無機化學課程中思政元素的挖掘

摘要：在新時代教育背景下，思政教育日益成為高等教育的重要組成部分。以“無機化學”下冊的元素化學中氮族元素為切入點，從傳統文化、創新精神、綠色環保和辯證思維四個維度深入挖掘和提煉其中蘊含的思政元素，豐富無機化學思政元素的素材庫，為進一步開展無機化學課程思政建設提供有益的借鑒和參考。

關鍵詞：無機化學；思政元素；氮族元素思政教育作為教育體系的重要組成部分，越來越受到重視。將思政教育融入專業課教學是實現高等教育立德樹人根本目標的有效途徑。特別是在師范專業學生的教育中，思政教育與專業課程的有機結合尤為重要。這不僅能夠幫助學生樹立正確的價值觀、人生觀和世界觀，還能夠提升其在未來教育工作中的綜合素質。

無機化學作為化學專業大一新生的核心基礎課程，不僅在知識傳授方面承擔著有效銜接中學和大學化學教育的重要任務，還對學生科學素養、創新意識和社會責任感的培養起著重要的啟蒙作用。在無機化學教學過程中融入思政元素，不僅可以提高學生對基礎知識的理解和掌握，更有利于培養學生的學習興趣、科學的思維方法、樹立科學的人生價值觀。

1無機化學課程思政的現狀

目前，盡管各個高校都在無機化學課程大綱中明確將思政教育列為教學目標之一，然而無機化學課程與思政教育之間的融合還未達到相輔相成的效果。教師在課程中有效整合思政內容的實踐經驗相對不足，部分教師對課程思政工作重視程度不夠，缺乏挖掘思政元素的意識。在教學過程中，思政元素僅停留在書本內容部分，缺乏主動深挖思政素材的主觀能動性［1］。課程思政的有效實施需要豐富的教學資源支持。因此，本文以氮族元素為例，充分發掘其中蘊含的思政元素，進一步豐富無機化學思政元素的“素材庫”，以期為無機化學課程與思政教育的深度融合提供一些幫助。

2氮族元素中思政元素的挖掘

氮族元素位于元素周期表的第Ⅴ主族，包括氮、磷、砷、銻、鉍五種元素，既有非金屬元素也有準金屬和金屬元素。這些元素在化學性質和應用領域中各具特色，被廣泛應用于農業、工業、電子及環境科學等領域，是“無機化學”下冊元素化學中非常重要的一章。氮族元素性質和應用的多樣性為挖掘思政元素提供了豐富的資源，以下將從傳統文化、創新精神、綠色環保和辯證思維這4個維度探討氮族元素中思政元素的挖掘和提煉。

2.1傳統文化思政元素的挖掘

傳統文化是中華民族的寶貴精神財富和智慧結晶，在許多古本典籍、民間習俗和成語故事里都可以找到與無機化學知識有關的記載。在無機化學的教學中融入這些中國傳統文化，使學生認識到古代智慧在現代科學中的價值，不僅可以激發學生的學習興趣，加強對專業知識的理解，還可以增強學生的民族自豪感和文化自信。例如在中國古代農耕文明中，對氮的認識與利用早已有所體現。農民在農業生產中常使用動物糞便、秸稈等有機肥料，這些肥料含有豐富的氮素，對土壤改良和作物生長起到了重要作用。在《齊民要術》這部古代農業經典書籍中提到了施肥方法和土壤管理技巧，強調了氮的作用及其在提升農作物產量中的重要性。再如強氧化性硝酸的強腐蝕性在清代《本草綱目拾遺》中就有記錄，其中的“強水”即為硝酸，稱之“五金八石比皆穿第，惟玻璃可盛”［2］，用一句話概括了硝酸的性質。書中還指出“強水”除可用于藝術蝕刻外，還可用于治療癰疽等病癥。這些記錄不僅展示了當時中醫藥學與西方技術的結合，還反映了清代藥物學在知識融合和實踐中的進步。

在我國南方端午節期間有飲“雄黃酒”的習俗，其中的雄黃就是砷的硫化物As4S4，外觀呈黃色，具有一定的毒性，古代人們常將其用于制藥和防蟲。端午節期間，飲用雄黃酒被認為能驅邪避疫，保護身體健康。雄黃酒不僅是一種傳統飲品，還象征著古人對健康的追求和對自然的尊重。雌黃是砷的另一種硫化物As2S3，常呈現明亮的黃色，毒性相對較低，它在古代常被用作顏料和藥材。成語“信口雌黃”出自《史記》，司馬遷在描述一些人隨意發表意見時，提到“信口雌黃”，用以形容他們沒有依據地胡說八道［3］。如今，這個成語逐漸演變為隨意說話、不負責任地發表意見，常常用來提醒人們在發言時應謹慎，反對無根據的言論和謠言。這一思想恰好與現代社會對網絡信息傳播的重視相契合，強調了科學態度和理性思考的重要性。通過以上成語和習俗，讓學生既了解了砷化物的性質，又滲透了傳統文化。這些中國傳統文化的引入為無機化學課程思政教育提供了豐富的內容和深厚的底蘊，既活躍了課堂氣氛又提升了學生的文化自信和道德素養。

2.2創新精神素材的挖掘

2.2.1固氮酶的結構研究

科學家們在研究固氮酶的結構時，提出了不同的模型來描述固氮酶的結構和催化機制。福州大學的盧嘉錫教授及其團隊提出的“福州模型”，打破了對傳統固氮機制的理解，首次描述了固氮酶活性中心的結構為鉬、鐵、硫構成的多核原子簇。這是第一個具有微觀結構參數的固氮酶活性中心模型，活性中心的金屬離子通過特定的幾何排列來有效催化N2轉化為NH3。在此基礎上，廈門大學朱泓教授及其團隊提出了“廈門模型”，揭示了更為詳細和精確的固氮酶活性中心的結構，強調金屬簇在氮氣還原中的關鍵作用。探索固氮酶結構的歷程，展示了科學家們在科研中不斷嘗試和持續創新的精神，這種精神可以激勵學生在面對復雜問題的挑戰時，保持積極樂觀的態度，敢于打破思維定式，開拓創新。

2.2.2氨的合成

氨的合成過程經歷了多個重要的創新階段，首先是20世紀初哈伯法的開發，即在高溫高壓條件下用催化劑加速氮氣和氫氣反應生成氨，極大地提高了氨的生產效率，奠定了現代氮肥工業的基礎。進入21世紀，研究者們探索了在常溫常壓條件下利用電化學反應合成氨，大大降低了能耗并減少了對傳統高溫高壓合成方法的依賴。近年來，科研界還積極開展一體化工藝的研發，將氨的合成與其他化學反應結合，實現資源的高效利用和廢物的最小化。這些創新不僅提高了氨的生產效率，降低了成本，也推動了氮肥工業的可持續發展。通過介紹合成氨的歷史和技術創新，強調這一技術如何滿足國家糧食安全和農業可持續發展的需求，引導學生思考科學研究在國家發展和人民生活中的重要作用，培養他們的家國情懷、專業使命感和社會責任感，激勵學生積極探索、服務社會。

2.2.3氮族元素在新材料開發中的應用

新型半導體材料氮化鎵（GaN）、砷化鎵（GaAs）被廣泛用于LED、激光器、太陽能電池和高頻電子器件。銻化物半導體材料主要用于熱電材料和光電探測器，在溫差發電和紅外光探測中顯示出優越性能。這類材料的開發突破了傳統硅基半導體材料的限制，推動了現代電子技術的發展，展現了材料科學領域的創新思維，推動了節能和高效電子設備的發展。新型陶瓷材料氮化硅（Si3N4）因其優良的機械性能和耐高溫性能，在極端條件下表現優異，被廣泛應用于航空航天、汽車和電子領域。磷酸鹽陶瓷具有良好的生物相容性，可作為生物醫用材料應用于骨科和牙科，有效促進骨愈合。銻基防彈材料具有輕質高強度、耐高溫的特性，能夠有效提升個人防護裝備的抗擊穿能力。通過與其他材料的結合和納米技術的應用，銻基材料展現出良好的應用潛力，推動了防彈技術的發展。這些氮族元素在新材料領域的應用，展示了它們在推動科技進步和創新方面的重要性。將這些案例引入教學中，引導學生思考新材料開發對科技進步和國家競爭力的影響，培養他們的創新意識和專業使命感。

2.3綠色環保素材的挖掘

以生態文明思想為指導，貫徹新發展理念，堅持走生態優先、綠色低碳的發展道路，意味著將環境保護和可持續發展作為經濟社會發展的方針。在氮族元素的研究成果中有許多綠色環保的例子（如下所示），這些案例展示了氮族元素在綠色環保和可持續發展中的應用，體現了科學家在推動可持續發展、減少環境影響和保護生態系統方面的努力，有助于培養學生的社會責任感、綠色環保意識和創新能力，使他們成為推動可持續發展的積極參與者和未來社會的建設者。

氮族元素中的綠色環保案例：

（1） 氮：使用選擇性催化還原（SCR）技術，將汽車和工業排放中的氮氧化物NOx轉化為無害的氮氣和水。可以有效減少氮氧化物排放，改善空氣質量，減輕酸雨和霧霾現象。

（2） 氮：利用基因工程技術改造根瘤菌和藍藻等微生物以提高其氮固定能力。可以減少化肥使用，降低土壤和水體污染，推動農業可持續發展。

（3） 氮、磷：研發新型緩釋肥料，通過包膜技術使肥料在土壤中慢慢釋放使其與植物生長階段相匹配，減少氮和磷的流失。可以提高氮、磷的利用率，減少了土壤中氮和磷流失對環境的影響，避免水體富營養化。

（4） 銻：銻用于制造阻燃材料，減少因火災引發的有害煙霧和氣體排放。可以提升材料的安全性和耐火性，從源頭減少有害物質對空氣的污染。

（5） 鉍：使用鉍作為無鉛焊料的主要成分，替代傳統鉛焊料。可減少鉛的使用，降低對環境的毒害，提高焊接材料的安全性。

（6） 鉍：開發鉍基催化劑，用于減少汽車和工業廢氣中的有害氣體（如NOx和揮發性有機化合物VOCs）。鉍的低毒性和高催化活性有助于凈化空氣，降低空氣污染。

2.4辯證思維素材的挖掘

辯證思維是一種分析和解決問題的方法，強調事物之間的聯系和發展變化，注重對矛盾和對立統一關系的理解。在氮族元素的研究和應用中，辯證思維的素材豐富而深刻。例如，在講述氮氣單質和化合物之間的轉化時，聯系氮在生態系統中的循環化（包括大氣中氮氣的固定、土壤中的含氮化合物、植物的吸收和微生物的分解等多個環節）。通過分析氮的不同形態間的相互轉化，幫助學生用辯證思維理解氮的使用和循環不是單向的，而是一個復雜的動態過程，強調生態系統各部分之間的相互影響，促進學生理解“系統思維”的重要性。在講到氮和磷的化合物時，提出氮肥（如尿素和硝酸銨）和磷肥（如過磷酸鈣）的使用在提高農作物產量的同時，可能導致土壤和水體的富營養化，形成污染。引導學生分析這一矛盾，討論如何在提高農業生產效率與環境保護之間尋找平衡，如何兼顧經濟效益與生態效益，例如，通過使用緩釋肥或控釋肥來減少氮肥和磷肥的流失，實現“增產與環保”的辯證統一。引導學生認識到科學施肥與生態保護、科技進步與社會責任的辯證關系，幫助學生培養綜合分析問題的能力，提升其批判性思維和解決復雜問題的能力。

3結語

氮族元素性質和應用的多樣性蘊含了豐富的思政元素，通過在教學過程中深入挖掘其在傳統文化、創新精神、綠色環保和辯證思維幾個方面的思政教育素材，寓價值觀引導于知識傳授之中，可以有效促進學生綜合素質的全面提升。在未來的教育實踐中，繼續探索和深化無機化學課程思政的實施，為真正實現無機化學與思政教育的有機融合繼續努力。

參考文獻：

［1］彭進松，趙公元，周志強，等.大學基礎化學課程思政教育構建策略探索：以有機化學為例［J］.大學化學，2022（8）：203209.

［2］顧焰波，江冰，夏昊云.傳統文化思政元素與“無機化學”教學融合初探［J］.化工時刊，2020（12）：3839.

［3］要紅昌，李一珂，武杰，等.傳統文化蘊含的化學智慧在元素無機化學教學中的有機融入［J］.大學化學，2020，35（8）：5459.