無機(jī)化學(xué)中思政元素的挖掘
——以“稀土元素”為例

張少偉,彭伏陽,唐臻強(qiáng),袁華

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,湖南 湘潭 411201)

2016年12月,習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào):“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程,實現(xiàn)全程育人、全方位育人,努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面?！盵1]時隔五年,習(xí)近平總書記在看望參加全國政協(xié)十三屆四次會議的醫(yī)藥衛(wèi)生界、教育界委員時再次強(qiáng)調(diào),教育是國之大計、黨之大計,要把立德樹人融入教育各環(huán)節(jié),貫穿教育各領(lǐng)域,體現(xiàn)到體系建設(shè)各方面,培根鑄魂,啟智潤心,要從我國改革發(fā)展實踐中提出新觀點,構(gòu)建新理論,努力構(gòu)建具有中國特色、中國風(fēng)格、中國氣派的學(xué)科體系、學(xué)術(shù)體系、話語體系[2]。

“無機(jī)化學(xué)”是高?；瘜W(xué)化工類專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,同時也是后續(xù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)。作為傳授化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能的重要課程,“無機(jī)化學(xué)”課程中蘊(yùn)藏著豐富的思政元素。本文以天津大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編寫的《無機(jī)化學(xué)》(第五版)第十四章“稀土元素”為例,從稀土元素的化學(xué)史、科技前沿以及稀土資源現(xiàn)狀等方面挖掘其中的思政元素,并根據(jù)“知識傳授與價值引領(lǐng)相結(jié)合”的理念給予一定教學(xué)建議。

1 化學(xué)課程開展課程思政的必要性與可行性

僅通過思想政治課程進(jìn)行思政建設(shè)時,往往會出現(xiàn)思想政治教育隊伍建設(shè)相對滯后,學(xué)生缺乏配合意識,思想政治教育理念、教育內(nèi)容和實際運行存在偏差,思想政治教育與社會環(huán)境不相適應(yīng)等現(xiàn)象[3]。而“課程思政”理念的提出,使得所有課程都能夠與思政教育在“共舞中共振”,讓學(xué)校教育具備360°德育“大熔爐”的合力作用,在構(gòu)建思想政治理論課程、綜合素養(yǎng)課程、專業(yè)課程三位一體的思政課程體系方面發(fā)揮重大作用[4]。各門課程以“課程思政”理念為依托,挖掘課程蘊(yùn)藏的思政元素,再將思政元素有效融入課程知識教學(xué),形成專業(yè)知識傳授與思想政治教育相統(tǒng)一的教學(xué)格局。

作為一門自然科學(xué),化學(xué)在開展課程思政教學(xué)方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。首先,化學(xué)在我國的發(fā)展歷史源遠(yuǎn)流長,前有中國古代燦爛的化學(xué)成就,如造紙術(shù)、陶瓷燒制技術(shù)、青銅鑄造技術(shù)等,后有屠呦呦創(chuàng)制的抗瘧藥——青蒿素。將這些化學(xué)史實穿插在課堂教學(xué)中,不僅可以增強(qiáng)課堂的趣味性,還能增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心,培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。其次,化學(xué)不僅是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ),同時在促進(jìn)人類文明可持續(xù)發(fā)展中也發(fā)揮著日益重要的作用,是揭示元素到生命之奧秘的核心力量[5]。無論是從化學(xué)對環(huán)境造成的傷害中吸取教訓(xùn),還是從化學(xué)對人與自然和諧發(fā)展的幫助中總結(jié)經(jīng)驗,都有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感和學(xué)科自信。最后,在新時代中國,化學(xué)也在不斷發(fā)展,既有利用稀土元素治理水體污染的應(yīng)用,又有神舟十四號上的有機(jī)溫控涂層和導(dǎo)航用陀螺油,還有新冠肺炎疫情下系列藥物的抗疫奇效。這些例子都關(guān)乎化學(xué)的最新科技成果與時事熱點,將其與化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,不僅能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能厚植創(chuàng)新精神于學(xué)生心中。本文從家國情懷、社會責(zé)任、創(chuàng)新精神三方面入手挖掘藏于稀土元素中的思政元素(見圖1),以期為“稀土元素”一章的課程思政教學(xué)提供參考與借鑒。

圖1 稀土元素中的思政元素示例

2 化學(xué)課程思政的現(xiàn)狀

2014年,上海市委、市政府印發(fā)《上海市教育綜合改革方案》,提出將德育納入教育綜合改革重要項目,逐步探索從思政課程到課程思政的轉(zhuǎn)變。自此,高校開始探索將思政內(nèi)容融入課程教學(xué)。尤其是在習(xí)近平總書記2016年全國高校思想政治工作會議上的講話后,此進(jìn)程不斷加快,課程思政也逐漸成為教育領(lǐng)域的研究熱點。當(dāng)前高?；瘜W(xué)課程思政仍然存在一些問題。一方面,政策與教材發(fā)生了變化,但是許多教師的思想沒有改變。章燕[6]指出,當(dāng)前尚存在部分高校教師對課程思政工作認(rèn)識不清、理解不透、重視不夠、落實不好的情況,課程還存在缺乏系統(tǒng)設(shè)計、實施方式單一等問題,課堂教學(xué)以教師的“教”為主,雖然采取多媒體教學(xué),但與學(xué)生的互動較少,往往是教師在講臺上講,學(xué)生在座位上聽,課堂枯燥乏味。另一方面,教師缺乏挖掘思政元素的意識。彭進(jìn)松[7]發(fā)現(xiàn),許多高?；瘜W(xué)教師雖然有課程思政的意識,但在教學(xué)過程中只停留在書本內(nèi)容中的部分思政元素,缺乏主動深挖化學(xué)思政素材的主觀能動性。此外,化學(xué)專業(yè)課教師在開展化學(xué)教學(xué)的同時需要進(jìn)行專業(yè)相關(guān)的科研活動,使得其學(xué)習(xí)思想政治知識的時間被大大壓縮,化學(xué)課程思政效果不盡如人意。

這些現(xiàn)象都足以說明當(dāng)前高校專業(yè)課程與思政教育之間還未達(dá)到相輔相成的效果,思想教育和專業(yè)教學(xué)“兩張皮”的問題還沒有得到根本解決。一方面,一些專業(yè)課教師的思想觀念沒有跟上時代的變化,其在課堂內(nèi)外的德育能力和德育意識都需要進(jìn)一步加強(qiáng)。另一方面,對于化學(xué)課程思政元素的挖掘還不夠充分。因此,需要更加積極地對課程中的思政元素進(jìn)行發(fā)掘加工,為高?；瘜W(xué)教師建立一個化學(xué)思政元素“素材庫”,以期為高校教師從傳統(tǒng)課堂到課程思政課堂的轉(zhuǎn)變提供一些幫助。

3 稀土元素中思政元素的挖掘及教學(xué)建議

3.1 稀土元素中家國情懷素材的挖掘

《無機(jī)化學(xué)》(第五版)第十四章“稀土元素”第二節(jié)“稀土元素的提取”中介紹了提取稀土元素的兩種方法——溶劑萃取法與離子交換法,教師可從這兩種提取方法相關(guān)的人物事跡入手挖掘其中的思政元素。

與溶劑萃取法有關(guān)的科學(xué)家是被譽(yù)為“中國稀土之父”“稀土界的袁隆平”的徐光憲先生。新中國成立不久,在哥倫比亞大學(xué)獲得理學(xué)博士學(xué)位的徐光憲先生本可以留在當(dāng)時各方面條件都非常優(yōu)越的美國,但他還是毅然決定返回祖國,為新中國貢獻(xiàn)自己的一份力量。他到北京大學(xué)化學(xué)系任教不久就因為國家的需要轉(zhuǎn)而研究核燃料的萃取,當(dāng)他重新回到化學(xué)系研究自己的“老本行”時已經(jīng)是十多年之后了。成本高、純度低、無法大規(guī)模生產(chǎn)等是當(dāng)時稀土分離中普遍存在的問題,徐光憲想到自己做核燃料萃取工作時的經(jīng)歷,突發(fā)奇想:“稀土元素是不是也能萃取呢?”他從這個設(shè)想出發(fā)開展了多輪實驗研究,提出“混合萃取比EM(即稀土混合組分的總萃取比)”的新概念以及“EM恒定”的新假設(shè)。在進(jìn)行無數(shù)次實驗后,徐光憲探索出出料液、萃取劑、洗滌劑濃度比和流量比的關(guān)系式,在世界上首次創(chuàng)建了適用于稀土分離的串級萃取理論。串級萃取理論在徐光憲的主導(dǎo)下不斷發(fā)展完善,并得到廣泛傳播與推廣應(yīng)用[8]。

李有謨先生是一位在離子交換分離方法發(fā)展上作出巨大貢獻(xiàn)的學(xué)者。他響應(yīng)國家號召,畢業(yè)后馬上進(jìn)入中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所工作直至退休。剛工作不久,李有謨所在的小組就突破了技術(shù)難題——用離子交換法分離出15種高純稀土元素。20世紀(jì)70年代,李有謨制備出99.9%的高純氧化釔,他使用的是其在1959年發(fā)明的以乙酸銨為淋洗劑分離釔的方法。當(dāng)時的李有謨在南昌603廠工作,他的這一成就也被《南昌日報》稱為“金鳳凰”,而這一分離高純氧化釔的方法也為我國高純氧化釔的生產(chǎn)提供了新技術(shù)。李有謨院士是一位勤懇敬業(yè)的科學(xué)家,科研成果豐碩,但李有謨先生并不為大家所熟知,他在默默無聞的工作中為我國稀土事業(yè)作出了莫大的貢獻(xiàn)[9]。

以兩位科學(xué)家的經(jīng)歷為依托講授兩種稀土分離方法,這也是“稀土元素”部分的重點教學(xué)內(nèi)容。在講授此部分內(nèi)容時,可以以老一輩科學(xué)家取得成就的事跡為情境,采用代入式學(xué)習(xí)法讓學(xué)生體驗老一輩科研工作者的學(xué)習(xí)成長、科研科創(chuàng)經(jīng)歷,引導(dǎo)他們在學(xué)習(xí)稀土知識的同時學(xué)習(xí)老一輩科學(xué)家的科研精神,從而更好地強(qiáng)化學(xué)生對稀土知識的理解和對愛國學(xué)者的尊敬與向往,培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷。

3.2 稀土元素中創(chuàng)新精神素材的挖掘

3.2.1 稀土材料的應(yīng)用

在《無機(jī)化學(xué)》(第五版)教材中,列舉了稀土材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用前景(見表1),教師可以從此方面切入,深度挖掘稀土材料在不同科技前沿領(lǐng)域的應(yīng)用情況及成效(見表2)。有關(guān)稀土元素科技成果的例子可用于課堂知識傳授之后的知識點拓展與交流討論,如列舉當(dāng)前中國在稀土元素應(yīng)用上所取得的成就,組織學(xué)生對稀土應(yīng)用的新可能展開交流討論,從而培養(yǎng)學(xué)生的科研意識與創(chuàng)新精神。

表1 《無機(jī)化學(xué)》(第五版)中稀土材料在各領(lǐng)域的應(yīng)用

續(xù)表1

表2 稀土材料在科技前沿領(lǐng)域的應(yīng)用情況及成效

3.2.2 有關(guān)稀土元素的工藝技術(shù)

我國是一個稀土資源大國,自“串級萃取理論”提出之后,中國稀土工藝技術(shù)也步入了快車道,數(shù)十年來實現(xiàn)了許多關(guān)鍵理論的突破與技術(shù)的進(jìn)步(見表3)。教師在講授離子交換法與溶劑萃取法時,可將稀土分離工藝技術(shù)的發(fā)展以拓展內(nèi)容的方式呈現(xiàn),使學(xué)生在學(xué)習(xí)稀土分離工藝的同時拓展稀土工藝的知識面,也可于課后布置有關(guān)稀土工藝發(fā)展的課外拓展作業(yè),推動學(xué)生創(chuàng)新精神的發(fā)展。

3.3 稀土元素中社會責(zé)任素材的挖掘

3.3.1 有關(guān)人與自然和諧發(fā)展的素材挖掘

2019年,習(xí)近平總書記在江西考察并主持召開推動中部地區(qū)崛起工作座談會時強(qiáng)調(diào),稀土是重要的戰(zhàn)略資源,也是不可再生資源,要加大科技創(chuàng)新工作力度,不斷提高開發(fā)利用的技術(shù)水平,延伸產(chǎn)業(yè)鏈,提高附加值,加強(qiáng)項目環(huán)境保護(hù),實現(xiàn)綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展[18]。

然而,一方面,我國是稀土大國,最多時我國稀土儲量占到全世界的71.1%,但稀土資源現(xiàn)狀不容樂觀,近年來,我國的稀土資源占比不斷下降,卻仍然承擔(dān)著世界上大部分的稀土供應(yīng)。另一方面,對稀土資源的無節(jié)制開采、低效利用以及研發(fā)的滯后和開采時的生態(tài)破壞等諸多因素,導(dǎo)致稀土儲量迅速減少,生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重,稀土產(chǎn)品出口走私情況嚴(yán)重,等等[19]。

表3 稀土工藝技術(shù)的發(fā)展

這一部分內(nèi)容可以作為反面素材在新課引入部分進(jìn)行講授,以中國稀土資源危機(jī)和中國“稀土不稀”傳統(tǒng)印象兩種相反的觀念引發(fā)認(rèn)知沖突,突出問題,從而激發(fā)學(xué)生的民族歸屬感與環(huán)境保護(hù)意識。此外,還可以結(jié)合稀土元素在環(huán)境治理中的應(yīng)用言明身為學(xué)者應(yīng)擔(dān)負(fù)的社會責(zé)任。

3.3.2 有關(guān)綠色環(huán)保的素材挖掘

“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”是新時代中國的重要發(fā)展理念,其中“綠色”發(fā)展理念是關(guān)乎人類可持續(xù)發(fā)展的重要理念。在“綠色”發(fā)展理念的帶領(lǐng)下,各行各業(yè)都在尋找實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的方法,在稀土元素的研究發(fā)展過程中也出現(xiàn)了許多綠色環(huán)保的例子(見表4)。

表4 稀土元素在水體富營養(yǎng)化治理中的應(yīng)用[20]

稀土元素在環(huán)境治理中的應(yīng)用可在兩處展開教學(xué):(1)在新課引入環(huán)節(jié)講解稀土無節(jié)制開發(fā)內(nèi)容之后進(jìn)行舉例說明,不僅能為學(xué)生指明稀土元素的實際用途,還能在緩解學(xué)生關(guān)于稀土資源危機(jī)的緊張感的同時培養(yǎng)其綠色化學(xué)意識與社會責(zé)任。(2)在課程知識點講授結(jié)束后作為稀土材料的應(yīng)用拓展實例,以稀土的環(huán)保應(yīng)用拓寬學(xué)生的思路,既能培養(yǎng)其創(chuàng)新意識又能發(fā)展其社會責(zé)任感。

4 結(jié)語

從殷商時代的青銅冶煉技術(shù)到神舟十四號所使用的材料,化學(xué)發(fā)展史源遠(yuǎn)流長,現(xiàn)代化學(xué)學(xué)者的一項項科研成果幫助中國走向復(fù)興,這些都足以體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科擔(dān)負(fù)新時代課程思政重任的深厚底蘊(yùn)。深挖蘊(yùn)藏在化學(xué)中的思政元素,在傳授化學(xué)知識的同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與思想品德素養(yǎng),是新時代化學(xué)教育的目標(biāo)。本文使用對思政元素進(jìn)行分類的方法,以“稀土元素”一章為例開展思政素材的挖掘,并對各類素材提出使用建議,以期為“稀土元素”的教學(xué)提供參考與借鑒。