無機化學課程思政教學元素設計

摘 要：在“三全育人”的教育背景下，無機化學作為化學及其相關專業本科生的第一門專業基礎課，在教學過程中融入課程思政，有利于培養學生科學的思維方法，引導學生樹立正確的世界觀和人生觀，對大學四年的生活與學習產生積極的推動作用。該文以原電池及其應用章節內容的教學設計為例，從教學目標設定、教學流程設計、思政元素挖掘和教學活動開展等方面探討在課程教學中如何將課程思政有機融合，使學生在學習專業知識和能力培養的同時提升思想道德品質，推動學生的全面發展。

關鍵詞：課程思政；無機化學；教學理念；教學設計；原電池

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）29-0027-05

Abstract： Under the education background of the "Three All Education"， Inorganic Chemistry， as the first basic professional course for freshmen majoring in chemistry and related majors， integrates curriculum ideology and politics in the teaching process， which is conducive to cultivating students' scientific thinking methods， guiding them to establish a correct world outlook and outlook on life， and will play a positive role in promoting their life and study in the four years of college. In this paper， the "Galvanic cells and Applications" content is selected as a teaching design case. This paper discusses how to integrate ideology and politics organically in curriculum teaching from the aspects of teaching goal setting， teaching process design， ideological and political elements mining and teaching activities. This can make students learn professional knowledge and ability training at the same time to achieve the improvement of ideological and moral quality， promote the all-round development of students.

Keywords： curriculum ideology and politics; Inorganic Chemistry; teaching idea; teaching cases; galvanic cells

基金項目：浙江省一流課程“無機化學”（2020sylxx015）；浙江省課程思政示范課程建設項目“無機化學”（kcsz20220101）；浙江理工大學課程思政示范課程建設項目“無機化學”（sfkc202204）；浙江理工大學課程思政教學研究項目“基于《無機化學》課程的大學新生思政教育的探索與實踐”（Jgxy2022209）

第一作者簡介：朱媚（1987-），女，漢族，浙江杭州人，博士，副教授。研究方向為功能配合物化學。

*通信作者：張偉（1974-），男，漢族，浙江杭州人，博士，教授，化學與化工學院執行院長。研究方向為高分子化學與物理。

課程思政是新形勢下高校思想政治教育改革和課程建設的重要內容，有利于構建全員全程全方位的育人大格局[1]。在2016 年12 月召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記強調，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……努力開創我國高等教育事業發展新局面[2]。2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，明確提出要全面推進高校課程思政建設，充分發揮每門課程的育人作用[3]?！笆睾靡欢吻?、種好責任田”，推動思政課程和課程思政同向同行、協同育人，培養出有責任心有愛國心的社會主義事業接班人，是目前高校急需解決的重要任務之一[4]。

無機化學作為化學類專業第一門理論基礎課，要求學生掌握化學基本概念、基本原理和基本技能，了解化學學科發展的新領域、新動態和新成果，通過化學知識的來源與發展、化學與社會生活和國民經濟的關系，闡明知識內涵的價值觀、哲學思維和情感。無機化學課程讓學生了解化學獨特的邏輯思維方式，培養學生科學的學習方法和獲取知識的能力，樹立將知識轉化為生產力，學以致用，最終服務社會的理想信念[5]。因此，在無機化學教學過程中融入科學精神、愛國情懷、綠色環保及馬克思主義辯證思維等思政元素，注重對學生的人文關懷，幫助學生樹立正確的“三觀”，增強學生的時代責任感[6-7]。目前，在無機化學課程教學中如何設計思政教學思路，使其更有針對性，如何挖掘思政素材，與課程內容聯系更緊密，仍是一項極具挑戰性的長期性工作。

浙江理工大學（簡稱“我校”）作為省屬重點綜合性大學，近年來，按照習近平總書記的育人要求，堅持“思想引領、育人為本、教師為體、創新為魂”的教育理念，以專任教師為“主力軍”，課程為“主戰場”，課堂為“主渠道”，全面推進課程思政建設，將課程思政改革落實到學科專業，納入人才培養方案與評價體系。無機化學是我?；瘜W類、生物類、材料類等專業學生的第一門理論基礎課，課程從1986年開始建設，2015年后得到系統建設和快速發展。近年來，團隊教師秉承引導學生堅定馬克思主義理想信念、弘揚社會主義精神、培養科學奮斗等的思政理念，通過查閱相關文獻、同行研討和實踐探索，構建了“雙主體六融合三遞進”的教學理念（圖1）。學生和教師為課程思政的承載主體，將唯物辯證法，專業素養與科學精神，中國成就與家國情懷，綠色環保與可持續發展等育人元素有機融合到無機化學六部分內容中，體現“基礎知識鞏固、科研創新提升，實踐運用拓展”的三層遞進，實現學習高階性、創新性，最終為培養復合型創新人才奠定基礎。

本文以原電池及其應用章節的教學內容為例，結合多個知識點充分挖掘思政育人要素，將知識線與思政線“雙線融合”，培養學生的主動學習能力，發展和創造知識的能力，利用哲學思維分析問題、解決問題的能力，同時樹立民族自豪感，厚植愛國情懷，踐行環保理念，最終實現知識傳授、價值引領和能力培養的多元統一（圖2）。

一 教學內容簡介

本節課的教材用書為天津大學無機化學教研室編寫、高等教育出版社出版的《無機化學》（第五版）[8]，同時選用大連理工大學孟長功教授的無機化學國家一流本科線上課程為基礎[9]，結合思政案例和化學前沿進展，建立了無機化學SPOC線上課程。主要教學內容包括：①原電池的概念與表示方法；②標準電極電勢（Eθ）；③Eθ和標準吉布斯自由能（ΔrGθ）的關系；④Eθ和電池反應平衡常數（Kθ）的關系。針對這部分教學內容，制定了三個方面的學習要求：①掌握原電池裝置，組成，電極反應和電池反應的基本內容；②熟悉原電池的構成條件以及原電池符號的書寫規則；③掌握原電池中的能量轉換關系，ΔrGθ，Eθ和Kθ之間關系以及相關計算。

二 課程思政教學設計思路

在原電池及其應用部分的教學內容中挖掘多種思政要素，將思政教育與專業課有機結合，達到教學和育人的雙重目的。教學設計思路重點包括：①學情分析；②教學目標設定；③教學流程設計；④教學實施過程。

（一） 學情分析

1 知識儲備基礎

原電池及其應用部分的內容屬于電化學范疇，在高中化學的教材中，僅僅包括了原電池的概念，電解以及化學能與電能轉化等的淺顯知識，而具體包括原電池的構成條件、書寫規則、熱力學與電化學能量轉化關系與電池反應平衡常數關系等的內容都未深入學習過。對學生而言，電化學知識還停留在非常簡單的定性階段。此外，學生學習能力個體差異性大，化學基礎參差不齊，因而教師應秉承“以學生為中心”的教育理念，充分調動起學生的學習積極性和能動性。

2 學習風格和特點

剛步入大學的“00”后們思想觀念多元化，更容易接受新鮮事物，綜合素質能力較高，但在互聯網的巨大影響下，意識形態容易出現偏差，分辨事物本質的敏銳性不足，同時在學習上缺乏系統的邏輯思維能力和利用化學思維分析解釋現象的能力，尤其是缺少科學探索的毅力和百折不撓的精神。因此在教學過程中，適當選取網絡熱點話題等潮流事物為切入口，增加學生的課堂參與度，調動學習的主動性，引導學生建立正確的“三觀”和科學的邏輯思維方法，培養辯證看待事物的能力，弘揚愛國奉獻、投身科學的精神品質。

（二） 教學目標設定

以學校培養創新、創意、創業的高素質“三創”人才為引領，結合專業復合型人才的培養目標，本文從知識目標、能力目標及課程思政目標三個方面制定了原電池及其應用的課堂教學目標。

知識目標：①原電池裝置，組成，電極反應及電池反應；②原電池的構成條件；③原電池符號及書寫規則；④Eθ與ΔrGθ和Kθ之間關系以及相關計算。

能力目標：①通過學習原電池的組成和電極反應以及化學熱力學相關知識，歸納出構成原電池的條件，培養學生的分析和歸納能力；②采用小組討論的形式，加深對原電池的理解，培養團隊合作精神；③能夠結合所學知識，探究能量轉換關系，培養學生融會貫通的學習能力；④通過查閱文獻，了解廢舊電池的處理方式，培養科學探究精神和勇攀知識高峰的信念。

思政目標：①通過展示我國近十年能源結構持續優化和“雙碳”目標的提出，體現我國作為大國的責任和擔當；②通過介紹我國鋰離子電池研究的技術優勢和在全球市場的重要地位，培養學生的民族自豪感；③通過能量轉換關系的討論，滲透對立統一的馬克思主義唯物辯證觀；④解決生活中的化學問題，學以致用，提高學習積極性；⑤通過查閱廢舊電池的處理方式，樹立綠色環保理念；⑥從現象到本質到規律的哲學邏輯中學會辯證地看待問題，培養分析問題、解決問題的能力。

（三） 教學流程設計

原電池及其應用的教學流程設計見表1，教師通過“雙碳”目標與化學電源，引導學生學習原電池及其構成條件，分析化學能與電能之間的能量轉化關系，同時涉及大國擔當與民族自豪感、辯證唯物主義思想、綠色環保理念、科學探究精神等方面的思政教育。

（四） 教學實施過程

1 “雙碳”目標與化學電源

近年來，全球氣候問題日益凸顯，極端天氣、水旱災害等事件愈演愈烈，而碳排放量增多是重要的因素之一。我國作為負責任的大國，積極參與和推動應對氣候變化的國際談判，2016年4月，我國正式簽署全球應對氣候變化協定——《巴黎協定》，隨后在2021年10月，國務院發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，意見中指出：到2030年，二氧化碳排放量實現碳達峰并做到穩中有降；2060年，非化石能源消費比重達到80%以上，碳中和目標順利實現。

根據相關數據統計，我國近十年能源結構持續優化，清潔能源占比逐年提高，其中化學電源具有反復充電，便于攜帶，利用效率高，污染少等優點，在我國應用越來越廣泛。化學能源包括干電池、蓄電池、燃料電池和鋰離子電池等，我國鋰離子電池研究自20世紀90年代初起步，21世紀后鋰離子電池產量逐年增長，2021年中國鋰電池市場規模全球占比約70%，同時，新能源汽車銷量已連續七年位居全球第一。在浙江省，有天能電池、超威電源等龍頭電池企業群體，以長興縣電池產業為代表的“浙江制造”正影響著全國動力能源產業未來的發展方向，受到國際國內同行的普遍關注。

課程開始即向學生講授我國近十年能源結構持續優化和“雙碳”目標的提出，體現我國作為大國的責任和擔當；通過介紹化學電源的熱門材料鋰離子電池研究在我國的迅猛發展，培養學生的民族自豪感。隨后引導學生認識所有重大技術進步的背后是最基礎的專業知識，由學生思考和回答化學電源最本質的問題：化學電源如何將化學能轉化為電能？在中學學習過的所有化學反應中，什么化學反應涉及到電子的轉移？正確的思想認識和不懈的科學探索是學好用好專業知識的關鍵所在。

2 概念構建：氧化還原反應與原電池

1）將鐵釘放入硫酸銅溶液中，鐵釘逐漸腐蝕，硫酸銅溶液顏色發生變化，請學生寫出該現象的化學反應方程式并引導學生討論該反應有沒有發生電子轉移以及有無電流產生，從而引出能將氧化還原反應中的化學能轉換為電能的裝置——原電池。循序漸進的過程讓學生對新概念的學習更加容易，掌握良好的學習方法。

2）原電池的組成及電池符號書寫。以Cu-Zn原電池為例，具體給學生講解正負極的定義和鹽橋的組成，以及形成原電池的條件。首要條件要求自發反應，讓學生回顧化學反應自發的條件，做到前后知識融會貫通，舉一反三。接著講解原電池符號書寫原則，結合中學的知識水果電池，讓學生分組討論水果電池和Cu-Zn原電池的區別與聯系并自由發言（圖3）。教師對學生的回答做出實時反饋，鼓勵學生積極思考，課堂氛圍活躍輕松。

3 本質探析：原電池中的能量轉換

原電池是將化學能轉換為電能的裝置，類比于水力發電，水力發電是由重力勢能轉變為電能，同理，原電池中正負電極的電勢差稱之為化學勢，在Cu-Zn原電池中，化學勢等于該氧化還原反應的吉布斯自由能。通過類比水力發電原理，讓學生更好地理解原電池中的能量轉換以及化學勢的概念。根據ΔrG=W電，We=-qE=-nFE，聯立兩個公式，即得ΔrG=-nFE，從而將氧化還原反應（熱力學）與原電池電動勢（電化學）聯系起來，通過熱力學和電化學能量轉換關系的討論，滲透對立統一的辯證唯物主義思想（圖4）。另外，引導學生推導在電池反應達到平衡時，Eθ和Kθ的關系表達式，得出1gKθ=，培養學生融會貫通運用知識的能力。

4 前沿拓展：金屬防腐與電池污染

學生學習以上教學內容后，教師拋出問題，原電池在提供能源的同時，有沒有產生一些副作用呢？引導學生從日常生活中常見的金屬腐蝕現象出發，結合所學的知識，分析金屬腐蝕的原理。為了避免金屬腐蝕，在舉世矚目的港珠澳大橋建設中，我國科技工作者通過陰極保護、構筑防腐涂層、腐蝕狀態監測等多重手段，保證港珠澳大橋長達120年的使用壽命，達到國際領先水平。此外，隨著電池行業的迅猛發展，廢電池的處理成為不可忽略的環保問題，早些年的“血鉛超標”事件，罪魁禍首即為使用了不符合環保標準的鉛酸電池。同時，課程要求學生查閱相關文獻和資料，撰寫廢舊電池造成環境污染及綠色處理的相關小論文，樹立環保理念，用專業知識踐行習近平總書記“綠水青山就是金山銀山”的理念。

5 總結：知識小結與思考討論

教師小結本節課所學知識點，強調重點和難點內容，隨后留給學生思考與討論：請你當醫生，小明頭痛的原因是什么？小明先后鑲了金牙和不銹鋼牙后，經常會出現頭痛眩暈等癥狀。讓學生結合所學內容，分析在此情況下可能會發生的反應及原理，從學以致用的角度，激發學生學習興趣，提高學習主動性。

三 教學效果及反思

原電池及其應用課程思政教學設計成功將民族榮譽感、大國擔當、馬克思主義哲學思想和綠色環保等思政元素融入專業基礎知識中，做到“潤物細無聲”，讓學生在學習知識的同時培養了科學思維和邏輯思維的能力，樹立了正確的“三觀”，弘揚愛國主義情懷，提高團隊協作和科學探究能力，最終實現自我教育、自我成長。

四 結束語

著名化學家戴安邦教授曾說“化學教學既傳授化學知識和技術，更訓練科學方法和思維，還培養科學精神和品德[10]”。本文以原電池及其應用一節中的多個知識為契合點進行了思政元素的融入探究，將思政之“鹽”恰如其分地溶入到專業知識之“湯”中，實現了“雙線融合，協同育人”的目標。作為無機化學課程教學團隊，還需要從全方面、多維度深入挖掘思政元素，系統梳理理論知識和思政教育的本質聯系，在保證知識傳授和能力培養的前提下，通過多種教學方法引領學生形成正確的人生觀和價值觀，最終達到“兩性一度”全程全方位的育人目標，培養出更多的“德、智、能”結合的復合型人才。

參考文獻：

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[2] 新華網.習近平出席全國高校思想政治工作會議并講話[EB/OL].[2016-12-08].http：//www.xinhuanet.com//politics/2016-12/08/c1120083340.htm.

[3] 教育部.教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].[2020-06-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

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[8] 天津大學無機化學教研室編.無機化學[M].5版.北京：高等教育出版社，2018：84-89.

[9] 中國大學MOOC.無機化學[EB/OL].https：//www.icourse163.org/course/DUT-1001630001？from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_.

[10] 汪羽翎，馬荔，謝少艾，等.課程思政在“無機化學”課程教學中的探索[J].大學化學，2021，36（3）：32-37.