“课程思政”融入“原子结构与元素周期表”教学的探索与实践

杨贺晴，臧宏瑛

东北师范大学化学学院，长春 130024

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话中强调，要用好课堂教学这个主渠道，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]。近年来，把“课程思政”理论与各学科专业课或通识课程教学相结合的实践探索已经成为高等学校各类课程改革的重要组成部分，学者们对此进行了大量的研究和实践探索。

教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》中提到，要深入挖掘各类课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源[2]。化学专业要结合自身专业特点，从思想政治理论和学科特质两方面进行“课程思政”教学探索，一方面，在学科话语体系下让学生领会思想政治理论的具体内涵；另一方面，让学生认识到带有学科特点的思维方式和思想观念也是思政理论的重要组成部分。

从课程具体的案例来说，“原子结构与元素周期表”一节是化学专业基础课无机化学或者化学原理课程的授课内容，学生往往在刚刚进入大学的阶段就有接触到本课的机会，在课程设置上可以以一个单元的课程为整体进行设计，引导学生在学习知识的同时逐步体会化学史的内涵。

从学生认知的角度来说，刚刚进入大学的学生具有强烈的求知欲望和“成人意识”，但存在自我完善性焦虑，缺乏成熟的价值观念体系和恰当的学习方法[3]。基于学生的特点，有必要在学生刚刚进入到大学的学习时就对课程思政的理念进行渗透，帮助学生深入领会思政理论的内涵，坚定理想信念，树立家国情怀；树立科学世界观，学习科学的思维方法；培养科学探究精神，形成科学态度；理解化学学科认识事物的独特视角，提高研究化学问题的能力，从而发挥大学化学课程育人的作用。

1 教学设计理念与思政元素凝练

思想政治教育元素是“课程思政”建设的重要支撑。化学史作为特殊的教学资源，能够展示出知识动态演变的过程，在知识本身的基础上揭示出其中蕴含的科学思想和方法，从而把理论逻辑的推演同认识化学运动的过程联系起来，达到逻辑的和历史的辩证统一[4]。“原子结构与元素周期表”一课是化学学科围绕着物质的组成、结构、变化规律的探索所取得的重要成果，使化学在宏观水平上对物质的微观性质逐渐有了比较深刻的认识。本课中蕴含着丰富的化学史素材，将其中有价值的素材进行凝练可以成为很好的思政教育元素。同时，思政元素若想发挥思想教育的作用就要与课程内容进行深度融合，因此，要找准课程知识内容与思政理论的契合点，精心设计教学过程和方法，使课程内容和思政理论自然顺接、有机互融[5]。

1.1 原子结构部分

原子结构模型的发展经历了从古希腊哲学家眼中的朴素原子模型，到现代量子力学视野下的电子云模型的变化过程。电子这类实物微粒的特性与运动规律被搞清楚之后，现代化学的微观结构的理论基础得以建立。将科学家探索原子结构以及量子力学建立过程的化学史作为教学情境(表1)进行教学设计，教师可以从渗透爱国主义精神、科学世界观、科学探究精神等方面开展思政教学。

表1 原子结构部分思政素材[6,7,8]

1.2 元素周期表部分

19世纪大部分天然元素被陆续发现，积累了大量有关元素及其性质的知识。对于不同元素之间是否存在联系的问题，许多科学家分别进行了研究。最终，门捷列夫总结出了元素周期律。随着元素周期表中几个空位相继被实验事实所填充，元素周期表逐渐得到了科学界的公认。选择科学家发现元素、探索元素周期表和周期律的化学史作为教学情境(表2、表3)进行教学设计，可以对学生进行科学世界观、哲学思想、科学态度等的教育。

表2 元素周期表部分思政素材[6,7,9]

表3 部分元素相关思政素材[6,7]

2 教学实践的探索

2.1 坚定理想信念，厚植家国情怀

爱国主义精神作为中华民族精神的核心，激励着一代代中华儿女为祖国的发展而不懈奋斗。正是由于我国一代代前辈科学家们的艰苦奋斗，中国的科学技术才能够不断取得飞跃。因此，中国科学家故事可以作为很好的素材来进行爱国主义教育，通过与这个主题相关的思政教学可以让学生培养爱国之情、砥砺强国之志、实践报国之行，进一步让爱国主义精神代代相传、发扬光大。

比如，在讲解徐光宪原则时，以徐光宪院士的生平事迹作为思政切入点。徐光宪先生学识渊博、学术功底深厚，在物质结构和量子化学领域均有重大建树。他曾经毅然决然地放弃在美国任教的机会，冲破重重阻拦回到祖国投身社会主义建设，他为了国家建设的需要而四次更换研究方向，并在多个领域都取得了卓越成就。作为我国稀土化学的开创者之一，他建立了具有普适性的串级萃取理论，引导了稀土分离技术的全面革新，促进了中国从稀土资源大国向高纯稀土生产大国的飞跃[6]。在讲解元素发现史时，也可将徐院士对稀土元素研究的贡献作为科普内容讲给学生，启发学生课后利用书籍、网络等手段主动寻找其他中国科学家的人生经历和社会贡献，结合当前新冠疫情背景下我国科研工作者和医务人员的艰苦付出，引导学生感悟他们奉献终身、矢志报国的爱国主义精神，从而自发形成投入科研事业、报效祖国的热情。

2.2 理解哲学思想，学习科学方法

化学所取得的成就促进了马克思主义基本观点的形成，化学规律的发现也体现着马克思主义原理的指导。马克思主义理论的核心是唯物辩证法，它为人们认识世界和改造世界提供了根本方法[10]。科学家们正是在科学世界观的指引下才能够取得突出成就，因此，有必要给学生渗透化学哲学的基本思想，引导学生在马克思主义立场、观点、方法的指引下进行科学研究活动。比如门捷列夫的元素周期表的提出过程就很好地体现了唯物辩证法所揭示的量质互变规律的普遍有效性。正是由于他认识到了元素的“质”和原子的“量”之间的内在联系，才发现了元素周期律。而他运用周期律预言的新元素的相继发现，进一步说明了量变质变规律对于化学研究的重要意义。门捷列夫的研究思想揭示了化学科学有关“质”与“量”变化的本质，量变质变规律指导人们在科学研究中把定量分析和定性研究结合起来去认识和把握事物运动变化发展的阶段性与不同发展状态的转化。

元素周期表的发现历程是马克思主义哲学在化学领域的具体化的重要体现，教学中应该注重引导学生理解科学思维方法对于研究的重要意义，理解唯物辩证法的思想在解决化学问题中的运用，教师可以先讲解元素周期表的发展历程，引导学生通过阅读文献资料等方式探究门捷列夫得出元素周期表所运用的思想和方法，从而自然地引入唯物辩证法思想的运用，并为学生布置作业，请学生课后搜集能够体现唯物辩证法思想的化学发现，巩固唯物辩证法的内涵及其在化学中的应用，真正做到学以致用。

2.3 树立科学世界观，形成发展眼光

人们认识事物的过程，是反复实践和认识的过程，在实践中人类对事物的认识逐渐深入。对于科学规律的认识过程也符合这种循环关系。科学发展史告诉我们，许多理论并不是真理，只是人们具有阶段性的认识，只有经过实践的检验，这些理论才能更正确、更丰富，不断接近真理。比如元素周期表从初具雏形到最终形成经历了四十余年的时间，许多科学家都曾提出将元素整合在一起的模型，若没有他们认识元素规律的研究过程，就不会有门捷列夫元素周期表的诞生。这说明人类对于客观规律的认识不是一蹴而就的，而是一个不断变化发展的过程，需要漫长的探索过程和实践反复的检验。在教学中要引导学生理解认识发展的规律，理解科学研究结论的得出需要大量实验事实的积累，引导学生在科研中戒骄戒躁，切忌急功近利，保持踏实认真、严谨求实的态度。再比如原子结构模型的发展历程，在当时看来，每一种模型的提出都是具有创造性并且非常符合客观规律的，但是随着科学技术的不断发展，人们发现了更多新的实验事实，从而推动了原子结构理论继续补充、修正和发展。电子云模型对于核外电子运动的描述，虽然比较符合实际，但也有待进一步的发展。通过化学史的引导能够使学生感受到在历史的大浪淘沙中总会有新的认识源源不断地涌现，让学生学会用发展的眼光去看待科学研究成果，进而活跃学生的思想，启发他们的探索精神。

关于认识发展观部分的渗透，教师可以采取讲授法的授课思路，为学生梳理原子结构和元素周期表发展变化的历史，以讲故事的方式拉近学生与这些科学发现之间的距离，使学生感受到再伟大的发现也需要经历无数的探索和时间的检验才能成为真理，也可以把课堂交给学生，创设师生身份互换的情境，请学生课后搜集资料在课堂上进行展示和讲解，切实让学生参与到授课过程中来，帮助学生在搜集资料自主学习的过程中更好地理解认识发展观在化学中的体现。

2.4 提升科学素养，培养探究精神

许多科学理论和规律的提出离不开科学家们的艰苦付出，而科学家之所以能够取得重大理论成果，与他们身上所具备的科学精神有着密不可分的关系。他们探索未知、追求真理、批判创新、细致认真、勇攀科学高峰的精神永远是后人学习的榜样，在教学时可以以探索科学家成功的原因为契机，挖掘科学家身上的独特品质，引导学生学习科学家的探究精神。

在讲解原子结构模型时，教师可以展示每种模型提出时科学家所做的典型实验，引导学生重走科学家的探究之路，领会科学家的思维方式，启发学生对于生活和科研过程中的细节的关注，对于客观世界和未知事物的好奇心；在讲解元素周期表时，可以让学生通过阅读自主归纳出周期表建立的历史，引导学生理解科学家们为元素周期表的建立所付出的心血和努力，启发学生理解探究精神在研究中所发挥的重要作用，培养学生的科学探究意识与创新精神；在讲解典型元素时，可为学生介绍一些科学家们研究元素的工作，如拉瓦锡对于氧的研究，莫瓦桑制取单质氟的故事，居里夫妇研究和发现镭、钋元素的过程，引导学生从中受到激励与启示，学习他们专心致志于科学发明和创造、置生死于度外的献身精神，培养破除迷信，敢于创新的探究精神，激发学生追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

2.5 培养科学态度，磨练坚强意志

科学探索的道路上不可避免的是失败的经历，许多科学家也都是经历过无数次失败、受到无数次质疑才能最终取得成功，但是应对挫折的态度与措施却往往在教育教学中被教师所忽视，然而其却对科学研究能否取得成功起着非常关键的作用。教师可以利用科学家面对挫折的经历来对学生进行挫折教育，引导学生理性看待科学研究中的失败，培养坚韧不拔的意志力和不盲从权威的科学态度，保持不服输、不气馁、不畏惧的精神。

比如探索元素周期表的道路并不是一帆风顺的，许多科学家都曾面对来自科学界的反对，门捷列夫和纽兰兹所提出的的元素规律在初发表时都被主流科学界所否认。但二者面对困难却表现出了截然不同的态度。纽兰兹因此灰心丧气放弃进一步的探索反而转向了工业研究，最终与元素周期表的发现机会失之交臂；而门捷列夫却表现出了克服艰难险阻的顽强毅力，他深信自己的周期表是正确的，并依据周期律预测了新元素的存在和性质，最终得到了实验事实的证明。在教学中教师可以引导学生从多个角度来分析门捷列夫能够取得成功的原因，学习科学家不盲从权威的科学态度，在面对人生困境和实验中的失败要保持积极的态度和不断探索、坚持不懈的毅力，使学生认识到在研究中只有经历了“山重水复疑无路”的艰难，才会收获“柳暗花明又一村”的成功。

2.6 认识学科视角，发展化学思维

学科认识方式能提供对学科认识活动和问题解决任务进行定向调节的认识角度和认识思路[11]。化学学科的认识角度之一是物质，认识方式类别有定性、定量等[12]。当学生面对学习或研究任务时，如果能基于以上两个方向提炼出合理的认识思路，对于理解、分析问题，顺利解决任务就会大有裨益。“原子结构与元素周期表”一课为引导学生形成化学学科的认识方式提供了丰富的素材支撑，门捷列夫的周期表和周期律揭示了物质组成元素的规律性，体现了一个非常重要的化学学科认识角度——物质的角度。而他通过认识元素的“质”与原子的“量”之间的关系发现了元素周期表的过程，揭示了化学学科定性定量相结合进行研究的历史发展和认识方式。经历了本课完整的教学过程，学生应该对化学学科的认识角度和认识方式有了一定的理解，教师对学生心中模糊的认识进行进一步的升华，启发学生在认识、分析、解决化学问题时可以运用的思路，逐步形成化学思想。

教师可以在本单元结束的时候创设一个分享的机会，请学生谈谈自己学习过了本章知识之后的感受，有了前面思政素材和内涵的铺垫和渗透，学生们能够结合自己的学习体验进行分享，教师可以从中进行总结和升华，引导学生从化学思维的角度认识原子结构与元素周期表的变化规律，启发学生理解化学学科认识对象以及认识方式，从回归学科主题的角度实现了具体学科与课程思政的结合，达到对于本课内容的很好收官。

3 结语

本课通过“课程思政”理念融入到“原子结构与元素周期表”的教学中，探索在大学化学课程中利用化学史素材对学生进行思想政治观念、科学素养和学科思维方式的培养的具体方案。通过本节课的学习，学生深入理解知识和思政理念的内涵，树立了正确的人生观和价值观，培养了科学精神与科学态度，形成了化学学科认识事物的视角，提升了认识、分析、解决问题的能力，为进一步学习大学化学打下了良好的基础。