無機化學及無機化學實驗中的思政元素

張玉榮，袁耀鋒

福州大學化學學院，福州 350108

為了貫徹習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的重要講話精神，各個高校都在積極開展“課程思政”的建設。其目的就是發揮課程的育人功能，發揮廣大教師在課程教學中的育人作用，實現“立德樹人”這一中心目標。“課程思政”不同于純粹的思政課程，是通過挖掘專業課程中的思政元素，將專業知識與育人有機地結合，達到“潤物細無聲”的育人效果，形成專業課程與思政課程同心同向的育人格局。

無機化學及無機化學實驗是化學專業學生最先接觸到的專業基礎課。無機化學的主要內容是物質結構基礎、化學原理和元素及其化合物的性質。無機化學實驗主要涉及無機化合物的合成與提純實驗、化學原理實驗、常數測定實驗及元素化合物的性質實驗。這兩門課都有豐富的思政內容，對于價值觀及人生觀尚在發展的大一新生來說，如果上課時善加引導，對培養學生的思辨精神、家國情懷及誠實守信等優秀品質大有裨益。許多老師結合自己的教學實踐，對思政教育在無機化學及無機化學實驗教學過程中的應用進行了很好的總結，為這些課程的思政建設提供了豐富的樣例[1-8]。本文梳理了無機化學及無機化學實驗的教學內容與思政元素的融合點（表1），并著重從培養思辨精神和科學發展觀、社會責任感和擔當及正確價值觀這幾方面來說明課程的育人功能。

表1 無機化學及無機化學實驗中的思政元素融合點

1 思辨精神和科學發展觀的培養

科學就是在理論與實踐的不斷沖突中向前發展，理論在這個過程中日臻完善。以配位化合物的化學鍵理論發展為例，當Werner的配位理論被接受后，為了說明配合物的空間構型及磁性，Pauling于 1930年提出了配位化合物的雜化軌道理論和價鍵理論，但這一理論無法解釋配合物的激發態行為，如相同形成體與不同配體結合時會表現出不同的顏色；另外在配位單元構型未知的情況下很難正確地判斷出形成體的雜化方式，比如單純根據價鍵理論來判斷[PtCl4]2-的空間構型就容易出錯；此外，對非經典配合物的穩定性等也無法解釋。因此，在1953年成功解釋了[Ti（H2O）6]3+的顏色后，被忽視了20多年的晶體場理論受到關注并得到迅速發展。該理論很好地解釋了配合物顏色、磁性及第一過渡系列元素[M（H2O）6]2+水合熱的雙峰曲線等，但無法解釋光譜化學序列，對非經典配合物中形成體與配體間的成鍵情況仍無法解釋。晶體場理論的不足正是由于其忽略了形成體與配體軌道間相互作用的結果。因此后面發展起來的分子軌道理論，將配位單元作為一個整體來考慮，很好地解決了上述理論的遺留問題。除了上述三種理論外，還有角重疊理論及將晶體場理論與分子軌道理論相結合的配位場理論等[9,10]。根據教學大綱，課堂上詳細地講解了價鍵理論及晶體場理論，但也對其他理論概要地進行說明，讓學生了解相關理論的發展脈絡及優缺點，引導一些學有余力的學生去自學課堂外的知識，培養學生的思辨能力和科學的發展觀。

另外，在課堂上舉一些違反常理的例子也有益于培養學生的辯證思維。以配合物穩定性的定性判斷為例，當配位原子及配位數相同時，通常認為螯合物穩定性大于簡單的配合物，但由于環張力過大導致[Ag（en）]+的穩定性不及[Ag（NH3）2]+。再比如軟硬酸堿理論中認為Pd2+為軟酸，與軟堿結合更穩定，但如果已有π酸配體與其配位，則會使其硬度提高，再接受新的配體時或外部條件改變時，最穩定的配位方式可能與常理推測的不符。這說明在用任何理論時都不可生搬硬套，要根據實際情況，分析各種影響因素后才能做出正確判斷。

2 培養社會責任感和擔當

在很多人眼里，化學總是與污染、危害等相關聯。而每一次化學品危害事故的發生又強化了人們的這一認知。作為化學專業的學生，畢業后很多都將從事與化學領域相關的工作，因此在課堂上適時地引入專業倫理教育，能潛移默化地培養學生的社會責任感和擔當，使他們在將來的工作中能從有益于社會的角度去考慮問題。比如講到配合物的手性時，為了說明對映異構體的差別，舉了反應停的例子。反應停是20世紀50年代一家德國制藥公司生產的能改善妊娠期婦女晨吐的藥物，不幸的是服藥的孕婦生下了四肢畸形的嬰兒。1959-1963年間因反應停致畸的嬰兒達1.2萬多名。事后研究表明藥物中的（S）-異構體是導致悲劇的元兇[10,11]。由于不同手性的物質生理功能差異巨大，因此具有特定手性的藥物合成就顯得尤為重要。1968年威廉·諾爾斯制造了第一個具有手性的銠催化劑，從而使治療帕金森癥的特效藥——左旋多巴的價格直線下降，極大地減輕了患者的經濟負擔。諾爾斯也因為在不對稱催化反應領域上的貢獻獲 2001年諾貝爾化學獎[11]。這些事例可以警醒學生將來在進行藥物、化學品等的推廣時一定要慎之又慎，要有嚴格的實驗數據作依據，這既是對生命的尊重，也是對社會負責，同時又能激發學生利用專業知識造福人類的豪情。再比如講到鋅副族時，我們會講到鎘及汞的危害。1912年日本中部的神岡礦區附近的米農出現可怕的新疾病——“痛痛病”，1946年當地的醫生開始研究，并于1961年鎖定疾病的元兇為礦場的含鎘廢料污染所致[11]。1956年日本熊本縣水俁灣出現的怪病“水俁病”則是由于含大量汞的工業廢水排放污染造成的公害病。這些臭名昭著的事件及實驗課時強調實驗廢棄物的分類回收都可以用來教育學生尊重自然，愛護青山綠水，樹立可持續發展和環保意識，培養社會責任感和擔當精神。

此外，在講化學平衡時可將平衡的觀念延伸到社會的和諧穩定及生態平衡上。如果一個人物欲太強或染上惡習，容易收支失衡，陷入債務危機，給自己和家人帶來嚴重傷害，甚至使一些人走上犯罪的道路，影響社會安定和諧。如果人們只會不停地向大自然索取，如過度捕撈、過度排放、過度砍伐，必然導致環境惡化、生態失衡，人類將自食惡果。正如共軛酸堿對相互依存一樣，人與人、人與社會及人與自然也是相互依存的，和諧社會、良好生態的創建需要所有人的共同努力，每個人都責無旁貸。

3 培養“愛國、敬業、誠信、友善”的價值觀

最近時常有大學生在社交平臺發表侮辱國家的言論被曝出，讓廣大國民深為憤慨的同時，也在反思中國的教育究竟出了什么問題。盡管這些沒有“中國心”的大學生只占很少的一部分，但也說明愛國主義教育不能只停留在思政課上，還應有機地融入專業課的教學中。比如，在物質結構部分，物質的物理性質與微粒間的作用力是密切相關的，正如民族凝聚力對國家富強的重要性，這一類比可以喚起學生心中對國家的使命感。講到稀土元素時，可以適時地引入徐光憲院士的生平事跡。徐院士1951年在美國哥倫比亞大學獲博士學位后，放棄國外優越條件，毅然回國參與新中國建設，因為國家需要四次改變了研究方向，從量子化學到配合物化學，接著是核燃料萃取方向，繼而是稀土分離。他在20世紀70年代建立了具有普適性的串級萃取理論并成功工業化，改變了我國稀土資源豐富但生產水平落后的狀況，使中國實現從稀土資源大國向高純稀土生產大國的飛躍，是實至名歸的“中國稀土之父”。徐光憲院士也因為在稀土研究工作中的卓越貢獻榮獲2008年度“國家最高科學技術獎”。由于稀土資源的重要戰略地位，徐光憲院士在2005和2006年先后兩次上書國家總理，呼吁國家嚴控稀土開采量，建立稀土儲備制度[12-14]。像徐光憲院士這樣一心報國的科學家還有很多，他們崇高的人格魅力在讓學子們肅然起敬的同時，也能激發學生的科研熱情和家國情懷，樹立“愛國、敬業”的價值觀。

除了“愛國、敬業”，“誠信、友善”也是我們社會和諧的基石。頻頻曝光的論文造假和抄襲事件讓我們看到誠信教育的重要性和必要性。在無機化學實驗課的緒論部分，我們對學生提出具體的實驗規范要求，其中特別強調要如實記錄實驗數據和現象，并在每次實驗中反復強調。從筆者班上的學生情況看，學生確實做到了。記得在做“膽礬精制五水硫酸銅”的實驗中，有個學生在重結晶時不小心把燒杯摔碎了，結果沒有產品，實驗報告中學生如實填寫重結晶產量為 0，并對情況進行了說明。類似的情形還有多起，但學生都能照實記錄，讓我頗感欣慰。當然，學生這種誠實的行為是與我們合理的過程評價機制分不開的。學生實驗分數不僅僅取決于實驗結果，而是綜合考慮學生在整個實驗過程中的表現，包括課前預習的情況、實驗過程的操作規范與時間統籌能力、實驗習慣、實驗報告等。只要我們的評價機制不會讓誠實的人吃虧，學生就不會冒險去弄虛作假，長此以往，誠信將成為人們自覺遵守的行為準則。此外，在實驗過程中往往需要同學間相互幫助和合作，這有利于培養學生友善互助的品德。不限于實驗課，無機化學理論課中也有能與合作友善相關聯的內容。比如化學反應中的正催化劑就是友善的最好例證，它無私地幫助反應物加快反應的步伐，要是濃度和溫度也一起來助力，則能進一步提高時效。

4 結語

以上僅是從幾個大的方面說明了無機化學及無機化學實驗課在育人中的作用。此外，這些課程中還有很多內容可以用于教育學生自律、自省、自強等。而同樣的教學內容，不同的教師也會有不同的思政教育觀點。只要教師用心挖掘課程中的思政資源并貫穿到教學實踐中，就能實現專業課程與思政課程同心同向的育人格局，有望達成“立德樹人”的目標，培養出德才兼備的人才。