2020年我校化学化工学院最新修订的培养方案中，针对立德树人的根本任务，明确了人才培养的总目标和细化的指标点，而每门课程也规定了具体培养目标和毕业要求，包括专业基础和科研素养、批判性思维和创新能力、问题分析和解决能力等方面。此外，为更好地将学院的人才培养要求与学校办学定位相结合，教学团队在编写新版的教学大纲时，不仅明确课程教学所需达成的知识与能力水平，更提出课程的思政育人目标，同时针对各章节的教学内容增加相应的思政元素和教学案例。将线上线下混合的多模式教学活动[5]与课程育人有机结合，引导学生坚定理想信念、厚植爱国主义情怀、培养社会责任感。
1 课堂教学与思政育人的融合
针对课堂教学，团队教师深入挖掘与课程的理论知识、科技成果以及发展历史相关联的思政点，表 1中列举了部分章节的教学目标要求与对应的思政元素。在与学生面对面的交流讨论过程中，传授知识、探讨问题的同时，传递人文情怀、正确的价值观和政治思想，培养家国情怀、职业素养与使命担当、诚信意识与团队协作精神，避免出现学生反感的说教式思政。图 1介绍了几种思政元素与课堂教学结合的设计方案，具体通过：(1) 以案例为切入点，隐形植入理论知识中的思政元素。例如讲解氟单质的制备方法及其条件时，介绍氟单质的发现史，被称为化学元素发现史上持续时间最长、参加的化学家人数最多、危险性最大的实验，很多化学家因此而健康受损，甚至献出自己的生命。就连最后解决这一难题的化学家莫瓦桑也承认：“氟夺走了我十年的生命。”这位伟大的科学家1907年去世时终年不到55岁。用这段悲壮的历程宣扬科学家在面对困难时迎难而上、孜孜求索、前赴后继不畏艰难的精神。(2) 以成果为主线，展示科技发展中蕴含的思政元素。如在分子结构章节中讲解氢键时，为学生拓展介绍IUPAC对氢键的最新定义，说明虽然氢键一词在20世纪30年代就被鲍林提出，人们也发现很多与氢键相关的现象，但从未有人观察到氢键，直到2013年中国科学院裘晓辉团队利用自制原子力显微镜的核心部件，首次实现了对氢键键角和键长的直接测量，并首次拍到氢键的照片，轰动全球科学界[6]，同年被国际权威刊物Nature杂志评为年度3幅最震撼的图片之一[7]。以此宣扬中国科学家在科研领域中的贡献，培养民族自豪感和使命感。(3) 以化学发展史的时间为轴，通过揭示科学知识的生成过程，将科学的辩证思想融入其中。如在讲解绪论时，介绍元素周期表与稀有气体之间的历史故事。门捷列夫1869年首次提出元素周期表时并未受到关注，直至1875年法国化学家布瓦博得朗从一座闪锌矿中发现新元素镓并公布新发现，不久他收到门捷列夫的来信，在信中门捷列夫预测镓的比重为5.9–6.0 g·cm−3，而不是他测定的4.7 g·cm−3，建议他重新测定。布瓦博得朗将镓提纯后重新测定的比重为5.96 g·cm−3，这令他大为惊讶，在论文中写道：“我认为没有必要再来说明门捷列夫这一理论的巨大意义了。”这件事也让门捷列夫的周期表受到各国学者的重视，并运用其指导新元素的发现。但是门捷列夫最初的元素周期表中并没有稀有气体的位置，而六种稀有气体在1894–1900年间被陆续发现，迫使门捷列夫对周期表进行修改和完善，添加了“惰性一族”。而稀有气体在被发现后的几十年都异常稳定未能形成化合物，所以被称为“惰性气体”，由此还衍生出“八隅体规则”。直至1962年英国化学家巴特列托首次合成氙的化合物——六氟合铂酸氙，推翻了长达70年关于稀有气体化学性质完全惰性的说法，从而将惰性气体更名为稀有气体。用这段历史引导学生科学地认识化学理论的发展规律，充分理解理论与实验之间相辅相成的关系，明确理论指导实验的同时，实验对理论具有推进作用。
表1 部分章节的教学目标要求与对应的思政元素
| 章节 | 教学目标与要求 | 思政元素 |
| 绪论 | 了解化学发展简史，明确理论与实践结合的重要性，引导学生提升科学素养、建立正确的价值观。了解无机化学与各学科之间的联系和重要性，掌握学习方法 | (1) 通过举例充分说明中国人在化学发展史中所做出的杰出贡献，加强文化自信。(2) 用科学家的事例激励学生的科学报国精神。(3) 运用事实证明理论与实践的密切关系，明确实践是检验真理的唯一标准 |
| 热力学基础 | 1. 掌握热力学第一定律以及应用。2. 掌握化学反应的热效应、焓和反应焓变的概念；理解化学反应进度的概念；掌握标准状态的规定。3. 掌握熵的概念，理解熵对化学反应方向的影响；熟练掌握吉布斯自由能的概念，化学反应的标准吉布斯自由能的计算方法，以及如何根据吉布斯自由能的变化判定化学反应的方向。4. 培养学生运用理论知识分析问题的能力 | (1) 介绍热力学发展简史，说明科学进步带来的变革，科学技术落后意味着被动挨打，培养学生的责任感和使命感。(2) 对能量转化与守恒定律作出明确叙述，说明在科学研究中要坚持客观的唯物主义 |
| 化学反应速率与化学平衡 | 1. 理解化学反应级数和速率常数的概念；区分简单反应与复杂反应；理解两种反应速率理论：碰撞理论和过渡态理论。2. 从阿累尼乌斯公式出发，理解温度对化学反应速率的影响；理解浓度、催化剂对反应速率的影响。3. 掌握标准平衡常数概念，根据标准平衡常数判定化学反应方向；掌握化学反应等温方程，能够熟练运用化学反应的标准吉布斯自由能的变化计算非标态化学反应吉布斯自由能的变化。4. 掌握标准平衡常数与标准摩尔吉布斯自由能变化的关系；掌握浓度、压强、温度对化学平衡的影响。5. 结合案例，培养学生批判思考能力、理论联系实际的能力，引导学生建立职业责任感 | 通过化学平衡原理与合成氨气的关系，介绍氮肥与现代农业的重要意义，正确认识化学对人类文明的重要作用，针对社会上对化学的错误观点，加强学生的思辨能力和宣传科普知识的社会责任心 |
| 沉淀溶解平衡 | 1. 掌握溶度积常数、沉淀溶解反应以及相关概念；掌握沉淀生成的计算与应用，理解沉淀在酸中的溶解和不同沉淀之间的相互转化。2. 通过案例教学，引导学生树立正确的价值观和进取心 | 介绍重金属污染对生态环境造成的重大影响，明确依据沉淀溶解平衡原理的水处理技术与美好生活的联系，理解青山绿水才是金山银山。以“同离子效应”为切入点，介绍“同离子效应”在侯氏制碱法中的应用：通过加入氯化钠使得氯化铵结晶析出，从而得到侯氏制碱法中除纯碱外的另一个重要产物。进一步介绍我国著名科学家侯德榜的生平事迹：(1) 回国初衷；(2) 突破氨碱法制碱技术的奥秘，主持建成亚洲第一座纯碱厂；(3) 领导建成中国第一座合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业；(4) 敢于开拓创新，发明连续生产纯碱和氯化铵的联合制碱新工艺，以及碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺，诠释化学工作者应有的特质，弘扬核心价值观和科学家精神 |
| 氧化还原反应 | 1. 掌握氧化还原反应的概念及相关化学反应配平方法；原电池符号的书写规则，电极反应和电池反应。2. 掌握原电池标准电动势与电池反应吉布斯自由能变化的关系；掌握原电池标准电动势与电池反应的标准平衡常数之间的关系；能够熟练运用能斯特方程计算电极反应的实际电极电势和原电池的实际电动势。3. 理解酸度、沉淀对电极电势的影响；理解电势–pH图的基本概念和典型体系的电势–pH图；掌握元素电势图，并能够应用元素电势图判定相关氧化还原反应的方向；了解自由能–氧化数图。4. 结合案例，训练学生的创新意识和批判性思维，培养学生探索未知、勇于面对科学挑战的责任心和使命感 | (1) 通过锂电池的应用，说明具有自主产权的先进技术对国家发展的重要性(以华为的维权事件为例)，同时借助诺奖得主Goodenough教授的科研生涯与工作热情，鼓励学生“撸起袖子加油干”。(2) 通过介绍不同化学电源的发展历史，说明各种电池的出现与发展是不断探索与创新的结果，培养学生的创新意识和思辨精神。(3) 介绍利用催化剂降低电解水产氢的超电势、光辅助充电锂离子电池等方式都对节约能源方面起到作用，通过探讨该系列问题的原理与实验设计，激发学生探索绿色化学可持续能源的热情与社会责任感 |
| 原子结构与元素周期律 | 1. 理解原子结构模型、氢原子光谱以及玻尔理论、微观粒子的波粒二象性、不确定原理和微观粒子运动及其规律。2. 理解薛定谔方程，掌握量子数的物理意义及相互关系；掌握多电子原子核外电子的能级规律、原子的核外电子排布、元素的价电子结构概念。3. 掌握元素周期表的各种概念，根据原子的核外电子分布判定元素在周期表中的位置，掌握原子半径、电离能、电子亲和能和电负性的周期性变化规律。4. 结合原子结构发展史，培养学生的批判性思维和勇于创新、认真求证的精神 | 通过原子结构发展史介绍大批物理学家的贡献，说明：(1) 创新思想在科学发展中的重要性；(2) 理论与实践相互结合的重要性，也充分说明实践是检验真理的唯一标准；(3) 科学探索的道路是曲折的，需要具备迎难而上的勇气和坚忍不拔的毅力。介绍科学家徐光宪的事迹，弘扬科学家的不畏艰难、勇于探索和甘于奉献的精神 |
| 分子结构 | 1. 掌握离子键理论、晶格能的概念；掌握离子极化理论。2. 掌握价键理论，价层电子对互斥理论，杂化轨道理论和分子轨道理论；掌握分子间作用力和氢键。3. 掌握金属键理论。4. 结合化学键理论的发展过程，培养学生的批判性思维和创新意识 | 借助化学键理论的发展，培养学生的批判性思维，充分理解理论是一个不断更新和发展的过程；鼓励学生勇于创新，坚持联系的观点和发展的观点。利用中国科研团队发现氢键来证明：实践是检验真理的唯一标准 |
| 配位化学基础 | 1. 掌握配位化合物的定义、构成、配位原子和配位数等概念；掌握配位化合物的命名；理解配位化合物的异构现象。2. 掌握配合物价键理论的主要论点、中心原子(离子)价层轨道的杂化；掌握配位化合物的磁性与杂化类型的关系；了解配位化合物的反馈π键以及相关的配合物。掌握晶体场理论的基本原理，d轨道的能级分裂、影响因素、电子分布以及晶体场稳定化能的概念；了解过渡金属化合物的显色原理；了解姜-泰勒效应。3. 掌握配位解离反应以及解离平衡；了解影响配位单元稳定性的因素；了解中心形成体与配体的关系。4. 结合教学案例，培养学生理论联系实际的能力，引导学生建立严谨的科学研究态度和勇担重任的责任心 | (1) 通过介绍游效曾与申泮文两位院士的事迹，弘扬科学家的钻研精神，培养学生爱国、奉献与敬业的优秀品质。(2) 介绍配位化学基础理论的发展，充分说明任何理论和学说的最终建立都是在前人工作基础上的总结和创新，以适应新的发展和认知 |
| s区元素 | 1. 掌握碱金属和碱土金属单质的物理性质、化学性质及制备方法，掌握金属氧化物和氢氧化物的通用物理化学性质，理解氢氧化物碱性变化规律。2. 掌握氢的成键方式、性质及制备，了解氢气的用途，掌握部分重要盐类的典型物理化学性质、溶解性、含氧酸盐的热稳定性的变化规律。3. 借助教学案例，培养学生的实验安全意识和职业责任心，引导学生增强科研创新意识 | 介绍金属锂的用途以及锂资源的战略地位，增强忧患意识，防范风险挑战。以“碱金属爆炸事故”为切入点，说明安全生产的重要性，强调“人命关天，发展决不能以牺牲人的生命为代价，这必须作为一条不可逾越的红线”，通过课程学习增强学生的理论基础和社会责任感，使学生们树立起在今后的工作中安全生产、防范化解重大安全风险的政治责任。从“碱金属与国民生活与经济发展”方面进行拓展，说明我国具有众多碱金属制造企业，很多企业居于世界前列，为经济发展贡献了重要的力量，提高学生们的民族自豪感。另外，从s区元素本身的性质进行拓展，指出它在国民经济的多个方面被广泛应用，如在冶金和电力学等方面，从而说明s区元素的重要性以及学好无机化学课程对有效运用s区元素的意义，培养学生的创新性 |
| p区元素 | 1. 了解稀有气体的性质与用途；掌握卤素单质的物理性质、化学性质、制备方法；掌握卤化物和氢卤酸的性质，金属卤化物的性质；了解卤素互化物与多卤化物的性质；掌握卤素含氧化合物的性质。2. 掌握氮的成键特征，N2化学性质及制备；掌握氮的含氧化合物的性质；掌握磷及其化合物的性质；掌握砷、锑、铋的单质及其化合物的性质。3. 掌握碳族元素的单质和含氧化合物的性质；掌握锡、铅单质及其化合物的性质；了解锗及其化合物的性质；掌握硼氢化合物的性质和硼烷的结构，硼的含氧化合物和硼的卤化物性质；铝单质及其化合物的性质。4. 结合教学案例，引导学生运用无机化学的基础理论解决元素化学中的问题，培养学生理论联系实际的能力、解决问题的能力和创新意识，并宣扬科学研究的探索精神和奉献精神 | (1) 介绍F2的制备，宣扬科学研究的探索精神与奉献精神； (2) 介绍氧元素在空间和时间里的循环，思考人类命运共同体问题，坚持人与自然和谐共生； (3) 针对如何验证碳酸钠与碳酸氢钠的热稳定性，利用侯氏制碱法，说明实践是检验真理的唯一标准，同时引出侯德榜先生在抗战时期的自主发明，由此说明：惟有祖国强大，才有个人发展； (4) 介绍李玉良院士合成的石墨炔，提倡科研的创新； (5) 介绍中国瓷器的发展和成就，树立文化自信 |
| d区和ds区元素 | 1. 了解d区元素的通性。2. 掌握钛、矾单质及其重要化合物的性质；掌握铬、锰单质及其重要化合物的性质；掌握铁系元素单质及其化合物的性质；了解钼、钨单质及其化合物的性质。3. 了解铜族元素和锌族元素单质的制备及熔、沸点的特性，并能运用其原子结构的特点做出解释；掌握铜、银化合物的性质。4. 掌握锌、汞化合物的性质；了解镉的化合物性质；掌握IB和IA、IIB和IIA族元素的性质对比。5. 结合教学案例，培养学生的批判性思维和创新意识，引导学生树立民族自豪感和责任心。6. 结合环境污染案例，培养学生建立生态环保意识，以及运用理论解决问题的能力 | (1) 介绍中国金属制造技术的发展历史和贡献，树立民族自豪感； (2) 了解锰元素除了在光合作用中的重要作用外，在更广泛的领域展现出广阔的应用前景，以及为人类社会的可持续发展所起的重要作用，激发学生对科学研究的兴趣和社会责任感； (3) 从原子层面解析d区元素在催化、光、电、磁性质等方面的优异表现，介绍现代先进材料中的具体研究方向和面临的问题，如“人造树叶”、钙钛矿、三元电池、顺磁盐致冷、超导材料等，鼓励学生将课本知识与实际应用相结合，激发学生的学习热情，增强学生的社会责任感和全球竞争力； (4) 介绍全球和中国冶金工业(钢铁及有色金属)的发展，明确冶金技术不仅促进了人类社会的进步，而且在节能减排、环境保护方面也具有重要作用；同时结合真实案例，引导学生思考，为什么先进的冶金技术对提高国际竞争力有着重要意义； (5) 介绍重金属污染造成的严重后果，建立环保意识，明确青山绿水的重要性 |
| 镧系元素 | 1. 理解镧系元素及其化合物的性质，了解稀土的分离提纯； 2. 借助稀土的教学案例，培养学生理论联系实际的能力，激发学生的爱国情怀和奉献精神 | 介绍被称为“工业黄金”的稀土元素的作用以及在国际上的战略地位，了解我国稀土元素的储量、目前的提纯技术等，激发学生的危机意识和责任感。介绍中国稀土之父徐光宪院士的先进事迹，激励学生的爱国热情和奉献精神 |
图1
2 主题讨论课的思政融入
主题讨论课是无机化学教学活动的重要内容，每学期定期开展。由于学生是刚入学的大一新生，缺乏深度的理论知识和实验经验，所以讨论的主题围绕与生产生活、节能环保、科学历史、发展前沿等相关内容，目的在于培养学生的文献检索、PPT制作以及口头和书面的表达能力，增强团队合作意识，拓展学生的视野，培养学生树立正确的价值观。表 2中列举部分讨论主题及思政目标。
表2 拓展讨论主题及其教学与思政目标
| 分类 | 主题 | 教学与思政目标 |
| 化学与环境 | 1. 汽车尾气的危害以及消除其污染的对策 2. 酸雨形成的机理、危害及消除污染的对策 3. 试评述温室效应加剧的原因及其对环境的影响 4. 电动汽车中的化学原理 5. 如何运用化学知识宣传环保 6. 垃圾如何分类，以及后续处理的大致方向、流程 7. 如何做到低碳生活？阐述背后的原因 8. 如何检测和处理抗生素在水体中的残留？ 9. 环境污染中的重金属离子中毒是怎么回事？典型的病症有哪些？ | 1. 学习如何进行文献查阅、资料收集和整理，学习并提高制作主题PPT的能力； 2. 锻炼并提高口头与书面表达的能力； 3. 拓展与化学相关的知识面，提高自主学习能力； 4. 培养团队的分工合作意识，增强集体荣誉感； 5. 了解造成环境污染的因素，培养学生生态环保的意识和职业担当； 6. 了解能源与文明之间的联系，培养学生的节能环保意识、可持续发展理念和创新思维； 7. 了解生活中常见的化学知识，做化学知识的传播者、谣言的制止者和节能环保的践行者； 8. 促使学生主动挖掘思政案例，实现在课程思政方面的自我教育、自我成长 |
| 化学与生活 | 1. 从化学角度探讨黑白与彩色照片的区别 2. 暖身贴的材料及发热原理 3. 从化学的角度分析隔夜茶是否能喝？ 4. 隔夜的饭菜能否生成亚硝酸盐？ 5. 55度杯中的化学原理？探讨0度杯是否可行? 6. 水资源现状及如何得到安全引用水(海水淡化) 7. 廉价的电水壶、锅是否有毒？如何看待这类锅具和壶具的使用 8. 如何处理生活中洗涤用品在水体中的大量残留？ | |
| 化学与生命 | 1. 金属配合物在医学中的应用 2. 生命体中的特殊元素硅和铝 3. 重金属对人体的影响，生活中造成重金属进入人体的渠道 4. 举例说明金属离子适量及过量时对人体的生理活动的影响 5. 生命体中的微量元素 6. 生命体中钠钾泵如何正常运转 | |
| 化学与能源 | 1. 琳琅满目的化学电源 2. 能源危机及化学对策 3. 生物质能源的产生及应用 4. 氢弹、原子弹能量来源的本质区别 5. 锂电池的种类、发展动向及废旧电池回收技术 6. 评述一种或两种现代新能源 7. 多角度探讨石墨烯电池取代传统电池的可能性 8. 如何看待由CO2制取生物燃料？ | |
| 历史与前沿 | 1. 元素周期律的发现与发展 2. 人类对微观世界的认识历程 3. 元素周期表的创建、发展及现有的趣味周期表的形式 4. 石墨烯作为材料的未来应用 5. 从化学角度如何理解宇宙中的类地球行星？ 6. 催化剂的发展历史和趋势 7. 化学发展史上的酸碱理论 8. 神奇的玻璃有哪些用途 | |
| 化学原理 | 1. 含氧酸盐的热分解规律探讨 2. 结晶水含量的测定方法的改进 3. 用化学知识揭示隐身服装的隐身功能 4. 磁悬浮列车的化学原理 5. 罗布泊钾肥生产的现状、工艺先进性和对我国农业的影响 6. 信口雌黄中的“雌黄”指的是什么？有什么用途？ 7. 第二类永动机与麦克斯韦妖 8. 缓冲溶液的原理和应用 |
主题讨论从准备到最后的课堂实施历时6–8周的时间，学生以小组为单位自主选题后，利用课余时间进行文献的查阅、收集和整理，然后制作ppt初稿，经师生反复讨论修改后定稿，最后各小组依据教师提前发布的“讨论课实施方案”在课堂就主题进行限时汇报、组间讨论与答疑，成绩由各小组现场互评打分和教师点评共同形成，同时各组就课堂活动全程录像。汇报结束后各组在规定的时间内提交撰写的主题报告与意见建议，并将剪辑为10 min内的小视频作为作品，在我们的课程平台进行线上成果展示(图 2为学生的部分作品)。
图2
在学生提交的意见建议中，可以看出他们在主题讨论活动中收获满满：(1) 团队合作意识和集体荣誉感明显增强：“我懂得了阅读文献以及团结互助的重要性，这将为我今后的化学研究提供很大的帮助”“我发现在上场前紧张的时刻，我们更像是同肩作战的战友，小组的荣誉感爆棚”“与同学一起合作沟通很大地加强了我的沟通能力和解决问题的能力”“小组合作是一种很神奇的学习方式，你可以看到别人的缺点，也可以映射出自己的不足”；(2) 提高了环保与节能意识：“通过这次讨论课，我对二氧化碳和生物燃料有了系统性的了解，明确了二氧化碳对环境的影响，以及发展生物燃料行业的发展意义与前景”“这次对有关课题的研究讨论拓宽了我的知识面，加深了我对二氧化碳制取生物燃料的了解，对今后的化学学习起到了一定的帮助作用，并且加强了我对环保重要性的认识”；(3) 拓展知识并提升学习能力：“这是我第一次完整地制作一份课题ppt”“在本次课题准备中学到了知识，分享了快乐”“这样的教学使学生乐于探索，敢于探索，也激发了学生的创新意识”“在搜集资料讲解时我学习到了许多以往未涉及的领域的知识”；(4) 提高自信心获得成就感：“当我站在台上，紧张感荡然无存，看到有同学仔细聆听时，倍感自信”。在经历了主题讨论课的全过程后，学生的各种能力得到培养的同时，通过自我教育和自我成长慢慢树立正确的思想观点和价值取向，在润物细无声中达到了课程思政的目的。
3 趣味实验中的思政教育
在讲解元素化学时，鼓励学生利用所学理论开展趣味实验，或对有争议的实验现象进行实验验证。要求2–3名学生为一组，首先对感兴趣的实验进行相关文献查阅，设计并提交可行性实验方案，经教师修改确认后再进行具体操作。在实验过程中遇到问题或实验失败，师生之间或者学生之间现场展开交流讨论并提出解决方案。最后将实验过程中拍摄的视频制作成含有实验原理、操作过程及讲解的视频作品，放在课程平台进行线上展示。比如，学习H2O2的性质时，学生对化学振荡很感兴趣，通过查找文献，利用溴酸钾、丙二酸及邻菲罗啉等试剂设计溴钟螺纹的振荡实验，完成并制作成优秀的视频。通过这一教学活动不仅培养学生理论联系实验、批判性思维、提出问题及解决问题的能力，提高学生探究科学问题的兴趣，也给学生带来成就感和自信心。图 3展示了部分学生的视频作品。
图3
4 结语
通过课堂教学、主题讨论及趣味实验等教学活动，切实地将无机化学的课程教学与课程思政相结合，让学生在课程学习过程中，不仅提高了理论联系实际的能力、分析问题并解决问题的能力、批判性思维和科学思维的能力，也在潜移默化中树立正确的价值观，由被动接受思政教育，到主动地进行自我教育、自我成长。
参考文献
DOI:10.1126/science.1242603 [本文引用: 1]
