普通化學(xué)課程思政的教學(xué)探索與實(shí)踐

樊石艷 衛(wèi)學(xué)寧(山西師范大學(xué)臨汾學(xué)院，山西 臨汾 041000)

1 背景介紹

課程思政是指發(fā)揮思想政治理論課育人功能的同時(shí)，梳理專業(yè)課程中所隱含的思想政治教育元素和承載的思想政治教育功能，并有機(jī)融入實(shí)際課堂教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與專業(yè)課教育的統(tǒng)一[1]。教育部黨組書記、部長陳寶生關(guān)于課程思政有這樣一段論述：“課程思政是專業(yè)課和真善美的結(jié)合。人類的專業(yè)知識都是在人類追求真善美的過程中逐漸形成的，每一門專業(yè)課領(lǐng)域都天然蘊(yùn)含著真善美的元素。”因此，深入挖掘各門專業(yè)課所蘊(yùn)含的思想政治教育資源，潤物細(xì)無聲地融入課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，將知識傳授、能力培養(yǎng)上升為價(jià)值引領(lǐng)，是課程思政成功落地的關(guān)鍵，也是目前高校積極探索課程思政實(shí)施的難點(diǎn)部分。當(dāng)前全國各普通高校關(guān)于課程思政的教育改革開展如火如荼，并取得了一定的成果[2]。在化學(xué)專業(yè)課課程思政的改革方面，中南大學(xué)在《無機(jī)化學(xué)》教學(xué)實(shí)踐中，充分挖掘了課程中蘊(yùn)含的豐富的思政教育元素，如講授鹵素元素時(shí)，會融入氟氣制備的“科學(xué)史話”等，為相關(guān)課程的課程思政改革提供了借鑒和參考，目前如何具體的將這些思政元素有機(jī)的融入實(shí)際教學(xué)過程中的應(yīng)用案例仍很少，需要更多的高校教師進(jìn)行深入的研究和實(shí)踐。普通化學(xué)是高校醫(yī)學(xué)、食品、生物、等非化學(xué)專業(yè)的大一新生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在使學(xué)生掌握化學(xué)“三基”，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)[3-5]。本文以科學(xué)教育專業(yè)學(xué)生為教學(xué)對象，以陳媛梅主編的《普通化學(xué)》第八章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)中第三節(jié)“雜化軌道理論”的思政教學(xué)為例，探索如何潤物細(xì)無聲的將思政教育元素融入實(shí)際課堂中，以期為同行教師開展專業(yè)課程思政積累有效經(jīng)驗(yàn)，為今后的普通化學(xué)課程思政教學(xué)實(shí)踐提供參考。

2 教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：使學(xué)生能闡述雜化軌道理論的要點(diǎn)，并運(yùn)用該理論解釋分子的成鍵情況及空間構(gòu)型等問題。

能力目標(biāo)：培養(yǎng)分析、歸納、空間想象能力和學(xué)以致用的能力。

思政目標(biāo)：通過了解科學(xué)家科學(xué)研究的歷程，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)忍不拔的追求科學(xué)真理的科學(xué)精神，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的科學(xué)觀，通過學(xué)習(xí)科學(xué)家為社會做出的重大貢獻(xiàn)，激勵(lì)學(xué)生勇?lián)鐣?zé)任，做一個(gè)真正有益于社會、有益于國家的人。

3 教學(xué)實(shí)施

教學(xué)過程從課前、課中和課后三階段具體實(shí)施思政教學(xué)。

3.1 課前—課程思政的精心導(dǎo)入

以清華大學(xué)物理系向義和教授的文章《化學(xué)鍵的本質(zhì)是怎樣被揭示的》為主要閱讀資料，學(xué)生小組查找相關(guān)資料和教材，總結(jié)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)兼和平獎(jiǎng)獲得者萊納斯·卡爾·鮑林價(jià)鍵理論的思想起源和形成過程，并將總結(jié)的結(jié)果發(fā)布在釘釘群作為提交的預(yù)習(xí)作業(yè)，課前任務(wù)一是讓學(xué)生對價(jià)鍵理論的發(fā)展的認(rèn)識更加系統(tǒng)化，如路易斯的共用電子對理論和海特勒和倫敦提出的價(jià)鍵理論在化學(xué)鍵發(fā)展中重大影響。二是激發(fā)學(xué)生對新問題的提出和解決的思維興趣，以引起其對新知識的熱烈探究。

3.2 課中—課程思政的合理實(shí)施

在教學(xué)實(shí)施過程中主要運(yùn)用問題驅(qū)動的教學(xué)方法，通過推送《化學(xué)鍵的本質(zhì)是怎樣被揭示的》，設(shè)置3個(gè)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入鮑林價(jià)鍵理論的研究情景中，以鮑林的角色去探索雜化軌道理論的形成過程，體驗(yàn)科學(xué)家的科研歷程，培養(yǎng)對科學(xué)研究的興趣，樹立堅(jiān)忍不拔的追求真理科學(xué)精神。

第一環(huán)節(jié)：問情景導(dǎo)入，提出問題

《化學(xué)鍵的本質(zhì)是怎樣被揭示的》中碳原子的四面體問題片段：“早在19世紀(jì)后期 ,荷蘭科學(xué)家J.H.范特霍夫和法國科學(xué)家J .拉貝爾各自獨(dú)立提出：碳原子以正四面體的構(gòu)型形成四根鍵，化學(xué)家都知道這點(diǎn)并從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)，這些化學(xué)鍵保持幾乎相同的長度和強(qiáng)度 ,并指向四面體的四個(gè)角上。這是向三維分子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)邁出的第一步[4]。”但是這卻跟價(jià)鍵理論不符。面對這一問題，鮑林提出挑戰(zhàn)，他是如何去解決這一問題？圍繞問題，教師引導(dǎo)學(xué)生提出分問題：

(1)利用價(jià)鍵理論預(yù)測碳和氫形成的最簡單化合物，與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的甲烷在分子組成和構(gòu)型上有什么不符?

(2)鮑林基于海特勒和倫敦的能量交換說提出了怎樣解釋和驗(yàn)證？

第二環(huán)節(jié)：小組討論，分析解決問題

問題1：利用價(jià)鍵理論預(yù)測碳和氫形成的最簡單化合物，與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的甲烷在分子組成和構(gòu)型上有什么不符?

針對這一問題，學(xué)生經(jīng)過小組討論，可以解決，教師抽取小組代表進(jìn)行回答。學(xué)生通過分析碳原子價(jià)層電子構(gòu)型，根據(jù)現(xiàn)代價(jià)鍵理論無法解釋這種與實(shí)際不符的結(jié)果，了解到現(xiàn)代價(jià)鍵理論的局限性。教師在此可以引出思政元素：學(xué)習(xí)科學(xué)家不怕挫折，百折不撓的求知精神，堅(jiān)忍不拔，敢于創(chuàng)新的開拓精神，了解到科學(xué)的發(fā)展是不斷完善和創(chuàng)新的過程，鼓勵(lì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，敢于大膽質(zhì)疑，不斷創(chuàng)新。

問題2：鮑林基于海特勒和倫敦的能量交換說提出了怎樣解釋和驗(yàn)證？

［學(xué)生活動］再次閱讀課前推送的資料，分析鮑林研究的思路和思維，可以分析出鮑林基于海特勒和倫敦的能量交換說大膽的提出一種假說：“形成四個(gè)四面體化學(xué)鍵所產(chǎn)生的能量交換足以打破物理學(xué)家亞層中的四個(gè)成對電子,并使它們組成新的形式”。并進(jìn)一步用量子力學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證，總結(jié)出雜化軌道理論—原子軌道在形成共價(jià)鍵的過程中是可以改變的，即原子軌道可以進(jìn)行“雜化”，然后重疊形成更穩(wěn)定的共價(jià)鍵。從而較好的解釋了甲烷的分子結(jié)構(gòu)問題。在這個(gè)過程中，教師可以引出思政元素：任何科學(xué)理論的提出并不是空想，而是科學(xué)家經(jīng)過大量的學(xué)習(xí)與研究，不斷得驗(yàn)證，不斷完善的過程。接下來通過兩個(gè)問題的設(shè)問，引出本節(jié)課學(xué)生需掌握雜化軌道理論的要點(diǎn)和應(yīng)用。

問題3：雜化軌道的基本要點(diǎn)有哪些？

［教師活動］要使學(xué)生理解雜化軌道，教師可以借助形象的比喻來幫助學(xué)生理解軌道雜化的抽象過程?？梢韵冉o學(xué)生解釋，原子軌道的雜化實(shí)際上就是“先混合，再重新分配”，這樣學(xué)生就感到稍微熟悉了，從而再次強(qiáng)調(diào)雜化軌道的概念。教師可以借助模具展示雜化軌道的特點(diǎn)：數(shù)目和形狀。緊接著教師設(shè)問什么樣的原子軌道才能發(fā)生雜化呢，引出雜化條件。同時(shí)教師舉例加以說明，幫助學(xué)生理解清楚。

［學(xué)生活動］自主閱讀教材中雜化軌道理論的基本要點(diǎn)，并小組討論：為什么雜化軌道的形狀通常是一頭大一頭小的“葫蘆”形。

［教師活動］針對疑問適當(dāng)點(diǎn)撥：與其他原子形成共價(jià)鍵時(shí)，能夠使重疊最大，形成的共價(jià)鍵更加趨于穩(wěn)定。同時(shí)強(qiáng)調(diào)只有在形成分子的過程中才會發(fā)生原子軌道的雜化。在雜化的同時(shí)，成對價(jià)電子通常被激發(fā)到空軌道上形成單電子。

問題4：雜化軌道理論的應(yīng)用：雜化軌道類型有哪些，與分子的空間構(gòu)型有什么關(guān)系？

［教師活動］講授雜化軌道有多種類型，按照參與雜化軌道的種類有s-p型、d-s-p型、s-p-d型。這里主要討論s-p型雜化軌道：sp雜化、sp2雜化和sp3雜化。雜化軌道理論如何去解釋分子的空間構(gòu)型，我們設(shè)置了四個(gè)探究問題，層層遞進(jìn)，組織學(xué)生進(jìn)行探究。

探究一：sp雜化： BeCl2分子是直線型分子，有兩個(gè)共價(jià)鍵，鍵角為180°，用雜化軌道理論加以解釋其如何成鍵。

探究二：sp2雜化：BCl3分子空間構(gòu)型是平面三角形，鍵角為120°。試解釋如何成鍵。

探究三：sp3雜化：CH4分子空間構(gòu)型是正四面體，鍵角為109.5°。試解釋如何成鍵。

在探究一活動中教師可以先借助動畫模擬來講解成鍵過程，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“激發(fā)”“雜化”，講述雜化軌道的成分、夾角和空間構(gòu)型，相同分子空間構(gòu)型的分子。緊接著學(xué)生小組完成探究二和三活動，并借助于教師提供的動畫模擬完成展示、討論、答疑。此過程充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。

［教師小結(jié)］總結(jié)雜化軌道類型和空間構(gòu)型的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)等性雜化的概念。

探究四：分析NH3成鍵情況，是否是等性雜化。

［教師活動］點(diǎn)撥：孤對電子占據(jù)的雜化軌道能量將其他雜化軌道能量較低，雜化軌道成分不同，引出不等性雜化。

［學(xué)生活動］分析H2O分子的成鍵情況，比較等性雜化和不等性雜化的空間構(gòu)型和鍵角的變化。

［教師小結(jié)］可利用思維導(dǎo)圖總結(jié)雜化軌道的要點(diǎn)、類型和應(yīng)用。進(jìn)一步闡釋雜化軌道理論成功的解釋里碳原子的四面體問題，但需說明其也有局限性：可以解釋一些分子的構(gòu)型，但無法預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，為后續(xù)價(jià)層電子對互斥理論和分子軌道理論的學(xué)習(xí)作鋪墊。

第三環(huán)節(jié)：暢所欲言，交流心得

教師講述鮑林獲得的兩次諾貝爾獎(jiǎng)事跡，學(xué)生可以結(jié)合課前搜集鮑林的相關(guān)生平，暢所欲言?！?954年，鮑林由于對化學(xué)鍵本質(zhì)的研究以及用化學(xué)鍵理論闡明復(fù)雜物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！苯處熆梢砸鏊颊兀簩W(xué)生通過體驗(yàn)鮑林科研歷程，探索雜化軌道理論的形成和應(yīng)用，培養(yǎng)刻苦鉆研，敢于質(zhì)疑和創(chuàng)新，永不服輸?shù)目茖W(xué)精神?！?962年，因反對核彈在地面測試行動獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)金，次年以《科學(xué)與和平》為題在奧斯陸大學(xué)發(fā)表領(lǐng)獎(jiǎng)演說?！苯處熆梢砸鏊颊兀簩W(xué)生通過了解鮑林在人類和平事業(yè)上做出的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生要肩負(fù)自己的社會責(zé)任，從身邊做起，從小事做起，做一個(gè)真正有益于社會，有益于國家的人。

3.3 課后—課程思政的充分拓展

為了提高課程思政效果的可持續(xù)性，可鼓勵(lì)學(xué)生課外探索學(xué)習(xí)，拓寬知識的廣度，設(shè)置開放性作業(yè)：“鮑林是惟一一位先后兩次單獨(dú)獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。曾被英國《新科學(xué)家》周刊評為人類有史以來20位最杰出的科學(xué)家之一，與牛頓、居里夫人及愛因斯坦齊名。然而，路透社在報(bào)道鮑林逝世的消息時(shí)卻說，他是“20世紀(jì)最受尊敬和最受嘲弄的科學(xué)家之一”。”推薦閱讀鮑林相關(guān)文章和生平，如《鮑林》。以論文的形式研究鮑林為什么會被稱為“20世紀(jì)最受尊敬和最受嘲弄的科學(xué)家之一”

4 結(jié)語

總結(jié)課程思政的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，每門專業(yè)課中都蘊(yùn)含著豐富的思政元素，普通化學(xué)中物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)模塊部分，理論性較強(qiáng)，內(nèi)容較抽象，結(jié)合知識點(diǎn)引出相關(guān)的科學(xué)家的偉大貢獻(xiàn)，巧妙結(jié)合科學(xué)家的事跡，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，樹立正確的科學(xué)觀，培養(yǎng)科學(xué)精神。在課程思政的具體教學(xué)中，主要運(yùn)用問題驅(qū)動的教學(xué)模式，以問題鏈環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，使整個(gè)課堂活起來，使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動起來。

反思專業(yè)課課程思政的教學(xué)，課程思政并非知識傳授和思政教育的簡單加和，而是要有機(jī)地融入思政元素，讓價(jià)值引導(dǎo)的成分在課程設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)中如鹽在水，達(dá)到春風(fēng)化雨、潤物無聲的育人效果。因此需要教師深入挖掘思政元素，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，關(guān)注學(xué)生上課時(shí)的心理狀態(tài)，重視學(xué)生課后的評價(jià)和反饋，不斷摸索，不斷完善課程思政的教學(xué)過程，同時(shí)思政元素不宜過多過雜，要精而簡，潛移默化，使學(xué)生共情共鳴，才能實(shí)現(xiàn)思政教育的目的。