無機(jī)化學(xué)課程中思政元素的挖掘

摘要：在新時(shí)代教育背景下，思政教育日益成為高等教育的重要組成部分。以“無機(jī)化學(xué)”下冊(cè)的元素化學(xué)中氮族元素為切入點(diǎn)，從傳統(tǒng)文化、創(chuàng)新精神、綠色環(huán)保和辯證思維四個(gè)維度深入挖掘和提煉其中蘊(yùn)含的思政元素，豐富無機(jī)化學(xué)思政元素的素材庫，為進(jìn)一步開展無機(jī)化學(xué)課程思政建設(shè)提供有益的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：無機(jī)化學(xué)；思政元素；氮族元素思政教育作為教育體系的重要組成部分，越來越受到重視。將思政教育融入專業(yè)課教學(xué)是實(shí)現(xiàn)高等教育立德樹人根本目標(biāo)的有效途徑。特別是在師范專業(yè)學(xué)生的教育中，思政教育與專業(yè)課程的有機(jī)結(jié)合尤為重要。這不僅能夠幫助學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀、人生觀和世界觀，還能夠提升其在未來教育工作中的綜合素質(zhì)。

無機(jī)化學(xué)作為化學(xué)專業(yè)大一新生的核心基礎(chǔ)課程，不僅在知識(shí)傳授方面承擔(dān)著有效銜接中學(xué)和大學(xué)化學(xué)教育的重要任務(wù)，還對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)起著重要的啟蒙作用。在無機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中融入思政元素，不僅可以提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)的思維方法、樹立科學(xué)的人生價(jià)值觀。

1無機(jī)化學(xué)課程思政的現(xiàn)狀

目前，盡管各個(gè)高校都在無機(jī)化學(xué)課程大綱中明確將思政教育列為教學(xué)目標(biāo)之一，然而無機(jī)化學(xué)課程與思政教育之間的融合還未達(dá)到相輔相成的效果。教師在課程中有效整合思政內(nèi)容的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，部分教師對(duì)課程思政工作重視程度不夠，缺乏挖掘思政元素的意識(shí)。在教學(xué)過程中，思政元素僅停留在書本內(nèi)容部分，缺乏主動(dòng)深挖思政素材的主觀能動(dòng)性［1］。課程思政的有效實(shí)施需要豐富的教學(xué)資源支持。因此，本文以氮族元素為例，充分發(fā)掘其中蘊(yùn)含的思政元素，進(jìn)一步豐富無機(jī)化學(xué)思政元素的“素材庫”，以期為無機(jī)化學(xué)課程與思政教育的深度融合提供一些幫助。

2氮族元素中思政元素的挖掘

氮族元素位于元素周期表的第Ⅴ主族，包括氮、磷、砷、銻、鉍五種元素，既有非金屬元素也有準(zhǔn)金屬和金屬元素。這些元素在化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域中各具特色，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電子及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域，是“無機(jī)化學(xué)”下冊(cè)元素化學(xué)中非常重要的一章。氮族元素性質(zhì)和應(yīng)用的多樣性為挖掘思政元素提供了豐富的資源，以下將從傳統(tǒng)文化、創(chuàng)新精神、綠色環(huán)保和辯證思維這4個(gè)維度探討氮族元素中思政元素的挖掘和提煉。

2.1傳統(tǒng)文化思政元素的挖掘

傳統(tǒng)文化是中華民族的寶貴精神財(cái)富和智慧結(jié)晶，在許多古本典籍、民間習(xí)俗和成語故事里都可以找到與無機(jī)化學(xué)知識(shí)有關(guān)的記載。在無機(jī)化學(xué)的教學(xué)中融入這些中國傳統(tǒng)文化，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到古代智慧在現(xiàn)代科學(xué)中的價(jià)值，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，還可以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和文化自信。例如在中國古代農(nóng)耕文明中，對(duì)氮的認(rèn)識(shí)與利用早已有所體現(xiàn)。農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常使用動(dòng)物糞便、秸稈等有機(jī)肥料，這些肥料含有豐富的氮素，對(duì)土壤改良和作物生長起到了重要作用。在《齊民要術(shù)》這部古代農(nóng)業(yè)經(jīng)典書籍中提到了施肥方法和土壤管理技巧，強(qiáng)調(diào)了氮的作用及其在提升農(nóng)作物產(chǎn)量中的重要性。再如強(qiáng)氧化性硝酸的強(qiáng)腐蝕性在清代《本草綱目拾遺》中就有記錄，其中的“強(qiáng)水”即為硝酸，稱之“五金八石比皆穿第，惟玻璃可盛”［2］，用一句話概括了硝酸的性質(zhì)。書中還指出“強(qiáng)水”除可用于藝術(shù)蝕刻外，還可用于治療癰疽等病癥。這些記錄不僅展示了當(dāng)時(shí)中醫(yī)藥學(xué)與西方技術(shù)的結(jié)合，還反映了清代藥物學(xué)在知識(shí)融合和實(shí)踐中的進(jìn)步。

在我國南方端午節(jié)期間有飲“雄黃酒”的習(xí)俗，其中的雄黃就是砷的硫化物As4S4，外觀呈黃色，具有一定的毒性，古代人們常將其用于制藥和防蟲。端午節(jié)期間，飲用雄黃酒被認(rèn)為能驅(qū)邪避疫，保護(hù)身體健康。雄黃酒不僅是一種傳統(tǒng)飲品，還象征著古人對(duì)健康的追求和對(duì)自然的尊重。雌黃是砷的另一種硫化物As2S3，常呈現(xiàn)明亮的黃色，毒性相對(duì)較低，它在古代常被用作顏料和藥材。成語“信口雌黃”出自《史記》，司馬遷在描述一些人隨意發(fā)表意見時(shí)，提到“信口雌黃”，用以形容他們沒有依據(jù)地胡說八道［3］。如今，這個(gè)成語逐漸演變?yōu)殡S意說話、不負(fù)責(zé)任地發(fā)表意見，常常用來提醒人們?cè)诎l(fā)言時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎，反對(duì)無根據(jù)的言論和謠言。這一思想恰好與現(xiàn)代社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息傳播的重視相契合，強(qiáng)調(diào)了科學(xué)態(tài)度和理性思考的重要性。通過以上成語和習(xí)俗，讓學(xué)生既了解了砷化物的性質(zhì)，又滲透了傳統(tǒng)文化。這些中國傳統(tǒng)文化的引入為無機(jī)化學(xué)課程思政教育提供了豐富的內(nèi)容和深厚的底蘊(yùn)，既活躍了課堂氣氛又提升了學(xué)生的文化自信和道德素養(yǎng)。

2.2創(chuàng)新精神素材的挖掘

2.2.1固氮酶的結(jié)構(gòu)研究

科學(xué)家們?cè)谘芯抗痰傅慕Y(jié)構(gòu)時(shí)，提出了不同的模型來描述固氮酶的結(jié)構(gòu)和催化機(jī)制。福州大學(xué)的盧嘉錫教授及其團(tuán)隊(duì)提出的“福州模型”，打破了對(duì)傳統(tǒng)固氮機(jī)制的理解，首次描述了固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)為鉬、鐵、硫構(gòu)成的多核原子簇。這是第一個(gè)具有微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的固氮酶活性中心模型，活性中心的金屬離子通過特定的幾何排列來有效催化N2轉(zhuǎn)化為NH3。在此基礎(chǔ)上，廈門大學(xué)朱泓教授及其團(tuán)隊(duì)提出了“廈門模型”，揭示了更為詳細(xì)和精確的固氮酶活性中心的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)金屬簇在氮?dú)膺€原中的關(guān)鍵作用。探索固氮酶結(jié)構(gòu)的歷程，展示了科學(xué)家們?cè)诳蒲兄胁粩鄧L試和持續(xù)創(chuàng)新的精神，這種精神可以激勵(lì)學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問題的挑戰(zhàn)時(shí)，保持積極樂觀的態(tài)度，敢于打破思維定式，開拓創(chuàng)新。

2.2.2氨的合成

氨的合成過程經(jīng)歷了多個(gè)重要的創(chuàng)新階段，首先是20世紀(jì)初哈伯法的開發(fā)，即在高溫高壓條件下用催化劑加速氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨，極大地提高了氨的生產(chǎn)效率，奠定了現(xiàn)代氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)，研究者們探索了在常溫常壓條件下利用電化學(xué)反應(yīng)合成氨，大大降低了能耗并減少了對(duì)傳統(tǒng)高溫高壓合成方法的依賴。近年來，科研界還積極開展一體化工藝的研發(fā)，將氨的合成與其他化學(xué)反應(yīng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和廢物的最小化。這些創(chuàng)新不僅提高了氨的生產(chǎn)效率，降低了成本，也推動(dòng)了氮肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過介紹合成氨的歷史和技術(shù)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)這一技術(shù)如何滿足國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)研究在國家發(fā)展和人民生活中的重要作用，培養(yǎng)他們的家國情懷、專業(yè)使命感和社會(huì)責(zé)任感，激勵(lì)學(xué)生積極探索、服務(wù)社會(huì)。

2.2.3氮族元素在新材料開發(fā)中的應(yīng)用

新型半導(dǎo)體材料氮化鎵（GaN）、砷化鎵（GaAs）被廣泛用于LED、激光器、太陽能電池和高頻電子器件。銻化物半導(dǎo)體材料主要用于熱電材料和光電探測器，在溫差發(fā)電和紅外光探測中顯示出優(yōu)越性能。這類材料的開發(fā)突破了傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體材料的限制，推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，展現(xiàn)了材料科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新思維，推動(dòng)了節(jié)能和高效電子設(shè)備的發(fā)展。新型陶瓷材料氮化硅（Si3N4）因其優(yōu)良的機(jī)械性能和耐高溫性能，在極端條件下表現(xiàn)優(yōu)異，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車和電子領(lǐng)域。磷酸鹽陶瓷具有良好的生物相容性，可作為生物醫(yī)用材料應(yīng)用于骨科和牙科，有效促進(jìn)骨愈合。銻基防彈材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)度、耐高溫的特性，能夠有效提升個(gè)人防護(hù)裝備的抗擊穿能力。通過與其他材料的結(jié)合和納米技術(shù)的應(yīng)用，銻基材料展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力，推動(dòng)了防彈技術(shù)的發(fā)展。這些氮族元素在新材料領(lǐng)域的應(yīng)用，展示了它們?cè)谕苿?dòng)科技進(jìn)步和創(chuàng)新方面的重要性。將這些案例引入教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生思考新材料開發(fā)對(duì)科技進(jìn)步和國家競爭力的影響，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和專業(yè)使命感。

2.3綠色環(huán)保素材的挖掘

以生態(tài)文明思想為指導(dǎo)，貫徹新發(fā)展理念，堅(jiān)持走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的發(fā)展道路，意味著將環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的方針。在氮族元素的研究成果中有許多綠色環(huán)保的例子（如下所示），這些案例展示了氮族元素在綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用，體現(xiàn)了科學(xué)家在推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展、減少環(huán)境影響和保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)方面的努力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、綠色環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新能力，使他們成為推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的積極參與者和未來社會(huì)的建設(shè)者。

氮族元素中的綠色環(huán)保案例：

（1） 氮：使用選擇性催化還原（SCR）技術(shù)，將汽車和工業(yè)排放中的氮氧化物NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮?dú)夂退??？梢杂行p少氮氧化物排放，改善空氣質(zhì)量，減輕酸雨和霧霾現(xiàn)象。

（2） 氮：利用基因工程技術(shù)改造根瘤菌和藍(lán)藻等微生物以提高其氮固定能力?？梢詼p少化肥使用，降低土壤和水體污染，推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（3） 氮、磷：研發(fā)新型緩釋肥料，通過包膜技術(shù)使肥料在土壤中慢慢釋放使其與植物生長階段相匹配，減少氮和磷的流失。可以提高氮、磷的利用率，減少了土壤中氮和磷流失對(duì)環(huán)境的影響，避免水體富營養(yǎng)化。

（4） 銻：銻用于制造阻燃材料，減少因火災(zāi)引發(fā)的有害煙霧和氣體排放?？梢蕴嵘牧系陌踩院湍突鹦裕瑥脑搭^減少有害物質(zhì)對(duì)空氣的污染。

（5） 鉍：使用鉍作為無鉛焊料的主要成分，替代傳統(tǒng)鉛焊料?？蓽p少鉛的使用，降低對(duì)環(huán)境的毒害，提高焊接材料的安全性。

（6） 鉍：開發(fā)鉍基催化劑，用于減少汽車和工業(yè)廢氣中的有害氣體（如NOx和揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs）。鉍的低毒性和高催化活性有助于凈化空氣，降低空氣污染。

2.4辯證思維素材的挖掘

辯證思維是一種分析和解決問題的方法，強(qiáng)調(diào)事物之間的聯(lián)系和發(fā)展變化，注重對(duì)矛盾和對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系的理解。在氮族元素的研究和應(yīng)用中，辯證思維的素材豐富而深刻。例如，在講述氮?dú)鈫钨|(zhì)和化合物之間的轉(zhuǎn)化時(shí)，聯(lián)系氮在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)化（包括大氣中氮?dú)獾墓潭?、土壤中的含氮化合物、植物的吸收和微生物的分解等多個(gè)環(huán)節(jié)）。通過分析氮的不同形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化，幫助學(xué)生用辯證思維理解氮的使用和循環(huán)不是單向的，而是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)各部分之間的相互影響，促進(jìn)學(xué)生理解“系統(tǒng)思維”的重要性。在講到氮和磷的化合物時(shí)，提出氮肥（如尿素和硝酸銨）和磷肥（如過磷酸鈣）的使用在提高農(nóng)作物產(chǎn)量的同時(shí)，可能導(dǎo)致土壤和水體的富營養(yǎng)化，形成污染。引導(dǎo)學(xué)生分析這一矛盾，討論如何在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與環(huán)境保護(hù)之間尋找平衡，如何兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，例如，通過使用緩釋肥或控釋肥來減少氮肥和磷肥的流失，實(shí)現(xiàn)“增產(chǎn)與環(huán)?！钡霓q證統(tǒng)一。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)施肥與生態(tài)保護(hù)、科技進(jìn)步與社會(huì)責(zé)任的辯證關(guān)系，幫助學(xué)生培養(yǎng)綜合分析問題的能力，提升其批判性思維和解決復(fù)雜問題的能力。

3結(jié)語

氮族元素性質(zhì)和應(yīng)用的多樣性蘊(yùn)含了豐富的思政元素，通過在教學(xué)過程中深入挖掘其在傳統(tǒng)文化、創(chuàng)新精神、綠色環(huán)保和辯證思維幾個(gè)方面的思政教育素材，寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授之中，可以有效促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升。在未來的教育實(shí)踐中，繼續(xù)探索和深化無機(jī)化學(xué)課程思政的實(shí)施，為真正實(shí)現(xiàn)無機(jī)化學(xué)與思政教育的有機(jī)融合繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)：

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