，知識(shí)點(diǎn)豐富多樣，給課程思政提供了很多的結(jié)合點(diǎn)。將課程思政元素融入高等有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)高等有機(jī)化學(xué)專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，更有利于守好課堂這一思想政治教育主陣地，為培養(yǎng)出德才兼?zhèn)湫透邔哟稳瞬盘峁┝藞?jiān)實(shí)的保證[4]。學(xué)生在掌握有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，在高等有機(jī)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)過程中，進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)類型，掌握不同轉(zhuǎn)化反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。以討論的形式對(duì)反應(yīng)的可能中間體探究，研究反應(yīng)機(jī)理，大膽假設(shè)，小心求證，從而設(shè)計(jì)出新的有機(jī)合成路線或采用新試劑、新方法改進(jìn)優(yōu)化現(xiàn)有的合成方法，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、科研能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

2 高等有機(jī)化學(xué)的教學(xué)模式

2.1 教學(xué)大綱與專業(yè)特色聯(lián)系，“藥”味十足

根據(jù)我校藥學(xué)專業(yè)碩士研究生(藥物研發(fā)與轉(zhuǎn)化專業(yè))的主要研究方向：天然產(chǎn)物的活性成分和藥物合成等方向的特點(diǎn)，考慮到高等有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)、團(tuán)隊(duì)成員的學(xué)術(shù)背景和本課程的學(xué)分等因素，以研究生的高等有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)建設(shè)要求為依據(jù)，參考了中國(guó)藥科大學(xué)、沈陽(yáng)藥科大學(xué)、中山大學(xué)等國(guó)內(nèi)一流大學(xué)的藥學(xué)院開設(shè)的高等有機(jī)化學(xué)課程，重新架構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，開展了教學(xué)大綱等教學(xué)資料的修訂。

高等有機(jī)化學(xué)是有機(jī)化學(xué)的提高和深化，有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)主線是有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)、反應(yīng)類型與制備。而高等有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)需要學(xué)生在了解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的一般類型的基礎(chǔ)上，掌握有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，深入研究反應(yīng)機(jī)理，合理設(shè)計(jì)反應(yīng)路線，得到高產(chǎn)率的目標(biāo)分子化合物，符合可持續(xù)發(fā)展的綠色化學(xué)[5]。在藥物分子的合成過程中，往往需要經(jīng)歷多步的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，涉及多種不同有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型，底物分子中官能團(tuán)的兼容問題等。因此，由簡(jiǎn)單、易得的原料出發(fā)，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)路線實(shí)現(xiàn)高選擇性、高產(chǎn)率的目標(biāo)分子合成，與此同時(shí)減少或消除廢棄物(副產(chǎn)物)的產(chǎn)生，以實(shí)現(xiàn)藥物分子的綠色合成這個(gè)最終目標(biāo)。

考慮到教學(xué)團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)背景，在高等有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容選擇中，以有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為中心確立了高等有機(jī)化學(xué)的基本原理，反應(yīng)類型如取代反應(yīng)、加成與消除反應(yīng)、重排反應(yīng)等，活性中間體如碳正離子、碳負(fù)離子與自由基等，逆向合成分析、多步驟有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容?？己朔绞蕉鄻樱梢允钦n堂上的提問，也可以是線上案例中所提到藥物制備、課后小組形式討論一個(gè)藥物分子的合成路線、科研課題化合物的合成、課題組中分離得到天然產(chǎn)物的活性成分的結(jié)構(gòu)改造、天然產(chǎn)物的活性成分的仿生合成等，這樣發(fā)散的考核方式有利于學(xué)生以興趣為導(dǎo)向、無考核壓力的學(xué)習(xí)。同時(shí)，在課程學(xué)習(xí)中適當(dāng)增加與有機(jī)化學(xué)相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，如：疫情放開后布洛芬的搶購(gòu)事件；增加有機(jī)化學(xué)在醫(yī)藥中的新進(jìn)展如手性藥物-不對(duì)稱合成-諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)等，有利于學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展的前沿方向和新動(dòng)態(tài)，拓寬視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)本學(xué)科知識(shí)的理解，啟迪創(chuàng)新思維能力。

2.2 團(tuán)隊(duì)教學(xué)，結(jié)合教師學(xué)術(shù)背景，模塊教學(xué)

團(tuán)隊(duì)教學(xué)模式[6]，由幾位專業(yè)相關(guān)的教師組成授課團(tuán)隊(duì)，集體研究授課內(nèi)容，結(jié)合教師的學(xué)術(shù)背景擬定教學(xué)計(jì)劃，共同完成教學(xué)任務(wù)以及評(píng)價(jià)教學(xué)效果。這種“一課多師”的教學(xué)方式，結(jié)合了教師的學(xué)術(shù)背景，教師能最大限度地將研究課題與高等有機(jī)化學(xué)的授課內(nèi)容結(jié)合，使得藥物分子合成實(shí)例豐富多彩，利于讓學(xué)生學(xué)習(xí)到書本以外的內(nèi)容，拓展了學(xué)生視野。這讓學(xué)生覺得學(xué)習(xí)高等有機(jī)化學(xué)不是枯燥無味的，而是實(shí)實(shí)在在有用的，最大限度地讓學(xué)生參與到藥物合成路線的設(shè)計(jì)過程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了教師和學(xué)生相處的效能感，推動(dòng)教師的教和學(xué)生的學(xué)這種“教與學(xué)”的互動(dòng)過程，最終在高等有機(jī)化學(xué)這門課程中，教師和學(xué)生互相學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步。

在研究授課內(nèi)容，結(jié)合各授課老師的學(xué)術(shù)背景的基礎(chǔ)上，制定了高等有機(jī)化學(xué)這門課的教學(xué)計(jì)劃。具體如下所述：

授課教師馬老師，博士，畢業(yè)于廣西師范大學(xué)，主要研究方向是不對(duì)稱催化合成手性分子，授課內(nèi)容是高等有機(jī)化學(xué)的基本原理和不對(duì)稱合成化學(xué)。從二十世紀(jì)五六十年代的“反應(yīng)停”事件以反面教材引入手性化學(xué)，加入嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的思政元素；科研動(dòng)態(tài)內(nèi)容如馮小明院士課題組在不對(duì)稱反應(yīng)的研究，以廉價(jià)易得的氨基酸為原料，設(shè)計(jì)合成多種新型手性配體和催化劑，獲得了具有原創(chuàng)性和特色的優(yōu)勢(shì)手性催化劑，其中手性雙氮氧化合物被稱為“馮氏配體”面向全世界銷售，實(shí)現(xiàn)了60 多類重要不對(duì)稱反應(yīng)；其他團(tuán)隊(duì)如周其林院士課題組、龔流柱院士課題組等不對(duì)稱合成化學(xué)方面的最新成果，引導(dǎo)學(xué)生做科研時(shí)，需要踏踏實(shí)實(shí)研究課題，唯有靜下心來，堅(jiān)持才能取得好成績(jī)。

授課教師陳老師，博士，畢業(yè)于中山大學(xué)，主要研究方向是光化學(xué)合成，授課內(nèi)容是自由基中間體參與的親電取代反應(yīng)和自由基中間體參與的親電加成反應(yīng)。自由基，作為有機(jī)物中最有活性的一部分，與人們的衰老、死亡息息相關(guān)。我國(guó)自由基化學(xué)奠基人——?jiǎng)⒂谐上壬?，在蘭州大學(xué)建立國(guó)內(nèi)第一個(gè)自由基化學(xué)研究小組，開展硫醇與炔類化合物的自由基加成反應(yīng)的研究，使得自由基化學(xué)的種子在西北大地上萌芽。他在蘭州大學(xué)積極組織籌建了國(guó)家級(jí)的應(yīng)用有機(jī)化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室，使得蘭州大學(xué)成為國(guó)內(nèi)有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。

授課教師徐老師，博士，畢業(yè)于華南理工大學(xué)，主要研究方向是過渡金屬催化的有機(jī)合成，授課內(nèi)容是碳正離子的反應(yīng)(消除機(jī)制)、碳負(fù)離子的反應(yīng)和協(xié)同機(jī)制的重排反應(yīng)。以我國(guó)金屬有機(jī)化學(xué)研究的開拓者——陸熙炎院士進(jìn)行人物導(dǎo)入，和同學(xué)們分享陸老先生在七十年有機(jī)化學(xué)探索路上的“不忘初心，畢力躬行”為依據(jù)，講述高等有機(jī)化學(xué)中“金屬催化”這個(gè)古老而又有魅力的名詞。陸老先生說：“在自然科學(xué)領(lǐng)域，很多看似偶然的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，背后都有一番道不盡的艱辛?！睂?duì)年輕人來說，要踏踏實(shí)實(shí)、要刻苦、要耐得住寂寞、要坐得住冷板凳，只有這樣，你才能深入研究課題，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才會(huì)有敏銳的眼光抓住實(shí)驗(yàn)中偶然出來的現(xiàn)象。比如，做實(shí)驗(yàn)分離出主產(chǎn)物后，往往不注意副產(chǎn)物，一定要分離出副產(chǎn)物看看是什么結(jié)構(gòu)，利于我們搞清楚這個(gè)反應(yīng)的機(jī)理，從而設(shè)計(jì)新的反應(yīng)路線或優(yōu)化原有的反應(yīng)路線，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率的合成目標(biāo)化合物，從源頭上減少副產(chǎn)物的生成，實(shí)現(xiàn)高效的綠色合成。

授課教師張老師，博士，畢業(yè)于清華大學(xué)，主要研究方向是天然產(chǎn)物的分離及結(jié)構(gòu)修飾，授課內(nèi)容是基于親核加成反應(yīng)機(jī)制和親核加成-消除反應(yīng)機(jī)制的反應(yīng)。紫杉醇作為天然植物化學(xué)抗癌藥物，被稱為“晚期癌癥的最后一道防線，它復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，顯著的生物活性、獨(dú)特的作用機(jī)理、匱乏的自然資源等受到了各個(gè)研究行業(yè)的普遍關(guān)注。截至2020 年，有8 個(gè)全合成的研究團(tuán)隊(duì)完成了紫杉醇全合成，這些研究團(tuán)隊(duì)均是世界著名的頂尖有機(jī) 化 學(xué) 家，如：Nicolaou、Holton、Danishefsky、Wender、Mukaiyama、Kishi、Baran 等，同 時(shí) 也是引領(lǐng)當(dāng)代合成化學(xué)發(fā)展的大師。2021 年，南方科技大學(xué)李闖創(chuàng)教授團(tuán)隊(duì)在Journal of the American Chemical Society(JACS)上報(bào)道了抗癌明星分子紫杉醇的全合成，整條路線僅需要分離19 個(gè)中間體(21 步)，高效簡(jiǎn)潔地完成了頂級(jí)難度的復(fù)雜天然產(chǎn)物紫杉醇的不對(duì)稱全合成。相對(duì)于世界著名的天才合成化學(xué)家Baran 團(tuán)隊(duì)2020 年報(bào)道的紫杉醇全合成需要24 步，總合成效率是0.001%，而李闖創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的全合成需要21 步，合成效率達(dá)到0.118%。通過李闖創(chuàng)團(tuán)隊(duì)合成紫杉醇的實(shí)例，說明中國(guó)的有機(jī)化學(xué)研究雖然起步較晚，但是經(jīng)過了一段時(shí)間的發(fā)展，刻苦鉆研，深入研究，為有機(jī)化學(xué)的發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)人的力量。這個(gè)例子可以培養(yǎng)學(xué)生不斷探索的科學(xué)精神，提升自身的科學(xué)素養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任感。

授課教師李老師，博士，畢業(yè)于廣西大學(xué)，主要研究方向是熒光探針分子的合成，授課內(nèi)容是逆向合成分析、多步驟有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)等。逆向合成分析是將目標(biāo)分子化合物通過化學(xué)鍵的“切斷”，從而推斷出所需要的兩種原料。多步驟有機(jī)合成是在逆向合成分析的基礎(chǔ)上，得到合成目標(biāo)化合物合理、切實(shí)可行的合成路線。藥物合成中最突出、最重要的核心問題是合成路線的設(shè)計(jì)工作，即最佳合成路線的選擇，在設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，需要考慮合成方向的可行性以及合成的產(chǎn)率、原料的易得性。除此之外，還要注意在所采用的單元反應(yīng)當(dāng)中始終保持高選擇性、副反應(yīng)少，降低更多的反應(yīng)步驟，這樣在藥物分子的合成過程中從“源頭”上減少?gòu)U棄物的生成，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變，依據(jù)習(xí)近平總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”的重要理念，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的綠色合成。

2.3 線上線下混合式教學(xué)有效結(jié)合

傳統(tǒng)的研究生教學(xué)過程中，教師是知識(shí)的傳遞者，學(xué)生是接受者，這種“傳遞—接受”的單向灌輸模式已經(jīng)不適用于大互聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展以及疫情防護(hù)的需要，學(xué)生們喜歡并且也適應(yīng)了在網(wǎng)絡(luò)條件下獲取知識(shí)。在高等有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，依托中國(guó)MOOC 大學(xué)、騰訊會(huì)議、釘釘、QQ、超星學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開展線上教學(xué)工作，打破了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間和空間上的限制，深化自主學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力，自主學(xué)習(xí)能力得到有效的提升，實(shí)現(xiàn)了由原來被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變[7]。線上學(xué)習(xí)的方式多樣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)多樣化的學(xué)習(xí)途徑表現(xiàn)出積極的態(tài)度，實(shí)現(xiàn)了從“授之以魚”到“授之以漁”的價(jià)值過渡。

教師在線下課堂上，發(fā)布學(xué)習(xí)清單，讓學(xué)生知道本節(jié)課程的內(nèi)容重點(diǎn)和難點(diǎn)，讓學(xué)生有目的的去獲取線上資源的重要內(nèi)容；其次，通過“逆向合成”分析藥物分子的形成過程，引導(dǎo)學(xué)生溫故知新，從而寫出由原料到產(chǎn)物的合成過程，這樣能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。最后，通過學(xué)生完成情況，來了解學(xué)生對(duì)這個(gè)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型的學(xué)習(xí)情況，設(shè)計(jì)新的講解實(shí)例，調(diào)整授課進(jìn)度。授課教師也可提前布置任務(wù)，分組進(jìn)行，讓學(xué)生提前查找資料來講解某一類藥物分子的合成實(shí)例，把課堂交給學(xué)生，翻轉(zhuǎn)課堂，由原來的被動(dòng)聽轉(zhuǎn)化成課堂上講，老師在最后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，這樣能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，解決實(shí)際問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力。

3 總結(jié)與展望

研究生教育在培養(yǎng)具有較強(qiáng)的專業(yè)能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)能力等方面發(fā)揮著重要的作用，是國(guó)家向社會(huì)輸送高層次人才的重要途徑。以高等有機(jī)化學(xué)這門課程為載體融入思政元素，結(jié)合藥學(xué)專業(yè)特色開展團(tuán)隊(duì)協(xié)作教學(xué)，引入線上線下混合式教學(xué)模式，將思政教育與專業(yè)教育交錯(cuò)相融，以“潤(rùn)物細(xì)無聲”的方式融入到學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)中，為國(guó)培養(yǎng)出德才兼?zhèn)涞纳鐣?huì)主義高層次接班人。