1 引言
2016年12月，全国高校思想政治工作会议在北京召开，习近平总书记指出，做好高校思想政治工作，要提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。这一全新的理念与精神指引，创造性地为高校提升“立德树人”动力，破解思政教育“孤岛”困境提供了科学的行动指南。以此为遵循，西北大学化学与材料科学学院(以下简称“化材学院”)的化学实验课程教学团队迅速开启了以化学专业课教学为“主战场”，以化学实验课堂为“主渠道”的思政教育改革的探索之路。
西北大学化材学院拥有化学国家级实验教学示范中心和化学国家理科基础科学研究与教学人才培养基地，设有化学、应用化学、材料化学和化学生物学4个本科专业，其中化学、材料化学和应用化学为国家级一流本科专业，化学生物学为省级一流本科专业[2]。化学国家级实验教学示范中心拥有学生实验室及仪器室10160 m2，大中型化学实验仪器3200台(件)，每年为大学生开设基础化学实验、综合化学实验以及创新研究实验及教学实践11万学时，同时拥有涵盖化学、生命科学、材料科学多学科的仪器平台，面向校内7个院系开设11门实验课，为全程全方位开展立德树人提供了充足的保证；化学实验课程教学团队成员教学理念先进，注重教学改革和创新引领，在系列课程的课程体系教学改革、教学方法及教学手段现代化、实验室建设、精品课程建设等方面进行多方位改革与实践，为改革探索化学实验课课程思政教学体系提供有力的保障。
2 化学实验课课程思政案例库建设的重要性
课程思政是落实立德树人根本任务，推动教育强国的重要举措。但高等学校通常注重学生的专业知识的掌握情况和实践技能的操作情况，而忽视课程思政的教学设计，导致课程内容中思政内容的引入方法和吸引力缺失。且目前大多数课程思政的开展都以一门专业课程为依托，在育人过程中缺乏衔接或者连续性，尤其是实验实践课程中的思政问题更为突出，主要体现在：一是部分教师依然认为实验课教学就是教会学生使用仪器设备和实验技能即可，无意愿加入思政元素；二是虽然部分教师希望将思政教育和专业教学结合，但是缺乏经验，不能把思政元素讲深讲透，教学过程中容易出现囫囵吞枣的情况；三是专业课程思政教育素材非常丰富且庞杂，但十分分散不系统，教师没有充分寻找、挖掘、融合这些思政素材；四是在实验教学中教师不能充分挖掘思政素材中的育人元素，往往浮于表面，不能做到灵活运用，由表及里，起不到立德树人的作用。
化学实验课课程思政案例库的建设立足于化学学科的特点，筛选、梳理和挖掘化学实验课程所蕴含的思政元素，旨在为实验课教师实施课程思政教育提供丰富实用的案例及素材资源，对提高教师课程思政育人能力、促进学校课程思政教育体系建设具有积极意义；对深化思想政治教育的协同效应，进一步完善专业人才培养体系有着重要意义和价值[3]。首先从学生个人发展角度来看，课程思政不局限于提高大学生的专业知识水平，而是通过将思政元素有机融入化学专业的日常教学全过程，让学生在掌握专业知识技能的同时树立起正确的世界观、人生观、价值观，健全大学生的人格，实现真善美的统一和人的全面发展。其次从学科发展角度来看，课程思政与化学实验课程的有机融合能够产生1 + 1 > 2的共生效益。一方面，缓解了单一课程思政在育人过程中的吃力现状；另一方面，丰富了化学实验课程的思政内涵和人文关怀。这两方面共同发力，才能打好新时代高等教育的组合拳，推动育人质量迈上新台阶。最后从学校发展角度来看，课程思政充分彰显了高校在推动新时代社会主义教育事业发展中的使命担当，是高校将“传道授业”与“立德树人”紧密融合的突破性创新，更是我们对习近平总书记关于“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”这个根本问题的坚定回应[4]。
3 化学实验课课程思政案例库的建设
以培养具有高度的社会责任感，良好的科学、文化素养，较好地掌握化学基础知识、基本理论和基本技能，具有创新意识和实践能力，能够在化学及相关学科领域从事科学研究、技术开发、教育教学等工作的新时代大学生为教学目标[5]，以课程思政为导向[6]，构建了由基础实验、综合实验和交叉创新实验组成的三层次本科实验课课程思政体系，以实现知识传授、能力培养和价值引领同步提升。基础实验课程着重于实验基本操作和技能的培养，主要侧重与“安全、环保与可持续发展”和“世界观与方法论”思政主题的结合；综合实验注重研究方法和思维能力的训练，侧重与“世界观与方法论”和“科学精神与创新意识”思政主题的结合；交叉创新实验注重化学前言科学研究能力的训练，主要与“科学精神与创新意识”思政主题结合。“爱国情怀与文化自信”思政主题可穿插于所有实验课程中。三层次实验课课程思政体系设计思路如表 1所示。
表1 三层次实验课课程思政体系
| 三层次实验教学体系 | 实验内容 | 思政元素 | 教学模式 |
| 基础实验 | 实验原理 | 爱国情怀、科学精神 | 线上线下结合 |
| 实验基本操作 | 安全意识、规范操作 | 实操训练 | |
| 实验现象 | 科学世界观、严谨的科学态度 | 问题探究 | |
| 实验结果记录 | 求真务实 | 实操训练 | |
| 废气、废液、废渣回收 | 环保意识、绿色发展 | 案例解读 | |
| 综合实验 | 探究性试验 | 科学严谨的方法论、质疑精神 | 抛砖引玉 |
| 开放性实验设计 | 团队协作、探索精神、求真精神 | 虚实结合 | |
| 交叉创新实验 | 大学生创新创业实践课程 | 创新精神、科学精神、创业能力、文化自信 | 专题嵌入 |
| 社会实践课程 | 锤炼意志品质、立足当下、自力更生 |
以三层次实验课课程思政体系为依托，挖掘系列课程中直观的实验现象和结果等专业知识背后所蕴含的丰富思政及德育元素，梳理化学实验系列课程所蕴含的思政内容，将之融入课堂教学，以实现专业知识教育与思政教育的有机统一，最终构建“化学实验课课程思政案例库”，包含仪器分析实验、物理化学实验、有机化学实验、无机与分析化学实验、综合化学实验、虚拟仿真实验、计算化学实验、化学生物学实验、材料化学实验、分子生物学实验和创新实践项目等案例素材。化学实验课课程思政案例库建设策略框架图如图 1所示。
图1
3.1 主题模块设计
将化学实验教学中所涉及到的思政元素进行整理分类，建设“育人主题鲜明、素材内容丰富、案例组织合理、检索使用便捷”的化学实验课课程思政案例库。初步设置爱国情怀与文化自信，世界观与方法论，安全、环保与可持续发展理念，科学精神与创新意识四个主题模块，各主题模块所涉及的内容如图 1所示。
在案例库中，通过关键词检索或者具体的实验项目名称检索，可检索出相应的案例素材、思政元素、所属的主题模块以及应用建议(表 2)。例如，在进行无机化学与化学分析实验“滴定分析基本操作”实验项目的备课过程中，通过关键词“指示剂、变色原理”可检索到相应的“罗伯特·波义耳发现酸碱指示剂”的案例素材，以及相应的思政元素——科学家的探究精神、矛盾的对立统一规律；通过关键词“酸碱溶液的配制”可检索到相应的“深圳龙岗HCl泄漏事故”“8.12天津港爆炸事故”“3.21响水爆炸事故”“3.31昆山燃爆事故”等安全事故的案例素材，以及相应的思政元素——安全意识、规范操作。此外，通过实验项目名称“天然产物的分离”，可检索到“吗啡、海洛因的发现”“屠呦呦事迹、青蒿素的提取”等案例素材，如此可快速匹配到所需案例，结合对应的思政元素，将之融入实验教学中。下面将从四个主题模块设计课程思政案例。
3.1.1 爱国情怀与文化自信
爱国主义是社会主义核心价值观的基石，也是中华民族团结一心的精神纽带和自强不息的精神动力。习近平总书记指出：“我们要坚持道路自信、理论自信、制度自信、文化自信。”文化自信是一个民族、一个国家以及一个政党对自身文化价值的充分肯定和积极践行，并对其文化的生命力持有的坚定信心[7]。在此主题模块中可采用人物传记法，将老一辈化学家的事迹进行整理，以爱国主义思政教育为主，深入挖掘每个事迹背后的思政元素。例如老一辈的化学家、教育学家陈裕光先生[8]，他放弃国外优厚的待遇从美国回到中国，在艰苦的条件下从事科研工作，“热血横飞恨满腔，汉儿发愿建新邦”。在涉及到化学反应机理方面的实验内容中，可通过他的事迹来激发学生勇于奉献的爱国主义情怀。又如介绍大型仪器X射线单晶衍射仪中偏极化因子和洛伦兹因子校正的时候，和学生分享为结构化学做出突出贡献的化学家卢嘉锡先生[9]，他满怀“科学救国”的热忱，不畏清贫、不惧艰险、投身科学、爱国奉献的精神。再如药物提取、天然产物分离等实验课程中可穿插讲解屠呦呦团队提取出的青蒿素，挽救了全世界数百万条生命，在人类文明史上做出了杰出贡献。屠呦呦成为第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家和第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家(图 2) [10]。教师在教学过程中将国内外优秀的化学家和教育学家的名人轶事、科学成就、解决问题的方法穿插在各个知识点中，可增强学生的爱国情怀，树立“文化自信”意识。
图2
3.1.2 世界观与方法论
世界观和方法论是以辩证唯物主义和历史唯物主义为理论基础的马克思主义哲学思想，涵盖世界统一于物质、物质决定意识、事物矛盾运动基本原理与认识和实践辩证关系原理[11]。充分挖掘化学学科中的辩证元素，并将其充分渗透融合于教学中，培养以德为先、能力为重，兼具辩证思维、较高理论知识和较强科学素养的新时代大学生，让学生从大一入校开始，就沉浸在专业+思政的良好氛围之中。例如，分析化学实验课程中可将“对立与统一(质子得失与酸和碱)”“量变和质变(滴定曲线与突跃范围)”等[12]知识点和辩证法相融合，从辩证唯物论的角度来分析引导学生思考，一方面有助于学生更好地理解掌握学科知识，另一方面有利于刚升入大学的学生辩证思维的培养、科学态度的养成以及世界观的定型[13]，使学生在学习自然科学的过程中形成辩证唯物的世界观。
3.1.3 安全、环保与可持续发展理念
习近平总书记在谈到环境保护问题时指出：“我们既要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。”化学学科是一门以实验为基础的自然科学，实验教学占据相当重要的地位，安全、环保和可持续发展是其重要特点[14]。例如云南陆良化工“非法倾倒铬渣”事件使得原本山清水秀的兴隆村变成了深受铬污染之苦的“癌症村”。铬是国际癌症研究机构确认的第一类致癌物，它能通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，积聚在肺、肝、肾和内分泌腺中，铬急性中毒主要表现为呼吸道炎症及皮肤损害，慢性毒害则导致发生肠道肿瘤。同样，由于河岸的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了水体和土壤，而当地居民长期饮用受镉污染的河水，以及食用含镉稻米，致使镉在体内蓄积而中毒致病，这便是日本著名的痛痛病事件。因此，教育学生按要求回收处理实验产生的废液废渣，不得随意排放，培养学生的安全环保意识。在创新实验设计过程中，强调“原子经济性”理念，从源头上减少、消除“三废”排放，树立“美丽中国”大局观。在化学实验实践过程中引入“平安中国”内容，使得化学化工中的安全教育不局限于书本上的理论知识，而是更贴近生活，体现学以致用的理念，同时让学生意识到化学事故对人身安全、自然环境和社会造成极大的危害，树立“生命高于一切”“安全安全再安全”的理念，进而提高学生自觉遵守实验室安全制度、危化品安全管理条例等一系列安全保障措施，形成人人都是安全员的主人翁精神，以及安全是大家共同事业的信念。
3.1.4 科学精神与创新意识
科学精神是在科学发展的历程中，科学界逐渐形成的一些传统规矩、指导原则，是贯穿于整个科学发展历程中具有普遍意义的意识。其内涵包括：求真务实的精神、竞争协作的精神、继承创新的精神、敬业献身的精神等等[7, 15]。培养新一代大学生科学精神与创新意识是时代的需求，是对大学教育的基本要求。化材学院大学生综合创新实验的开展是对这一理念的忠实践行，在综合创新实验过程中融入课程思政教育，延伸实验教学的价值和意义，符合学生未来成才的品德需要。例如在实验项目“污染食盐制备纯碱的综合与创新实验设计”[16]的开展过程中，以侯德榜事迹作为切入点(图 3)，通过讨论使学生明确侯氏制碱法的绿色创新理念，讨论该工业制备方法在不断改进过程中蕴含的创新思维与方法，学习侯德榜本人在实践过程中不怕困难、勇于创新的精神，把整个实验流程与爱国主义、可持续发展理念、创新精神等元素有机地结合在一起，从而激发学生的爱国主义情怀，树立立足当下解决实际问题的意识，深化可持续发展和绿色环保的理念。
图3
3.2 案例库设计举例
表2 化学实验课课程思政案例设计及举例
| 案例 关键词 | 案例素材描述 | 思政元素 | 所属主题模块 | 应用建议 |
| 酸碱指示剂、变色原理 | 英国科学家罗伯特·波义耳做实验时，盐酸不小心飞溅到了紫罗兰花上，为洗掉花上的酸沫，他把花用水冲了一下，一会儿发现紫罗兰颜色变红了，波义耳把紫罗兰分别放入当时已知的稀酸中，结果现象完全相同，紫罗兰都变为红色。偶然的发现，激发了波义耳的探求欲望，最早的石蕊试液也是他发现的。他从石蕊苔藓中提取的紫色浸液，遇到酸就会变红，遇到碱就会变蓝[17] | 科学家的探究精神、矛盾的对立统一规律 | 科学精神与创新意识，世界观与方法论 | 无机化学与化学分析实验——滴定分析基本操作 |
| 酸碱溶液的配制、废液处理、气瓶安置 | 深圳龙岗HCl泄漏事故、8.12天津港爆炸事故、3.21响水爆炸事故、3.31昆山燃爆事故等安全事故 | 安全意识、规范操作 | 安全、环保与可持续发展理念 | 无机化学与化学分析实验——溶液的配制、废液的处理、可燃气体的存放 |
| 侯氏制碱法、侯德榜 | 侯德榜先生是“侯氏制碱法”的创始人，1912年在哥伦比亚大学获得博士学位的侯德榜毅然放弃了国外的优越生活回到国内，走上了创业救国的道路。在国家极度贫穷以及受列强侵略的艰难条件下，奋不顾身积极探索，在经历了无数次失败后仍坚持不放弃，最终创造出“侯氏制碱法”这一伟大创举，奠基了我国重化学工业在世界的领先地位[18] | 自力更生、艰苦奋斗、大国工匠、创新精神 | 爱国情怀与文化自信，科学精神与创新意识 | 无机化学与化学分析实验——工业纯碱总碱度的测定，食碱的制备与测定等实验项目 |
| 吗啡、海洛因 | 1806年德国药剂师Sertürner首次从鸦片中分离得到吗啡(Morphine)，吗啡单体的成功分离开创了应用纯单体化合物治疗疾病的开端，其衍生物盐酸吗啡是临床上常用的麻醉剂，有极强的镇痛作用，还可用于镇咳和止泻；而吗啡的二乙酸酯被称为海洛因，其最大缺点是易成瘾。这使得原本用于救死扶伤的良药变成了危害人身和社会的毒药[19] | 对立统一的辩证思想、珍爱生命，远离毒品，树立正确的人生观和价值观，化学是把双刃剑 | 世界观与方法论，爱国情怀与文化自信 | 有机化学实验——天然产物提取的相关实验项目 |
| 屠呦呦事迹、青蒿素的提取 | 屠呦呦团队通过对两千多种中药的筛选，终于找到并成功提取出了青蒿素，有效降低了疟疾的致死率，挽救了全世界数百万条生命，在人类文明史上做出杰出贡献，2015年被授予诺贝尔生理学或医学奖，是第一位获得诺贝尔科学奖项的中国本土科学家、第一位获得诺贝尔生理医学奖的华人科学家[10] | 文化自信、严谨的科学态度、民族自豪感 | 爱国情怀与文化自信，科学精神与创新意识 | 有机化学实验——药物提取、天然产物分离等实验项目 |
| “三聚氰胺”事件 | “三聚氰胺”，有一个貌美的别名“蛋白精”，在网络广告中公然标榜“能提高产品蛋白含量”，被不法商人用做食品和饲料的添加剂。2008年9月，很多食用三鹿集团生产的奶粉的婴儿被发现患有肾结石，随后在其奶粉中发现化工原料三聚氰胺[20] | 引领正确价值观的树立，培养安全、环保与可持续发展理念 | 安全、环保与可持续发展理念 | 仪器分析实验——高效液相色谱-电喷雾串联质谱联用测定牛奶中三聚氰胺残留等实验项目 |
| John B. Goodenough的贡献、锂电池 | 为了表彰美国得州大学奥斯汀分校John B. Goodenough在锂离子电池发展方面作出的贡献，John B. Goodenough被授予了2019年度诺贝尔化学奖，Goodenough 30岁入行，58岁发明钴酸锂，75岁发明磷酸铁锂，94岁发明全固态电池，获奖时已经是97岁高龄！Goodenough教授几乎得到了一个科学家能得到的所有荣誉。但是，他从来没觉得自己已经good enough了，依旧在不断进行科研探索，老骥伏枥。科技的进步需要长期的积累与沉淀，而不是一蹴而就的[21] | 求真务实的科研精神，大国工匠精神 | 爱国情怀与文化自信，科学精神与创新意识 | 综合化学实验——纳米晶二氧化钛光电化学电池的制备及其性能测量等电化学相关项目 |
| 袁隆平事迹、杂交水稻 | 袁隆平，中国杂交水稻事业的开创者和领导者，被誉为“世界杂交水稻之父”，“共和国勋章”获得者。袁隆平致力于杂交水稻技术的研究、应用与推广，运用超级杂交稻的技术成果，提出并实施“种三产四丰产工程”。袁隆平从事杂交水稻研究的半个多世纪以来，不畏艰难，甘于奉献，呕心沥血，苦苦追求，为解决中国人的吃饭问题做出了重大贡献。袁隆平热爱祖国、一心为民、造福人类的崇高品德，与中国共产党肝胆相照、同心同德的思想风范，与时俱进、勇攀高峰的创新精神，不畏艰险、执着追求的坚强意志，严以律己、淡泊名利的高尚情操，是当代中国人学习的楷模，更是新世纪呼唤的时代精神[22, 23] | 求真务实的探究精神和乐于奉献的科学素养 | 爱国情怀与文化自信，科学精神与创新意识 | 生物化学实验——分子杂交等相关实验项目 |
| 高鸿院士、仪器分析 | 高鸿先生美国求学后回到中国，从事化学教育工作60年，编写了我国第一部《仪器分析》教材，开创了我国仪器分析教育的先河；高鸿在极谱分析基础理论研究中提出了19个电化学理论公式，还对被专家认为是“无法验证”的“球形电极扩散电流公式”进行了实验验证，出版了中国第一部极谱理论专著《极谱电流理论》，开辟了分析化学的一个新领域。晚年的高鸿，在谈及当年的选择时，深有感触地说：“梁园虽好，并非久留之地，我应该为我的祖国和同胞服务，我的事业在祖国。”高鸿院士辛勤耕耘，教书育人，诲人不倦，把自己的全部精力献给了中国的科学教育事业[24] | 艰苦奋斗、勇于奉献的科学精神与爱国主义情怀 | 爱国情怀与文化自信，科学精神与创新意识 | 仪器分析实验项目——示波滴定等相关实验项目 |
| 二元协同界面效应理论、超亲水自洁技术 | 自然界中荷花具有“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”的自然属性，江雷院士通过对荷花的观察，结合化学学科的知识与特点，材料的组成与表面结构决定性能，通过仿生创新方式及20年的潜心研究，提出二元协同界面效应理论，从而设计发明了国家大剧院外墙玻璃超亲水自洁技术，防水冲锋服等特殊性能材料[25] | 求真务实和创新精神，立足于当下，切勿好高骛远，实事求是，一切基于非事实的创新都是空想 | 科学精神与创新意识，世界观与方法论 | 材料化学实验——绿色合成、新材料的合成等相关实验项目 |
| 锂电池、 新能源汽车 | 由社会热点新闻切入，对比宁德时代的NCM三元锂电池与比亚迪的磷酸铁锂电池优劣与技术改革路线[26] | 绿色、可持续发展理念，迎难而上探索精神，科技创新 | 安全、环保与可持续发展理念，科学精神与创新意识 | 大学生创新创业实践项目 |
| 可再生能源、 氢能源 | 李灿“液态阳光”，液态阳光是利用可再生能源(以太阳能为代表)，来进行水的分解制氢，储存于加氢罐；另一方面，把二氧化碳减排做成甲醇，温室气体变成有用的甲醇液态燃料，拿甲醇液态燃料来做加氢站，形成循环，可从源头上解决环境、生态、安全以及二氧化碳排放问题[27] | 绿色发展、科技创新，科学素养 | 安全、环保与可持续发展理念，科学精神与创新意识 | 材料化学实验——电解水制氢等相关实验项目 |
| 中国高铁、内燃机至动力机的转换 | 中国铁路通过大力推进原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新，用短短十多年的时间走出了一条具有中国特色的高铁发展之路，中国成为世界上高铁发展速度最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、在建规模最大的国家，已建成世界上高铁运营里程规模最大、运营速度最高、年发送旅客最多、舒适度最好、具有完全知识产权的高铁网络，取得了迅猛的发展及举世瞩目的成就[28] | 文化自信，大国担当，科技革新，自主创新，绿色节能环保 | 爱国情怀与文化自信，安全、环保与可持续发展理念，科学精神与创新意识 | 大学生创新创业实践项目 |
4 结语
在化学实验课课程思政的教学实践中，利用案例库可快速匹配到适合的案例进行教学实施，并不断地充实和完善。化学实验教学中课程思政的融入，可引导学生从“做实验”延伸到“研学思”；从实验课侧重“仪器、工具、技术”的知识讲解延伸到对实验“来源–目的–改进”的启发式教学；从单纯的实验技能训练延伸到“意义–课题–项目”全景式思考，从而培养以德为先、能力为重，兼具科学辩证思维、较高理论知识和较强科学素养的新时代大学生，达到立德树人的育人目的。
化学实验课课程思政案例库的建设为化学学科课程思政教育提供了丰富实用的案例及素材资源，为实验课程和课程思政深度融合积累了第一手宝贵素材，打下坚实基础。教师可快速引用这些素材，有机融入专业教学中，从而提高专业教师的课程思政育人能力，实现知识传授与价值引领深入结合、思政教育与专业知识教育有机统一、立德树人与五育并举相互融合的教学目的。另外，根据案例分类，还可构建全国性的共享交叉专业思政教学网络，通过建立共享机制，为化学实验课课程思政服务，并为专业课课程思政和其他教学提供参考与借鉴；将化学实验课课程思政案例库应用于化学学科以外的其他相关交叉学科的思政教学工作中，以此更有效地推动高校课程思政教育体系的建设。
参考文献
