化學實驗課程思政探索與實踐

姚奇志，李玲玲，金谷，劉紅瑜，李嬌

1中國科學技術大學化學與材料科學學院，合肥 230026

2化學國家級實驗教學示范中心(中國科學技術大學)，合肥 230026

高等學校是為國家培養專業人才的主要機構，其培養人才的素質直接關系到國家發展和興衰。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要把思想政治工作貫穿于教育教學全過程。把正確價值引領、共同理想信念塑造作為社會主義大學課堂的鮮亮底色，真正做到各類各門課程都“守好一段渠、種好責任田”，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。課程思政是指教師在各類課程教學過程中有意識、有計劃、有目的地設計教學環節，營造教育氛圍，以間接、內隱的方式將所認可、倡導的道德規范、思想認識和政治觀念有機融入教學過程，并最終傳遞給學生，使之成為符合國家發展要求的合格人才的教育教學理念[1]。為了把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，教育部于2020年5月28日印發實施《高等學校課程思政建設指導綱要》[2]，明確指出：專業實驗實踐課程要注重學思結合、知行統一，增強學生勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。

化學是以實驗為基礎的一門科學，化學實驗課作為化學教學體系的重要組成部分，涉及范圍廣泛，如材料的合成，物質組成和結構分析、鑒定以及食品和衛生檢驗、檢疫等，與日常生產、生活緊密相關，其中蘊含豐富的思想政治教育元素。因此，化學實驗課程教學是落實立德樹人，培養核心價值觀的有效途徑。近年來，各高校同行在實驗教學中開展了各具特色的課程思政探索，例如：蘭景鳳等[3]以毛發中鋅元素的測定為例介紹了儀器分析實驗課程思政教育，潘玉珍等[4]則從基礎化學實驗課程群的全部應用為切入點，挖掘課程思政案例，展開思政教育。筆者及教學團隊依托我校多層次、遞進式分析化學實驗課程體系，在教學過程中深入挖掘和梳理實驗課程、實驗項目中蘊含的思政教育元素和所承載的育人功能，將思政教育與化學實驗專業知識生動、有機地結合起來，簡明自然、潛移默化地滲入到化學實驗課程教學中，形成系統的專業知識與思政教育并重的教學體系。結合Small Private Online Course (SPOC)模式、翻轉課堂等教學方式，把思政教育融入到實驗教學的各個層次、各個環節，充分發揮化學實驗課程的育人功能，既培養學生的專業知識和能力素養，也培養學生嚴謹的科學態度、勇于創新的科學精神，同時，幫助學生建立正確的科學思維，樹立安全環保的理念，引導學生形成正確的人生觀、價值觀，堅定理想信念，自覺擔負起實現中華民族偉大復興的時代責任。

1 制定涵蓋課程思政教育目標的教學計劃，將實驗教學目標與德育教學目標有機結合

中國科學技術大學始終秉承科教報國的情懷和“紅專并進、理實交融”的校訓，圍繞建設世界一流大學的目標，以立德樹人為根本任務，高度重視本科教育，統籌教育教學內涵，構建全方位育人機制。為此，我校分析化學實驗課程組經過二十多年的探索和改革，建立了“基礎型–綜合型–探究型–設計型”多層次分析化學實驗教學體系，面向化學與材料科學學院所有專業，少年班學院、地球和空間科學學院部分專業開設，內容包括基礎驗證性、綜合性、探究性和開放設計性實驗。近年來，我們在統籌優化實驗教學內容的基礎上，結合分析化學實驗著重培養學生“量”的概念特點，深入挖掘、提煉實驗項目涉及的思政內容。例如：講解原始實驗數據記錄原則和尊重實驗事實的重要性時，介紹“準晶(quasicrystal)”發現經過：1982年4月8日，以色列科學家達尼埃爾·謝赫特曼(D. Schectman)在霍普金斯大學做Al-Mn合金的電子衍射分析時，發現Al-Mn合金的電子衍射花樣具有五次對稱性，該“反常”現象，與傳統結晶學中晶體沒有五次對稱軸的理論相矛盾，當時不被同行接受。但謝赫特曼尊重實驗事實，堅信自己實驗數據和結果的正確性，因而遭到歧視和排斥，為此，他不得不離開霍普金斯大學回到以色列理工大學工作，兩年后該成果以以色列理工大學的名義發表在國際著名物理學期刊Physical Review Letters上[5]。隨后，包括我國科學家在內的多國科學家都相繼在合金中發現五次對稱性的存在，導致了準晶體科學的誕生，2011年謝赫特曼因此被授予諾貝爾化學獎。通過這一典型實例，教育學生實事求是，尊重實驗事實并如實記錄實驗數據，同時啟迪學生智慧，砥礪勇于創新的品格。在“有機酸摩爾質量測定”實驗教學過程中，引入著名的華羅庚“燒水泡茶”統籌法，指導學生對單份稱樣標定和滴定步驟進行合理規劃安排，提高實驗效率，節約時間成本。“未覺池塘春草綠，階前梧桐已秋聲”，古往今來，一切成功的人，都精于統籌和善于利用時間。近些年，我們對課程體系內實驗項目涵蓋的思政元素進行深入挖掘和提煉，制定了涵蓋思政元素的新教學目標，見表1。通過實驗教學平臺，以實驗內容為載體，將科研誠信、安全環保、愛國情懷、法治意識、社會責任等思政要素融入日常教學中，在知識目標、能力目標的基礎上增加素質目標，并運用微視頻、虛擬實驗、課件、試題等形式建設立體化、多形態的教學模式，從不同角度和不同實驗教學項目開展課程思政教育，切實做到實驗課程教學與“思政課”同向同行，形成協同育人的長效機制[6]。

表1 分析化學實驗項目中的思政元素

2 構建化學實驗課程思政教學模式——以無汞鹽法測定鐵礦石中全鐵為例

隨著多媒體和信息技術的發展，信息化教學快速融入到傳統教學模式中，為多途徑、多渠道進行課程思政教學提供了便利。教學過程中把實驗項目中涉及的思政元素有意識地融入到課前預習、課上講解、討論和課后反饋環節，學生在主動調研和討論中將思政元素內化，潛移默化地達到教學目的。例如：“無汞鹽法測定鐵礦石中的全鐵”是我校自主開發設計的分析化學實驗項目，也是三大經典氧化還原滴定之一[7]。經典的重鉻酸鉀法測鐵一直是國內外鐵礦石全鐵分析的標準方法，但實驗中用到的汞鹽對環境污染十分嚴重。早在20世紀70年代我校分析化學教研室老師們就意識到這個問題，組織科研人員與馬鞍山礦山研究院合作，通過大量實驗研究，成功用硅鉬黃指示劑替代汞鹽，既保持原方法的快速、準確、簡便，又避免了汞鹽使用對環境的污染[8]。通過對該實驗發展史的介紹，不僅使學生了解汞污染的危害，而且領略了我校前輩教師的社會擔當和創新精神，激發了學生創新動力，增強了社會責任感和文化自信感。

此外，該實驗結果誤差若想控制在小于3‰以內，除了滴定操作規范外，在滴定前的預還原環節，要求在近沸狀態下滴加SnCl2還原劑，通過硅鉬黃指示劑的一系列復雜的顏色變化，控制預還原進程，并要求預還原過程一氣呵成，否則溫度的變化及空氣中的O2都會影響預還原結果，導致實驗失敗。為了使學生更好地完成實驗，掌握該實驗方法和其中蘊含的化學原理、設計思路，實驗課前教師會把預還原視頻發到實驗班級微信群供學生預習。同時，在課前預習環節，要求學生對比無汞鹽法與汞鹽法的差異，計算每次實驗汞鹽法可能產生的汞污染量，引導學生關注重金屬離子排放的國家及行業標準，讓學生自覺樹立綠色環保意識。實驗課堂上，運用翻轉教學法，指導學生熟練掌握實驗內容，討論分析鐵礦石成分環節，引入礦產資源保護理念和可持續發展的重要性，結合當前社會熱點，適時引入中美貿易戰中的“卡脖子”問題，引導學生努力學習，勇于創新，核心科技和關鍵技術是乞討不來，只能靠自力更生。實驗結束撰寫實驗報告時，不僅要求對實驗現象和實驗數據全面分析總結，也要結合本實驗項目涵蓋思政內容，闡述所思所獲。

3 多途徑提升教師思政教學能力，推進化學實驗課程思政建設

《高等學校課程思政建設指導綱要》明確提出，課程思政的建設，教師隊伍是“主力軍”，課程建設是“主戰場”，課堂教學是“主渠道”。課程思政建設的關鍵首先在教師，而大部分理工科專業課教師缺乏系統的思政教育學習，在思政方面缺乏廣闊的研究視角，一定程度上限制了課程思政的拓展。認識到這些不足，我們一方面通過網絡資源和思政材料主動學習，提升自身思政教學水平和育德意識；另一方面，積極參加學校教師教學發展中心舉辦的教學沙龍、全國高校課程思政教學設計與課程思政建設專題研修班等活動，提升教師自身教學創新能力和育德水平，并在專業課程教學中主動研究、加強思想政治教育的自覺意識。

中國科學技術大學的發展史就是一本生動的課程思政教材，建校初衷就是為“兩彈一星”培養尖端科技人才，建校初期就云集了嚴濟慈、華羅庚、錢學森、趙忠堯、郭永懷、趙九章、貝時璋、楊承宗等一批國內最有聲望的科學家。其中化學物理系首任系主任、“兩彈一星”功勛獎章獲得者郭永懷教授在飛機失事時，與警衛員牟方東緊緊抱在一起，保護裝有絕密資料的公文包，以身許國，用生命守護國家機密的事跡，激勵著一代代中國人的科教興國之志；放射化學和輻射化學系首任系主任、新中國放射化學奠基人楊承宗教授，不僅開創了我國的放射化學研究，而且為我國第一顆原子彈的成功試爆提前3個月準備好鈾原料物質。通過不定期組織任課教師參觀校史館和學習“中國科大老一輩科學家精神——事跡匯編”，并邀請老一輩科學家當年的學生介紹科學家們在科大兢兢業業、教書育人的感人事跡，不斷重溫科學家的愛國情懷、科學作風、奉獻精神和先進事跡，激發教師愛崗、愛國熱情，為教學實踐積累更多鮮活的素材，提高課程思政能力。

課程助教是我校研究生培養的重要環節之一，更是課程教學一支活躍的生力軍。承擔實驗課程教學的助教，不僅要求參加每周集體實驗備課，而且要預做每一個實驗，熟練掌握實驗內容和現象，每一次實驗助教培訓課中，我們同樣注重對研究生助教的思政教育，并引導助教針對實驗項目，從年輕人的視角挖掘課程思政元素，培養助教的課程思政教學能力。此外，每位主講教師與所指導的研究生助教建立微信交流群，針對社會熱點或者青年學生感興趣的話題等，展開溝通或專題討論，有針對性地對助教進行價值引導，及時把思政元素嵌入到教學實踐中，做好思政教育的“傳–幫–帶”工作，為未來教師儲備人才。

4 結語

本文以化學實驗項目涉及的思政元素為切入點，深入挖掘思政案例，探索融合思政教育理念的化學實驗教學模式，使化學實驗課程教育與思政教育協同并進、同向同行，于潛移默化中，如春風化雨般影響和教育學生。例如，通過“滴定分析操作練習”課堂引入節約資源、杜絕浪費的教育，實驗過程中，我們欣慰地發現學生清洗實驗儀器時，遵循少量多次洗滌的操作規范，節約了蒸餾水的使用量；加熱步驟完成后及時關閉電源，自覺注意節能降耗。而且，學生在自主設計實驗中，主動把綠色環保意識融入到實驗方案設計和方案實施全過程，并撰寫課程教學相關論文發表[9]。融入思政元素的實驗課教學，不僅極大地激發了學生實驗學習興趣和熱情，也提升了教學效果，實現了教育教學全程、全員、全方位育人。