價值引領融入無機化學實驗課程的思政教育探索

黃 微， 李 婉， 李光水， 方思敏， 田紅軍， 魏 偉， 高明麗

（中國科學技術大學化學國家級實驗教學示范中心，合肥 230026）

0 引 言

2019年3月，習總書記在京主持召開了學校思想政治理論課教師座談會并發表重要講話。總書記指出：要堅持價值性和知識性相統一，寓價值觀引導于知識傳授之中；要堅持主導性和主體性相統一，思政課教學離不開教師的主導，同時要加大對學生的認知規律和接受特點的研究，發揮學生主體性作用；要堅持顯性教育和隱性教育相統一，挖掘其他課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，實現全員育人、全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面［1-2］。為了實現全員、全程、全方位的三全育人方針，各高校要積極承擔起思想政治教育工作，打破長期以來思政教育與專業教育相互隔絕的“孤島效應”，將立德樹人落到實處，將思政教育與各門課程有機結合，構建全面覆蓋、類型豐富、相互支撐的課程體系，切實推動“思政課程”與“課程思政”的協同前行［3］。

1 無機化學實驗課程開展思政教育的必要性和可行性

無機化學實驗是我校面向化學、材料、地空專業的一年級本科生所開設的第一門實驗課程，年授課160學時，260人，內容涵蓋無機化合物的制備與提純、化學原理的驗證與計算、元素的性質與鑒定以及綜合設計型實驗［4］。作為化學相關專業教學必不可分的重要環節，該門課程在人才培養體系中具有舉足輕重的作用，其所蘊含的豐富思政元素，是化學素質教育和創新教育的良好載體和重要途徑。因此，教師應在教學活動中深入挖掘課程的思政資源，將專業知識與思政育人進行有機融合，在培養學生實踐能力和創新能力等專業素養的同時，潛移默化地進行思政教育，引導學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，實現知識傳授與思想價值引領的同向同行，最終達到立德樹人的目的［5-6］。

2 價值引領融入無機化學實驗課程思政探索

無機化學實驗是新生學習的首門核心基礎課程，具有知識面寬、內容豐富、體系完整等特點，學生重視程度高，這為思政教育的開展提供了廣闊空間。在教學中，從介紹科學家事跡、融入科技前沿動態、聚焦關鍵領域核心技術、樹立綠色化學理念4方面開展了系列思政教育工作（見圖1）。

圖1 以課程思政為導向的無機化學實驗教學體系構建

2.1 介紹科學家事跡，厚植愛國情懷

老一輩科學家們篳路藍縷，熱愛祖國、獻身祖國，他們見證了中國科學事業起步的艱難歷程；他們不改初心，開辟了中國科學事業創新發展的新征途。科學家們的愛國精神和愛國情懷不僅需要傳承，在實現中國夢，建設有中國特色社會主義的偉大征程中更要發揚光大。因此，在無機化學實驗教學中，授課教師可結合相關實驗知識點，選擇性地融入科學家的生平事跡以及其在化學領域的偉大成就與貢獻，將科學家們寶貴的精神食糧與學生分享，該舉措對于升華學生的愛國情懷將大有裨益。例如，在講授“檸檬酸法制備燃料電池SDC粉體”實驗時，需要用到氧化釤、硝酸亞鈰等稀土化合物，引入了稀土之父—徐光憲院士的故事：長期以來，我國作為世界稀土資源大國，出口的都是低利潤的稀土初級產品。徐先生率領團隊一路披荊斬棘，提出了“串級萃取理論”，使我國稀土分離技術和產業化水平躍居世界首位，創造了被世界稀土界驚呼為“China Impact”的奇跡，改變了世界稀土產業和市場格局。為了祖國需要，徐先生連續5次改變自身研究方向，無論是量子化學、配位化學、還是萃取化學，徐先生都能拿起來、鉆進去、出成果，一生科研只為國。徐先生的一生值得每位學子仰望［7］。又如：在講授三草酸合鐵酸鉀配陰離子電荷數的測定實驗時，需要用到離子交換樹脂對三草酸合鐵酸鉀進行分離，在介紹實驗背景知識時，引入了中國離子交換樹脂之父—何炳林院士的生平事跡（見圖2）：在建國之初，百廢待興之際，何先生沖破重重阻擾，毅然從美國回到祖國懷抱。他急國家之所急，選擇了原子能事業的卡脖子工程-離子交換樹脂的研發。在短短兩年間，何先生帶領研究團隊成功合成了當時世界上已有的全部品種的離子交換樹脂，為我國第一顆原子彈升空立下了汗馬功勞，被授予“獻身國防事業”成就獎［8］。

圖2 離子交換樹脂之父-何炳林院士的愛國事跡及其所研發樹脂的廣泛應用

在無機化學實驗教學中弘揚老一輩科學家精神，引導學生學習科學家們胸懷祖國、報國為民的愛國精神，勇攀高峰、敢為人先的創新精神，以及淡泊名利、潛心研究的奉獻精神。這種潛移默化的思政教育方式可以從心靈深處激勵學生，增強學生學習的內動力。

2.2 融入科技前沿動態，激發學生創新思維

在無機化學實驗教學中，除了講授基本實驗概念、傳授實驗操作技能外，還應及時融入學科前沿動態及在現代尖端科技中的應用。例如：在無機化學實驗緒論課上，授課教師以兩個成語為出發點，向同學們列舉了兩個化學學科前沿研究課題：①前沿課題案例1“明辨是非”—高效分離分子世界中的真假悟空。西游記中，六耳獼猴和孫悟空站在一起，上天入地難以分辨，最后請來如來佛祖篩選出假悟空真六耳，保證了西行取經的順利進行。在生物分子中，也存在許多孫悟空和六耳獼猴難分彼此的情況，這就是具有不同手性的同分異構體。隨后向同學們介紹了本校劉波教授課題組發表在《Nature Communications》雜志的研究工作，其利用二維層狀材料開發出手性分離膜，即在兩層二維石墨相氮化碳（云層）間插入合適的手性位點（樹），從而“抓住”左旋檸檬烯，“放過”右旋檸檬烯，分離效率高達89%［9］。②前沿課題案例2“點石成金”—黑小子大作為。近年來，電動汽車愈發受到市場青睞，但漫長的充電時間讓人望而卻步，開發具有高傳導能力的電池材料是科研工作者所關注的研究熱點。課上，向同學們介紹了我校季恒星教授和美國加州大學洛杉磯分校鑲鋒教授團隊發表在《Science》雜志上的研究工作，即采用“界面工程”策略，將黑磷和石墨通過磷碳共價鍵連接在一起，在穩定材料結構的同時有效提升了黑磷石墨復合材料對鋰離子的傳導能力，充電9 min即可使電池恢復約80%電量，使兼具快速充電、高電荷容量、長壽命優點的鋰離子電池成為可能［10］。

又如，在講授堿金屬性質實驗時，以堿金屬鋰的性質為出發點，結合2019年諾貝爾化學獎—“Li電池創造可充電的綠色新世界”，向同學們介紹了鋰離子電池在智能手機、筆記本電腦等電子產品以及風能、太陽能等儲能裝置方面的廣泛應用，作為實驗知識的外延和拓展［11］。同時引導學生們思考：能否真正實現鋰的長期穩定循環使用？

“雙一流”建設要求培養具有較強創新意識和創新能力的專業人才，通過將學科前沿和實驗教學相結合的方式，使學生在學習知識的同時，了解科技前沿的發展，提升學習內動力，其既是對課堂知識的補充和拓展，也有助于激發學生的創新意識，培養學生的創新能力。

2.3 聚焦關鍵領域核心技術，增強學生使命感與責任感

近期的中美貿易摩擦使國人深切感受到科技發展的痛點—卡脖子核心科技。而在制約國家科技發展的卡脖子領域，一大半與化學、材料學科相關。當前，國家正在強化基礎研究戰略部署，執著公關創新［12］。在無機化學實驗課堂中，結合學科知識點，向同學們介紹化學、材料相關領域的卡脖子核心問題。例如，在講授檸檬酸法制備燃料電池SDC粉體實驗時，向學生拋出了“國產燃料電池商業化成‘老大難’”的卡脖子問題，解讀了國內燃料電池商業化所面臨的“三長兩短”市場現狀，即，雖然我國擁有豐富廉價的氫能資源、巨大的商用車市場和較高的補貼力度，但同時存在產業鏈不完整、不配套，以及燃料電池關鍵零部件和產品與國際相關行業差距較大等問題，燃料電池產業鏈依然梗阻［13］。又如，在進行“銀納米片的制備與表征”實驗時，可通過掃描電鏡對銀納米片形貌進行表征，但目前所用電鏡多為進口，可借此向同學們介紹國產電鏡發展所存在的三大難關，即：高質量電子光學系統生產困難、透鏡內探測器設計難度較大、低電壓分辨率需要突破。

通過上述在課堂教學中結合學科知識點向學生介紹化學、材料相關領域卡脖子工程的方式，有助于引導學生了解國家對化學、材料學科的重大需求，使學生意識到國之重器如果不立足于自身，發展的根基就容易動搖，科學研究就會落后，從而增強學生的使命感與責任感，激發其勇于探索的精神，拓展學生思維的廣度，培養其“國有所需、我有所應”的愛國情懷。

2.4 樹立綠色化學理念，培養學生環保意識

習總書記在2018年5月召開的全國生態環境保護大會上進一步指出“綠水青山就是金山銀山”。該指導思想在化學學科中的具體體現即為綠色化學理念，這也是化學學科發展的方向和目標［14］。在無機化學實驗教學中，教師嚴格遵守和執行“變廢為寶、化害為利、分類處理”的原則，通過串聯實驗，或選用低毒或無毒試劑替代有毒試劑的方式，達到綠色化學的教學理念。例如：由廢鐵屑制備莫爾鹽實驗，其原料為廢鐵屑，制備得到的產品為硫酸亞鐵銨，若將產品廢棄，不僅浪費試劑，也會給環境造成污染。在實際教學中，設置關聯實驗，將制備得到的硫酸亞鐵銨進行回收，妥善保存，用作后續實驗“三草酸合鐵酸鉀的制備及成分分析”的合成原料。又如：在鑒定溴離子和碘離子時常使用氯水，若將其替換成雙氧水，既可省去制備氯水的繁瑣操作，達到同樣的實驗效果，又可以避免氯水對環境及健康可能造成的危害［15］。

此外，針對如何處理實驗所產生的廢酸、廢堿以及含金屬廢液等問題，授課教師還制作了“無機常見液體、固體廢棄物處理方法”視頻，通過雨課堂向同學們推送，幫助學生逐步培養良好的實驗習慣，樹立環保意識［16］。

3 結 語

我校是一所為“兩彈一星”事業而創辦的大學，一代代科大人秉承“紅專并進、理實交融”的校訓，創造了我國科技史上一個又一個輝煌，這和學校所持續開展的思政教育密不可分。作為我校新生入學后第一門實驗課程的授課教師，也在積極結合新形勢、新需求，尋求專業的實驗知識與思政教育間的關聯性，將專業思政的理念落到實處，將更多的思政教育內容融入至相關實驗知識點中，在潛移默化中引導學生世界觀、價值觀、人生觀的形成。今后，將堅持并進一步探索知識傳授與價值引領相結合，精心優化教學內容，設計課堂講授模式，實現無機化學實驗課程與思政教育的有機貫通和深度融合，達到同心同向的育人格局。