思政融入無機化學實驗的教學設計

2023年，中共中央總書記習近平在黑龍江考察工作期間提出“因地制宜發展新質生產力”的理念。同時，他在湖南省工作會議中強調：“科技創新是發展新質生產力的核心要素”]。高校教師在進行專業課授課時，應依據最新理念要求，發揮各課程的特點，提高學生的創新能力，解決專業教學和思政教育“兩張皮”的問題[2]。“無機化學實驗”是本科教學中化學及相關專業學生最先接觸的專業實踐課，課程包含豐富的思政元素，例如：科學家精神、創新意識、安全環保意識、家國情懷等[3]。將思政元素巧妙地設計在教學過程中，可以實現知識傳授、技能培養、價值引領等全面的發展，對提升學生創新意識，使其具備適應新質生產力發展的能力，對實現科技強國發展道路具有重要的促進意義。

1思政元素融入化學實驗

優化實驗教學內容，充分發揮無機化學實驗在課堂中的教育作用，是教學改革的努力方向。在此背景下，衡陽師范學院化學與材料科學學院和南岳學院對無機化學實驗課進行調研和探究，將思政元素有機、有效地融入教學中，以回收鋁制備明礬晶體的實驗為例，其教學設計如圖1所示。通過原理講述、實驗教學指導、問題引導和分組探究等教學方式，潛移默化地將思政元素融入教學中。促進學生對化學基礎知識的理解，培養學生的動手能力，對學生養成科學探究、綠色環保和科技創新的思維模式以及提升民族榮譽感和職業責任感起到重要作用。

圖1回收鋁制備明礬晶體實驗的教學設計

2實驗教學改進

2.1 思政環節

（1）導入。通過介紹中國古代典籍中明礬在中醫領域的應用，引導學生了解明礬，激發學生對中國傳統文化的興趣，增強民族榮譽感。

（2）實驗原理。從廢棄易拉罐中提取鋁元素作為實驗原材料，有利于保護環境，提升學生環保意識。實驗產物明礬是一種有效的凈水物質，讓學生了解愛護水資源的重要性。

（3）實驗步驟。在明礬結晶過程中，進行分組項目式實驗，學生共同思考、觀察并總結溫度對結晶時間的影響[4-5]，培養學生探究精神，激發科研興趣，推進學生養成科學探究的思維模式。

在實踐教學過程中，培養學生節約意識。例如，采用“少量多次”和“適量夠用”的原則量取溶液，避免造成浪費[。其次，讓學生養成“整潔、衛生、安全”的職業習慣，實現“以勞育人”的培養目標，引導學生重視實驗臺的整潔，督促學生養成良好的職業習慣[7]

2.2 教學過程

2.2.1 導入

鋁質易拉罐因其質量輕、容重比大、密封性好、便于攜帶和使用等特性，被廣泛應用于食品包裝領域[8]。據不完全統計，全球在食品包裝方面年消耗易拉罐量可達1500億只，占全球鋁總消耗量的15% 左右[9]。我國作為消費大國，易拉罐的年消耗量約220億只，需消耗30萬t的鋁合金帶材。由于易拉罐的自身價值性，2016年統計結果顯示，我國的廢舊易拉罐回收率可達 99% 以上[10]。回收易拉罐質量參差不齊、分類分級體系不健全、回爐再制關鍵技術的缺失導致回收易拉罐利用率較低[8]。但程相春把廢鋁變成明礬的利用率高達 80% 以上，本實驗用的制備明礬的方法為企業方法的精簡版。

明礬在我國古代也有記載，如《唐本草》中寫道：礬石有5種，青礬、白礬、黃礬、黑礬、絳礬，然白礬多入藥用。其次，明礬有凈水作用，作為由硫酸鉀和硫酸鋁混合組成的復鹽，一旦遇到水，硫酸鋁和水反應后生成氫氧化鋁，是一種帶有電荷的膠體粒子。當其遇上帶不同電荷的泥沙膠粒，會聚結在一起，最終沉入水底，從而達到初步凈水的效果。

2.2.2 實驗原理

明礬，又稱白礬，是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復鹽， 200^°C 時失去12個分子結晶水，可溶于水，不溶于乙醇。

2Al+2KOH+6H₂O=2KAlO₂+3H₂↑ 2KAlO₂+H₂SO₄=2Al（OH）₃↓+K₂SO₄+2H₂O 2Al（OH）₃+3H₂SO₄=-Al₂（SO₄）₃+6H₂O Al₂（SO₄）₃+K₂SO₄+24H₂O=2KAl（SO₄）₂?12H₂O

將環境中廢棄的易拉罐作為實驗原料，回收易拉罐里的鋁元素，減少易拉罐對環境的污染。同時，由鋁離子與硫酸鉀反應獲得的產物明礬，可用于污水的凈化。

2.2.3 實驗步驟

（1）打磨。指導學生將鋁罐裁剪成鋁片，用砂紙打磨、洗凈后備用。

（2）加熱。將 0.5g 鋁片加入 30mL2mol/L NaOH溶液中，小火加熱至鋁片完全溶解。指導學生規范使用酒精燈，加強實驗室使用明火加熱操作的安全意識。引導學生回顧、思考、分析反應原理。

（3）過濾。常壓過濾，指導學生回顧高中學習的常壓過濾操作步驟。

（4）反應。將 10mL 的 H₂SO₄（9mol/L） 溶液緩慢加入過濾液中，得到清液（若仍有白色沉淀物，可加熱溶解或再適當加入少量 H₂SO₄ 溶液）。引導學生思考白色沉淀物的成分及溶解的原因。

（5）結晶。讓學生分組實驗，取3只 50mL 燒杯，各倒入 25mL 上一步清液，置于不同環境中冷卻，學生記錄明礬結晶析出時間。實驗結果表明，自然冷卻需要720s，冷水冷卻需要240s，冰水冷卻需要 90s 。指導學生探究不同溫度對結晶過程的影響并分析原因。

（6）減壓抽濾。減壓抽濾，用少量蒸餾水和乙醇洗滌2～3次。指導學生規范使用減壓抽濾裝置。

（7）稱重。產品放入烘箱中干燥后稱重，根據理論產量計算產率。

（8）凈水效果。左右燒杯各放入 60mL 泥水混合物，左邊燒杯加入制備的明礬，靜置一段時間后觀察現象。引導學生分析明礬凈水原理。

2.2.4 課后反思

（1）自我反思。記錄產率，反思產率偏大或偏小的原因，反思改進方法；通過學習通APP，進行線上討論。

（2）反思問題。本實驗探究了溫度對結晶效果的影響，還有什么因素會影響結晶反應？

（3）完成實驗報告。

2.2.5 課后調查

思政融入滿意度調查結果：

（1） 95% 學生。經過本次無機化學實驗，學生對環境保護有了更多的了解。（2） 86% 學生。通過對本次實驗產物的歷史了解，愿意接觸更多與中華優秀傳統文化相關的內容。（3） 84% 學生。認為本實驗課程與“無機化學”課程相關知識點有緊密的聯系。（4） 69% 學生。認為無機化學實驗課程對提高思維能力、組織能力、動手能力有幫助。

3結論

通過回顧回收鋁制易拉罐的歷史及其對國家資源的重要作用，激發學生的愛國情懷，引導學生科技創新激情。通過講述回收鋁的實驗原理，培養學生的環保意識，提高其社會責任感，做到“學化學，用化學”，將綠色化學理念用于多個方面。其次，讓學生分組實驗，探究溫度對結晶反應的影響，提升其探究能力，培養科學思維。在實踐教學過程中，強調職業規范，讓學生養成良好的職業習慣。通過在多處教學環節中添加思政元素，給回收鋁制備明礬晶體的實驗注人了精氣神，學生不僅學習了知識，在思想和能力上也得到了升華，為新質生產力的進一步落實發展儲備了力量。

參考文獻：

［1］牢牢把握在國家發展大局中的戰略定位奮力開創黑龍江高質量發展新局面[N].人民日報，2023-9-9（1）.

［2］梅雪蘭，李倩.思政元素在無機化學課程教學中的融合應用[J].廣東化工，2023，50（2）：219-220，229.

[3］羅俊，劉寶姝，張欣榮，等.無機化學教學中的“課程思政\"探索[J].廣東化工，2022，49（20）：251-252.

［4］張帥.“載體、溫度對制備明礬晶體的影響”的實驗探究[J].化學教與學，2022（6）：87-88.

[5］冉鳳瓊，譚建紅，朱乾華，等.廢鋁材制備明礬的實驗條件優化[J].化學教學，2016（6）：66-68.

［6］樊亮.以勞育心實踐育德：在多元模式下“以勞育人”的實踐與思考[J].陜西教育（教學版），2024（12）：13-14.

［7］鄭偉，侯芳.基于課程思政理念的“無機化學實驗”課程教學探究[J].現代鹽化工，2021，48（2）：163-164.

[8］劉林林，李志，鐘俊輝，等.鋁質易拉罐原級回收利用研究進展[J].食品工業，2022，43（9）：268-273.

［9］羅虎，喻翠平.國內外鋁制易拉罐回收再利用縱覽［J].資源再生，2015（8）：40-43.

［10］張琳冰，王超，王欣.我國易拉罐回收利用現狀分析和建議[J].現代商貿工業，2014，26（11）：33-34.