《高中化学化学与生物与新时代新征程课｜了解理念 树立意识》

202X演讲人2026-06-101课程开设的时代背景与核心目标课程开设的时代背景与核心目标01新时代化学与生物领域发展的核心理念解析02新时代高中生应当树立的核心意识03目录《高中化学化学与生物与新时代新征程课｜了解理念树立意识》我作为一名拥有12年教龄的高中化学教师，同时长期参与学校跨学科综合实践课程开发，今天开设这门课程的核心目的，是跳出单一学科的知识点框架，带领大家从新时代国家发展的维度重新认识化学与生物学科的价值。接下来我将从课程背景、核心理念、意识培养三个维度展开讲授，整体遵循由浅入深的逻辑推进。01PARTONE课程开设的时代背景与核心目标课程开设的时代背景与核心目标进入中国特色社会主义新时代，我国开启了全面建设社会主义现代化国家的新征程，对基础学科人才培养提出了全新要求，这也是本课程开设的核心出发点。1新时代新征程对基础学科育人的新要求党的二十大报告明确提出，要加快实现高水平科技自立自强，培养担当民族复兴大任的时代新人。当前我国战略性新兴产业布局中，生物医药、生物制造、绿色能源、粮食安全等核心领域的技术突破，都离不开化学与生物的交叉融合。长期的分科教学实践中，我发现很多学生形成了“化学就是背方程式、学生物就是背知识点”的刻板认知，直到高中毕业都不清楚自己学习的学科能为国家发展、社会进步解决什么实际问题，知识学习与需求应用之间存在明显的壁垒。本课程就是为了打通这一壁垒，让同学们从高中阶段就触摸学科发展的时代脉搏，建立个人发展与国家需求的连接。2化学与生物交叉融合的独特育人价值从科学本质来看，生命现象的核心就是一系列有序的化学反应，化学的原理与方法是解析生命活动规律的基础，而生命体系的运行逻辑又反过来为化学发展提供了天然的灵感与模板。这种内在的关联性决定了本课程的融合不是生硬的跨学科拼盘，而是回归科学本质的教学实践，既可以训练同学们的逻辑推理能力，也可以培养系统思维与社会责任意识，契合新时代立德树人的根本要求。明确了课程开设的背景与目标后，接下来我们首先解析新时代背景下化学与生物领域发展的核心理念，为后续意识培养打下坚实基础。02PARTONE新时代化学与生物领域发展的核心理念解析新时代化学与生物领域发展的核心理念解析经过近二十年的快速发展，我国化学与生物领域已经形成了契合本国发展需求、顺应全球趋势的核心发展理念，主要可以概括为三个方面：1绿色化学理念与生命稳态理念的内在统一性绿色化学的核心是“源头预防污染、提高原子利用率、降低生产能耗”，从根本上区别于传统“先污染后治理”的发展逻辑，而生命体系维持自身稳态的运行逻辑，恰恰就是最顶级的绿色化学模板：细胞内所有反应都在常温常压下进行，通过酶的精准调控实现接近100%的原子利用率，几乎没有无用副产物，也不会对自身造成不可逆转的长期伤害。我在日常教学中对这一点有很深的体会：过去做“酯的水解”演示实验，传统方法是用浓硫酸催化，需要持续加热，能耗高，还会产生大量废酸污染，近年来我改用脂肪酶催化做对比实验，室温下就能完成反应，产率从原来的72%提升到94%，后续处理也不会产生有害废液，这个小小的教学实验改动，就是绿色化学理念结合生物技术的具体体现。绿色化学与生命稳态的共同逻辑，就是以最小的环境代价获得最大的发展价值，实现发展与保护的内在统一。2化学生物协同驱动的合成创新理念传统化学合成遇到的核心瓶颈是复杂结构分子合成步骤多、副产物占比高、生产成本高，而传统生物学研究长期只能改造现有生命体系，无法从头设计全新的功能。新时代的交叉创新把二者结合，形成了“设计-合成-测试-优化”的全新创新逻辑：用化学的方法合成人工基因线路，再导入微生物细胞，把细胞改造成生产特定产品的“微型工厂”。2022年我带学校研究性学习小组到中科院天津工业生物技术研究所研学，亲眼见到了二氧化碳人工合成淀粉的中试平台，讲解员给我们展示了合成出来的淀粉样品，洁白细腻，和天然淀粉的理化性质完全一致。讲解员介绍，自然界中植物合成淀粉需要经过六十多步反应，总能量转化率不到2%，而人工设计的合成路径只需要11步，总转化率超过10%，未来工业化投产后，1立方米发酵罐的淀粉产量就相当于5亩玉米的年产量。站在中试车间里，我和同学们都被这种突破自然边界的创新震撼了。2化学生物协同驱动的合成创新理念除了合成淀粉，我们熟悉的抗疟药物青蒿素，现在也已经实现了酵母细胞合成产业化，生产成本比从黄花蒿中提取降低了60%以上，彻底解决了青蒿素原料供应不足的全球问题。这种化学生物协同的创新模式，就是新时代相关领域发展的核心逻辑。3服务“双碳”目标的绿色发展理念我国提出“碳达峰、碳中和”的发展目标，是推动高质量发展、承担大国责任的必然选择，而化学生物融合是实现双碳目标最核心的技术路径之一。一方面，我们可以用化学方法捕集工业排放的二氧化碳，再通过生物转化把二氧化碳转化为淀粉、可降解塑料、甲醇等高价值产品，把废弃的碳资源变成可利用的生产原料；另一方面，我们可以用生物制造替代传统高污染、高能耗的化工生产流程，比如生产尼龙的核心原料己二酸，传统工艺需要用硝酸氧化，会产生大量氮氧化物污染，现在用微生物发酵生产，完全没有有毒排放，能耗还降低了30%。去年我到省内一家生物新材料企业调研，他们已经实现了二氧化碳基聚乳酸可降解塑料的量产，现在省内多家头部快递企业已经在用他们生产的可降解包装袋，废弃之后在自然堆肥条件下3个月就能完全分解为水和二氧化碳，不会造成传统塑料的白色污染。这些实践都说明，服务双碳目标不是抽象的口号，而是化学与生物领域正在推进的现实，核心发展理念就是让发展减碳、固碳，而非增碳排碳，实现人与自然的良性循环。3服务“双碳”目标的绿色发展理念了解了新时代化学与生物发展的三大核心理念后，我们需要进一步明确：作为将要接过时代发展接力棒的高中生，我们应当树立哪些与新时代新征程要求相匹配的核心意识。03PARTONE新时代高中生应当树立的核心意识新时代高中生应当树立的核心意识核心理念的学习最终要落地为个人意识与行为自觉，结合新时代的发展要求，高中生需要重点树立三类核心意识：1打破学科壁垒的交叉创新意识长期的分科教学容易让学生形成“学科边界固化”的思维定势，遇到问题只会从单一学科角度寻找解决方案，这在交叉创新成为主流的新时代，是制约创新能力发展的核心障碍。我带学生做研究性学习的过程中对此深有体会：前年有一组学生做城市内河富营养化治理的小课题，一开始学生按照生物课本所学，打算直接向水体投放降解氮磷的微生物菌剂，结果实验效果很差，氮磷去除率不到20%。后来我引导他们结合化学絮凝的知识，先投加环保型絮凝剂把水体中悬浮的大颗粒污染物絮凝沉淀，降低水体化学需氧量，给微生物创造适宜的生存环境，再投放菌剂，最终治理后水体的总氮、总磷含量下降了70%以上，效果比单一方法提升了一倍多，这个课题最终获得了省青少年科技创新大赛二等奖。1打破学科壁垒的交叉创新意识这个小成果让同学们真切体会到，交叉融合才能产生更大的创新价值。当前全球范围内的重大科技突破，比如mRNA新冠疫苗、CAR-T细胞治疗，都是化学与生物交叉创新的成果：mRNA的序列优化是生物学问题，而保护mRNA不被降解、实现精准细胞递送的脂质纳米颗粒是化学问题，缺了任何一个环节都不可能取得成功。所以我们从高中阶段就要有意识地打破学科壁垒，养成交叉思考的习惯，树立交叉创新意识。2人与自然和谐共生的责任意识过去很长一段时间，我国化工产业走的是“先污染后治理”的路子，给生态环境造成了不可挽回的伤害，我本人对此有切身的体会：我出生在苏北的一个江边小镇，小时候镇边的河清澈见底，夏天可以游泳摸鱼，后来岸边建了一家小型农药化工厂，不到十年河水就变成了黑绿色，夏天臭气熏天，鱼虾绝迹，这是我童年记忆里非常深刻的遗憾。最近十年我每次回老家，都能看到变化：原来的化工厂已经搬迁，原址改成了一家生物发酵企业，生产可降解的食品添加剂，排放的废水经过处理之后能达到地表水四类标准，河边重新种了芦苇和柳树，去年我回去的时候，居然看到有三只白鹭在河边捕鱼，这种失而复得的绿意，让我真切感受到发展理念变化带来的改变。我们学习化学和生物，最终目的是让人更好地适应自然、与自然共生，而不是征服自然、破坏自然。所以我们每一个学习化学生物的人，从高中阶段就要树立责任意识，做任何设计、任何研究，首先要考虑对生态环境的影响，把绿色发展的理念刻在脑子里。3服务国家战略需求的使命意识新时代新征程，我国面临的很多“卡脖子”技术问题，大部分都集中在化学与生物领域：比如高端医药原料药、特殊功能工业酶、育种核心技术等，过去很多都长期依赖进口。经过一代又一代科研工作者的努力，我们现在已经突破了很多卡脖子问题：比如重组胰岛素，过去我国90%以上依赖进口，一支胰岛素价格高达几百元，很多普通家庭负担不起，现在我们通过化学生物技术的突破，实现了重组胰岛素的完全国产化，价格下降了90%以上，几百万糖尿病患者都能用得上、用得起。再比如种业，我国现在用化学诱变结合基因编辑技术，培育出了高产抗倒伏的水稻、耐盐碱的棉花，牢牢把种子攥在了我们自己手里，保障了国家的粮食安全。3服务国家战略需求的使命意识这些成就都离不开一代又一代化学生物领域工作者的坚守与付出，作为新时代的高中生，你们是未来的建设者，不能把学习化学生物仅仅当成应付高考的任务，要树立把个人发展和国家需求结合起来的使命意识，未来有机会投身到解决卡脖子问题、服务国家战略的事业中去。以上我们从课程背景、核心理念、意识培养三个维度完成了本课内容的讲授，接下来对本课核心思想做总结概括。总结本课立足新时代新征程对化学生物领域人才培养的要求，核心就是要让广大高中生清晰认识到：新时代的化学与生物发展，早已不是单一学科的孤立探索，而是以绿色发展、协同创新、服务双碳为核心的交叉事业。3服务国家战略需求的使命意识我们学