三全育人背景下的多維度大學化學實驗課程思政建設

程景，楊雪蘋，金劍，干為，任鵬,＊

1哈爾濱工業大學(深圳)實驗與創新實踐教育中心，廣東 深圳 518055

2哈爾濱工業大學(深圳)理學院，廣東 深圳 518055

習近平總書記在2016年全國高校思想政治工作會議上指出，高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面[1]。教育部發布的《高等學校課程思政建設指導綱要》(教高〔2020〕3號)重點提出了全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[2]。為深入貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述，目前各大高校在課程思政的改革方面進行了一些積極的探索，取得了一定成效[3-6]。

著力培養“信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬、具有國際視野、引領未來發展的拔尖創新人才”是哈爾濱工業大學的人才培養理念。哈爾濱工業大學《一流本科教育提升行動計劃2025》中提出了要堅持理想信念，落實立德樹人根本任務，明確了要將道德教育融入教育教學的全過程[7]。這就要求教師要充分發掘專業課程中的思政元素，在知識學習中融入理想信念的精神指引。同時教師要對教學內容、教學方式與方法進行有益的探索和實踐，實現知識體系教育與思想政治教育的有機統一，落實高校立德樹人的根本任務。

哈爾濱工業大學(深圳)大學化學實驗課程是大學化學課程的課內實驗，包括課前的“安全教育培訓”“弱酸解離常數的測定”和“反應速率常數及活化能的測定”兩個驗證型實驗，“兩種含水無機物的制備”和“阿司匹林的合成”兩個合成實驗，“鋼中錳含量的測定”和“鋁合金表面防護膜的形成”兩個應用型實驗。大學化學課程的授課對象是大一學生，大一正是他們形成系統的人生觀和世界觀的關鍵時期。在課程思政的建設過程中，教師在授課過程中找準切入點，將大學化學實驗課程中的思政教育案例與教學內容巧妙結合，在潛移默化中開展課程思政教育。利用好課堂教學的主渠道，將知識探究、能力建設和價值塑造三者融為一體，培養學生成為德智體美勞全面發展的新時代社會主義建設者和接班人。

1 融入思政育人目標的教學目標設計

理工類課程多是以自然科學知識和規律為基本講授對象，闡述事物運行的自然規律、原理及其應用，具有客觀性和確定性的特點。在制定理工類課程的教學目標時，教師往往會重視知識的傳授和學生專業能力的培養，而忽略思政與價值取向的引導[8]。基于大學化學實驗教學內容，在原課程教學目標的基礎上增加了思政育人目標，嘗試在大學化學實驗教學中將知識傳授、技能培養與愛國情懷、科學素養、創新意識、職業素養、社會責任感、辯證思維和綠色發展理念的培養相結合，做到知識探究、能力建設、思政與行為素養的協同發展(如圖1所示)。根據此教學目標的設計，對大學化學實驗課程的講義和教案進行了重新疏理和編撰，讓講義和教案成為大學化學實驗課程思政的重要載體，實現課程思政的育人成效。

圖1 融入思政育人目標的大學化學實驗教學目標設計

2 融入思政元素的實驗教學設計

通過對大學化學實驗課程的頂層設計，統籌優化實驗教學內容，確立課程思政教育目標。深入挖掘并提煉大學化學實驗課中的思政元素，如愛國情懷、哈工大“八百壯士精神”、科學探究精神、創新精神、專業認同感、社會責任感、辯證思維、綠色發展等要素作為課程思政的有效路徑與載體，進而建設課程思政教學資源庫(如圖2所示)。開展課程思政教育活動，組織課程思政教學評價等教學過程，形成全方位的大學化學實驗課程思政的總體教學設計(如圖3所示)，實現每個實驗教學項目有課程思政，切實做到了實驗課程與思政課同向同行，形成協同育人效應。

圖2 部分實驗項目課程思政案例資源

圖3 大學化學實驗課程思政的總體教學設計示意圖

2.1 在大學化學實驗教學中培養學生的愛國情懷和發揚哈工大“八百壯士精神”

愛國主義是中華民族最重要的精神財富，也是社會主義核心價值觀的重要組成部分。教師在向學生傳授專業知識及專業技能的同時，應結合課程對學生進行愛國情懷的培養。在“兩種含水無機物的制備”實驗中，教師在講授到CuSO4·5H2O的制備時擴展講到我國古代的冶金技術和精美的青銅器具，早在西漢時期劉安在《淮南萬畢術》中就記載“曾青得鐵化為銅”，比現代濕法冶金技術領先一千七百多年，以此培養學生的愛國精神和民族自豪感；同時也要讓學生客觀認識到目前我國工業底子薄，工業體系基礎不夠完備，特別是在芯片制造、航空發動機制造等“卡脖子”技術上與歐美發達國家仍有一定的差距，激勵學生要發揚哈工大“八百壯士精神”，艱苦創業、拼搏奉獻，為中華民族偉大復興的中國夢奉獻青春的力量。教師此時可以具體闡述哈工大“八百壯士精神”。“八百壯士精神”，是響應時代召喚的愛國主義精神：20世紀50年代中期，一大批有志青年響應黨和國家號召，從祖國的四面八方匯聚到哈工大，在辦學初期積極投身于建設哈工大的宏偉浪潮中，克服艱難困苦，為國家的發展作出了突出的貢獻，這支平均年齡只有27.5歲，幾乎承擔全部教學和科研任務的800余人的教師隊伍被稱為哈工大的“八百壯士”。“八百壯士精神”，是勇于迎接挑戰的開拓進取精神：全國優秀共產黨員、國防科技工業戰線楷模、老一輩哈工大“八百壯士”的杰出代表馬祖光院士一生追求激光科學、嚴謹治學、嚴格培養學生，在一窮二白的環境下創辦了哈工大核物理專業、光電子技術專業和可調諧激光技術重點實驗室；劉永坦院士帶領團隊傳承哈工大“八百壯士”精神鑄就強國夢想，四十年刻苦攻關逐夢雷達創新，扎根邊疆開創中國對海探測新體制雷達之路，使我國對海遠程預警技術水平步入國際前列，兩度獲得國家科技進步獎一等獎，2018年獲得國家最高科學技術獎[9]。通過介紹發展歷史和先進事跡，弘揚愛國主義精神和發揚哈工大“八百壯士精神”。

2.2 在大學化學實驗教學中培養學生的科學探究精神和創新意識

化學是一門以實驗為基礎的實用性、創造性的學科。學生通過大學化學實驗課程的學習進一步鞏固大學化學理論知識，鍛煉獨立操作和動手能力，初步掌握設計實驗、分析與解釋數據、并通過總結規律得到合理有效結論的基本科研實驗方法。因此教師在教學過程中不僅要講授基礎知識和原理，還要激發學生的創新意識和探究精神。

在“反應速率常數與活化能的測定”實驗中，教師在講授到阿倫尼烏斯公式的時候，可以介紹瑞典化學家阿侖尼烏斯堅持獨立判斷，經過大量的實驗論證，創建了電離理論，并用科學事實證明了電離理論的正確性，使之成為化學發展史上最有影響的酸堿理論之一。此時教師進一步延伸介紹歷史上科學家潛心研究、探索創新的事例。16世紀30年代哥白尼提出的“日心說”，有力地打破了長期以來居于宗教統治地位的“地心說”，實現了天文學的根本變革；20世紀初愛因斯坦開創性地建立相對論，指出除了牛頓的質量不變的絕對論力學之外，還有質量可變的相對論力學，推導出靜體的質能當量關系E=mc2，使質量守恒與能量守恒統一為質能守恒，奠定了核能時代的理論基礎[10]；20世紀40年代我國著名的有機化學家黃鳴龍，致力于甾體化合物的合成研究，他改良的Wolff-Kishner還原法，簡稱“黃鳴龍還原法”，是首例含中國科學家人名的重要有機化學反應，改進后的合成方法可在常壓下進行，而且提高了反應產率。這些事例說明了科學知識的相對真理性，實驗方法是不斷前進發展變化的，彰顯了創新思維在科學發展中的作用，激發學生的探究精神。

在“弱酸解離常數的測定”實驗中，在學生進行實驗預習的時候，可以引導學生思考：除了電導法，是否還有其他測定解離常數的實驗方法？同時可以采用對照實驗教學的方式：在同一個課堂上，一部分同學采用電導法測定弱酸的解離常數，一部分同學采用pH計測定弱酸的解離常數。實驗結束后在實驗報告的撰寫上引導學生分組討論，比較這兩種方法的差異和優缺點，通過這種教學方式培養學生的科學素養和創新意識。

2.3 在大學化學實驗教學中增強學生的專業認同感和社會責任感

大學生作為社會主義的接班人和建設者，是國家未來發展的生力軍。大學生的社會責任感和專業認同感的強弱直接關系到我國社會主義事業的興衰成敗，關系到中華民族的偉大復興，在教學過程中教師應注重對學生專業認同感和社會責任感的教育。在“阿司匹林的合成”實驗中，擴展介紹阿司匹林的作用：阿司匹林是人們日常生活中常用的藥物之一，具有消炎鎮痛的作用，而且在抑制血栓生成方面效果顯著。近年來，隨著對阿司匹林研究的深入，研究發現阿司匹林能夠降低罹患腸道癌癥的風險。2012年至今，英國《柳葉刀》雜志刊登了數篇阿司匹林防治癌癥的報告[11-13]。以阿司匹林的功效為切入點，理解和體會化學合成在醫藥生產中的重要性，讓學生深刻了解“合成化學”在社會、生活中的重要地位，增強學生的專業自豪感和社會責任感。

在“鋁及鋁合金表面防護膜形成”的實驗中，采用的陽極氧化方法是工業上鋁合金陽極氧化表面處理的一個簡化工藝流程，陽極氧化目前在汽車制造、電子工業上應用廣泛。同時向學生適當介紹目前工業上常用的其他金屬表面處理的工藝方法，如噴砂，拋光，微弧氧化，電泳和物理氣相沉積(PVD)真空鍍膜等新型表面處理工藝[14]，這些工藝方法融合了化學、材料、機械制造等專業知識，讓學生充分認識到專業知識積累和交叉融合的重要性，增強學生的專業認同感和職業素養。

2.4 在大學化學實驗教學中培養學生的辯證思維

辯證思維是一種重要的科學思維方式，德國化學家肖萊馬曾說：“化學的發展是按辯證法的規律進行的。”因此，養成辯證思維方式有助于學生形成良好的科學態度和正確的世界觀，啟發學生的探索性思維。在化學實驗教學中，蘊含著豐富的辯證觀點，例如現象和本質、相對和絕對、原因與結果、可能性與現實性、理論聯系實際等辯證法思想。這些需要教師結合課程不斷挖掘，將之滲透融合于化學實驗基本知識與課堂教學中，潤物無聲地影響學生的思維方式。

在“鋼中錳含量的測定”的實驗中，可以介紹鋼中錳含量的測定分析方法的不斷發展改進的歷程，在1982年國際標準化組織ISO規定的鋼中錳含量的測定標準分析方法采用的是本實驗所用的分光光度法，直到1994年和2006年國家先后頒布了《鋼鐵及合金-錳含量的測定火焰原子吸收光譜法》和《低合金鋼-多元素含量的測定電感耦合等離子體發射光譜法》兩種標準分析方法，才有了更為精密的合金中錳元素分析測試方法[15]。由此引導學生思考發展是永恒的這一辯證觀點，例如分析化學實驗也在不斷吸收科技發展的最新成就，開拓新領域，走向信息化、智能化。但任何分析方法都有其優缺點，缺點也可轉化為優點。至今分光光度法因其更為簡便、低成本，仍廣泛應用于工業上鋼中錳含量的分析測定。火焰原子吸收光譜法用于錳含量的檢測其精密度更高，抗干擾能力強，但成本較高應用受限。電感耦合等離子體發射光譜法可用于多元素的同時檢出，但同樣受限于成本，應用范圍有限。分析化學實驗方法的選擇就體現了對立統一的辯證規律，在教學中培養學生的辯證思維。

2.5 在大學化學實驗教學中普及綠色發展的理念

2017年中共十九大報告明確指出：加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向，建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系[16]。化學是以實驗為基礎的一門學科，在實驗的過程中會有“三廢”的產生，如何在大學化學實驗教學中普及環保教育和綠色發展理念非常重要。首先，普及環保教育，在大學化學實驗開始前的安全培訓教育中給學生介紹目前廢液廢渣的分類處理辦法，并在后續的實驗實操過程中嚴格執行。每次實驗教學中，要求學生將實驗所產生的廢液倒入專用的廢液桶內，杜絕直接倒入下水道，破碎玻璃儀器回收至專用固體廢棄物處理箱內；對于可能產生SO2、H2等危險氣體的實驗，要求學生必須在通風櫥內操作，避免SO2直接排入實驗室內污染環境，防止排放的H2局部濃度過大時有易燃易爆的危險。實驗結束后，要求學生清洗干凈玻璃儀器，整理清潔實驗臺，仔細洗手。其次，堅持綠色化學理念，優先使用低毒、低污染、價廉易得的原料試劑，設計并應用綠色環保的實驗路線。例如在“鋁合金表面防護膜的形成”實驗中，將有毒有害的鉛板替換成低毒的銅板；在“阿司匹林的合成”實驗中，將檢驗用的苯酚固體試劑和水楊酸固體試劑配制成飽和溶液供學生使用，減少試劑的浪費和對環境的危害。通過這種實驗專業知識與安全環保意識的有機結合，讓學生體會到化學實驗專業知識與環境保護之間的緊密聯系，養成良好的實驗習慣，在給學生傳遞知識和培養實踐能力的同時，培養學生的環保意識和綠色發展理念。

3 課程思政的教學成果綜合評價

通過對大學化學實驗教學活動的重新設計，確立思政育人目標，思政元素成功地融入了課程的相關部分。為了更好地對課程思政的教學成果進行評價，形成全方位的大學化學實驗課程思政的總體教學設計，嘗試對實驗考核方式進行改進，將思政教育貫穿于實驗教學的整個過程。同時，課程思政的實施效果的評價，能促進實驗教學的不斷完善[17]。在大學化學實驗課程的成績考核中，除了對學生專業知識與實驗技能的考核外，還增加了課程思政教育的考核內容，學生每個實驗項目的最終成績由實驗考核成績和思政考核成績兩個部分按一定比例組成。其中實驗前學習實驗考核占總成績的15%，思政考核占總成績的10%；實驗中學習實驗考核占總成績的30%，思政考核占總成績的15%；實驗后學習實驗考核占總成績的20%，思政考核占總成績的10%；思政考核內容中涉及學生自學能力、實驗態度和習慣、分析總結能力和拓展學習能力等多維度的評價(見表1)。

表1 大學化學實驗成績考核表

目前哈爾濱工業大學(深圳)大學化學實驗線上導學視頻學習資源已經建設完成，可以借助微信群、慕課、智慧樹等線上平臺，采取互動式交流和分享的教學方式，科學合理地量化各項思政考核指標。采用課堂提問、學生講課、學生實操演示、提交實驗心得體會等考核方式，促使學生自覺主動地加強對課程思政的參與和認同，引導學生主動學習，增強學生在知識技能和情感態度價值觀兩方面的獲得感。

4 結語

經過兩年的大學化學實驗課程思政的探索與實踐，哈爾濱工業大學(深圳)化學教研組從課程教學目標設計、實驗教學活動設計和課程教學成果評價三個方面，探索了教學過程中專業知識與思政元素的結合點，建成了全員全程全方位育人的大學化學實驗課程思政教學體系。實踐結果表明，學生對課程思政有了認同感，從課程思政中受益良多。課程思政改變了學生對思政教育的刻板印象，它不再是枯燥的思想政治理論，而是體現在化學實驗教學中的生動實例。課程思政激發了學生的愛國之情和報國之志，增強了學生學習的主動性和對化學專業的認同感，樹立了正確的人生觀、世界觀和價值觀。教師也通過教學設計和實踐，對課程思政的內涵有了更加深入的理解和認識，為課程思政的落實積累了經驗，嘗試探索了融合思政教育理念的化學實驗教學模式，共同落實了立德樹人的根本任務。