刘晓瑭，余林梁，陈洁2华南农业大学材料与能源学院，广州 50642

2华南农业大学马克思主义学院，广州 510642

课程思政在国内众多高校和专业开展得如火如荼，逐渐成为教育界的理论和实践热点[1–5]，教育部2020年颁布的《高等教育课程思政建设指导纲要》(以下简称《指导纲要》)具体提出了不同专业课程思政的切入点和重点内容[6]。无机化学的发展史以及与现代生产生活的紧密联系中都蕴含着深刻的课程思政素材。一线教师们也在积极探讨和实践“课程思政”的建设理念、实施途径和方法等[7–12]。我校应用化学专业是国家一流专业，材料化学专业是广东省特色专业，在无机化学的课程思政教学中以“成果导向教育”(Outcome-Based Education，OBE)理论为基础进行了一系列的探索，研发了无机化学课程思政微课件，已获得软件著作权授权[13]。本文尝试用具体的教学案例说明课程思政素材与各教学环节的知识点有机融合的实践。

OBE理论[14]强调在教学中采用“以学生为中心”的教学方法，帮助学生取得课程目标预定的学习成果。这里所说的成果是学生通过某一阶段学习后所能达到的最大能力，其特点包括：① 成果不只是学生相信、感觉、记得、知道和了解，更不是学习的暂时表现，而是学生内化到其心灵深处的历程；
② 成果不仅是学生所知、所了解的内容，还包括能应用于实际的能力，以及可能涉及的价值观或其他情感因素；
③ 成果应兼顾生活的重要内容和技能，并注重其实用性。这三个特点体现了课程思政属性。

基于OBE理论制定的无机化学课程思政实施路线如图1所示。首先依据专业目标确定课程目标；
其次依据《指导纲要》建立素材库并在教学过程中不断优化；
然后采用反向设计正向实施的思路完成课堂教学各环节的设计和教学活动；
最后通过考核与评价检验教学效果，并反馈到教学内容环节，为下次教学提供持续改进的依据。

图1 无机化学课程思政实施路线图

2.1 修订课程教学大纲，明确课程思政目标

无机化学基于OBE理念设定课程目标。依据《指导纲要》我们将无机化学的课程思政教学目标分解为三个具体目标：① 具有追求真理、严谨治学的求实精神和勇攀高峰、敢为人先的创新精神，认识创新在我国现代化建设全局中的核心地位；
② 具有胸怀祖国、服务人民的爱国精神和淡泊名利、潜心研究的奉献精神，理解科技自立自强作为国家发展战略的重大意义；
③ 具有较强的持续学习、自我完善的人文素养和社会责任感、使命感，努力把自己的科学追求融入建设社会主义现代化强国的伟大事业之中。

2.2 建立特色鲜明的课程思政教学素材库

课程思政素材库的建立是课程思政教学体系的基础。我们主要通过以下途径挖掘课程思政素材，建立素材库：① 从化学史中寻找影响科学前进走向的关键事件，了解无机化学发展中的重要人物为人类做出的学术贡献和他们的经历、品行及思想；
② 从身边的化学中挖掘素材，将任课教师或本专业教师的科研成果与课程知识点相融合，将化学化工产业发展中的案例与课堂知识相融合，将学校和地方特有的精神、人文等素材与专业知识相融合；
③ 从传统文化中挖掘素材，无机化学古而有之，但现代化学主要形成于近现代的西方国家，而同时期的中国正处于内忧外患的风雨飘摇之中，因此，我们将课程思政聚焦于融合中华传统文化，弘扬爱国主义，立志奉献国家、服务人民。

2.2.1 中华传统文化和爱国主义情怀

爱国主义是人们对自己家园以及民族和文化的归属感、认同感、尊严感与荣誉感的统一。中华传统文化博大精深、源远流长，相关典籍浩如烟海，是思政教育和价值引领的重要载体。典籍论述和诗词歌赋中包含大量无机化学的实验和现象，将其融入到无机化学教学中，与学生一起从中华传统文化的角度去审视无机化学，用无机化学的原理解释和理解传统文化中的相关表述，既有助于理解无机化学的知识、方法和内涵，又有利于继承和创新传统文化，复原民族根基，增强民族自信。表1是笔者在教学中常用的素材，对标课程思政目标③具有较强的持续学习、自我完善的人文素养和社会责任感、使命感，努力把自己的科学追求融入建设社会主义现代化强国的伟大事业之中。

表1 无机化学课程思政教学中常用的中华传统文化素材

(续表1)

促进无机化学发展的科学家灿若群星，无论是中外的化学家都深深地爱着自己的祖国(表2)。例如镓、锗、钋、钫的发现者都用自己的祖国来命名其发现的新元素，其中钫的发现者佩里是居里夫人的助手；
为了祖国的发展，放弃优渥的生活和工作条件，是国内外伟大科学家的共有品质，如化学领域的阿累尼乌斯、戴安邦、唐敖庆、徐如人、郑兰荪、……。无机化学课程要用这些与课程相关的事实塑造学生的爱国主义情操和坚定为国家、为民族奋斗的志向，认识创新在我国现代化建设全局中的核心地位，理解科技自立自强作为国家发展战略的重大意义，努力把自己的科学追求融入建设社会主义现代化强国的伟大事业之中。

表2 科学家的科学精神和爱国情怀主要素材

(续表2)

2.2.2 科学精神和科学方法

科学的课程必然要讲科学技术中包含的科学精神和共同体利益，要深刻体会科学发展中透射出的信仰真理之光，体现出的实事求是、探索创新的精神以及科学伦理、学术道德等。科学精神和品德主要包括崇实、贵确、求真、创新、存疑等精神以及树立高尚理想、为道献身、艰苦创业、勤奋不懈、谦虚好学、乐于协作等高尚品德[15]。无机化学作为典型的自然学科，在其发展过程和发现研究中必然蕴含着尊重实验事实的科学精神和逻辑严密的科学思维，教师在课堂上有意识地总结和概括，必定会使学生感受到科学精神的力量，逐渐形成科学的方法论。化学发展过程中经历的重大事件，都蕴含着科学思维、科学方法和创新方法；
百余年来诺贝尔化学奖的获得者和获奖理由以及我国无机化学各领域的创始人及其贡献，都蕴含着深刻的科学精神和科学伦理，如表2和表3所示，体现了课程思政目标中“追求真理、严谨治学的求实精神，勇攀高峰、敢为人先的创新精神和淡泊名利、潜心研究的奉献精神”。拉瓦锡发现了氧气，从实验的角度验证并总结了质量守恒定律，将化学从定性研究转向了定量研究。阿累尼乌斯在上大学期间突破权威思想，提出不同于主流观点的电离理论。通过这些故事，学生既了解了科学事实，也体会到科学发展的艰辛，跟着科学家一起进行研究和探索，还感受了科学家尊重事实、追求真理的人格魅力，科学精神和科学方法论就这样慢慢形成和建立。测定分子偶极距是确定分子结构的一种实验方法，德拜因此获得1936年诺贝尔化学奖，学生可以认识到科学的结论来源于科学的研究方法和严密的实验数据，任何理论都要经过实验的检验，要符合测定结果的事实，而不是相反。再如，徐光宪先生以身许国从事核燃料萃取化学研究，筹建核燃料后处理厂，制造原子弹原料钚。之后转向稀土分离和萃取方面的研究，提出了稀土串级萃取理论，“一步放大”，直接应用于生产实际，引导稀土分离技术的全面革新，使中国稀土分离技术达到国际先进水平，促进了中国从稀土资源大国向高纯稀土生产大国的飞跃，获得2008年度国家最高科学奖。从徐先生的经历中，不仅能够了解科学研究方法和知识的迁移，更能感受先生胸怀祖国、服务人民的爱国精神。化学发展史上也不乏违背科学精神和科学伦理的实例，例如托马斯∙米基利的两大发明四乙基铅和氟利昂的兴衰史，可以看到科学技术既能给人类带来巨大的物质利益，同时也可能隐藏着致命的危机。在科学研究和成果推广中，一定要兼顾经济与社会效益。

(续表3)

2.2.3 马克思主义哲学原理

科学的发展与辩证唯物主义和历史唯物主义是不可分割的。无机化学的发展过程、具体内容都遵循着辩证唯物主义和历史唯物主义的原理，主要素材如表4所示。在教学中与学生讨论和总结其中蕴含的哲学原理，有助于他们形成正确的世界观和掌握科学的方法论。无机化学中观察到物质的物理化学性质归根结底是由物质的结构决定的，体现着本质和现象的对立统一关系；
物质结构百余年的研究发展史就是建立在世界是物质性的认识基础上的，唯物论是其全部知识的基石。无机化学理论和实践的发展也是对马克思主义哲学思想的有力论证，教师用学科的最新研究成果来诠释马克思主义的唯物辩证法。无机化学发展史是曲折的螺旋式上升的，教师对科学史的客观生动的讲授和评述本身就是践行马克思主义哲学原理。

表4 无机化学中体现马克思主义哲学原理的主要知识点

2.2.4 可持续发展的理念和实践

全球可持续性发展不仅仅是一个挑战，而且是21世纪的决定性挑战。可持续性作为一个值得研究的课题为学生提供了新的学习内容，作为一个值得解决的问题为学生带来了可以思考和发问的新问题，帮助他们想象并实现可持续的未来[22]。学生在学习化学过程中应该有机会了解人类所面临的问题、思考应该做什么和怎么做，以及自己在为人类的可持续发展提供可行的解决方案中能做的工作，并且准备好用化学知识为解决这些问题提供自己的策略。在课程学习过程中，应该给学生提供更多的可以使每个人的生活发生变化的化学信息，以便学生能够利用这些信息以及对化学的深入了解，来应对今天和明天的挑战。这也是我们课程思政中的重要内容，主要素材见表5。

OBE理论的实施原则之一就是以最终学习成果为起点，反向设计，正向实施。在教学设计中依据课程教学目标，寻找实现途径，将思政元素融入知识点(表1–表5)，即反向设计；
在教学中则以知识点为根本，将隐含于知识中的思政元素显化，在知识传授中顺理成章地带出科学知识及其发展中蕴含的认知基础、价值取向，使学生在“求真”的同时得到正确的世界观和价值观的启示，涵养人文情怀和科技伦理，即正向实施。每次课的教学包括课前预习/自学、课堂讲授和课后实践三个环节(图1)，在此重点介绍BOPPPS六环节课堂教学中的课程思政融合。

表5 体现可持续发展理念的课程思政素材

3.1 导入(Bridge-in)

成功的导入是课堂达成学习目标的首要环节，导入的形式可以多种多样。多年来，笔者采用“Morning Buzz”环节作为导入，每次开始上课前，选取与课堂教学内容相关的诗词歌赋、文献典籍以及学科发展前沿、生活实例、国家政策、社会热点、名人名言等与学生讨论哲学、阅读、科学、教育、时事、政策等，并顺其自然地引入本次课的教学内容。例如，3月12日是植树节、3月21日是世界森林日、3月22日是世界水日，都是引入可持续发展理念的素材和节点，从时事自然地进入课堂教学中的知识点。再如，用余音演唱明代诗人于谦的《咏煤炭》作为碳族课堂教学的导入，余音是焦裕禄的外孙，视频中有焦裕禄的雕像和坐过的藤椅，在余音的深情演绎中，深刻体会到焦裕禄燃烧自己服务人民的精神，同时从诗句中提炼出化学问题。“碱金属和碱土金属”用于谦的《石灰吟》导入，学生通过作品感受民族英雄于谦的爱国情怀和“要留清白在人间”的人生气节，诗句中涉及的化学反应式自然地将课程引入主题。配位化学基础节选屈原“离骚”中的诗句(图2a)，学生从中感受到诗人深沉的爱国情怀和自强不息的报国之志，并认识“茹蕙”，在《诗经》中用“缟衣茹蕙”描写了身着白衣系着红色腰带的朴素姑娘，表明我国西周时期就使用配合物做染料(图2b)。学生了解了文学作品中所蕴含的科学知识，既是知识和文化的传承、也是爱国主义素材。

图2 配位化学基础第一次课的课件截图

3.2 学习目标/成果(Objective /Outcome)

学生在开始学习前应明确本次课程的学习目标，或者可以取得的学习成果。笔者每次课都是用“今日主题”展示课程主要内容和学习目标，包括所要达成的课程思政目标，学生既可以有目标地进行学习，也可以作为检验学习效果的提示。

3.3 前测(Pre-assement)和后测(Post-assessment)

前测和后测就是在课程开始前和主要教学内容讲授完成后，进行的快速的小测，用以检验上次课的学习成果或本次课的预习效果及本次课学习情况。一般用1–2个选择题或填空题，测验内容以知识点为主，也可以体现课程思政的内容。例如，在碳族用“以下气体属于温室气体的是：(a) CO2；
(b) CH4；
(c) N2O；
(d) CCl2F2；
(e) O3”作为前测或后测，就兼顾了元素性质的知识点和可持续发展的课程思政要素。

3.4 参与式学习(Participatory Learning)

OBE强调的是以学生为中心的教学，通过参与式学习学生不仅能知道和了解知识，还能提高实际应用能力和生活技能，从而将其中涉及的价值观或其他情感因素内化到其心灵深处。在无机化学教学中常采用问题导向学习(Problem-based learning，PBL)、体验式、探究式、小组学习等参与式学习方法。

3.4.1 案例1 综合选用课程思政素材，设计小组探究式学习内容

在学习铅的性质时，给出如下材料：① 葛洪是东晋道教学者、炼丹家(化学家)、医药学家。在《抱朴子》的《黄白》卷中说，“铅性白也，而赤之以为丹，丹性赤也，而白之以为铅”。② 葛洪的名著《肘后备急方》中记载了多种药物，其中密陀僧(PbO)被现代医学证明具有消毒杀菌作用，可用来做防腐剂。③ 民间酿酒，有时会出现酸味，有人用以下的方法除去酒中酸味：把在空气中加热过的铅投入酒中，加盖，不久酒的酸味消失并具有甜味。④ 四乙基铅是托马斯∙米基利发明的汽油抗爆剂，为了隐瞒铅的存在，刻意称其为“乙基”；
在回应质疑的新闻发布会上，米基利将四乙基铅洒在手上，并足足闻了瓶子里的四乙基铅一分钟之久，以混淆视听；
米基利因此项发明获得了金钱和地位；
20世纪90年代含铅汽油被各国禁用。⑤ 2019年1月，九部门联合印发《废铅蓄电池污染防治行动方案》，整治废铅蓄电池非法收集处理污染环境，提高废铅蓄电池规范收集处理率。要求学生以小组为单位，查阅文献并讨论以下问题：(1) 材料①中的“丹”指的是什么物质？写出涉及的化学反应；
有人说“葛洪最早发现了可逆反应”，这样的说法对吗？为什么？(2) 古代和现代如何获得密陀僧？(3) 写出材料③中涉及的反应方程式，并评价这个方法。(4) 用化学反应式表示材料④中四乙基铅的合成方法，并讨论四乙基铅合成和使用中的安全性，应如何评价发明者米基利的行为？为什么直到20世纪90年代才禁用含铅汽油？(5) 铅蓄电池的电极反应如何？计算其标准电动势，并与实际标称电压对比。(6) 废铅蓄电池应如何处理？若不能规范收集处理会造成哪些污染？(7) 根据上述素材画出物质间相互转化的思维导图，并总结铅及其化合物的性质。

本设计中涵盖了铅的物理性质、化学性质、氧化还原反应的概念和计算、可逆反应的概念等知识点，包含了中华传统文化、科学伦理、化学在生活中的应用和可持续发展等课程思政元素。在课堂上各组代表用ppt形式展示各自的学习成果。结果表明他们查阅了大量的资料，不仅包括知识点本身，也包括对历史人物和政策文件的了解，对科学的双刃剑性质和科学家的道德底限的思考。在课件的制作和展示过程中，不仅学习了相应的知识点、提高了自主学习能力，也将文化自信、科学精神、科学方法和可持续发展理念等潜移默化地融入每个人的价值观体系中，增强了学生的责任感和使命感。

3.4.2 案例2 通过课堂讨论和课程论文，不断强化可持续发展理念

在化学热力学的教学中，课前发布预习提纲、阅读素材及查阅资料的思路，在课堂教学中与学生讨论能量的获得、煤的燃烧、生物燃料等替代能源的获得以及结合化学动力学影响因素来探讨绿色化学家特别重视催化反应的原因，得出高效利用能源和寻求绿色能源的方式。在元素的学习中，将物质性质的学习融合在相应的环境问题和解决策略之中，然后通过总结引发讨论和思考。在卤素的学习中围绕氟利昂等对臭氧层的破坏讨论应对气候变化的策略(图3a)，以及由次氯酸作为净水剂引出的关于自来水净化和节水方式的讨论，在氧族的臭氧学习中更进一步讨论相关的机理；
在氧族的学习中，通过H2O2的制备方法，重点了解“零排放”的绿色化学工艺这种实现可持续发展的重要途径，在今后设计实验和研发新物质时要关注到绿色化生产、节约能源等问题，树立可持续发展的观念；
氮族的关注点是海洋酸化和酸雨的形成及治理方案(图3b)，以及由氮和磷造成的水质富营养化问题；
碳族聚焦于温室效应及应对策略(图3c)。在此基础上，学生通过讨论、查阅文献，自拟题目按照学术论文的格式每人完成一篇3000–8000字的课程论文(图3d)。

图3 元素教学中与可持续发展理念相关的讨论和课程论文的课件截图

3.5 总结(Summary)

课堂小结包括本次教学涉及到的知识点和价值取向，不是戛然而止的罗列，而是余音绕梁的思考。配位化学基础的最后一次课是晶体场理论及配合物的颜色，课程的总结包括两点：1) 配合物的显色机理有d–d跃迁和电荷跃迁，若中心原子为稀土离子则会发生d–f跃迁和f–f跃迁，如北京大学黄春辉院士团队制备的Eu配合物中Eu的发光机理为d–f跃迁和f–f跃迁(图4)，可应用于OLED显示领域[23]；
2) 配合物结构的理论不止价键理论和晶体场理论，这些理论中还未解决的问题将在唐敖庆先生建立的配位场理论和其他理论中获得解决，用唐先生学术报国的情怀为学生后续学习提供动力。

图4 Eu-1 (a)和Eu-2 (b)的单晶结构及对应的荧光光谱(c)和(d)

无机化学课程思政教学的评价和反馈多年来都有一定的共性。学生学习成果调查表明，学生印象最深的环节是每次课的“Morning Buzz”，感觉别开生面，超越了学科和时空界限，思路开阔、受益匪浅；
大多数的学生认为自己的学习方法、研究方法得到了提升，了解了科学精神和科学本质，提高了质疑能力和创新意识；
在课程中了解了学科前沿进展，提高了学习兴趣，发现了学科和专业的研究方法，看到了学科和专业发展的延续性和广阔的前景；
感受到了自己的社会责任感和历史使命感，有强烈的国家和民族自豪感，并有勇气用自己的能力和努力建设更美好的国家。每学期三次小组探究式学习环节，从单一主题的探究到综合性的探究，学生自主学习的能力和交流展示的能力在不断地提高，从单纯探究知识点到综合思考化学与社会、与未来的关系，再到思考科学的本质和科学家的道德和品质。从学生撰写的课程论文中可以深刻地感受到学生的学习能力和研究能力的提高，也能感受到他们的社会责任感和家国情怀。

课程思政是新时代中国语境下的“课程观”，在无机化学教学中我们用“以学生为中心”的教学理念，基于OBE理论精心设计每个教学环节，将知识传授、能力提升和价值引领凝聚为统一发展的整体。依据课程特点和学生原有的价值观念和态度倾向，选取中华优秀传统文化和爱国情怀、科学精神和科学方法、马克思主义哲学原理以及可持续发展的理念等课程思政元素，用形式多元的设计和新颖的教学活动促使学生讨论、反思和体验，获得最大的学习成果，推动学生在参与式课堂学习中理解认同课程的价值目标并内化为自己的价值自觉和实践行动，学生学习专业知识更主动积极，思想认识，特别是民族自豪感和社会责任感显著提升。学生的收获和进步是我们坚定课程思政的信心，不断更新素材和教学方式的动力。

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