无机化学课程思政教学元素设计

摘 要：在“三全育人”的教育背景下，无机化学作为化学及其相关专业本科生的第一门专业基础课，在教学过程中融入课程思政，有利于培养学生科学的思维方法，引导学生树立正确的世界观和人生观，对大学四年的生活与学习产生积极的推动作用。该文以原电池及其应用章节内容的教学设计为例，从教学目标设定、教学流程设计、思政元素挖掘和教学活动开展等方面探讨在课程教学中如何将课程思政有机融合，使学生在学习专业知识和能力培养的同时提升思想道德品质，推动学生的全面发展。

关键词：课程思政；无机化学；教学理念；教学设计；原电池

中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）29-0027-05

Abstract： Under the education background of the "Three All Education"， Inorganic Chemistry， as the first basic professional course for freshmen majoring in chemistry and related majors， integrates curriculum ideology and politics in the teaching process， which is conducive to cultivating students' scientific thinking methods， guiding them to establish a correct world outlook and outlook on life， and will play a positive role in promoting their life and study in the four years of college. In this paper， the "Galvanic cells and Applications" content is selected as a teaching design case. This paper discusses how to integrate ideology and politics organically in curriculum teaching from the aspects of teaching goal setting， teaching process design， ideological and political elements mining and teaching activities. This can make students learn professional knowledge and ability training at the same time to achieve the improvement of ideological and moral quality， promote the all-round development of students.

Keywords： curriculum ideology and politics; Inorganic Chemistry; teaching idea; teaching cases; galvanic cells

基金项目：浙江省一流课程“无机化学”（2020sylxx015）；浙江省课程思政示范课程建设项目“无机化学”（kcsz20220101）；浙江理工大学课程思政示范课程建设项目“无机化学”（sfkc202204）；浙江理工大学课程思政教学研究项目“基于《无机化学》课程的大学新生思政教育的探索与实践”（Jgxy2022209）

第一作者简介：朱媚（1987-），女，汉族，浙江杭州人，博士，副教授。研究方向为功能配合物化学。

*通信作者：张伟（1974-），男，汉族，浙江杭州人，博士，教授，化学与化工学院执行院长。研究方向为高分子化学与物理。

课程思政是新形势下高校思想政治教育改革和课程建设的重要内容，有利于构建全员全程全方位的育人大格局[1]。在2016 年12 月召开的全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程……努力开创我国高等教育事业发展新局面[2]。2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确提出要全面推进高校课程思政建设，充分发挥每门课程的育人作用[3]。“守好一段渠、种好责任田”，推动思政课程和课程思政同向同行、协同育人，培养出有责任心有爱国心的社会主义事业接班人，是目前高校急需解决的重要任务之一[4]。

无机化学作为化学类专业第一门理论基础课，要求学生掌握化学基本概念、基本原理和基本技能，了解化学学科发展的新领域、新动态和新成果，通过化学知识的来源与发展、化学与社会生活和国民经济的关系，阐明知识内涵的价值观、哲学思维和情感。无机化学课程让学生了解化学独特的逻辑思维方式，培养学生科学的学习方法和获取知识的能力，树立将知识转化为生产力，学以致用，最终服务社会的理想信念[5]。因此，在无机化学教学过程中融入科学精神、爱国情怀、绿色环保及马克思主义辩证思维等思政元素，注重对学生的人文关怀，帮助学生树立正确的“三观”，增强学生的时代责任感[6-7]。目前，在无机化学课程教学中如何设计思政教学思路，使其更有针对性，如何挖掘思政素材，与课程内容联系更紧密，仍是一项极具挑战性的长期性工作。

浙江理工大学（简称“我校”）作为省属重点综合性大学，近年来，按照习近平总书记的育人要求，坚持“思想引领、育人为本、教师为体、创新为魂”的教育理念，以专任教师为“主力军”，课程为“主战场”，课堂为“主渠道”，全面推进课程思政建设，将课程思政改革落实到学科专业，纳入人才培养方案与评价体系。无机化学是我校化学类、生物类、材料类等专业学生的第一门理论基础课，课程从1986年开始建设，2015年后得到系统建设和快速发展。近年来，团队教师秉承引导学生坚定马克思主义理想信念、弘扬社会主义精神、培养科学奋斗等的思政理念，通过查阅相关文献、同行研讨和实践探索，构建了“双主体六融合三递进”的教学理念（图1）。学生和教师为课程思政的承载主体，将唯物辩证法，专业素养与科学精神，中国成就与家国情怀，绿色环保与可持续发展等育人元素有机融合到无机化学六部分内容中，体现“基础知识巩固、科研创新提升，实践运用拓展”的三层递进，实现学习高阶性、创新性，最终为培养复合型创新人才奠定基础。

本文以原电池及其应用章节的教学内容为例，结合多个知识点充分挖掘思政育人要素，将知识线与思政线“双线融合”，培养学生的主动学习能力，发展和创造知识的能力，利用哲学思维分析问题、解决问题的能力，同时树立民族自豪感，厚植爱国情怀，践行环保理念，最终实现知识传授、价值引领和能力培养的多元统一（图2）。

一 教学内容简介

本节课的教材用书为天津大学无机化学教研室编写、高等教育出版社出版的《无机化学》（第五版）[8]，同时选用大连理工大学孟长功教授的无机化学国家一流本科线上课程为基础[9]，结合思政案例和化学前沿进展，建立了无机化学SPOC线上课程。主要教学内容包括：①原电池的概念与表示方法；②标准电极电势（Eθ）；③Eθ和标准吉布斯自由能（ΔrGθ）的关系；④Eθ和电池反应平衡常数（Kθ）的关系。针对这部分教学内容，制定了三个方面的学习要求：①掌握原电池装置，组成，电极反应和电池反应的基本内容；②熟悉原电池的构成条件以及原电池符号的书写规则；③掌握原电池中的能量转换关系，ΔrGθ，Eθ和Kθ之间关系以及相关计算。

二 课程思政教学设计思路

在原电池及其应用部分的教学内容中挖掘多种思政要素，将思政教育与专业课有机结合，达到教学和育人的双重目的。教学设计思路重点包括：①学情分析；②教学目标设定；③教学流程设计；④教学实施过程。

（一） 学情分析

1 知识储备基础

原电池及其应用部分的内容属于电化学范畴，在高中化学的教材中，仅仅包括了原电池的概念，电解以及化学能与电能转化等的浅显知识，而具体包括原电池的构成条件、书写规则、热力学与电化学能量转化关系与电池反应平衡常数关系等的内容都未深入学习过。对学生而言，电化学知识还停留在非常简单的定性阶段。此外，学生学习能力个体差异性大，化学基础参差不齐，因而教师应秉承“以学生为中心”的教育理念，充分调动起学生的学习积极性和能动性。

2 学习风格和特点

刚步入大学的“00”后们思想观念多元化，更容易接受新鲜事物，综合素质能力较高，但在互联网的巨大影响下，意识形态容易出现偏差，分辨事物本质的敏锐性不足，同时在学习上缺乏系统的逻辑思维能力和利用化学思维分析解释现象的能力，尤其是缺少科学探索的毅力和百折不挠的精神。因此在教学过程中，适当选取网络热点话题等潮流事物为切入口，增加学生的课堂参与度，调动学习的主动性，引导学生建立正确的“三观”和科学的逻辑思维方法，培养辩证看待事物的能力，弘扬爱国奉献、投身科学的精神品质。

（二） 教学目标设定

以学校培养创新、创意、创业的高素质“三创”人才为引领，结合专业复合型人才的培养目标，本文从知识目标、能力目标及课程思政目标三个方面制定了原电池及其应用的课堂教学目标。

知识目标：①原电池装置，组成，电极反应及电池反应；②原电池的构成条件；③原电池符号及书写规则；④Eθ与ΔrGθ和Kθ之间关系以及相关计算。

能力目标：①通过学习原电池的组成和电极反应以及化学热力学相关知识，归纳出构成原电池的条件，培养学生的分析和归纳能力；②采用小组讨论的形式，加深对原电池的理解，培养团队合作精神；③能够结合所学知识，探究能量转换关系，培养学生融会贯通的学习能力；④通过查阅文献，了解废旧电池的处理方式，培养科学探究精神和勇攀知识高峰的信念。

思政目标：①通过展示我国近十年能源结构持续优化和“双碳”目标的提出，体现我国作为大国的责任和担当；②通过介绍我国锂离子电池研究的技术优势和在全球市场的重要地位，培养学生的民族自豪感；③通过能量转换关系的讨论，渗透对立统一的马克思主义唯物辩证观；④解决生活中的化学问题，学以致用，提高学习积极性；⑤通过查阅废旧电池的处理方式，树立绿色环保理念；⑥从现象到本质到规律的哲学逻辑中学会辩证地看待问题，培养分析问题、解决问题的能力。

（三） 教学流程设计

原电池及其应用的教学流程设计见表1，教师通过“双碳”目标与化学电源，引导学生学习原电池及其构成条件，分析化学能与电能之间的能量转化关系，同时涉及大国担当与民族自豪感、辩证唯物主义思想、绿色环保理念、科学探究精神等方面的思政教育。

（四） 教学实施过程

1 “双碳”目标与化学电源

近年来，全球气候问题日益凸显，极端天气、水旱灾害等事件愈演愈烈，而碳排放量增多是重要的因素之一。我国作为负责任的大国，积极参与和推动应对气候变化的国际谈判，2016年4月，我国正式签署全球应对气候变化协定——《巴黎协定》，随后在2021年10月，国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，意见中指出：到2030年，二氧化碳排放量实现碳达峰并做到稳中有降；2060年，非化石能源消费比重达到80%以上，碳中和目标顺利实现。

根据相关数据统计，我国近十年能源结构持续优化，清洁能源占比逐年提高，其中化学电源具有反复充电，便于携带，利用效率高，污染少等优点，在我国应用越来越广泛。化学能源包括干电池、蓄电池、燃料电池和锂离子电池等，我国锂离子电池研究自20世纪90年代初起步，21世纪后锂离子电池产量逐年增长，2021年中国锂电池市场规模全球占比约70%，同时，新能源汽车销量已连续七年位居全球第一。在浙江省，有天能电池、超威电源等龙头电池企业群体，以长兴县电池产业为代表的“浙江制造”正影响着全国动力能源产业未来的发展方向，受到国际国内同行的普遍关注。

课程开始即向学生讲授我国近十年能源结构持续优化和“双碳”目标的提出，体现我国作为大国的责任和担当；通过介绍化学电源的热门材料锂离子电池研究在我国的迅猛发展，培养学生的民族自豪感。随后引导学生认识所有重大技术进步的背后是最基础的专业知识，由学生思考和回答化学电源最本质的问题：化学电源如何将化学能转化为电能？在中学学习过的所有化学反应中，什么化学反应涉及到电子的转移？正确的思想认识和不懈的科学探索是学好用好专业知识的关键所在。

2 概念构建：氧化还原反应与原电池

1）将铁钉放入硫酸铜溶液中，铁钉逐渐腐蚀，硫酸铜溶液颜色发生变化，请学生写出该现象的化学反应方程式并引导学生讨论该反应有没有发生电子转移以及有无电流产生，从而引出能将氧化还原反应中的化学能转换为电能的装置——原电池。循序渐进的过程让学生对新概念的学习更加容易，掌握良好的学习方法。

2）原电池的组成及电池符号书写。以Cu-Zn原电池为例，具体给学生讲解正负极的定义和盐桥的组成，以及形成原电池的条件。首要条件要求自发反应，让学生回顾化学反应自发的条件，做到前后知识融会贯通，举一反三。接着讲解原电池符号书写原则，结合中学的知识水果电池，让学生分组讨论水果电池和Cu-Zn原电池的区别与联系并自由发言（图3）。教师对学生的回答做出实时反馈，鼓励学生积极思考，课堂氛围活跃轻松。

3 本质探析：原电池中的能量转换

原电池是将化学能转换为电能的装置，类比于水力发电，水力发电是由重力势能转变为电能，同理，原电池中正负电极的电势差称之为化学势，在Cu-Zn原电池中，化学势等于该氧化还原反应的吉布斯自由能。通过类比水力发电原理，让学生更好地理解原电池中的能量转换以及化学势的概念。根据ΔrG=W电，We=-qE=-nFE，联立两个公式，即得ΔrG=-nFE，从而将氧化还原反应（热力学）与原电池电动势（电化学）联系起来，通过热力学和电化学能量转换关系的讨论，渗透对立统一的辩证唯物主义思想（图4）。另外，引导学生推导在电池反应达到平衡时，Eθ和Kθ的关系表达式，得出1gKθ=，培养学生融会贯通运用知识的能力。

4 前沿拓展：金属防腐与电池污染

学生学习以上教学内容后，教师抛出问题，原电池在提供能源的同时，有没有产生一些副作用呢？引导学生从日常生活中常见的金属腐蚀现象出发，结合所学的知识，分析金属腐蚀的原理。为了避免金属腐蚀，在举世瞩目的港珠澳大桥建设中，我国科技工作者通过阴极保护、构筑防腐涂层、腐蚀状态监测等多重手段，保证港珠澳大桥长达120年的使用寿命，达到国际领先水平。此外，随着电池行业的迅猛发展，废电池的处理成为不可忽略的环保问题，早些年的“血铅超标”事件，罪魁祸首即为使用了不符合环保标准的铅酸电池。同时，课程要求学生查阅相关文献和资料，撰写废旧电池造成环境污染及绿色处理的相关小论文，树立环保理念，用专业知识践行习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的理念。

5 总结：知识小结与思考讨论

教师小结本节课所学知识点，强调重点和难点内容，随后留给学生思考与讨论：请你当医生，小明头痛的原因是什么？小明先后镶了金牙和不锈钢牙后，经常会出现头痛眩晕等症状。让学生结合所学内容，分析在此情况下可能会发生的反应及原理，从学以致用的角度，激发学生学习兴趣，提高学习主动性。

三 教学效果及反思

原电池及其应用课程思政教学设计成功将民族荣誉感、大国担当、马克思主义哲学思想和绿色环保等思政元素融入专业基础知识中，做到“润物细无声”，让学生在学习知识的同时培养了科学思维和逻辑思维的能力，树立了正确的“三观”，弘扬爱国主义情怀，提高团队协作和科学探究能力，最终实现自我教育、自我成长。

四 结束语

著名化学家戴安邦教授曾说“化学教学既传授化学知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德[10]”。本文以原电池及其应用一节中的多个知识为契合点进行了思政元素的融入探究，将思政之“盐”恰如其分地溶入到专业知识之“汤”中，实现了“双线融合，协同育人”的目标。作为无机化学课程教学团队，还需要从全方面、多维度深入挖掘思政元素，系统梳理理论知识和思政教育的本质联系，在保证知识传授和能力培养的前提下，通过多种教学方法引领学生形成正确的人生观和价值观，最终达到“两性一度”全程全方位的育人目标，培养出更多的“德、智、能”结合的复合型人才。

参考文献：

[1] 姜波，李丽君.三全育人视域高校“思政课程”到“课程思政”转变的路径探析[J].教育现代化，2019，6（57）：260-262.

[2] 新华网.习近平出席全国高校思想政治工作会议并讲话[EB/OL].[2016-12-08].http：//www.xinhuanet.com//politics/2016-12/08/c1120083340.htm.

[3] 教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].[2020-06-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[4] 宁静，宋祖伟，梁爱琴，等.无机化学思政教学案例设计——以“反应自发性的判断”为例[J].高教学刊，2023，15（9）：98-101.

[5] 郭丽，周志强，韩福芹，等.无机化学“课程思政”教学改革实践[J].教育进展，2019，9（5）：602-607.

[6] 刘天府.普通化学课程思政建设[J].大学化学，2020，35（8）：44-47.

[7] 唐庆杰，吴文荣，张火利，等.无机及分析化学“课程思政”元素的设计[J].高教学刊，2021，7（21）：189-192.

[8] 天津大学无机化学教研室编.无机化学[M].5版.北京：高等教育出版社，2018：84-89.

[9] 中国大学MOOC.无机化学[EB/OL].https：//www.icourse163.org/course/DUT-1001630001？from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_.

[10] 汪羽翎，马荔，谢少艾，等.课程思政在“无机化学”课程教学中的探索[J].大学化学，2021，36（3）：32-37.