2020年教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(高教[2020] 3号) ^[1]，明确指出全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的重要举措，其中知识传授要与价值塑造和能力培养融为一体。如何发挥专业核心课的“主战场”和课堂教学“主渠道”作用，与思政课程同向同行，发挥协同育人效应，构建三全育人大格局，也是新时代落实立德树人根本任务所要探索的重要问题。本文主要总结了湖南大学化学化工学院分析化学(1)教学团队课程思政建设的总体思路、育人体系构建、创新教学设计方法、建设特色与思考，着重介绍了如何借助案例、事件或问题，以多元融合的创新教学设计构筑情感、态度、价值观的链接点，在知识传授的同时实现能力培养和价值引领，以期对同行在课程育人元素融入途径的探索产生启迪。

分析化学是一门研究如何获得物质化学信息的学科，按照原理可以分为化学分析和仪器分析，对应我校的两门专业核心课课程：分析化学(1)和(2)。分析化学(1)主要对应化学分析的内容。分析化学是较早发展起来的化学分支，凡是涉及物质及其变化的现象和规律的研究都离不开分析化学。分析化学又是一门密切联系实际的学科，当前的衣食住行、工农业生产、疫情防控、国防科技，方方面面都离不开分析化学。

我校学习本课程的学生处于大二下，具备了无机和有机定性分析的基础，但缺少定量概念，对学科特点不了解，对身边的事件缺少专业视角，对分析工作的素养和追求也缺少认知。结合我校“基础扎实，视野开阔，德才兼备”的人才培养总要求，学生通过专业课的学习，需要具备以下核心素养：具有家国情怀和良好的科学文化素养；能够较好地掌握化学基础知识、基本理论和基本技能；具备知识运用能力、创新创业意识、终身学习能力和国际视野，能够成长成为德智体美劳全面发展的高素质化学创新人才；毕业五年内，能够成为德才兼备的杰出人才或骨干。为了支撑该目标，分析化学(1)教学团队一直思考和探索如何围绕“立德树人”根本任务，从学生学习能力、社会认知能力和未来职业发展潜力等角度出发，将知识体系、育人元素、创新实践多元融合进行创新教学设计，体现课程的“两性一度”，构建与新时代人才培养目标相适应的课程育人体系。

分析化学(1)的课程育人体系构建源于三方面考虑：

第一，本学科与其他学科相比在知识传授上有什么不同的特点？化学学科有着“宏观-微观-符号”三重表征思想^{[2, 3]}是其他学科没有的，三重表征与我国化学学科核心素养中提出的“宏观表征与微观探析”也是一致的。具体到分析化学，也存在宏观上的化学分析现象和方法原理，微观上的组成、结构、性质和变化，符号上的反应平衡方程式、误差和定量分析计算等。在教学中，分析特色的三重表征思想、认识和解决问题的视角和思维方式，以及严格的“量”的概念都是需要潜移默化的。

第二，本课程教学中存在什么普遍性问题？分析化学主要讲授如何获得物质化学信息的方法、原理和初步应用，往往缺乏样品预处理和实际样品分析，缺少解决实际问题的应用；侧重方法原理，缺少对方法的研究，如选择、应用、评价和改进；知识原理偏基础，难以与科研前沿思想结合。如果从学科和育人的角度去考虑，这些能力培养很重要，要提升课程的高阶性、创新性和挑战度，就要从这些方面加强。

第三，如何让知识传授承载价值引领的目标，实现从教学到教育的跨越？可以借助案例、事件或问题构筑链接点，如“铬污染环境公益诉讼第一案”“三聚氰胺奶粉事件”“酸价超标”问题等，激发学生对事件的思考，形成情感上的共鸣，通过针对性的讨论达成看法和态度的共识，进而形成对分析工作者职业素养和社会责任的价值认同。针对案例、事件、问题进行创新教学设计，引导学生从认知到思辨、感悟和实践，从旧的案例中发现新的思想，让思考从课内延伸至课外，让思维从当下拓展到国家需求和人民健康等重大科学问题。这是研究型大学进行思政育人的核心问题。

围绕我校化学专业人才培养总目标，基于课程知识内容和上述思考，教学团队深入挖掘课程中蕴含的家国情怀、科创精神、社会责任、优秀文化传承和社会主义核心价值观，进一步凝炼出本课程的四大核心育人元素，如图 1所示：

(1) 精准定量。精准是一种追求极致的求真思想，需要严谨、实事求是的态度和严格的“量”的概念。

(2) 经世致用。“经世致用”是一种湖湘文化的传承，其时代意义体现在关注和解决实际案例事件中的分析化学问题，体现在面向国家需求和人民健康开展研究的求实务实态度中。也契合了我校建设富有历史文化传承的中国特色世界一流大学，培养堪当民族复兴大任的经世致用领军人才的目标。

(3) 科学素养。科学素养涵盖内容宽广，分析化学的科学素养体现在如何从分子水平认识、理解、探究和创新上，培养去伪求真的科学精神，了解前沿创新的化学本质，形成看待问题的专业视角。

(4) 价值追求。分析化学是科技发展的“眼睛”，这一特点决定了分析工作者该有的家国情怀和责任担当，但分析化学提供的是可靠的方法和数据，这就决定了分析工作者要有甘当幕后英雄的心态和境界，“功成不必在我，功成必定有我”。

围绕核心育人元素进一步构建了课程思政案例库和示范教学课件^[4]。对知识目标、能力目标和价值目标进行了教学重构。精心设计了线下教学环节，灵活运用多种教学方法和举措，采用智慧教学工具管理教学过程，将育人元素融入教学，实现了多元融合的创新教学设计，依此构建了分析化学(1)课程的育人体系。

多元融合的创新教学设计主要包括以下几个方面。

重构了课程和章节的知识、能力和价值目标，对教学内容进行优化和创新。学生通过绪论部分的学习，能够掌握分析化学的定义、任务、分类和定量分析过程等基本概念，了解分析化学的发展变革史和学科发展趋势。从蔬菜农药残留检测等实际案例中辨别对应的分析任务、分类和特点，从发展变革的角度把握分析任务的变化和学科特点。设计了分析化学在衣食住行、工农业生产、新冠核酸筛查、国防科技中的应用案例，引导学生循序渐进地认识分析化学的“眼睛”作用，理解学科的重要性。

在介绍分析化学发展史时，国内外教材中大多介绍的是外国科学家对分析化学做出的贡献，很少提到分析化学发展变革中的中国故事。通过对分析化学发展史的梳理，重点选择了近代(分析)化学启蒙者——徐寿先生^[5]和现代分析化学——仪器分析之父高鸿院士作为代表性人物^[6]，以他们的言行事迹讲述一个分析工作者应有的样子。不论是“不务功名，自学西学；学以致用，融会贯通；致力翻译，传播科学；创办书院、杂志，普及科技知识”的徐寿先生，还是在硝烟弥漫的1948年毅然回国，编写出我国第一部《仪器分析》教材，敢于质疑极谱分析权威，提出了19个电化学理论公式的高鸿先生，他们的言行无不体现着一个分析工作者的家国情怀、求实创新精神。

讲述分析化学的发展趋势时，引入农药残留检测、水质监测、血糖检测与研发中的实际问题，提供参考视频，结合多屏互动智慧教学工具进行分组讨论，引导学生思考如何从分析对象的具体需求出发，理论联系实际建立合适的分析方法，如图 2所示。学生讨论分享后，和教师共同总结出：农药残留快速筛查需要发展低成本、速度快、便携的检测设备；水质监测需要灵敏度高、选择性好、多目标分析的方法，如果能实时在线、智能监测则更好；血糖仪的研发则是从病人的角度考虑，从有创到无创，从静态到动态监测，从诊断到诊疗一体化。通过理论联系实际的讨论，理解分析化学“经世致用”的理念。

再如，在定量分析过程的学习中，结合“镉大米”事件设计了“研究某地区大米中是否存在镉超标问题”的分组学习任务，确定了从任务提出→讨论分析→初步方案设计→总结质疑→二次修改提交的教学环节。结合方案设计讨论如何将精准定“量”的思想落实到从采样到最后报结果的步骤中。从方案设计的立足点，讨论分析任务的目标是仅仅提供大米中镉含量的数据，还是考虑土壤、水、空气影响，结合其他参数综合考虑，弄清镉的来源、状态、迁移和转化，参与到镉污染问题的解决中，去体会分析工作如何以置身事中的态度，成为问题的解决者。

在“两弹一星”和“人工合成结晶牛胰岛素”等科技强国实例中也有着分析工作者的背后故事，如参与核燃料质量控制分析重要工作，未因此发表一篇学术论文的分析化学家陈国珍^[7]，参与人工合成牛胰岛素两百多步产物结构分析的无名分析工作者群体，他们为实现科技强国梦甘当幕后英雄，也体现了分析工作者“功成必将有我”，但“功成不必在我”的境界。绪论部分教学设计为2学时内容，实施中教师可根据实际教学情况进行内容的增删。

在分析数据的可靠性检验部分，从《中国机长》电影话题互动，导入可靠性检验的重要性，结合食品安全、饮水安全、环境安全等相关分析问题的问卷调查，引发学生对分析数据可靠性检验重要性的情感共鸣。

围绕问卷中的一个选项“郊区冶炼厂有超标铬废水排放到上游河水”设计了情景任务，学生扮演分析鉴定专家的角色，需要回答居民提出的“铬排放是否超标”问题，由此引入检测方法、铬排放标准的了解，再引入t-检验任务，如图 3所示。任务完成过程包括学生翻转课堂讲解基本检验步骤和板书计算过程，对于难点内容如单尾检验、双尾检验等则由教师讲解，教学过程中教师起到穿针引线的作用，通过互动引导学生明确任务、分析计算和完成检验过程，得出结论。面对“废水铬排放未超标”的结论，居民提出质疑，“能否用其他方法测一测，比较一下？”要响应居民诉求的改变，需要对两种方法测定结果进行比较，又需要引入新的F-检验任务，教学环节设计与t-检验类似。教学过程中，从检验的目的和态度、如何响应居民诉求改变、数据的取舍等角度引导学生达成对可靠性检验态度的共识。通过角色体验和任务完成，来体会分析工作如何服务民生诉求改变，如何树立严谨求实的作风。

本情景案例中检验结果铬排放未超标，如果“三废”排放存在铬超标会有什么后果呢？在总结拓展部分引入云南曲靖历时9年的“铬污染环境公益诉讼第一案”^{[8, 9]}，从破坏人与自然和谐共生所要付出的代价——漫长的治理恢复过程所耗费的大量人力、物力、时间和成本，引导学生认识到维护人与自然和谐共生的新发展理念的重要性。同时思考如何避免这类污染事件的发生，作为分析工作者，我们可以做什么？对环境污染问题需要德法并济来治理，关键要从污染源头上加强对污水排放综合指标的监测，而这就需要依靠分析工作者建立精准、多指标同时分析的方法，实现实时、在线、智能化的监测。从而引导学生形成对分析工作职业素养和社会责任的价值认同。

上述内容为45分钟课堂设计，同时布置了课前查询和课后思考任务，如课前对t-检验和F-检验知识点、铬含量检测的国家标准与检测方法进行预习和查询，课中采用了互动问答和对特定知识点的翻转课堂讲解；课后提出“该公益诉讼案件历时9年，问题和困难在哪里？”的思考任务，让思政领悟从课内延伸到课外。

在酸碱滴定部分，围绕氮含量测定对知识内容进行重构和创新，补充该方法的应用、评价和改进等内容，围绕学生的核心素养形成进行教学环节设计：方法原理→反应与计算→准确滴定判据→操作纠错练习→不同氮含量测定方法(凯氏定氮法)的比较和评价→实际案例：三聚氰胺奶粉事件^[10]→事件原因分析与发言→教师总结提升→挑战任务，如图 4所示。

教学中引入与凯氏定氮法应用于食品中蛋白质含量测定密切相关的“三聚氰胺奶粉”事件，关于2008年的这起食品安全事件，学生也都有一定了解，通过分组讨论分析奶农奶商的行为动机、分析方法本身的不足和改进、国家标准和市场监管、奶制品企业产品质量控制等问题，并做代表发言。以三聚氰胺等氮含量高的物质添加替代蛋白质，与熟悉该方法相关人员的职业道德缺失也有直接联系。教师总结中可以从分析工作者的角度引导学生思考，面对食品安全问题，我们可以做什么？如建立精准的方法，树立严谨的态度和遵守职业道德等。这次事件后，我国《食品安全法》和《生乳》新标准得以颁布，奶粉开始实行“配方注册制”，取消免检实行普检，奶制品也逐步开始溯源管理。奶粉企业也开始自建牧场，购置大型检测仪器，保证奶源和产品质量，市场和行业进一步规范。从分析方法本身考虑，凯氏定氮法应用于测定食品中氮含量时非蛋白干扰的问题如何解决？可以结合提供的参考资料布置课内或课外的挑战任务，让学生提出改进的策略。

在教学设计中，将四大平衡与人体中的平衡反应相关联，如酸碱性食物与人体酸碱平衡，“铅中毒”与解毒，人体的氧化还原与氧化应激，牙釉质的沉淀平衡等，从个体健康的角度引导学生形成情感共鸣。借助相关话题讨论和观点真伪辨析，形成对身边与健康密切相关问题或事件的态度共识，如针对“酸碱体质理论”“抗氧化剂防癌”等伪科学的认识，对龋齿形成、活性氧自由基的作用、有益与有害的配位作用的辩证认知等。而针对“酸价超标”、重金属污染清除问题，活性氧物种及肿瘤的检测与成像等问题，则结合科研实例来说明分析工作者是如何面向国家战略需求、服务人民健康，开展创新性的科学研究，引导学生形成对分析化学前沿研究的价值认知。

与酸碱平衡和缓冲体系相关的科研实例：比如肿瘤部位的细胞代谢发生了变化，局部会累积大量的乳酸，所以肿瘤的微环境是偏酸性的，利用酸性微环境激活探针信号，可以实现肿瘤部位的精准成像，如果能改变该微环境，则可能逆转基因表达，治疗癌症。发展微环境响应型恶性肿瘤诊断治疗新方法也属于国家重大需求。

与配位作用相关的科研实例：对于“儿童铅中毒与解毒”和“稻米中镉污染和治理”等比较切入健康与环境的重要问题，复杂生物和环境体系中重金属离子的特异性检测也是分析化学的前沿研究领域。如何特异性检测重金属离子？从原理来分，有基于光学、电化学和生物化学的重金属分析仪。测量思路上，既可以利用重金属离子自身发射或吸收谱线性质，或氧化还原电位差异进行选择性检测，又可借助特殊配位剂配位后引起的吸收或荧光等光谱变化进行测量，还可以借助金属离子对酶的抑制作用或特定DNAzyme的识别作用来设计生物传感器检测。仪器的发展逐步向自动化、智能化、微型化迈进，如将比色分析自动化的“全自动间断化学分析仪”，基于智能手机系统的便携式重金属离子检测设备，利用微加工工艺的芯片实验室(Lab-on-a-chip)。

与氧化还原与氧化应激相关的科研实例：比如动脉粥样硬化引发的心脑血管疾病，目前是危害国民健康的“头号杀手”，也严重影响了我们“健康中国战略”的实施。与活性氧相关的氧化应激是目前公认的启动因素，但具体机理还不明确。分析工作者可以提供分子工具，捕捉到微量的活性物种，再转换成可检测的信号。借助国家重点研发计划的资助，分析化学团队的教师们开展了相关研究，利用研发的活性氧响应探针，可以靶向富集到动脉粥样硬化的斑块区域，对活性氧水平进行实时监测，为疾病的早期诊断提供了一种可视化的手段。

与沉淀平衡相关的科研实例：沉淀反应也可以被应用于前沿研究中，如本科研团队构建的分子探针，识别目标物后，就会激活生成沉淀型固态发光的纳米颗粒，沉积在目标物附近，产生不容易扩散的信号。教学中结合虚拟仿真动画演示“原位型”和“扩散型”探针的区别，以及利用沉淀型探针精准识别并切除肿瘤的过程。利用该实例引导学生从目标物与沉淀剂反应→沉淀沉积→指示剂变色→定量分析的化学分析思维，拓展到目标物与探针识别后反应→原位沉积→固态发光→指示目标物位置→精准成像的研究思维，初步理解沉淀型探针的前沿研究与沉淀分析法在化学本质上的相通之处^[11]。基于该最新研究开发的“肿瘤原位荧光标记技术设计和探索虚拟仿真实验”(http://hnu-ygbj.dlvrtec.com) 2021年获评湖南省虚拟仿真实验教学一流课程，可以辅助学生课后的科研探索。

通过这些话题观点的讨论辨析去伪求真，对身边的健康问题形成正确认识，并传播科学观念。通过四大平衡密切相关的科研实例，让学生了解基础理论与科研前沿之间的相通之处，理解如何以服务人民健康为目标，从分子水平上解决其中的分析科学难题，体会科学研究中蕴含的“求真”“求实”和“求新”的思想，其内在联系如图 5所示。

为了将所学化学分析的方法原理应用于实际问题的解决，选择了与环境和健康密切相关的饮用水安全问题设计创新课程实践。第一周就布置了课程实践项目任务：“一个月前，从岳麓山流下的泉水可以安全地被饮用。现在，饮用该水的人们感觉肚子疼痛，为什么？怎样才能使它安全地被饮用？”

要完成该项目，需要弄清楚什么是“清洁”和“污染”的水？什么是饮用水标准？水中的成分有哪些？如何检测？如何使水净化？等基本问题。针对项目任务引导学生分组设计与污染源、定量分析、国家标准、水质净化等问题相关的小课题，其中至少包含2个定量分析问题(如饮用水中总硬度、总碱量、溶解性总固体、化学需氧量、各种离子和污染物的定量检测)和1个拓展性的思考问题(如饮用水安全与“健康中国2030”有什么关系？要实现饮水安全，需要关注哪些方面的问题？饮水安全方面，分析工作者可以做什么？)，在此基础上回答大的项目问题。具体实施中采取组长负责制，每组制作相应课件，在专题讨论课中进行成果汇报。成果评价采用教师评价结合组间互评的方式，该成绩计入平时成绩。对课题感兴趣的同学课外可进一步去岳麓山进行山泉水采样，选择特定目标物进行滴定分析操作测定含量。

该课程实践采用了基于产出导向理念(OBE)的项目驱动教学法(PBL)，不仅拓展了学生对实际样品分析、国标方法的理解，从解决小课题到完成项目任务和拓展性思考，循序渐进地锻炼了学生的综合应用能力，如图 6所示。实施过程加强了组员的合作意识，提高了解决饮水安全中的分析化学问题的能力。在拓展性思考的基础上，教师进一步结合疾病与饮用水污染问题，引导学生理解水质安全是实施“健康中国2030”的基础，从建立精准分析技术，助力水质安全监测的角度理解分析工作者的社会责任。

在教学设计中，跳出章节知识逻辑的思维惯性，对知识内容进行重构和创新，灵活运用多种教学方式和智慧教学工具，强调启发式互动教学和主动参与式合作学习，将知识、案例事件、学科问题、育人元素进行多元融合。对知识内容的教学设计符合学生从记忆理解→应用分析→评价创造的认知维度变化规律，而该过程的实施不仅实现了科学素养、高阶思维和创新能力的培养，还借助案例、事件或问题，实现了从情感共鸣到态度共识和价值认同的延伸，以教学设计为桥梁，让能力培养和价值引领呈双螺旋式攀升，从教学走向教育，如图 7所示。

如何建立课程思政效果评价的有效方式和途径，也是我们思考和探索的问题。分析化学(1)的教学评价将过程性评价和终结性评价相结合，通过前测、后测、当堂测、问卷等发现教与学中的不足，及时调整教学方案；而课堂互动情况、慕课堂测试、慕课学习情况、课程实践等数据则记录了学生的过程性考核情况，能够反映出学生的学习轨迹和行为表现。期末终结性考试中设计了5分主观性问题，内容与实际问题或具体案例分析相关，考查学生在思想、责任和伦理等方面的综合认识和表现。从教师的角度，基于多元融合的教学设计，将育人元素深度融入到分析化学(1)的知识内容中，通过启发式互动教学和参与式合作学习，实现了知识传授、能力培养和价值引领三者融为一体的教学目标。分析化学(1)也获评了教育部课程思政示范课程。但学生才是课程思政的直接学习者、感受者和受益者，他们主观上的获得感、言行上反映出的价值观和社会责任感才是需要持续关注的。通过当下的课程学习，增强了学生运用正确的世界观和方法论分析解决问题的能力，采用主观性问卷调查抓取词云图了解到，学生通过这样的学习确实课堂参与感更强了，对分析化学“精准”思想和“经世致用”理念有了深入理解，对分析工作者的科学素养和价值追求有了认同，通过学习有了专业知识之外的获得感。但课程思政实施是否对学生价值观改造起到影响还需要长期跟踪评价，是否知行合一，在学习、生活、工作中的行为表现等都需要进行持续性跟踪评价。