无机化学“课程思政”教学案...土金属”中部分教学内容为例_杜意恩.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 350 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 无机化学“课程思政”教学案例的设计无机化学“课程思政”教学案例的设计以“碱以“碱金属和碱土金属”中部分教学内容为例金属和碱土金属”中部分教学内容为例1 1 杜意恩1，郭少华2，路 钐3（1晋中学院 化学化工系，山西 晋中 030619；2南京大学 现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210093；3晋中学院 人事部，山西 晋中 030619）摘摘 要要：为深入贯彻习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的重要讲话精神，构建无机化学课程与政治理论课同向同行的育人模式，本文从无机化学课程“碱金属和碱土金属”中部分内容作为课程思政教学设计案例，从教学内容、学情、教学目标、教学重点、教学难点、课程思政元素的设计等方面探讨了“课程思政”在“碱金属和碱土金属”的实施。关键词：关键词：无机化学；碱金属；碱土金属；课程思政 基金项目基金项目：“山西省高等学校教学改革创新项目”(编号：J2021640)；“晋中学院博士科研经费资助项目”；中国高等教育学会理科教育专业委员会“高等理科教育研究课题项目（编号：21ZSKJYYB08）通讯作者：通讯作者：郭少华 2016 年 12 月 7 日至 8 日，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面；要用好课堂教学这个主渠道，要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与政治理论课同向同行，形成协同效应”1。为深入贯彻落实习总书记这一重要讲话精神，我校坚持以立德树人作为中心环节，不断更新教学理念，改进教学方法，优化教学内容，将思政教育与专业课程有机融合，在课堂上积极开展“课程思政”，推动全员全过程全方位育人2。无机化学作为我校化学专业、应用化学专业和环境科学与工程专业学生的专业核心必修课程，承担着有效衔接中学和大学教育阶段的重要任务，是学习后续专业课程的基础和桥梁，对学生科学素养的培养和创新意识的增强有十分重要的意义3。如何在无机化学教学过程中将课程思政与教学内容巧妙结合，在潜移默化中将严谨、求真、务实的科学精神和敬畏自然的科学态度润物细无声地融入学生的心中，培养学生的社会责任感、使命感、民族自豪感和家国情怀，形成无机化学课程与思政课程同心同向的育人格局，需要无机化学课程教师深入细致的进行研究和实践4,5。1 1 “碱金属和碱土金属”内容简介“碱金属和碱土金属”内容简介 碱金属和碱土金属的教学是无机化学课程元素及其化合物教学的重要组成部分，是学生对元素及其化合物知识形成系统认识的良好开端。我校无机化学课程选用的教材是宋天佑等编的无机化学6，其中碱金属和碱土金属教学部分主要包括：金属单质(物理性质、化学性质、金属单质的制备)；含氧化合物(氧化物、氢氧化物)；盐类(盐的溶解性、盐的结晶水合与复盐、含氧酸盐的热稳定性、重要的盐类简介)；锂的特殊性。针对这部分教学内容，教材中制定了四个方面的学习要求：掌握碱金属和碱土金属单质的性质，了解其结构、制备、存在及用途与性质的关系；掌握碱金属和碱土金属氧化物的类型及其重要氧化物的性质及用途；掌握碱金属和碱土金属氢氧化物及其重要盐类的主要性质及用途；掌握锂的特殊性。碱金属和碱土金属部分计划教学时数为 3 学时。2 2 碱金属和碱土金属课程思政教学设计思路碱金属和碱土金属课程思政教学设计思路 碱金属和碱土金属部分的教学内容涉及实际生活的问题较多，而这些问题中蕴含着很多“思政元素”。在碱金属和碱土金属部分教学设计中科学合理地融入思政要素，落实“立德树人”根本任务，构建“三全育人”工作体系，开创“思政育人”新格局，我们认为应把握好以下四个要点：教学内容分析；学情分析；教学目标设计；教学重点与难点设计。2.1 教学内容分析 教材中碱金属和碱土金属部分阐述的教学内容琐碎，涉及知识点有：金属单质的物理性质、化学性质及制备；氧化物的类型及重要氧化物的性质及用途；氢氧化物的溶解性及碱性的变化规律；氢氧化钠的性质及用途；重要盐类的性质及用途，以及溶解性、热稳定性的变化规律；锂的特殊性；等等。碱金属和碱土金属涉及基础知识和基础理论是无机化学课程的重要组成部分，也是学生在以后的学习和工作中经常要接触、需要掌握和应用的。学习该部分内容，不仅可以巩固中学 Na、K 等碱金属单质及其化合物的性质和用途、Mg、Ca 等碱土金属单质及其化合物的性质和用途等基础知识，也可以检验前面所学原子结构、元素周期律、晶体结构等基础理论知识，还可以为硼族、碳DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.082 杜意恩：无机化学“课程思政”教学案例的设计以“碱金属和碱土金属”中部分教学内容为例 351 族等非金属元素以及铜副族、锌副族等金属元素打下重要的理论基础，从而帮助学生掌握学习元素及其化合物的基本方法。因此，本部分内容实质上起到了承前启后的作用，是无机化学课程的重点内容之一。2.2 学情分析 学生已有基础：学生在高中必修 1 所学“金属及其化合物”内容是本部分内容的知识基础；高中选修 3“原子结构与性质、晶体结构与性质”以及无机化学课程中“原子结构、元素周期律、晶体结构”等给学生提供了学习本部分内容的理论平台，为本部分内容的学习奠定了基础。学生认知关键点：学生在高中已经学过钠、钾、镁等金属元素，对这几种金属及其化合物的性质和用途已有了较深的理解；此外，学生在无机化学课程中已学过离子极化对化合物结构和性质的影响，对二元化合物、含氧酸及其盐的热稳定性有了初步认识；因而对碱金属和碱土金属性质的学习以及利用离子极化作用讨论碱金属和碱土金属的含氧酸盐热稳定性的变化规律没有太大的困难；但是，利用离子势讨论碱金属和碱土金属的氢氧化物碱性强弱，学生以前接触过，因而离子势是学生学习的关键点。学生认知障碍点：在教学中为了突出关键点，对离子势的教学采用了讲授法、讨论法和练习法，这三种教学方法有机结合的关键就在于以教师为主导（在较短的时间内向学生传授大量的知识）和以学生为主体（对教师教授的内容提出问题、分析问题和解决问题），另一方面，学生的已有知识中还没有对离子势 的相关认识，这就决定了在学习离子势时“提出问题、分析问题和解决问题”是本部分内容的主要障碍点。学生认知发展点：学生学习以后，可以对碱金属和碱土金属有了更全面的感性认识，对离子极化对化合物结构和性质的影响有了更深刻的理解，同时对碱金属和碱土金属重要化合物的制备和用途也有了一定的感性认识，从这个角度来说，学生对金属元素的性质变化规律有了进一步的认识。因而，对金属元素性质变化规律的理性认识飞跃是学生认知的发展点。2.3 教学目标设计 依据我校化学专业、应用化学专业、环境科学与工程专业人才培养方案及无机化学课程目标，结合碱金属和碱土金属部分教学内容，从知识目标、能力目标及素质目标（价值观目标）三个维度设计了碱金属和碱土金属课堂教学目标。知识目标：掌握碱金属和碱土金属单质的性质，了解其结构、制备、存在及用途与性质的关系；掌握碱金属和碱土金属氧化物的类型及其重要氧化物的性质及用途；掌握碱金属和碱土金属氢氧化物及其重要盐类的主要性质及用途；掌握锂的特殊性。能力目标：通过对碱金属和碱土金属单质及其化合物性质进行比较，培养学生类比推理能力以及探索规律、解决实际问题的能力，通过对碱金属的学习，了解元素及其化合物的实际应用。素质目标（价值观目标）：了解特殊与一般、理论与实践的关系，培养学生学以致用的习惯；培养学生不怕吃苦的奋斗精神；培养学生的家国情怀；培养学生树立绿水青山就是金山银山的理念，增强学习无机化学的兴趣。2.4 教学重点与难点设计 碱金属和碱土金属的内容中有很多与人类的生产、生活密切相关的问题，其中碱金属和碱土金属的存在、制备及用途等一些需要了解性的内容学生可以通过自学解决，但有关碱金属和碱土金属单质及其化合物的性质、碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性及碱性的变化规律等与结构相关的内容是学生进一步学习后续非金属元素和金属元素内容的基础，需要学生重点掌握和理解。基于上述原因，本章的重点与难点设置如下：教学重点：碱金属和碱土金属单质及其化合物的性质；碱金属和碱土金属氧化物的类型及其重要氧化物的性质；碱金属和碱土金属氢氧化物及其重要盐类的主要性质；锂的特殊性。教学难点：碱金属和碱土金属氢氧化物的溶解性、碱性及其性质递变规律；碱金属和碱土金属重要盐类的热稳定性及其其性质递变规律。3 3 碱金属和碱土金属课程思政教学设计案例碱金属和碱土金属课程思政教学设计案例 3.1 碱金属和碱土金属元素概况 在讲授教学内容“碱金属和碱土金属元素概况”时，以锂的教学内容为例，从我们日常生活中高度依赖的手机开始，以“2019 年诺贝尔化学奖奖励锂离子电池”为节点，引入能量密度高、使用寿命长的二次锂离子电池,同时结合高中化学学习中所涉及原电池和电解池相关的知识，详细地说明锂离子电池的构成成分及其作用，通过富媒体动画技术展示其工作原理，增强学生在学习时的熟悉感和兴趣。这种电池在电子设备、清洁能源存储中应用广泛，并且近年来也有新能源钠离子电池等作为新型动力电池进入产业化市场，通过新能源发展应用切入锂等碱金属，引出课程教学，说明碱金属和碱土金属与人类赖以生存和赖以发展的新能源、生物医药、新材料、人工智能和集成电路等息息相关，体现学习碱金属和碱土金属的重要性，坚定学生学好无机化学的信心和意志，从而激发学生的学习热情、专业认同度及社会责任感。本部分教学内容可融入的部分思政案例如表 1 所示。表表 1 1 碱金属和碱土金属教学内容可融入的思政案例碱金属和碱土金属教学内容可融入的思政案例 教学内容 思政案例切入点 课程思政 锂 2019 年 10 月 9 日，瑞典皇家科学院将 2019 年诺贝尔化学奖授予约翰B古迪纳夫、M斯坦利威廷汉、吉野彰，以奖励他们创造了一个可充电的世界”。为什么说他们创造了一个可充电的世界？锂离子电池作为化学电源，给人类的生活带来了哪些影响和改变？以诺贝尔化学奖为切入点，通过对科学家奉献科研、为人类造福的科学精神，培养学生潜心问道、不畏艰难、勇于探索的科研精神，激发学生的学习兴趣。352 杜意恩：无机化学“课程思政”教学案例的设计以“碱金属和碱土金属”中部分教学内容为例 钠 氯化钠是人类日常生活的必需品，在医院输液时经常会使用 0.9%氯化钠注射液，用此注射液的作用是什么?以实际生活中常用的氯化钠为切入点，让学生们认识到化学与人类的生活息息相关，培养学生的责任意识、质量意识和担当精神。钾 厌食者、长期禁食者易发生摔倒，腿部无力且无法站起，这是什么原因引起的？平时应如何注意？以低血钾症为例，说明钾在人体中的重要作用，引导学生应用所学知识辩证分析问题，培养学生良好的生活习惯，关注生命健康。钫 钫是一种放射性元素，是 1939 年法国女科学家佩里发现的，为了纪念自己的祖国“France”，命名为钫“francium”。通过引入学科知识背后的故事，感受科学家的科学精神和爱国情怀，培养学生家国情怀，激发学生爱国主义精神。镁 镁主要用作轻质合金，镁合金具有良好的轻量性、切削性、耐蚀性、减震性、尺寸稳定和耐冲击性，主要应用在航天器材、汽车发动机和光学设备等方面，我国镁的含量丰富，是全球镁的主要供给国。以镁的性质、用途、储藏量为切入点，激发学生的社会责任感，家国情怀和民族自豪感，增强学生的文化自信和民族自信。钙 2021 年 9 月 14 日-16 日，中国钙产业链博览会在山东日照举行，会议展览出氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙等多种钙产品。为什么要举办钙产业链博览会？石灰行业的主要服务区域是什么？给人类的生活带来了哪些影响和改变？以氧化钙、碳酸钙等钙产品在钢铁、铝冶炼、造纸、建筑等行业的应用为切入点，引发学生思考，让他们明白知识改变未来，科技改变世界，培养学生科学思维和学以致用的能力以及社会责任感和使命感，让学生真实感受到化学知识的实际应用，并逐步掌握利用化学知识改变未来生活的额本领。镭 镭是放射性元素，1902 年居里夫妇处理 10 吨矿石仅仅得到了 1 毫克镭。通过引入科学家取得科研成果的艰辛科研历程事迹，培养学生刻苦钻研、奋发图强、精益求精、勇于攀登的科研精神。3.2 碱金属和碱土金属含氧酸盐的热稳定性 在讲授“含氧酸盐的热稳定性”时，先以第一学期学习的“离子极化”相关知识为切入点，使同学们对“离子极化”有更深的理解，然后引出“离子极化对含氧酸盐热稳定性的影响”，通过复习，温故知新，激发学生学习的积极性。碱金属离子电荷数相等（+1）、价层电子构型相同（ns1），半径越小离子极化能力越强，故碱金属离子极化能力由强到弱的顺序为 Li+Na+K+Rb+Cs+。而对于同种类型的含氧酸盐来说，极化能力越强，热稳定性越差，故碱金属含氧酸盐的热稳定性由弱到强的顺序为 LiNO3 NaNO3 KNO3 RbNO3 CsNO3,Li2CO3 Na2CO3 K2CO3 Rb2CO3 Cs2CO3。同样，碱土金属含氧酸盐稳定性由弱到强的顺序为 Be(NO3)2 Mg(NO3)2 Ca(NO3)2 Sr(NO3)2 Ba(NO3)2,BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3。通过本部分的学习，让学懂得温故知新、归纳总结的重要性，培养学生探索规律、发现规律和运用规律的能力。3.3 碱金属和碱土金属氧化物 在讲授教学内容“氧化物”时，通过 Na2O2、CaO2等过氧化物或 KO2等超氧化物具有强氧化性，能够跟 H2O 和 CO2反应放出 O2而被用作氧气剂、氧气发生剂和漂白剂的讲解，让学生树立结构决定性质、性质决定用途的观点，培养学以致用的能力、社会责任感和使命感。3.4 碱金属和碱土金属盐 在讲授教学内容“卤化物”时，以生活中常用的“雪上撒盐、卤水点豆腐”等为切入点，说明碱金属和碱土金属卤化物与我们的生活息息相关，培养学生融会贯通、理论联系实际、学以致用以及服务社会、报效祖国的情感。另外，通过对无机盐做融雪剂时，会对路面、桥梁、机动车底盘和轮胎造成腐蚀，会对土壤、河流及环境造成污染进行说明，让学生们知道无机盐在融雪过程中功不可没，但它是一把“双刃剑”，应将其合理利用，从而培养学生的辩证唯物主义观点，树立“绿水青山就是金山银山”的环保意识和可持续发展意识7。在讲授教学内容“碳酸盐”时，以“氨碱法和侯德榜联合制碱法”为切入点，说明将研究理论付诸于实际生产的重要性，通过引入两位科学家的事迹，尤其是引入“侯德榜”毅然放弃国外优越的生活从美国回到中国，在制碱技术和市场被外国公司垄断的背景下展开我国制碱技术研究。在艰难的科研条件和时间紧迫的情况下，突破了氨碱法制碱技术的奥秘，主持建成了亚洲第一座纯碱厂的“化学报国”事迹，让学生感受科学家们艰苦奋斗的科研态度和锲而不舍的科研精神，培养学生不畏艰难、无私奉献、严谨治学的科学态度以及培养学生勇于探索、勇于创新、勇攀科学高峰的社会责任感、使命感和为国家发展敢于奉献自我的家国情怀，增强民族自豪感8。在讲授教学内容“硫酸盐”时，以“不同类型的石膏类假山石和医用钡餐”为切入点，说明硫酸钙和硫酸钡都是重要的化工原料，在模型制作、塑像、室内装修等方面具有广泛应用，激发学生热爱化学的情怀，培养学生努力学习、学以致用的能力以及报效祖国的热情。在讲授“硝酸盐”时，以“火药是中国四大发明之一”为切入点，说明火药是一把“双刃剑”，既可以造福人类，也可以 杜意恩：无机化学“课程思政”教学案例的设计以“碱金属和碱土金属”中部分教学内容为例 353 给人类和自然环境带来灾难，应将其合理加以利用，培养学生的马克思主义辩证唯物主义观、社会责任感和家国情怀。4 4 案例反思案例反思 在坚持把“立德树人”作为中心环节，形成“三全育人”新格局这一背景下，将科学研究、新能源应用和发展案例等“课程思政”内容润物无声地融入“碱金属和碱土金属”课堂教学中，有助于学生对相关知识的深入理解与掌握，激发学生的学习兴趣，从而培养学生的科研精神、创新能力、社会责任感和爱国情怀。5 5 结结 语语 总之，在无机化学课程教学中巧妙地融入“思政元素”，寓价值观引导于知识传授之中，不仅可以活跃课堂气氛、开阔学生视野，丰富专业知识，激发学习兴趣，提高对专业知识的理解和掌握，促进知识到应用的连接，而且有助于培养学生学以致用、勇于探索、敢于创新、不畏艰难、勇攀科学高峰的精神，从而将学生培养成理想信念坚定、家国情怀浓厚、责任担当意识和科技强国使命感强烈的德才兼备的高素质专业型应用型人才。参考文献参考文献 1 习近平出席全国高校思想政治工作会议并发表重要讲话.2016.http:/ 马占营,范广,高丰琴,等.无机化学“课程思政”教学设计案例研究以绪论教学为例J.大学化学,2021,36(12):2101033.3 杨艳华,王宝玲,李艳妮,等.无机化学课程思政探索以“配位化学基础”中部分内容的教学设计为例J.大学化学,2021,36(3):2011024.4 朱文娟.无机化学 教学中课程思政案例分析J.云南化工,2022,49(1):148-150.5 胡芳东,夏其英,李琳,等.践行立德树人 聚焦课程思政以无机化学为例J.化学教育(中英文),2021,42(16):43-48.6 宋天佑,徐佳宁,程功臻,等.无机化学M.第 4 版.北京:高等教育出版社,2019.7 尹国杰,王莉,杨双花,等.“德融课堂、盐溶于汤”潜移默化植入思政基因以 无机化学 课程为例J.大众科技,2020,22(256):101-103+108.8 马喜峰.高职院校无机及分析化学课程思政建设的探索与实践J.广州化工,2021,49(10):187-188+199.The Design of Instructional Case on the“Curriculum Ideology and Politics”in Inorganic ChemistryTaking part of the Teaching Contents in Alkali Metals and Alkaline Earth Metals as an Example Yien Du1*,Shaohua Guo2*,Shan Lu3(1.Department of Chemistry and Chemistry Engineering,Jinzhong University,Jinzhong 030619,Shanxi,China;2.College of Engineering and Applied Sciences,Nanjing University,Nanjing 210093,Jiangsu,Chian;3.Personnel Department,Jinzhong University,Jinzhong 030619,Shanxi,China)Abstract:Abstract:In order to thoroughly implement the spirit of General Secretary Jinping Xis important speech at the National Conference on Ideological and Political Work in Colleges and Universities,and to build an education model in which inorganic chemistry courses and political theory courses go together in the same direction,this paper introduces the part of the inorganic chemistry course“Alkali Metals and Alkaline Earth Metals”.As a case of curriculum ideological and political teaching design,this paper discusses the implementation of curriculum ideological and political in alkali metals and alkaline earth metals from the aspects of teaching content,learning situation,teaching objectives,teaching key points,teaching difficulties,and the design of curriculum ideological and political elements.Keywords:Keywords:inorganic chemistry;alkali metals;alkaline earth metals;curriculum ideology and politics