将生态文明教育和爱国主义培育融入课堂

苏越 胡瑞珏 苏海全

[摘 要] “走近稀土材料”课程将生态文明价值观和爱国主义教育贯穿教学全过程。教研组教师们牢固树立“生态文明建设功在千秋，重在教育”的理念，带领学生探索稀土材料的各方面应用、结合高新技术的发展现状，扩大学生的知识面、提高学生的科学素养，并紧贴生态环境、家国情怀和扎根边疆等现实问题，帮助学生树立正确的人生观、价值观和发展观，潜移默化地将生态智慧和生态道德培植在学生心中，达到润物无声的教育效果。同时，激发学生的爱国热情，从而树立为民族复兴而努力、追求文明和进步的责任感和使命感。

[关键词] 生态文明;爱国主义;稀土材料;教学心得

[基金项目] 2015年度内蒙古自治区教育厅视频公开课课程建设项目“走近稀土材料”（11600-12100908）;2020年度内蒙古大学线上一流本科课程建设项目“走近稀土材料”（2020-77-12）

[作者简介] 苏 越（1988—），男，内蒙古呼和浩特人，博士，内蒙古大学生态与环境学院讲师，主要从事稀土发光材料研究;胡瑞珏（1974—），女，广东中山人，硕士，内蒙古大学化学化工学院副教授，主要从事能源催化材料研究;苏海全（1961—），男，内蒙古和林人，博士，内蒙古大学化学化工学院教授，博士生导师，主要从事稀土材料及能源催化研究。

[中图分类号] G641   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）48-0157-04   [收稿日期] 2021-04-06

党的十八大以来，我们把生态文明建设作为统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局的重要内容，开展一系列根本性、开创性、长远性工作。党的十九大又将建设生态文明提升为实现中华民族永续发展的“千年大计”，提出“牢固树立社会主义生态文明观，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局”。2021年3月5日，习近平总书记在参加十三届全国人大四次会议内蒙古代表团审议时强调：“要坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚定不移走生态优先、绿色发展之路。”[1]“走近稀土材料”课程将生态文明价值观贯穿课程教学全过程。通过介绍稀土材料應用而带来节能减排效果的生动实例以及白云鄂博稀土矿过度开采造成环境污染的触目惊心典型，深入浅出地讲清楚国家宝藏稀土材料在建设生态文明和国防大业中的关键作用，同时使学生认识到我国的稀土出口限制政策主要是出于环境保护和战略保护的目的。

爱国，是人世间最深层、最持久的情感，是一个人立德之源、立功之本。孙中山先生说，做人最大的事情，“就是要知道怎么样爱国”。我们是中华儿女，要了解中华民族历史，秉承中华文化基因，有民族自豪感和文化自信心。通过“走近稀土材料”课程，青年学子们会了解稀土材料在军用钢材和合金、军事防护技术、激光测距/制导/通讯以及永磁铁中的重要角色，并且认识到我国稀土材料在军工中的应用水平，以及其他国家的相关应用技术。学生通过对这门课程系统的学习，不但可以扩展军事方面的知识，还能更进一步明白稀土材料的重要性，并且可以激发学生的爱国热情。我们需要让学生明白，爱国即爱家，军事实力是一个国家强盛的基础，从而树立为民族复兴而努力、追求文明和进步的责任感和使命感。

一、“走近稀土材料”课程中的生态文明教育

生态环境如今是全球面临的一大现实问题，其中碳排放更是环境问题的热点。严重的碳排放会导致大气中CO2浓度过剩，从而带来温室效应。2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。[2]如今，研究员已经开发或者正在研究多种减少碳排量的方法，比如矿物碳化、CO2地质封存以及海洋封存，还有利用催化剂将CO2转变为有价值的化学品等。“走近稀土材料”课程中介绍了稀土发光材料通过其节能的优势，也同样可以有效地减少碳排放。比如研究人员在1974年就研制的稀土三基色灯，这种灯的发光效率可提高至80流明每瓦，显色指数也高于普通的卤磷酸盐荧光灯。一支11瓦的稀土三基色荧光灯的发光效率相当于一支60瓦的白炽灯，其节能效果非常显著。因此，如果用节能灯取代全国15亿只40瓦的白炽灯，以节能4/5计算，可节能384亿千瓦·时，相当于可少建5个以上装机容量100万的核发电站或火力发电站，可节约标准煤1536万吨，减少3170万吨CO2和43万吨SO2的排放，从而节约了能源，减少了环境污染。

值得一提的是，稀土发光材料除了在照明领域对环境友好外，研究人员还利用稀土发光材料来检测或者降解污染物。以重金属检测为例，通过制备的特殊稀土发光材料，可以有效检测Hg2+。随着Hg2+浓度升高，这种材料的发光强度就越高，因此通过建立发光强度和Hg2+浓度之间的数学关系，就可以快速敏锐的检测Hg2+含量。利用光学检测污染物是一种非常有潜力和高效的手段，这是因为发光强度会随着污染物浓度变化而非常敏锐的改变，因此具有检测下限低、极其灵敏的优势。

众所周知，中国雾霾天气的主要原因是化石能源燃烧带来的大气污染物逐年增加，主要源于热电排放、工业尤其是重化工生产、汽车尾气、冬季供暖、居民生活以及地面灰尘等。发展高效、洁净的能源利用技术、提高燃烧效率和净化废气、尾气等成为环保工作的重中之重。油机动车的尾气对大气污染的主要有害物包括：不完全燃烧所生成的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、和氮氧化合物（NOx），除此外之外还有铅，磷，硫等有毒物质。CO对人的神经系统有严重的破坏作用，阻止人体血红蛋白向人体组织输送氧气，引起慢性中毒。碳氢化合物中含有多种致癌物质。氮氧化合物可能导致呼吸系统的疾病。在太阳光的作用下，NO2分解产生的O和O2生成O3，还进一步与烃类反应形成光化学二次污染，对人类健康造成更大的伤害，同时，氮氧化合物还是形成酸雨和引起气候变化的主要原因。汽车尾气催化净化技术，也是随着汽车排放标准的日益严格而逐步发展起来的。1959年在美国加州，首次颁布了控制汽车排放污染物的立法，并于1975年率先将净化催化剂应用于汽车工业。到1985年，美国和日本车厂的新车全部装有机外催化净化装置，人们称它为催化净化器或者催化转化器。早期使用金属铜（Cu）、铬（Cr）和镍（Ni）为净化催化剂，但其催化活性差、起燃温度高，易中毒。贵金属催化剂选用的是铂（Pt）、铑（Rh）和钯（Pd），这三种催化剂对尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）都具有很好的催化效果。在实际应用过程中，这三种物质是协同作用于尾气催化过程中的。因而也被称作“三效催化剂”。然而，缺点是贵金属资源短缺、价格昂贵，应用推广存在瓶颈。此外贵金属催化剂易患铅中毒，汽车必须要使用无铅汽油。为此人们希望寻找到一些价格低、性能好、不含贵金属的催化剂作为代用品，稀土便成为最受欢迎的代用品之一。20世纪70年代初，国外学者研究了钙钛矿型稀土复合氧化物在汽车排气净化中的作用，指出稀土催化剂比铂催化剂具有更高的活性、化学和热稳定性以及更长的使用寿命。同时也是还原氮氧化合物（NOx）的有效催化剂。稀土催化剂价格相对较低，特别是具有抗铅中毒的特性。1971年，稀土材料被引入催化剂活性涂层用来净化汽车尾气以来，稀土氧化物得到了迅速发展。目前，公认的具有良好催化效果的稀土催化材料主要包括钙钛矿型、铈锆固溶体及高温稳定的稀土复合氧化铝类催化材料[3]。

当然，我们也需要面对稀土矿开采所带来的环境问题，比如现今困扰我国稀土产业的放射性钍废物堆存的难题。钍元素是稀土矿中常见的伴生元素，由于对稀土矿物大量的开采，自然也会带来相当量的钍废物。然而目前还没有能高效利用钍元素的技术，这导致伴生钍废物大量的积存，而其放射性也给当地居民带来了恐慌。如今一些研究人员正努力地去研究这个问题的解决方法。因此，我们应该着重去培养稀土产业中这方面的人才，以解决这个现实中的困境，而这一切首先应该从本科生做起。

综上所述，在生态环境问题愈发重要的今日，稀土材料也将扮演越来越多的环保角色，但稀土开采面临的环境问题也同样需要去解决。因此，在讲授“走近稀土材料”这门课程时，引入生态环境问题是必要的且符合现实问题的。故在本课程中，我们介绍了稀土发光材料的节能优势、稀土发光材料检测或者降解污染物的功效以及稀土三效催化剂在汽车排气净化中的作用，同时也指出了稀土矿开采所带来的环境问题。本课程通过上述实例令学生能够从能源、环境及经济的角度，充分认识到现今材料科学中，环境友好和节能减排的优势是何等重要。

二、“走近稀土材料”课程中的爱国主义培育

稀土元素是现今很多种工业产品的必要组分，而这些产品横跨了多个应用领域，特别是高科技产品，诸如手机、新能源汽车、新型发电机、电脑硬件以及各类军用装备等。由于稀土元素在工业产品中的广泛使用以及其不可缺特性，故稀土被誉为“工业维生素”[4]。因此稀土材料的研发和应用对于发达国家和发展中国家都具有重要的意义，是一种十分关键的新型热点材料。值得庆幸的是，我國是世界上头号稀土大国，拥有全世界最大的稀土矿，即来自内蒙古自治区的白云鄂博稀土矿，因此我国在国际稀土市场中扮演着极其重要的角色。如今，稀土资源成了我国的重要战略性资源。

需要一提的是，由于我国对稀土出口进行的严格管控，以及随后激烈的中美贸易战等原因，以美国为首的多个国家已逐渐开始减少对中国稀土的依赖，并大力开发自己的稀土矿以对我国稀土产业进行“围堵”。在这样的严峻形势下，稀土材料的研发和应用水平对我国稀土产业链的发展以及我国在国际稀土市场上的话语权具有决定性的意义。

尽管稀土材料的重要性在业内众所周，但是关于这类材料的普及在本科教育中却仍然相对匮乏。我校本科生对稀土的认识大部分仍然比较浅显，仅局限在什么是稀土元素，以及稀土元素性质的水平上，而对稀土元素在工业中的重要价值、稀土材料的具体应用以及我国稀土产业面临的难题等相关认知基本处于空白。更令人担忧的是，有的相关专业学生仅仅听说过“稀土”这两个字，而不知道具体指代哪些元素;甚至有的学生来自内蒙古包头，但是不知道包头有白云鄂博这个世界上最大的稀土矿，不知道包头著名的稀土高新区是干什么的。以上提到的情况不可忽视，这表明目前本科教学在某些方面与实际应用和产业存在一定程度的脱节。这不但容易引起学生读死书，忽略现实问题的现象，同时也会令学生错过可能的就业机会，以及将来作为研究生时的研究方向。

近年来，一系列接踵而至的大事件充分暴露了西方反华势力“亡我之心不死”的嘴脸。从最开始的中美贸易战打响，以美国为首等国家制裁打压我国华为等重要企业乃至新冠疫情在全球肆虐时一些国家对我国疯狂的抹黑污蔑，再到现在新疆棉花事件等，这些事件背后的目的是非常明显的：打压我国的经济和主要产业、动用全球舆论对我国进行污名化和孤立化乃至扰乱新疆的稳定，其最终目的就是动用一切手段来阻止我国的发展。然而值得喜庆的事，我们看到了我国的外交官对外越来越强硬的态度，还有一系列令人称快的反制裁措施乃至在全世界最为出色的防疫和抗疫表现。这一切归功于党的领导，以及我国强大的经济和军事实力作为后盾。

在“走近稀土材料”这门课程中，之所以要探索稀土材料在军事方面的应用，是因为军事对国家国防具有无可比拟的重要性。实际上，正是由于国家之间的军事力量相互制衡，才能带来如今的和平。军事是一个国家的最后底牌，也是决定外交话语权的最重要因素之一。如今我们之所以能对西方国家越来越强硬，主要原因就是因为我国军事实力的巨大进步和发展。在现今国际环境氛围愈发紧张的情况下，只有强大的军事实力才能保证我们的和平与安稳。因此在本课程中，令学生了解当前国际形势、军事相关知识和稀土材料在军事应用中的重要角色，也是紧贴现实问题的。通过这门课程，我们希望学生认识到中国的军工是一步一个脚印，踏踏实实逐渐摸索而壮大的，这其中自然也包括了军用稀土材料的研发和应用技术。

中国作为稀土大国，在本科生阶段就应该注重稀土产业人才方面的培养，令学生能充分认识到我国稀土产业如今面临的难题，这些难题如今已经成为阻碍产业发展的绊脚石。比如，我国虽然具有全世界先进一流的稀土矿开采和分离技术，但是我国稀土产业中低端产品占多数，高端产品和高端元器件较少。稀土原材料和稀土高端元器件的价格差距是非常巨大的，后者远高于前者。因此当我们出口稀土原材料，而进口国外高端元器件时，在贸易上我们实际上吃了很大亏。

通过“走近稀土材料”课程，我们让学生明白，爱国即爱家，军事实力是一个国家强盛的基础。如果没有自己的军工基础，而只能靠购买国外装备来维持军事实力，不但会扼杀本国的军工水平，还会使我国受制于他国。拥有自己的军工，就不会受制于人，并拥有决定权和话语权。因此，稀土材料在军事方面的应用，应该是相关专业本科生了解的知识，而这方面的人才也是国家迫切需要的。

三、结语

“走近稀土材料”课程教学，不仅是专业知识的简单传授，更是培养学生“生态文明”观念和爱国主义理想的重要途径。课程带领学生探索稀土材料的各方面应用、结合高新技术的发展现状，扩大学生的知识面、提高学生的科学素养，并紧贴生态环境、家国情怀和扎根边疆等现实问题，帮助学生树立正确的人生观、价值观和发展观。

参考文献

[1]（两会受权发布）习近平参加内蒙古代表团审议[EB/OL].（2021-03-05）[2021-04-05].http：//cn.chinadaily.com.cn/a/202103/05/WS604234a5a3101e7ce97428ab.html.

[2]习近平主持召开中央财经委员会第九次会议[EB/OL].（2021-03-15）[2021-04-05].http：//www.gov.cn/xinwen/2021-03/15/content_5593154.htm.

[3]黄可龙，王红霞，刘素琴.稀土在汽车尾气净化催化剂中应用的研究进展[J].稀土，2002，23（10）：50-53.

[4]孟祥福.稀土——工业的维生素[J].化学世界，2011（7）：447-448.