无机化学“绿色环保”思政教学探索_付青霞.pdf

1132023 年4月无机化学“绿色环保”思政教学探索无机化学“绿色环保”思政教学探索付青霞，杨婕*，衷友泉*，程林，许文慧，钱坤，王华瑜，姜涛（江西中医药大学药学院，江西南昌，330000）摘要：课程思政是高校实现立德树人的桥梁。无机化学作为药学等专业的一门基础课程，能为学生学习化学类学科奠定基础。在教学过程中，教师讲述理论知识只是传道授业解惑的一部分，需要结合社会的发展，深度挖掘课程中的育人元素，实现对学生的知识传授和价值引领。化学是一门实用学科，也是一柄双刃剑，给人类提供了很多便利，也带来了许多环境污染问题。本文将绿色环保思政元素充分融入无机化学理论和实验课堂中，旨在培养学生强烈的环保意识，促进大学化学教学的绿色化。关键词：无机化学；课程思政；绿色环保中图分类号：O61；G641 文献标志码：A 文章编号：1008-3103（2023）02-0113-05Exploration on Green Environmental Protection Ideological and Political Teaching of Inorganic ChemistryFuQing-xia，YangJie*，ZhongYou-quan*，ChengLin，XuWen-hui，QianKun，WangHua-yu，JiangTao（SchoolofPharnacy，JiangxiUniversityofChineseMedicine，NanchangJiangxi330000，China）Abstract：Curriculumideologyandpoliticsisabridgeforcollegesanduniversitiestorealizemoralityandcultivatepeople.Asabasiccourseforpharmacyandothermajors，inorganicchemistrylaysthefoundationforstudentstostudychemistry.Intheprocessofteaching，teachers presentationoftheoreticalknowledgeisonlyapartofpreachingandteaching，itisalsonecessarytodeeplytaptheeducationalelementsinthecurriculumforstudentsincombinationwiththedevelopmentofsocietytorealizetheknowledgeteachingandvalueguidanceforstudents.Chemistryisapracticalsubjectandadouble-edgedsword，whichprovidesmanyconveniencesforhumanbeingsandalsobringsmanyenvironmentalpollutionproblems.Theideologicalandpoliticalelementofgreenenvironmentalprotectionisfullyintegratedintotheinorganicchemistrytheoryandexperimentalclassroom，aimingtocultivatestudents strongawarenessofenvironmentalprotectionandpromotethegreeningofcollegechemistryteaching.Keywords：inorganicchemistry；courseideologyandpolitics；greenenvironmentalprotection基金项目：江西中医药大学青年教改基金：无机化学教学大纲有效融入“课程思政”的研究（2021jzln-1）；江西中医药大学博士启动基金：两亲性富勒烯提高锡基钙钛矿薄膜质量及钙钛矿太阳电池稳定性（2020BSZR015）；“江西中医药大学校级科技创新团队发展计划”（CXTD22002）；江西省教改课题：中药制药专业化学类课程与思政元素有机融合的研究（JXJG-20-12-11）；江西省教育科学规划课题：课程思政背景下形成性评价体系建立的研究（22YB146）。作者简介：付青霞，（1990），女，博士，江西中医药大学副教授，从事无机化学教学工作；通讯作者：杨婕，（1971），女，硕士，江西中医药大学副教授，从事无机化学教学工作；衷友泉，（1971），男，硕士，江西中医药大学教授，从事无机化学教学工作。0 引言2016 年 12 月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，“推动思想政治工作优势，做好各类课程与思想政治理论课相结合，增强新一代大学生时代感和吸引力”。1 对化学教育工作者而言，应该花更多时间致力于寻找恰当的思政元素并将其如盐入水般融入无机化学教学课堂中，并在教学过程中逐步引起学生的情感共鸣，实现对学生的知识培养、能DOI:10.14127/ki.jiangxihuagong.2023.02.0251142023 年第 2 期（总第 166 期）力提高和价值引领。随着社会的飞速发展，化学给人类的生活和经济发展提供了大量物质基础，但是一些不规范的生产和过度开采，造成环境污染和破坏的现象也时有发生，值得每个人深思。2013 年 5 月，习近平总书记指出，要实现经济发展和生态环境保护双丰收，就需要坚持节约资源和保护生态环境的基本国策2。同时践行“绿水青山就是金山银山的理念。”3大一新生思维活跃，有强烈的求知欲，对价值目标的追求也向着正确方向发展，但环保意识较弱，实验操作经验较少。这就要求教师对教学思政内容、目标、方法等进行不断探索，在课堂中灵活运用多种教学方法和举措，不断地向学生传递环保观念，让学生潜移默化地树立较强的环保意识。本文从无机化学理论及实验课堂两方面入手开展对学生的环保意识教育。1 无机化学理论课堂在无机化学理论课堂教学过程中，要注重过程培养，教师在讲述专业知识的同时应结合一些常见的环境问题案例，通过图片、视频等启发学生们主动思考，并通过分组任务、翻转课堂等多种方法让学生更多地参与课堂，得到感悟，实践“以学生为主体，以教师为主导”的指导思想，实现“知识”与“思政”的化学反应，培养学生的环保意识。1.1 重金属污染在学习元素化学时，过渡金属元素大多数对人体有毒有害，例如汞、铅、镉等，这时教师可结合视频和图片介绍一些典型的环境污染案例，如 1956 年日本出现的“水俣灾难”，2009 年湖南浏阳镉污染，2011 年广东河源市紫金县血铅超标等，更加形象地说明这些元素的不当处理对人类带来的危害。在课堂上同时采用问题启发、案例以及分组讨论的教学方法，引发学生自主思考，引导学生运用所学的专业知识分析讨论问题，加强学生的环保意识，养成高度的社会责任感。1.2 温室效应随着人口的不断增加，人类对物质的需求也在不断提高，工业飞速发展，森林被大量砍伐，导致大气中的二氧化碳浓度不断上升，温室效应不断增强，全球变暖，全球气候灾难频发。2021 年 4 月，习近平总书记强调要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，实现人与自然和谐共处4。习近平总书记提出的碳中和，从化学平衡的角度来看，就是在大气层这个复杂的化学反应体系中，维持着二氧化碳的平衡。对于工业新增产能产生的二氧化碳排放，一方面，企业需要利用绿色化学技术或新能源减少使用矿石能源，减少二氧化碳的排放；另一方面，通过植树造林增加光合作用吸收或使用绿色化学技术将二氧化碳转化为其他固体物，从而中和新增的二氧化碳排放量。绿色化学技术在实现党中央提出的碳中和战略决策方面将起到巨大作用5。将绿色化学理念植入教学过程中，能让学生从小事做起，养成垃圾分类，多种树，在食堂尽量减少使用一次性制品等习惯，增强绿色环保意识。1.3 臭氧层破坏、酸雨，中药废渣、废水在学习氧族和卤族元素章节时，教师可以搜集可能出现的环境问题的图片及视频，如臭氧层破坏、酸雨、中药废水污染等。臭氧层是地球的“保护伞”。据报道，南极上空的臭氧层6存在巨大空洞，而氯和溴是破坏臭氧层的罪魁祸首。同时，让同学们查找相关资料和图片，分组讨论和展示被称为“空中死神”的酸雨是如何使水域和土壤酸化，阻碍农作物、林木的生长，诱发植物生病虫，同时损坏建筑物的。酸雨形成的主要原因是人类对大气排放的硫氧化合物过多，如工业生产中使用过多的煤排放的二氧化硫过量等。在课堂中向学生们解释出现这些现象的原因以及危害，告诫学生在以后的学习、工作生活中要尽可能避免产生此类污染物气体。此外，我国中药行业每年要消耗植物类药材 70万吨左右，每年产生的植物类药渣高达数百万吨。传统的中药废渣目前主要以堆放、填埋、焚烧的形式处理，不仅造成资源的浪费，也会增加二氧化碳等废气的排放。因此，如何科学合理地处理中药药渣成为中药制造业面临的棘手问题。研究发现，中药渣经过处理，其中含有的蛋白质、脂肪、糖类、维生素和矿物质等可以为动物的生长提供营养物质。因此，如何对产生的中药废渣进行资源化、减量化和无害化处理，将为学生以后从事科学研究提供一个实用的方向。此外，中药制药厂中会出现很多高浓度的中药废水污染，中药生产废水主要有蒽醌、木质素、生物碱、色素及水解产物等成分。作为药学类等专业的学生，学会妥善处理好这些污染是必须掌握的基本知识。1152023 年4月无机化学“绿色环保”思政教学探索1.4 侯氏制碱在酸碱平衡章节中，主要讲述侯德榜“中国人的骄傲”案例。“侯氏制碱法”突破了氨碱法制碱技术，使合成氨和制碱两大生产体系有机地结合起来，让合成氨中的氨气与水、二氧化碳生成碳酸氢铵，碳酸氢铵再与氯化钠生成碳酸氢钠和氯化铵。这种方法的使用将食盐利用率从 70%提高到 96%，完美地解决了氯化钙污染土地的难题，将氯化钙变废为宝，转化成可生产化肥的氯化铵。通过案例的展示，可以活跃课堂的氛围，潜移默化地将社会主义核心价值观植入学生心中，让同学们在以后的学习工作中承担起胸怀祖国、不断创新、保护环境的使命。1.5 电池污染在氧化还原和原电池章节中，可通过图片展示一些常见电池（干电池、镉镍电池）并说明它们的优缺点（包括污染性，如一粒纽扣电池会导致 600 立方米的水受到污染）7。常用的干电池中都含有铅、锰、汞、镉、锌等重金属，使用完随意丢弃，会对人类健康和环境造成不可逆的伤害。废旧电池对于环境污染的影响是不容小觑的，在丢弃电池时，电池作为有害垃圾要回收的常识需牢记于心。目前，废旧电池回收后的处理也成为绿色化学的热点之一。2 无机化学实验课堂无机化学大部分理论知识都是通过大量的实验探究积累得来，因此我们不仅要学习无机化学相关理论知识，也要非常注重对实验的学习和探究。然而在无机化学实验中，往往会产生大量的废弃物及遇到一些较难操作的实验，这就要求教师不仅要在课堂上教给学生实验的理论知识以及实验技能，而且要在实验前对学生进行安全、环保教育，使学生能够掌握一些对无机化合物造成的常见污染的治理和防范措施。2.1 强化学生环保意识无机化学实验课程是大一新生接触的第一门实验课程，由于地域课程差异，有些学生在高中时可能极少接触化学实验，甚至会产生恐惧或担忧。因此，第一节实验课至关重要，教师通过多媒体课件和虚拟仿真平台可以让学生了解无机化学实验中的基本安全常识、基本要求和注意事项等，并介绍正确处理在实验过程中遇到的有毒、有害、易燃易爆药品的方法，让学生能够做到在发生意外时及时谨慎处理。并告诫学生，安全无小事，实验需谨慎。在实验开展前要求学生对每个实验进行认真预习，熟悉实验步骤、实验药品的物化性质以及反应后的废液处理问题，培养学生良好的实验素质。在实验操作时严格按照实验操作步骤进行，最大程度地减少有害物质的产生，进而强化学生绿色化学的环保思想。2.2 合理设计实验内容在满足学生实验技能训练要求、达到教学目标的前提下，合理设计实验内容，摒弃毒性较大、对环境污染严重的实验，如氯化汞的配合物、硫酸铜的制备等实验。主要围绕基本化学原理、基本实验操作开设实验，如溶液的配置和标定、药用氯化钠的精制、浓度积常数的测定、醋酸电离平衡常数的测定、配合物的生成和性质等。同时，对每个实验的过程和实验步骤进行优化。对于一些不易贮存的试剂的实验，可以调整实验顺序，实现资源利用最大化。2.3 提倡微型化实验在进行一些无机化学定量分析实验的过程中，如酸碱滴定、配位滴定反应实验，为了更清晰直观地完成反应，实验时往往会采用高浓度大剂量溶液进行滴定，因而产生大量的废液、废渣。因此，在进行具体实验操作时，提倡改用微型实验仪器，部分性质实验用黑白点滴板代替试管，精确控制试剂的浓度和用量，减少实验试剂的用量8。做预备实验时，在能确保获得真实结果的前提下减少每种实验试剂的用量，从而减少废液、废渣的产生，助力环境保护。因此，在后期实验中，通过观察在部分实验中开展微型化实验，也可以达到实验的最终目的。微型化学实验可以减少对环境的污染，对化学实验改革具有巨大意义。2.4 妥善处理“三废”化学实验室不可避免会产生废水、废气、废渣，俗称“三废”，如果做不到妥善处理，将会给环境和人类健康带来巨大的危害。实验室对“三废”的绿色化处理原则：预先处理、分类收集、循环使用、集站式处理，实现真正的“零排放”9。2.4.1 预先处理在进行有废气产生的实验时，为了减少对人体和环境的伤害，务必在通风橱中操作。实验室中产生的有毒气体首先要通过转化、吸收（吸附）、收集等方法进行预处理，如实验室中常用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫、硫化氢、氯气等气体，而产生的废液都需要倾倒在指定的废液桶中，统一收集并定期进行预先处理。1162023 年第 2 期（总第 166 期）2.4.2 分类收集无机化学实验产生的废液成分复杂、多种多样，有些废液如果混合在一起，可能发生化学反应，发生爆炸或产生新的有毒物质，引起安全事故。因此，在处理不同废弃物时，必须确保在收集、贮存过程中不留下安全隐患。如氟化物、氰化物、硫化物、亚硫酸盐等不能与酸性物质共混，铵盐不能与碱性物质共混等，对不同废液需要根据其化学特征选择合适的容器和存放点进行分类收集，容器表面必须贴上标签注明废液种类、贮存时间。无机化学实验中的废渣也需要分类收集放置在不同的专用容器中，如钠、钾、锂等活泼金属既是易自燃性物质，又是禁水性物质，特别需要谨慎处理。2.4.3 回收再用实验室中产生的废液、废渣并非全部都没有价值，有些实验获得的产物通过收集后可以再次利用，如实验室制氨气后的氯化钙固体可以进行回收，用作干燥剂。实验室中的废铬酸洗液可用高锰酸钾氧化后继续使用。2.4.4 集站式处理学校会定期将每个实验室收集的废液等运往专业公司进行集中处理。2.5 采用虚拟仿真实验我们与企业合作开发了无机化学虚拟仿真软件，可以模拟真实实验。对于一些元素性质的验证实验，如金属的焰色试验、铅汞的配合物生成实验等，可通过软件模拟，让学生形象生动地观察各类反应的现象，从而有效避免有毒有害污染物质的使用和产生，还可以大大激发学生的兴趣。同时，学生可以通过模拟实验平台自己动手操作，熟悉整个实验流程，对相关理论知识有更深的理解。结合软件，对学生进行实验操作的考核，实现实验操作改革，让学生可以进一步掌握实验操作技巧。此外，对于一些难操作、较复杂的实验，通过虚拟平台可以减少学生可能因多次实验失败而产生的挫败感，增强学生对实验的兴趣。虚拟仿真平台不仅可以提高教学质量，而且可以实现实验的绿色化10，特别是在疫情的影响下，有些学校无法在实验室正常开设实验，出现“只能看不能做”的问题。而虚拟仿真平台可以实现“时空跨越，绿色共享”，让学生坐在宿舍或家中就可以完成实验，掌握实验的基本操作流程。3 思政评价创新考核模式，增加思政考核环节，注重学生思想道德素质和创新能力在评价中的导向作用，从而提升育人实效。通过细心洞察学生的反应，建立课堂表现检核表（如下表 1），适当的时候以学生访谈、问卷调查、专题讨论、评价量表（如下表 2）等方式考察育人效果。结果发现，学生对“绿色环保”思政教育的反应是积极的、向上的，他们也接受这种渗透式、潜移默化的思政教育方式，对课程本身的学习积极性、主动性也有提高，实现了德育、智育的相互促进。表 1 基于课程表现的检核表（样表）表现行为行为判断得分是/否提前预习上课专心听讲认真做笔记不和同学说话不玩手机上课不睡觉积极完成课堂作业积极回答问题与老师互动课后复习1172023 年4月无机化学“绿色环保”思政教学探索4 结语化学在造福人类的同时也给生态环境造成了伤害，为了实现社会的和谐发展，将环保理念融入药学类等专业无机化学理论和实验教学改革中刻不容缓，这也是化学教育者义不容辞的责任。大一新生正处在世界观和人生观形成的关键时期，让学生通过对化学学科的学习深刻认识到环境保护的重要性，并形成环保意识，能使他们将来不论从事何种工作，都能将环保意识永挂心中。参考文献1 学 习 贯 彻 习 近 平 总 书 记 在 全 国 高 校 思 想 政治 工 作 会 议 重 要 讲 话 http：/ 习 近 平 在 中 共 中 央 政 治 局 第 六 次 集 体 学 习时强调 http：/ 习近平在哈萨克斯坦纳扎尔巴耶夫大学发表重要演讲 http：/ 将碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局https：/ 尹国杰，母小明.应用型大学化学实验教学实践J.洛阳理工学院学院（自然科学版），2018（3）：94-96.6 vonderGathenP，KiviR，WohltmannI，etal.ClimatechangefavourslargeseasonallossofArcticozoneJ.NatureCommunications，2021，12（1）：1-17.7 徐飞，李生英，汪淼.无机化学实验绿色化设计与探索J.甘肃高师学报，2012，17（2）：86-878 王永刚.微型化学实验的开发设计J.高师理科学刊，2012，32（3）：115-1179 秦德志，张丽.无机化学实验教学绿色化的探索与实践J.广州化工，2014，42（2）：152-15310 李成未，郑会勤，司晚令.无机化学实验绿色化设计与研究J.河南教育学院学报，2011，20（3）：59-61表 2课程思政评价量表评价项目评价内容评价标准优（5 分）良（4 分）中（3 分）差（2 分）得分分组讨论中合作意识听取别人的意见，承担一部分活动的工作合作意识强，沟通组织能力好，并积极帮助有困难的其他成员，学习效果好能听取别人意见，与其他成员互相合作，共同提高，学习效果较好有合作意识，但沟通总结能力有待进一步提高不能很好地与他人合作学习翻转课堂思维的条理性能够有条理地表达自己的意见，清楚解决问题的过程逻辑性强，能够有条理地表达自己的意见，清楚解决问题的过程能够较有条理地表达自己的意见，较清楚解决问题的过程表达能力一般，解决问题的条理性一般不能够有条理地表达自己的意见，不清楚解决问题的过程翻转课堂思维的独创性做事有计划，善于用不同的方法解决问题，独立思考做事计划性强，能通过独立思考，产生创造性的思想和见解能够独立思考，偶尔有新的思想和见解独立思考能力一般，不擅于提出新的思想和见解不能够独立思考，不能够产生新的思想和见解课后是否愿意参加公益活动积极主动参加公益活动积极，热情，主动积极热情但稍欠主动态度一般较差生活中是否愿意垃圾分类积极主动进行垃圾分类积极，主动积极但稍欠主动态度一般较差就餐时是否自愿带碗筷代替一次性餐盒积极主动带碗筷积极，主动积极但稍欠主动态度一般较差总评