三全育人背景下的多维度大学化学实验课程思政建设

程景，杨雪苹，金剑，干为，任鹏,＊

1哈尔滨工业大学(深圳)实验与创新实践教育中心，广东 深圳 518055

2哈尔滨工业大学(深圳)理学院，广东 深圳 518055

习近平总书记在2016年全国高校思想政治工作会议上指出，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。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，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》(教高〔2020〕3号)重点提出了全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量[2]。为深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述，目前各大高校在课程思政的改革方面进行了一些积极的探索，取得了一定成效[3-6]。

着力培养“信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬、具有国际视野、引领未来发展的拔尖创新人才”是哈尔滨工业大学的人才培养理念。哈尔滨工业大学《一流本科教育提升行动计划2025》中提出了要坚持理想信念，落实立德树人根本任务，明确了要将道德教育融入教育教学的全过程[7]。这就要求教师要充分发掘专业课程中的思政元素，在知识学习中融入理想信念的精神指引。同时教师要对教学内容、教学方式与方法进行有益的探索和实践，实现知识体系教育与思想政治教育的有机统一，落实高校立德树人的根本任务。

哈尔滨工业大学(深圳)大学化学实验课程是大学化学课程的课内实验，包括课前的“安全教育培训”“弱酸解离常数的测定”和“反应速率常数及活化能的测定”两个验证型实验，“两种含水无机物的制备”和“阿司匹林的合成”两个合成实验，“钢中锰含量的测定”和“铝合金表面防护膜的形成”两个应用型实验。大学化学课程的授课对象是大一学生，大一正是他们形成系统的人生观和世界观的关键时期。在课程思政的建设过程中，教师在授课过程中找准切入点，将大学化学实验课程中的思政教育案例与教学内容巧妙结合，在潜移默化中开展课程思政教育。利用好课堂教学的主渠道，将知识探究、能力建设和价值塑造三者融为一体，培养学生成为德智体美劳全面发展的新时代社会主义建设者和接班人。

1 融入思政育人目标的教学目标设计

理工类课程多是以自然科学知识和规律为基本讲授对象，阐述事物运行的自然规律、原理及其应用，具有客观性和确定性的特点。在制定理工类课程的教学目标时，教师往往会重视知识的传授和学生专业能力的培养，而忽略思政与价值取向的引导[8]。基于大学化学实验教学内容，在原课程教学目标的基础上增加了思政育人目标，尝试在大学化学实验教学中将知识传授、技能培养与爱国情怀、科学素养、创新意识、职业素养、社会责任感、辩证思维和绿色发展理念的培养相结合，做到知识探究、能力建设、思政与行为素养的协同发展(如图1所示)。根据此教学目标的设计，对大学化学实验课程的讲义和教案进行了重新疏理和编撰，让讲义和教案成为大学化学实验课程思政的重要载体，实现课程思政的育人成效。

图1 融入思政育人目标的大学化学实验教学目标设计

2 融入思政元素的实验教学设计

通过对大学化学实验课程的顶层设计，统筹优化实验教学内容，确立课程思政教育目标。深入挖掘并提炼大学化学实验课中的思政元素，如爱国情怀、哈工大“八百壮士精神”、科学探究精神、创新精神、专业认同感、社会责任感、辩证思维、绿色发展等要素作为课程思政的有效路径与载体，进而建设课程思政教学资源库(如图2所示)。开展课程思政教育活动，组织课程思政教学评价等教学过程，形成全方位的大学化学实验课程思政的总体教学设计(如图3所示)，实现每个实验教学项目有课程思政，切实做到了实验课程与思政课同向同行，形成协同育人效应。

图2 部分实验项目课程思政案例资源

图3 大学化学实验课程思政的总体教学设计示意图

2.1 在大学化学实验教学中培养学生的爱国情怀和发扬哈工大“八百壮士精神”

爱国主义是中华民族最重要的精神财富，也是社会主义核心价值观的重要组成部分。教师在向学生传授专业知识及专业技能的同时，应结合课程对学生进行爱国情怀的培养。在“两种含水无机物的制备”实验中，教师在讲授到CuSO4·5H2O的制备时扩展讲到我国古代的冶金技术和精美的青铜器具，早在西汉时期刘安在《淮南万毕术》中就记载“曾青得铁化为铜”，比现代湿法冶金技术领先一千七百多年，以此培养学生的爱国精神和民族自豪感；同时也要让学生客观认识到目前我国工业底子薄，工业体系基础不够完备，特别是在芯片制造、航空发动机制造等“卡脖子”技术上与欧美发达国家仍有一定的差距，激励学生要发扬哈工大“八百壮士精神”，艰苦创业、拼搏奉献，为中华民族伟大复兴的中国梦奉献青春的力量。教师此时可以具体阐述哈工大“八百壮士精神”。“八百壮士精神”，是响应时代召唤的爱国主义精神：20世纪50年代中期，一大批有志青年响应党和国家号召，从祖国的四面八方汇聚到哈工大，在办学初期积极投身于建设哈工大的宏伟浪潮中，克服艰难困苦，为国家的发展作出了突出的贡献，这支平均年龄只有27.5岁，几乎承担全部教学和科研任务的800余人的教师队伍被称为哈工大的“八百壮士”。“八百壮士精神”，是勇于迎接挑战的开拓进取精神：全国优秀共产党员、国防科技工业战线楷模、老一辈哈工大“八百壮士”的杰出代表马祖光院士一生追求激光科学、严谨治学、严格培养学生，在一穷二白的环境下创办了哈工大核物理专业、光电子技术专业和可调谐激光技术重点实验室；刘永坦院士带领团队传承哈工大“八百壮士”精神铸就强国梦想，四十年刻苦攻关逐梦雷达创新，扎根边疆开创中国对海探测新体制雷达之路，使我国对海远程预警技术水平步入国际前列，两度获得国家科技进步奖一等奖，2018年获得国家最高科学技术奖[9]。通过介绍发展历史和先进事迹，弘扬爱国主义精神和发扬哈工大“八百壮士精神”。

2.2 在大学化学实验教学中培养学生的科学探究精神和创新意识

化学是一门以实验为基础的实用性、创造性的学科。学生通过大学化学实验课程的学习进一步巩固大学化学理论知识，锻炼独立操作和动手能力，初步掌握设计实验、分析与解释数据、并通过总结规律得到合理有效结论的基本科研实验方法。因此教师在教学过程中不仅要讲授基础知识和原理，还要激发学生的创新意识和探究精神。

在“反应速率常数与活化能的测定”实验中，教师在讲授到阿伦尼乌斯公式的时候，可以介绍瑞典化学家阿仑尼乌斯坚持独立判断，经过大量的实验论证，创建了电离理论，并用科学事实证明了电离理论的正确性，使之成为化学发展史上最有影响的酸碱理论之一。此时教师进一步延伸介绍历史上科学家潜心研究、探索创新的事例。16世纪30年代哥白尼提出的“日心说”，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革；20世纪初爱因斯坦开创性地建立相对论，指出除了牛顿的质量不变的绝对论力学之外，还有质量可变的相对论力学，推导出静体的质能当量关系E=mc2，使质量守恒与能量守恒统一为质能守恒，奠定了核能时代的理论基础[10]；20世纪40年代我国著名的有机化学家黄鸣龙，致力于甾体化合物的合成研究，他改良的Wolff-Kishner还原法，简称“黄鸣龙还原法”，是首例含中国科学家人名的重要有机化学反应，改进后的合成方法可在常压下进行，而且提高了反应产率。这些事例说明了科学知识的相对真理性，实验方法是不断前进发展变化的，彰显了创新思维在科学发展中的作用，激发学生的探究精神。

在“弱酸解离常数的测定”实验中，在学生进行实验预习的时候，可以引导学生思考：除了电导法，是否还有其他测定解离常数的实验方法？同时可以采用对照实验教学的方式：在同一个课堂上，一部分同学采用电导法测定弱酸的解离常数，一部分同学采用pH计测定弱酸的解离常数。实验结束后在实验报告的撰写上引导学生分组讨论，比较这两种方法的差异和优缺点，通过这种教学方式培养学生的科学素养和创新意识。

2.3 在大学化学实验教学中增强学生的专业认同感和社会责任感

大学生作为社会主义的接班人和建设者，是国家未来发展的生力军。大学生的社会责任感和专业认同感的强弱直接关系到我国社会主义事业的兴衰成败，关系到中华民族的伟大复兴，在教学过程中教师应注重对学生专业认同感和社会责任感的教育。在“阿司匹林的合成”实验中，扩展介绍阿司匹林的作用：阿司匹林是人们日常生活中常用的药物之一，具有消炎镇痛的作用，而且在抑制血栓生成方面效果显著。近年来，随着对阿司匹林研究的深入，研究发现阿司匹林能够降低罹患肠道癌症的风险。2012年至今，英国《柳叶刀》杂志刊登了数篇阿司匹林防治癌症的报告[11-13]。以阿司匹林的功效为切入点，理解和体会化学合成在医药生产中的重要性，让学生深刻了解“合成化学”在社会、生活中的重要地位，增强学生的专业自豪感和社会责任感。

在“铝及铝合金表面防护膜形成”的实验中，采用的阳极氧化方法是工业上铝合金阳极氧化表面处理的一个简化工艺流程，阳极氧化目前在汽车制造、电子工业上应用广泛。同时向学生适当介绍目前工业上常用的其他金属表面处理的工艺方法，如喷砂，抛光，微弧氧化，电泳和物理气相沉积(PVD)真空镀膜等新型表面处理工艺[14]，这些工艺方法融合了化学、材料、机械制造等专业知识，让学生充分认识到专业知识积累和交叉融合的重要性，增强学生的专业认同感和职业素养。

2.4 在大学化学实验教学中培养学生的辩证思维

辩证思维是一种重要的科学思维方式，德国化学家肖莱马曾说：“化学的发展是按辩证法的规律进行的。”因此，养成辩证思维方式有助于学生形成良好的科学态度和正确的世界观，启发学生的探索性思维。在化学实验教学中，蕴含着丰富的辩证观点，例如现象和本质、相对和绝对、原因与结果、可能性与现实性、理论联系实际等辩证法思想。这些需要教师结合课程不断挖掘，将之渗透融合于化学实验基本知识与课堂教学中，润物无声地影响学生的思维方式。

在“钢中锰含量的测定”的实验中，可以介绍钢中锰含量的测定分析方法的不断发展改进的历程，在1982年国际标准化组织ISO规定的钢中锰含量的测定标准分析方法采用的是本实验所用的分光光度法，直到1994年和2006年国家先后颁布了《钢铁及合金-锰含量的测定火焰原子吸收光谱法》和《低合金钢-多元素含量的测定电感耦合等离子体发射光谱法》两种标准分析方法，才有了更为精密的合金中锰元素分析测试方法[15]。由此引导学生思考发展是永恒的这一辩证观点，例如分析化学实验也在不断吸收科技发展的最新成就，开拓新领域，走向信息化、智能化。但任何分析方法都有其优缺点，缺点也可转化为优点。至今分光光度法因其更为简便、低成本，仍广泛应用于工业上钢中锰含量的分析测定。火焰原子吸收光谱法用于锰含量的检测其精密度更高，抗干扰能力强，但成本较高应用受限。电感耦合等离子体发射光谱法可用于多元素的同时检出，但同样受限于成本，应用范围有限。分析化学实验方法的选择就体现了对立统一的辩证规律，在教学中培养学生的辩证思维。

2.5 在大学化学实验教学中普及绿色发展的理念

2017年中共十九大报告明确指出：加快建立绿色生产和消费的法律制度和政策导向，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系[16]。化学是以实验为基础的一门学科，在实验的过程中会有“三废”的产生，如何在大学化学实验教学中普及环保教育和绿色发展理念非常重要。首先，普及环保教育，在大学化学实验开始前的安全培训教育中给学生介绍目前废液废渣的分类处理办法，并在后续的实验实操过程中严格执行。每次实验教学中，要求学生将实验所产生的废液倒入专用的废液桶内，杜绝直接倒入下水道，破碎玻璃仪器回收至专用固体废弃物处理箱内；对于可能产生SO2、H2等危险气体的实验，要求学生必须在通风橱内操作，避免SO2直接排入实验室内污染环境，防止排放的H2局部浓度过大时有易燃易爆的危险。实验结束后，要求学生清洗干净玻璃仪器，整理清洁实验台，仔细洗手。其次，坚持绿色化学理念，优先使用低毒、低污染、价廉易得的原料试剂，设计并应用绿色环保的实验路线。例如在“铝合金表面防护膜的形成”实验中，将有毒有害的铅板替换成低毒的铜板；在“阿司匹林的合成”实验中，将检验用的苯酚固体试剂和水杨酸固体试剂配制成饱和溶液供学生使用，减少试剂的浪费和对环境的危害。通过这种实验专业知识与安全环保意识的有机结合，让学生体会到化学实验专业知识与环境保护之间的紧密联系，养成良好的实验习惯，在给学生传递知识和培养实践能力的同时，培养学生的环保意识和绿色发展理念。

3 课程思政的教学成果综合评价

通过对大学化学实验教学活动的重新设计，确立思政育人目标，思政元素成功地融入了课程的相关部分。为了更好地对课程思政的教学成果进行评价，形成全方位的大学化学实验课程思政的总体教学设计，尝试对实验考核方式进行改进，将思政教育贯穿于实验教学的整个过程。同时，课程思政的实施效果的评价，能促进实验教学的不断完善[17]。在大学化学实验课程的成绩考核中，除了对学生专业知识与实验技能的考核外，还增加了课程思政教育的考核内容，学生每个实验项目的最终成绩由实验考核成绩和思政考核成绩两个部分按一定比例组成。其中实验前学习实验考核占总成绩的15%，思政考核占总成绩的10%；实验中学习实验考核占总成绩的30%，思政考核占总成绩的15%；实验后学习实验考核占总成绩的20%，思政考核占总成绩的10%；思政考核内容中涉及学生自学能力、实验态度和习惯、分析总结能力和拓展学习能力等多维度的评价(见表1)。

表1 大学化学实验成绩考核表

目前哈尔滨工业大学(深圳)大学化学实验线上导学视频学习资源已经建设完成，可以借助微信群、慕课、智慧树等线上平台，采取互动式交流和分享的教学方式，科学合理地量化各项思政考核指标。采用课堂提问、学生讲课、学生实操演示、提交实验心得体会等考核方式，促使学生自觉主动地加强对课程思政的参与和认同，引导学生主动学习，增强学生在知识技能和情感态度价值观两方面的获得感。

4 结语

经过两年的大学化学实验课程思政的探索与实践，哈尔滨工业大学(深圳)化学教研组从课程教学目标设计、实验教学活动设计和课程教学成果评价三个方面，探索了教学过程中专业知识与思政元素的结合点，建成了全员全程全方位育人的大学化学实验课程思政教学体系。实践结果表明，学生对课程思政有了认同感，从课程思政中受益良多。课程思政改变了学生对思政教育的刻板印象，它不再是枯燥的思想政治理论，而是体现在化学实验教学中的生动实例。课程思政激发了学生的爱国之情和报国之志，增强了学生学习的主动性和对化学专业的认同感，树立了正确的人生观、世界观和价值观。教师也通过教学设计和实践，对课程思政的内涵有了更加深入的理解和认识，为课程思政的落实积累了经验，尝试探索了融合思政教育理念的化学实验教学模式，共同落实了立德树人的根本任务。