“課程思政”融入“原子結構與元素周期表”教學的探索與實踐

楊賀晴，臧宏瑛

東北師范大學化學學院，長春 130024

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話中強調，要用好課堂教學這個主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[1]。近年來，把“課程思政”理論與各學科專業(yè)課或通識課程教學相結合的實踐探索已經成為高等學校各類課程改革的重要組成部分，學者們對此進行了大量的研究和實踐探索。

教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》中提到，要深入挖掘各類課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源[2]?；瘜W專業(yè)要結合自身專業(yè)特點，從思想政治理論和學科特質兩方面進行“課程思政”教學探索，一方面，在學科話語體系下讓學生領會思想政治理論的具體內涵；另一方面，讓學生認識到帶有學科特點的思維方式和思想觀念也是思政理論的重要組成部分。

從課程具體的案例來說，“原子結構與元素周期表”一節(jié)是化學專業(yè)基礎課無機化學或者化學原理課程的授課內容，學生往往在剛剛進入大學的階段就有接觸到本課的機會，在課程設置上可以以一個單元的課程為整體進行設計，引導學生在學習知識的同時逐步體會化學史的內涵。

從學生認知的角度來說，剛剛進入大學的學生具有強烈的求知欲望和“成人意識”，但存在自我完善性焦慮，缺乏成熟的價值觀念體系和恰當?shù)膶W習方法[3]?；趯W生的特點，有必要在學生剛剛進入到大學的學習時就對課程思政的理念進行滲透，幫助學生深入領會思政理論的內涵，堅定理想信念，樹立家國情懷；樹立科學世界觀，學習科學的思維方法；培養(yǎng)科學探究精神，形成科學態(tài)度；理解化學學科認識事物的獨特視角，提高研究化學問題的能力，從而發(fā)揮大學化學課程育人的作用。

1 教學設計理念與思政元素凝練

思想政治教育元素是“課程思政”建設的重要支撐。化學史作為特殊的教學資源，能夠展示出知識動態(tài)演變的過程，在知識本身的基礎上揭示出其中蘊含的科學思想和方法，從而把理論邏輯的推演同認識化學運動的過程聯(lián)系起來，達到邏輯的和歷史的辯證統(tǒng)一[4]?！霸咏Y構與元素周期表”一課是化學學科圍繞著物質的組成、結構、變化規(guī)律的探索所取得的重要成果，使化學在宏觀水平上對物質的微觀性質逐漸有了比較深刻的認識。本課中蘊含著豐富的化學史素材，將其中有價值的素材進行凝練可以成為很好的思政教育元素。同時，思政元素若想發(fā)揮思想教育的作用就要與課程內容進行深度融合，因此，要找準課程知識內容與思政理論的契合點，精心設計教學過程和方法，使課程內容和思政理論自然順接、有機互融[5]。

1.1 原子結構部分

原子結構模型的發(fā)展經歷了從古希臘哲學家眼中的樸素原子模型，到現(xiàn)代量子力學視野下的電子云模型的變化過程。電子這類實物微粒的特性與運動規(guī)律被搞清楚之后，現(xiàn)代化學的微觀結構的理論基礎得以建立。將科學家探索原子結構以及量子力學建立過程的化學史作為教學情境(表1)進行教學設計，教師可以從滲透愛國主義精神、科學世界觀、科學探究精神等方面開展思政教學。

表1 原子結構部分思政素材[6,7,8]

1.2 元素周期表部分

19世紀大部分天然元素被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，積累了大量有關元素及其性質的知識。對于不同元素之間是否存在聯(lián)系的問題，許多科學家分別進行了研究。最終，門捷列夫總結出了元素周期律。隨著元素周期表中幾個空位相繼被實驗事實所填充，元素周期表逐漸得到了科學界的公認。選擇科學家發(fā)現(xiàn)元素、探索元素周期表和周期律的化學史作為教學情境(表2、表3)進行教學設計，可以對學生進行科學世界觀、哲學思想、科學態(tài)度等的教育。

表2 元素周期表部分思政素材[6,7,9]

表3 部分元素相關思政素材[6,7]

2 教學實踐的探索

2.1 堅定理想信念，厚植家國情懷

愛國主義精神作為中華民族精神的核心，激勵著一代代中華兒女為祖國的發(fā)展而不懈奮斗。正是由于我國一代代前輩科學家們的艱苦奮斗，中國的科學技術才能夠不斷取得飛躍。因此，中國科學家故事可以作為很好的素材來進行愛國主義教育，通過與這個主題相關的思政教學可以讓學生培養(yǎng)愛國之情、砥礪強國之志、實踐報國之行，進一步讓愛國主義精神代代相傳、發(fā)揚光大。

比如，在講解徐光憲原則時，以徐光憲院士的生平事跡作為思政切入點。徐光憲先生學識淵博、學術功底深厚，在物質結構和量子化學領域均有重大建樹。他曾經毅然決然地放棄在美國任教的機會，沖破重重阻攔回到祖國投身社會主義建設，他為了國家建設的需要而四次更換研究方向，并在多個領域都取得了卓越成就。作為我國稀土化學的開創(chuàng)者之一，他建立了具有普適性的串級萃取理論，引導了稀土分離技術的全面革新，促進了中國從稀土資源大國向高純稀土生產大國的飛躍[6]。在講解元素發(fā)現(xiàn)史時，也可將徐院士對稀土元素研究的貢獻作為科普內容講給學生，啟發(fā)學生課后利用書籍、網絡等手段主動尋找其他中國科學家的人生經歷和社會貢獻，結合當前新冠疫情背景下我國科研工作者和醫(yī)務人員的艱苦付出，引導學生感悟他們奉獻終身、矢志報國的愛國主義精神，從而自發(fā)形成投入科研事業(yè)、報效祖國的熱情。

2.2 理解哲學思想，學習科學方法

化學所取得的成就促進了馬克思主義基本觀點的形成，化學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)也體現(xiàn)著馬克思主義原理的指導。馬克思主義理論的核心是唯物辯證法，它為人們認識世界和改造世界提供了根本方法[10]?？茖W家們正是在科學世界觀的指引下才能夠取得突出成就，因此，有必要給學生滲透化學哲學的基本思想，引導學生在馬克思主義立場、觀點、方法的指引下進行科學研究活動。比如門捷列夫的元素周期表的提出過程就很好地體現(xiàn)了唯物辯證法所揭示的量質互變規(guī)律的普遍有效性。正是由于他認識到了元素的“質”和原子的“量”之間的內在聯(lián)系，才發(fā)現(xiàn)了元素周期律。而他運用周期律預言的新元素的相繼發(fā)現(xiàn)，進一步說明了量變質變規(guī)律對于化學研究的重要意義。門捷列夫的研究思想揭示了化學科學有關“質”與“量”變化的本質，量變質變規(guī)律指導人們在科學研究中把定量分析和定性研究結合起來去認識和把握事物運動變化發(fā)展的階段性與不同發(fā)展狀態(tài)的轉化。

元素周期表的發(fā)現(xiàn)歷程是馬克思主義哲學在化學領域的具體化的重要體現(xiàn)，教學中應該注重引導學生理解科學思維方法對于研究的重要意義，理解唯物辯證法的思想在解決化學問題中的運用，教師可以先講解元素周期表的發(fā)展歷程，引導學生通過閱讀文獻資料等方式探究門捷列夫得出元素周期表所運用的思想和方法，從而自然地引入唯物辯證法思想的運用，并為學生布置作業(yè)，請學生課后搜集能夠體現(xiàn)唯物辯證法思想的化學發(fā)現(xiàn)，鞏固唯物辯證法的內涵及其在化學中的應用，真正做到學以致用。

2.3 樹立科學世界觀，形成發(fā)展眼光

人們認識事物的過程，是反復實踐和認識的過程，在實踐中人類對事物的認識逐漸深入。對于科學規(guī)律的認識過程也符合這種循環(huán)關系?？茖W發(fā)展史告訴我們，許多理論并不是真理，只是人們具有階段性的認識，只有經過實踐的檢驗，這些理論才能更正確、更豐富，不斷接近真理。比如元素周期表從初具雛形到最終形成經歷了四十余年的時間，許多科學家都曾提出將元素整合在一起的模型，若沒有他們認識元素規(guī)律的研究過程，就不會有門捷列夫元素周期表的誕生。這說明人類對于客觀規(guī)律的認識不是一蹴而就的，而是一個不斷變化發(fā)展的過程，需要漫長的探索過程和實踐反復的檢驗。在教學中要引導學生理解認識發(fā)展的規(guī)律，理解科學研究結論的得出需要大量實驗事實的積累，引導學生在科研中戒驕戒躁，切忌急功近利，保持踏實認真、嚴謹求實的態(tài)度。再比如原子結構模型的發(fā)展歷程，在當時看來，每一種模型的提出都是具有創(chuàng)造性并且非常符合客觀規(guī)律的，但是隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了更多新的實驗事實，從而推動了原子結構理論繼續(xù)補充、修正和發(fā)展。電子云模型對于核外電子運動的描述，雖然比較符合實際，但也有待進一步的發(fā)展。通過化學史的引導能夠使學生感受到在歷史的大浪淘沙中總會有新的認識源源不斷地涌現(xiàn)，讓學生學會用發(fā)展的眼光去看待科學研究成果，進而活躍學生的思想，啟發(fā)他們的探索精神。

關于認識發(fā)展觀部分的滲透，教師可以采取講授法的授課思路，為學生梳理原子結構和元素周期表發(fā)展變化的歷史，以講故事的方式拉近學生與這些科學發(fā)現(xiàn)之間的距離，使學生感受到再偉大的發(fā)現(xiàn)也需要經歷無數(shù)的探索和時間的檢驗才能成為真理，也可以把課堂交給學生，創(chuàng)設師生身份互換的情境，請學生課后搜集資料在課堂上進行展示和講解，切實讓學生參與到授課過程中來，幫助學生在搜集資料自主學習的過程中更好地理解認識發(fā)展觀在化學中的體現(xiàn)。

2.4 提升科學素養(yǎng)，培養(yǎng)探究精神

許多科學理論和規(guī)律的提出離不開科學家們的艱苦付出，而科學家之所以能夠取得重大理論成果，與他們身上所具備的科學精神有著密不可分的關系。他們探索未知、追求真理、批判創(chuàng)新、細致認真、勇攀科學高峰的精神永遠是后人學習的榜樣，在教學時可以以探索科學家成功的原因為契機，挖掘科學家身上的獨特品質，引導學生學習科學家的探究精神。

在講解原子結構模型時，教師可以展示每種模型提出時科學家所做的典型實驗，引導學生重走科學家的探究之路，領會科學家的思維方式，啟發(fā)學生對于生活和科研過程中的細節(jié)的關注，對于客觀世界和未知事物的好奇心；在講解元素周期表時，可以讓學生通過閱讀自主歸納出周期表建立的歷史，引導學生理解科學家們?yōu)樵刂芷诒淼慕⑺冻龅男难团?，啟發(fā)學生理解探究精神在研究中所發(fā)揮的重要作用，培養(yǎng)學生的科學探究意識與創(chuàng)新精神；在講解典型元素時，可為學生介紹一些科學家們研究元素的工作，如拉瓦錫對于氧的研究，莫瓦桑制取單質氟的故事，居里夫婦研究和發(fā)現(xiàn)鐳、釙元素的過程，引導學生從中受到激勵與啟示，學習他們專心致志于科學發(fā)明和創(chuàng)造、置生死于度外的獻身精神，培養(yǎng)破除迷信，敢于創(chuàng)新的探究精神，激發(fā)學生追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。

2.5 培養(yǎng)科學態(tài)度，磨練堅強意志

科學探索的道路上不可避免的是失敗的經歷，許多科學家也都是經歷過無數(shù)次失敗、受到無數(shù)次質疑才能最終取得成功，但是應對挫折的態(tài)度與措施卻往往在教育教學中被教師所忽視，然而其卻對科學研究能否取得成功起著非常關鍵的作用。教師可以利用科學家面對挫折的經歷來對學生進行挫折教育，引導學生理性看待科學研究中的失敗，培養(yǎng)堅韌不拔的意志力和不盲從權威的科學態(tài)度，保持不服輸、不氣餒、不畏懼的精神。

比如探索元素周期表的道路并不是一帆風順的，許多科學家都曾面對來自科學界的反對，門捷列夫和紐蘭茲所提出的的元素規(guī)律在初發(fā)表時都被主流科學界所否認。但二者面對困難卻表現(xiàn)出了截然不同的態(tài)度。紐蘭茲因此灰心喪氣放棄進一步的探索反而轉向了工業(yè)研究，最終與元素周期表的發(fā)現(xiàn)機會失之交臂；而門捷列夫卻表現(xiàn)出了克服艱難險阻的頑強毅力，他深信自己的周期表是正確的，并依據(jù)周期律預測了新元素的存在和性質，最終得到了實驗事實的證明。在教學中教師可以引導學生從多個角度來分析門捷列夫能夠取得成功的原因，學習科學家不盲從權威的科學態(tài)度，在面對人生困境和實驗中的失敗要保持積極的態(tài)度和不斷探索、堅持不懈的毅力，使學生認識到在研究中只有經歷了“山重水復疑無路”的艱難，才會收獲“柳暗花明又一村”的成功。

2.6 認識學科視角，發(fā)展化學思維

學科認識方式能提供對學科認識活動和問題解決任務進行定向調節(jié)的認識角度和認識思路[11]。化學學科的認識角度之一是物質，認識方式類別有定性、定量等[12]。當學生面對學習或研究任務時，如果能基于以上兩個方向提煉出合理的認識思路，對于理解、分析問題，順利解決任務就會大有裨益?！霸咏Y構與元素周期表”一課為引導學生形成化學學科的認識方式提供了豐富的素材支撐，門捷列夫的周期表和周期律揭示了物質組成元素的規(guī)律性，體現(xiàn)了一個非常重要的化學學科認識角度——物質的角度。而他通過認識元素的“質”與原子的“量”之間的關系發(fā)現(xiàn)了元素周期表的過程，揭示了化學學科定性定量相結合進行研究的歷史發(fā)展和認識方式。經歷了本課完整的教學過程，學生應該對化學學科的認識角度和認識方式有了一定的理解，教師對學生心中模糊的認識進行進一步的升華，啟發(fā)學生在認識、分析、解決化學問題時可以運用的思路，逐步形成化學思想。

教師可以在本單元結束的時候創(chuàng)設一個分享的機會，請學生談談自己學習過了本章知識之后的感受，有了前面思政素材和內涵的鋪墊和滲透，學生們能夠結合自己的學習體驗進行分享，教師可以從中進行總結和升華，引導學生從化學思維的角度認識原子結構與元素周期表的變化規(guī)律，啟發(fā)學生理解化學學科認識對象以及認識方式，從回歸學科主題的角度實現(xiàn)了具體學科與課程思政的結合，達到對于本課內容的很好收官。

3 結語

本課通過“課程思政”理念融入到“原子結構與元素周期表”的教學中，探索在大學化學課程中利用化學史素材對學生進行思想政治觀念、科學素養(yǎng)和學科思維方式的培養(yǎng)的具體方案。通過本節(jié)課的學習，學生深入理解知識和思政理念的內涵，樹立了正確的人生觀和價值觀，培養(yǎng)了科學精神與科學態(tài)度，形成了化學學科認識事物的視角，提升了認識、分析、解決問題的能力，為進一步學習大學化學打下了良好的基礎。