普通化学课程思政的教学探索与实践

樊石艳 卫学宁(山西师范大学临汾学院，山西 临汾 041000)

1 背景介绍

课程思政是指发挥思想政治理论课育人功能的同时，梳理专业课程中所隐含的思想政治教育元素和承载的思想政治教育功能，并有机融入实际课堂教学中，实现思想政治教育与专业课教育的统一[1]。教育部党组书记、部长陈宝生关于课程思政有这样一段论述：“课程思政是专业课和真善美的结合。人类的专业知识都是在人类追求真善美的过程中逐渐形成的，每一门专业课领域都天然蕴含着真善美的元素。”因此，深入挖掘各门专业课所蕴含的思想政治教育资源，润物细无声地融入课程教学的各个环节，将知识传授、能力培养上升为价值引领，是课程思政成功落地的关键，也是目前高校积极探索课程思政实施的难点部分。当前全国各普通高校关于课程思政的教育改革开展如火如荼，并取得了一定的成果[2]。在化学专业课课程思政的改革方面，中南大学在《无机化学》教学实践中，充分挖掘了课程中蕴含的丰富的思政教育元素，如讲授卤素元素时，会融入氟气制备的“科学史话”等，为相关课程的课程思政改革提供了借鉴和参考，目前如何具体的将这些思政元素有机的融入实际教学过程中的应用案例仍很少，需要更多的高校教师进行深入的研究和实践。普通化学是高校医学、食品、生物、等非化学专业的大一新生必修的一门专业基础课，旨在使学生掌握化学“三基”，为后续课程的学习打好基础[3-5]。本文以科学教育专业学生为教学对象，以陈媛梅主编的《普通化学》第八章化学键与分子结构中第三节“杂化轨道理论”的思政教学为例，探索如何润物细无声的将思政教育元素融入实际课堂中，以期为同行教师开展专业课程思政积累有效经验，为今后的普通化学课程思政教学实践提供参考。

2 教学目标

知识目标：使学生能阐述杂化轨道理论的要点，并运用该理论解释分子的成键情况及空间构型等问题。

能力目标：培养分析、归纳、空间想象能力和学以致用的能力。

思政目标：通过了解科学家科学研究的历程，培养学生坚忍不拔的追求科学真理的科学精神，引导学生树立正确的科学观，通过学习科学家为社会做出的重大贡献，激励学生勇担社会责任，做一个真正有益于社会、有益于国家的人。

3 教学实施

教学过程从课前、课中和课后三阶段具体实施思政教学。

3.1 课前—课程思政的精心导入

以清华大学物理系向义和教授的文章《化学键的本质是怎样被揭示的》为主要阅读资料，学生小组查找相关资料和教材，总结诺贝尔化学奖兼和平奖获得者莱纳斯·卡尔·鲍林价键理论的思想起源和形成过程，并将总结的结果发布在钉钉群作为提交的预习作业，课前任务一是让学生对价键理论的发展的认识更加系统化，如路易斯的共用电子对理论和海特勒和伦敦提出的价键理论在化学键发展中重大影响。二是激发学生对新问题的提出和解决的思维兴趣，以引起其对新知识的热烈探究。

3.2 课中—课程思政的合理实施

在教学实施过程中主要运用问题驱动的教学方法，通过推送《化学键的本质是怎样被揭示的》，设置3个环节，引导学生进入鲍林价键理论的研究情景中，以鲍林的角色去探索杂化轨道理论的形成过程，体验科学家的科研历程，培养对科学研究的兴趣，树立坚忍不拔的追求真理科学精神。

第一环节：问情景导入，提出问题

《化学键的本质是怎样被揭示的》中碳原子的四面体问题片段：“早在19世纪后期 ,荷兰科学家J.H.范特霍夫和法国科学家J .拉贝尔各自独立提出：碳原子以正四面体的构型形成四根键，化学家都知道这点并从实验上证实，这些化学键保持几乎相同的长度和强度 ,并指向四面体的四个角上。这是向三维分子结构观点迈出的第一步[4]。”但是这却跟价键理论不符。面对这一问题，鲍林提出挑战，他是如何去解决这一问题？围绕问题，教师引导学生提出分问题：

(1)利用价键理论预测碳和氢形成的最简单化合物，与实验验证的甲烷在分子组成和构型上有什么不符?

(2)鲍林基于海特勒和伦敦的能量交换说提出了怎样解释和验证？

第二环节：小组讨论，分析解决问题

问题1：利用价键理论预测碳和氢形成的最简单化合物，与实验验证的甲烷在分子组成和构型上有什么不符?

针对这一问题，学生经过小组讨论，可以解决，教师抽取小组代表进行回答。学生通过分析碳原子价层电子构型，根据现代价键理论无法解释这种与实际不符的结果，了解到现代价键理论的局限性。教师在此可以引出思政元素：学习科学家不怕挫折，百折不挠的求知精神，坚忍不拔，敢于创新的开拓精神，了解到科学的发展是不断完善和创新的过程，鼓励学生深入学习，敢于大胆质疑，不断创新。

问题2：鲍林基于海特勒和伦敦的能量交换说提出了怎样解释和验证？

［学生活动］再次阅读课前推送的资料，分析鲍林研究的思路和思维，可以分析出鲍林基于海特勒和伦敦的能量交换说大胆的提出一种假说：“形成四个四面体化学键所产生的能量交换足以打破物理学家亚层中的四个成对电子,并使它们组成新的形式”。并进一步用量子力学的计算方法进行验证，总结出杂化轨道理论—原子轨道在形成共价键的过程中是可以改变的，即原子轨道可以进行“杂化”，然后重叠形成更稳定的共价键。从而较好的解释了甲烷的分子结构问题。在这个过程中，教师可以引出思政元素：任何科学理论的提出并不是空想，而是科学家经过大量的学习与研究，不断得验证，不断完善的过程。接下来通过两个问题的设问，引出本节课学生需掌握杂化轨道理论的要点和应用。

问题3：杂化轨道的基本要点有哪些？

［教师活动］要使学生理解杂化轨道，教师可以借助形象的比喻来帮助学生理解轨道杂化的抽象过程。可以先给学生解释，原子轨道的杂化实际上就是“先混合，再重新分配”，这样学生就感到稍微熟悉了，从而再次强调杂化轨道的概念。教师可以借助模具展示杂化轨道的特点：数目和形状。紧接着教师设问什么样的原子轨道才能发生杂化呢，引出杂化条件。同时教师举例加以说明，帮助学生理解清楚。

［学生活动］自主阅读教材中杂化轨道理论的基本要点，并小组讨论：为什么杂化轨道的形状通常是一头大一头小的“葫芦”形。

［教师活动］针对疑问适当点拨：与其他原子形成共价键时，能够使重叠最大，形成的共价键更加趋于稳定。同时强调只有在形成分子的过程中才会发生原子轨道的杂化。在杂化的同时，成对价电子通常被激发到空轨道上形成单电子。

问题4：杂化轨道理论的应用：杂化轨道类型有哪些，与分子的空间构型有什么关系？

［教师活动］讲授杂化轨道有多种类型，按照参与杂化轨道的种类有s-p型、d-s-p型、s-p-d型。这里主要讨论s-p型杂化轨道：sp杂化、sp2杂化和sp3杂化。杂化轨道理论如何去解释分子的空间构型，我们设置了四个探究问题，层层递进，组织学生进行探究。

探究一：sp杂化： BeCl2分子是直线型分子，有两个共价键，键角为180°，用杂化轨道理论加以解释其如何成键。

探究二：sp2杂化：BCl3分子空间构型是平面三角形，键角为120°。试解释如何成键。

探究三：sp3杂化：CH4分子空间构型是正四面体，键角为109.5°。试解释如何成键。

在探究一活动中教师可以先借助动画模拟来讲解成键过程，重点强调“激发”“杂化”，讲述杂化轨道的成分、夹角和空间构型，相同分子空间构型的分子。紧接着学生小组完成探究二和三活动，并借助于教师提供的动画模拟完成展示、讨论、答疑。此过程充分调动了学生的积极性，提高了学生团队协作能力和敢于质疑的科学精神。

［教师小结］总结杂化轨道类型和空间构型的关系，强调等性杂化的概念。

探究四：分析NH3成键情况，是否是等性杂化。

［教师活动］点拨：孤对电子占据的杂化轨道能量将其他杂化轨道能量较低，杂化轨道成分不同，引出不等性杂化。

［学生活动］分析H2O分子的成键情况，比较等性杂化和不等性杂化的空间构型和键角的变化。

［教师小结］可利用思维导图总结杂化轨道的要点、类型和应用。进一步阐释杂化轨道理论成功的解释里碳原子的四面体问题，但需说明其也有局限性：可以解释一些分子的构型，但无法预测分子的空间结构，为后续价层电子对互斥理论和分子轨道理论的学习作铺垫。

第三环节：畅所欲言，交流心得

教师讲述鲍林获得的两次诺贝尔奖事迹，学生可以结合课前搜集鲍林的相关生平，畅所欲言。“1954年，鲍林由于对化学键本质的研究以及用化学键理论阐明复杂物质的结构而获得了诺贝尔化学奖。”教师可以引出思政元素：学生通过体验鲍林科研历程，探索杂化轨道理论的形成和应用，培养刻苦钻研，敢于质疑和创新，永不服输的科学精神。“1962年，因反对核弹在地面测试行动获得诺贝尔和平奖金，次年以《科学与和平》为题在奥斯陆大学发表领奖演说。”教师可以引出思政元素：学生通过了解鲍林在人类和平事业上做出的贡献，培养学生要肩负自己的社会责任，从身边做起，从小事做起，做一个真正有益于社会，有益于国家的人。

3.3 课后—课程思政的充分拓展

为了提高课程思政效果的可持续性，可鼓励学生课外探索学习，拓宽知识的广度，设置开放性作业：“鲍林是惟一一位先后两次单独获得诺贝尔奖的科学家。曾被英国《新科学家》周刊评为人类有史以来20位最杰出的科学家之一，与牛顿、居里夫人及爱因斯坦齐名。然而，路透社在报道鲍林逝世的消息时却说，他是“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一”。”推荐阅读鲍林相关文章和生平，如《鲍林》。以论文的形式研究鲍林为什么会被称为“20世纪最受尊敬和最受嘲弄的科学家之一”

4 结语

总结课程思政的教学经验，每门专业课中都蕴含着丰富的思政元素，普通化学中物质结构基础模块部分，理论性较强，内容较抽象，结合知识点引出相关的科学家的伟大贡献，巧妙结合科学家的事迹，激发学生学习的动力，树立正确的科学观，培养科学精神。在课程思政的具体教学中，主要运用问题驱动的教学模式，以问题链环环相扣，层层递进，使整个课堂活起来，使学生的学习主动起来。

反思专业课课程思政的教学，课程思政并非知识传授和思政教育的简单加和，而是要有机地融入思政元素，让价值引导的成分在课程设计和课堂教学中如盐在水，达到春风化雨、润物无声的育人效果。因此需要教师深入挖掘思政元素，精心设计教学环节，关注学生上课时的心理状态，重视学生课后的评价和反馈，不断摸索，不断完善课程思政的教学过程，同时思政元素不宜过多过杂，要精而简，潜移默化，使学生共情共鸣，才能实现思政教育的目的。