化學實驗課課程思政案例庫建設初探

劉雪茹，惠壯，李延，李聰，賈文濤，趙志厚，張榮蘭，李劍利,，王堯宇 ，崔斌 ,＊

1西北大學化學與材料科學學院，化學國家級實驗教學示范中心(西北大學)，西安 710127

2西北大學實驗室建設與管理處，西安 710127

1 引言

2016年12月，全國高校思想政治工作會議在北京召開，習近平總書記指出，做好高校思想政治工作，要提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，各門課都要守好一段渠、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[1]。這一全新的理念與精神指引，創造性地為高校提升“立德樹人”動力，破解思政教育“孤島”困境提供了科學的行動指南。以此為遵循，西北大學化學與材料科學學院(以下簡稱“化材學院”)的化學實驗課程教學團隊迅速開啟了以化學專業課教學為“主戰場”，以化學實驗課堂為“主渠道”的思政教育改革的探索之路。

西北大學化材學院擁有化學國家級實驗教學示范中心和化學國家理科基礎科學研究與教學人才培養基地，設有化學、應用化學、材料化學和化學生物學4個本科專業，其中化學、材料化學和應用化學為國家級一流本科專業，化學生物學為省級一流本科專業[2]?；瘜W國家級實驗教學示范中心擁有學生實驗室及儀器室10160 m2，大中型化學實驗儀器3200臺(件)，每年為大學生開設基礎化學實驗、綜合化學實驗以及創新研究實驗及教學實踐11萬學時，同時擁有涵蓋化學、生命科學、材料科學多學科的儀器平臺，面向校內7個院系開設11門實驗課，為全程全方位開展立德樹人提供了充足的保證；化學實驗課程教學團隊成員教學理念先進，注重教學改革和創新引領，在系列課程的課程體系教學改革、教學方法及教學手段現代化、實驗室建設、精品課程建設等方面進行多方位改革與實踐，為改革探索化學實驗課課程思政教學體系提供有力的保障。

2 化學實驗課課程思政案例庫建設的重要性

課程思政是落實立德樹人根本任務，推動教育強國的重要舉措。但高等學校通常注重學生的專業知識的掌握情況和實踐技能的操作情況，而忽視課程思政的教學設計，導致課程內容中思政內容的引入方法和吸引力缺失。且目前大多數課程思政的開展都以一門專業課程為依托，在育人過程中缺乏銜接或者連續性，尤其是實驗實踐課程中的思政問題更為突出，主要體現在：一是部分教師依然認為實驗課教學就是教會學生使用儀器設備和實驗技能即可，無意愿加入思政元素；二是雖然部分教師希望將思政教育和專業教學結合，但是缺乏經驗，不能把思政元素講深講透，教學過程中容易出現囫圇吞棗的情況；三是專業課程思政教育素材非常豐富且龐雜，但十分分散不系統，教師沒有充分尋找、挖掘、融合這些思政素材；四是在實驗教學中教師不能充分挖掘思政素材中的育人元素，往往浮于表面，不能做到靈活運用，由表及里，起不到立德樹人的作用。

化學實驗課課程思政案例庫的建設立足于化學學科的特點，篩選、梳理和挖掘化學實驗課程所蘊含的思政元素，旨在為實驗課教師實施課程思政教育提供豐富實用的案例及素材資源，對提高教師課程思政育人能力、促進學校課程思政教育體系建設具有積極意義；對深化思想政治教育的協同效應，進一步完善專業人才培養體系有著重要意義和價值[3]。首先從學生個人發展角度來看，課程思政不局限于提高大學生的專業知識水平，而是通過將思政元素有機融入化學專業的日常教學全過程，讓學生在掌握專業知識技能的同時樹立起正確的世界觀、人生觀、價值觀，健全大學生的人格，實現真善美的統一和人的全面發展。其次從學科發展角度來看，課程思政與化學實驗課程的有機融合能夠產生1 + 1 ＞ 2的共生效益。一方面，緩解了單一課程思政在育人過程中的吃力現狀；另一方面，豐富了化學實驗課程的思政內涵和人文關懷。這兩方面共同發力，才能打好新時代高等教育的組合拳，推動育人質量邁上新臺階。最后從學校發展角度來看，課程思政充分彰顯了高校在推動新時代社會主義教育事業發展中的使命擔當，是高校將“傳道授業”與“立德樹人”緊密融合的突破性創新，更是我們對習近平總書記關于“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”這個根本問題的堅定回應[4]。

3 化學實驗課課程思政案例庫的建設

以培養具有高度的社會責任感，良好的科學、文化素養，較好地掌握化學基礎知識、基本理論和基本技能，具有創新意識和實踐能力，能夠在化學及相關學科領域從事科學研究、技術開發、教育教學等工作的新時代大學生為教學目標[5]，以課程思政為導向[6]，構建了由基礎實驗、綜合實驗和交叉創新實驗組成的三層次本科實驗課課程思政體系，以實現知識傳授、能力培養和價值引領同步提升。基礎實驗課程著重于實驗基本操作和技能的培養，主要側重與“安全、環保與可持續發展”和“世界觀與方法論”思政主題的結合；綜合實驗注重研究方法和思維能力的訓練，側重與“世界觀與方法論”和“科學精神與創新意識”思政主題的結合；交叉創新實驗注重化學前言科學研究能力的訓練，主要與“科學精神與創新意識”思政主題結合。“愛國情懷與文化自信”思政主題可穿插于所有實驗課程中。三層次實驗課課程思政體系設計思路如表1所示。

表1 三層次實驗課課程思政體系

以三層次實驗課課程思政體系為依托，挖掘系列課程中直觀的實驗現象和結果等專業知識背后所蘊含的豐富思政及德育元素，梳理化學實驗系列課程所蘊含的思政內容，將之融入課堂教學，以實現專業知識教育與思政教育的有機統一，最終構建“化學實驗課課程思政案例庫”，包含儀器分析實驗、物理化學實驗、有機化學實驗、無機與分析化學實驗、綜合化學實驗、虛擬仿真實驗、計算化學實驗、化學生物學實驗、材料化學實驗、分子生物學實驗和創新實踐項目等案例素材。化學實驗課課程思政案例庫建設策略框架圖如圖1所示。

3.1 主題模塊設計

將化學實驗教學中所涉及到的思政元素進行整理分類，建設“育人主題鮮明、素材內容豐富、案例組織合理、檢索使用便捷”的化學實驗課課程思政案例庫。初步設置愛國情懷與文化自信，世界觀與方法論，安全、環保與可持續發展理念，科學精神與創新意識四個主題模塊，各主題模塊所涉及的內容如圖1所示。

圖1 化學實驗課課程思政案例庫建設策略框架圖

在案例庫中，通過關鍵詞檢索或者具體的實驗項目名稱檢索，可檢索出相應的案例素材、思政元素、所屬的主題模塊以及應用建議(表2)。例如，在進行無機化學與化學分析實驗“滴定分析基本操作”實驗項目的備課過程中，通過關鍵詞“指示劑、變色原理”可檢索到相應的“羅伯特·波義耳發現酸堿指示劑”的案例素材，以及相應的思政元素——科學家的探究精神、矛盾的對立統一規律；通過關鍵詞“酸堿溶液的配制”可檢索到相應的“深圳龍崗HCl泄漏事故”“8.12天津港爆炸事故”“3.21響水爆炸事故”“3.31昆山燃爆事故”等安全事故的案例素材，以及相應的思政元素——安全意識、規范操作。此外，通過實驗項目名稱“天然產物的分離”，可檢索到“嗎啡、海洛因的發現”“屠呦呦事跡、青蒿素的提取”等案例素材，如此可快速匹配到所需案例，結合對應的思政元素，將之融入實驗教學中。下面將從四個主題模塊設計課程思政案例。

表2 化學實驗課課程思政案例設計及舉例

3.1.1 愛國情懷與文化自信

愛國主義是社會主義核心價值觀的基石，也是中華民族團結一心的精神紐帶和自強不息的精神動力。習近平總書記指出：“我們要堅持道路自信、理論自信、制度自信、文化自信?！蔽幕孕攀且粋€民族、一個國家以及一個政黨對自身文化價值的充分肯定和積極踐行，并對其文化的生命力持有的堅定信心[7]。在此主題模塊中可采用人物傳記法，將老一輩化學家的事跡進行整理，以愛國主義思政教育為主，深入挖掘每個事跡背后的思政元素。例如老一輩的化學家、教育學家陳裕光先生[8]，他放棄國外優厚的待遇從美國回到中國，在艱苦的條件下從事科研工作，“熱血橫飛恨滿腔，漢兒發愿建新邦”。在涉及到化學反應機理方面的實驗內容中，可通過他的事跡來激發學生勇于奉獻的愛國主義情懷。又如介紹大型儀器X射線單晶衍射儀中偏極化因子和洛倫茲因子校正的時候，和學生分享為結構化學做出突出貢獻的化學家盧嘉錫先生[9]，他滿懷“科學救國”的熱忱，不畏清貧、不懼艱險、投身科學、愛國奉獻的精神。再如藥物提取、天然產物分離等實驗課程中可穿插講解屠呦呦團隊提取出的青蒿素，挽救了全世界數百萬條生命，在人類文明史上做出了杰出貢獻。屠呦呦成為第一位獲得諾貝爾科學獎項的中國本土科學家和第一位獲得諾貝爾生理醫學獎的華人科學家(圖2)[10]。教師在教學過程中將國內外優秀的化學家和教育學家的名人軼事、科學成就、解決問題的方法穿插在各個知識點中，可增強學生的愛國情懷，樹立“文化自信”意識。

圖2 屠呦呦先生和青蒿素[10]

3.1.2 世界觀與方法論

世界觀和方法論是以辯證唯物主義和歷史唯物主義為理論基礎的馬克思主義哲學思想，涵蓋世界統一于物質、物質決定意識、事物矛盾運動基本原理與認識和實踐辯證關系原理[11]。充分挖掘化學學科中的辯證元素，并將其充分滲透融合于教學中，培養以德為先、能力為重，兼具辯證思維、較高理論知識和較強科學素養的新時代大學生，讓學生從大一入校開始，就沉浸在專業+思政的良好氛圍之中。例如，分析化學實驗課程中可將“對立與統一(質子得失與酸和堿)”“量變和質變(滴定曲線與突躍范圍)”等[12]知識點和辯證法相融合，從辯證唯物論的角度來分析引導學生思考，一方面有助于學生更好地理解掌握學科知識，另一方面有利于剛升入大學的學生辯證思維的培養、科學態度的養成以及世界觀的定型[13]，使學生在學習自然科學的過程中形成辯證唯物的世界觀。

3.1.3 安全、環保與可持續發展理念

習近平總書記在談到環境保護問題時指出：“我們既要綠水青山，也要金山銀山。寧要綠水青山，不要金山銀山，而且綠水青山就是金山銀山。”化學學科是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學占據相當重要的地位，安全、環保和可持續發展是其重要特點[14]。例如云南陸良化工“非法傾倒鉻渣”事件使得原本山清水秀的興隆村變成了深受鉻污染之苦的“癌癥村”。鉻是國際癌癥研究機構確認的第一類致癌物，它能通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體，積聚在肺、肝、腎和內分泌腺中，鉻急性中毒主要表現為呼吸道炎癥及皮膚損害，慢性毒害則導致發生腸道腫瘤。同樣，由于河岸的鋅、鉛冶煉廠等排放的含鎘廢水污染了水體和土壤，而當地居民長期飲用受鎘污染的河水，以及食用含鎘稻米，致使鎘在體內蓄積而中毒致病，這便是日本著名的痛痛病事件。因此，教育學生按要求回收處理實驗產生的廢液廢渣，不得隨意排放，培養學生的安全環保意識。在創新實驗設計過程中，強調“原子經濟性”理念，從源頭上減少、消除“三廢”排放，樹立“美麗中國”大局觀。在化學實驗實踐過程中引入“平安中國”內容，使得化學化工中的安全教育不局限于書本上的理論知識，而是更貼近生活，體現學以致用的理念，同時讓學生意識到化學事故對人身安全、自然環境和社會造成極大的危害，樹立“生命高于一切”“安全安全再安全”的理念，進而提高學生自覺遵守實驗室安全制度、?；钒踩芾項l例等一系列安全保障措施，形成人人都是安全員的主人翁精神，以及安全是大家共同事業的信念。

3.1.4 科學精神與創新意識

科學精神是在科學發展的歷程中，科學界逐漸形成的一些傳統規矩、指導原則，是貫穿于整個科學發展歷程中具有普遍意義的意識。其內涵包括：求真務實的精神、競爭協作的精神、繼承創新的精神、敬業獻身的精神等等[7,15]。培養新一代大學生科學精神與創新意識是時代的需求，是對大學教育的基本要求。化材學院大學生綜合創新實驗的開展是對這一理念的忠實踐行，在綜合創新實驗過程中融入課程思政教育，延伸實驗教學的價值和意義，符合學生未來成才的品德需要。例如在實驗項目“污染食鹽制備純堿的綜合與創新實驗設計”[16]的開展過程中，以侯德榜事跡作為切入點(圖3)，通過討論使學生明確侯氏制堿法的綠色創新理念，討論該工業制備方法在不斷改進過程中蘊含的創新思維與方法，學習侯德榜本人在實踐過程中不怕困難、勇于創新的精神，把整個實驗流程與愛國主義、可持續發展理念、創新精神等元素有機地結合在一起，從而激發學生的愛國主義情懷，樹立立足當下解決實際問題的意識，深化可持續發展和綠色環保的理念。

圖3 侯德榜與侯氏制堿法流程示意圖[17]

3.2 案例庫設計舉例

(續表2)

(續表2)

4 結語

在化學實驗課課程思政的教學實踐中，利用案例庫可快速匹配到適合的案例進行教學實施，并不斷地充實和完善?；瘜W實驗教學中課程思政的融入，可引導學生從“做實驗”延伸到“研學思”；從實驗課側重“儀器、工具、技術”的知識講解延伸到對實驗“來源-目的-改進”的啟發式教學；從單純的實驗技能訓練延伸到“意義-課題-項目”全景式思考，從而培養以德為先、能力為重，兼具科學辯證思維、較高理論知識和較強科學素養的新時代大學生，達到立德樹人的育人目的。

化學實驗課課程思政案例庫的建設為化學學科課程思政教育提供了豐富實用的案例及素材資源，為實驗課程和課程思政深度融合積累了第一手寶貴素材，打下堅實基礎。教師可快速引用這些素材，有機融入專業教學中，從而提高專業教師的課程思政育人能力，實現知識傳授與價值引領深入結合、思政教育與專業知識教育有機統一、立德樹人與五育并舉相互融合的教學目的。另外，根據案例分類，還可構建全國性的共享交叉專業思政教學網絡，通過建立共享機制，為化學實驗課課程思政服務，并為專業課課程思政和其他教學提供參考與借鑒；將化學實驗課課程思政案例庫應用于化學學科以外的其他相關交叉學科的思政教學工作中，以此更有效地推動高校課程思政教育體系的建設。