楊艷華，王寶玲，李艷妮，董春燕，薛雅新

昆明學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，昆明 650214

2016年，習(xí)近平總書記在出席全國高校思想政治工作會議時(shí)提出，要堅(jiān)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(shí)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[1]。本校通過加強(qiáng)思政教育和專業(yè)教育的有效融合，把思想政治教育貫穿于人才培養(yǎng)過程中，不僅要傳授基礎(chǔ)知識，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，做好育人工作。無機(jī)化學(xué)作為化學(xué)專業(yè)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和創(chuàng)新意識的提高有重要的啟蒙作用，同時(shí)也是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)和橋梁。在無機(jī)化學(xué)教學(xué)過程中融入課程思政元素，不僅可以提高學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，更有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法、樹立科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。

在無機(jī)化學(xué)教學(xué)中，選用由宋天佑等[2]編寫，高等教育出版社出版的《無機(jī)化學(xué)》（第四版）作為教學(xué)用書，在教學(xué)過程中結(jié)合化學(xué)發(fā)展史、化學(xué)家的主要貢獻(xiàn)、化學(xué)學(xué)科和生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系以及當(dāng)代科學(xué)研究前沿等內(nèi)容，將課程思政元素融入課堂，不僅可以使學(xué)生開拓眼界、豐富學(xué)識、增長見識，而且可以提高學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識正確認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力，更好地掌握事物發(fā)展規(guī)律，成為滿足新時(shí)代社會發(fā)展需求的接班人。將化學(xué)發(fā)展史和化學(xué)家的主要貢獻(xiàn)與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，可以引導(dǎo)學(xué)生從源頭了解學(xué)科產(chǎn)生和發(fā)展的過程，明確專業(yè)知識的重要性；將化學(xué)學(xué)科和生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，可以增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)自豪感和社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力；將當(dāng)代科學(xué)研究前沿與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，可以強(qiáng)化學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，樹立科技報(bào)國、科技強(qiáng)國的遠(yuǎn)大理想。將中國化學(xué)家在配位化學(xué)中的貢獻(xiàn)與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，可以增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和國家榮譽(yù)感，激勵(lì)學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、奮發(fā)圖強(qiáng)，為建設(shè)中國特色社會主義事業(yè)筑牢學(xué)科知識基礎(chǔ)。本文選取教學(xué)用書中配位化學(xué)基礎(chǔ)部分的教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)對教學(xué)中三個(gè)思政案例的設(shè)計(jì)思路和實(shí)施過程進(jìn)行介紹。

1 以化學(xué)發(fā)展史為基礎(chǔ)，對“配位化合物的基本概念”進(jìn)行設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）知識目標(biāo)：掌握配位化合物的基本概念和命名方法。

（2）能力目標(biāo)：通過對科學(xué)家事跡的了解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力。

（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過對Werner的經(jīng)歷介紹，讓學(xué)生了解化學(xué)家具備的鍥而不舍、持之以恒的品質(zhì)，樹立遠(yuǎn)大的理想信念；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

1.2 課程思政素材——配位化學(xué)理論的提出

1866年Werner[3]（1866-1919，圖1（a）所示[4]）生于法國一個(gè)鐵匠之家，18歲開始進(jìn)行化學(xué)研究（1884年），24歲獲得蘇黎世大學(xué)博士學(xué)位（1890年），主攻有機(jī)含氮化合物異構(gòu)現(xiàn)象的研究。26歲任蘇黎世聯(lián)邦高等工業(yè)學(xué)校助教（1892年），27歲任蘇黎世大學(xué)副教授（1893年）。1892年的某個(gè)凌晨，Werner從夢中醒來，突發(fā)靈感，為解決當(dāng)時(shí)存在爭議的金屬離子與氨的成鍵方式和結(jié)構(gòu)問題，提出了“Werner配位理論”的三大假設(shè)，經(jīng)修改后，便將這篇名為“論無機(jī)化合物的組成”的論文寄給了德國的《無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)》。該論文于1893年被發(fā)表，打破了德國化學(xué)家Kekulé與英國化學(xué)家Couper關(guān)于化合價(jià)恒定不變的觀點(diǎn)，以及丹麥科學(xué)家J?rgensen與瑞典科學(xué)家Blostrand提出的Blostrand-J?rgensen鏈?zhǔn)嚼碚?，提出副價(jià)的概念和配合物的立體化學(xué)，從此開創(chuàng)了無機(jī)化學(xué)學(xué)科的新時(shí)代。Werner配位理論的主要內(nèi)容為[5]：① 大多數(shù)元素具有兩種類型的價(jià)，即主價(jià)（相當(dāng)于共價(jià)鍵）和副價(jià)（相當(dāng)于配位鍵）；② 每種元素的主價(jià)和副價(jià)都傾向于得到滿足；其他原子依其與中心金屬原子結(jié)合方式的差異而分別處于化合物的內(nèi)界和外界；③ 副價(jià)的空間指向是固定的。受限于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件，Werner配位理論缺乏充足的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛爭議。經(jīng)過14年的不懈努力，Werner的學(xué)生King采用溴代樟腦磺酸銀作為拆分劑，經(jīng)歷2000次結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，終于在1911年（45歲）成功拆分出具有鏡面對稱空間結(jié)構(gòu)的cis-[CoCl（NH3）（en）2]X2（en =乙二胺，X = Cl、Br或I）配合物，如圖1（b）所示[4]，從實(shí)驗(yàn)上證明了六配位的金屬配合物的幾何結(jié)構(gòu)為八面體，進(jìn)而為配位化學(xué)理論的確立提供了決定性證據(jù)。1913年，因其在配位化學(xué)的突出貢獻(xiàn)，47歲的Werner被授予“諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)”。迄今為止，Werner配位理論依然是當(dāng)今配位化學(xué)研究的基礎(chǔ)和指南。

圖1 （a）配位化學(xué)的奠基者Werner；（b）cis-[CoCl（NH3）（en）2]X2（X = Cl、Br或I）鏡面對稱的八面體結(jié)構(gòu)

1.3 課程思政元素融入教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

在學(xué)習(xí)“配位化學(xué)基礎(chǔ)”這一章之前，首先以配位化學(xué)奠基者Werner的生平和配位化學(xué)理論的確立為主線，介紹Werner為追求真理，將畢生精力投入到配位化合物研究中的歷史事實(shí)。培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感，讓學(xué)生明白科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步并非偶然，要學(xué)會站在巨人的肩膀上，刻苦鉆研。同時(shí)，學(xué)習(xí)Werner不屈不撓、持之以恒的科學(xué)精神，特別是在自己提出的配位理論不被同行（如J?rgensen等）認(rèn)可的情況下，堅(jiān)持科學(xué)哲學(xué)思維，堅(jiān)定理想信念（即金屬離子與有機(jī)物成鍵和結(jié)構(gòu)問題），以辯證唯物主義為指導(dǎo)，以事實(shí)為依據(jù)，大膽假設(shè)（擯棄當(dāng)時(shí)流行的Blostrand-J?rgensen鏈?zhǔn)嚼碚摚捎每茖W(xué)的研究方法，不氣餒、不畏縮，歷經(jīng)十四年的不斷嘗試，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，找到最合適的拆分劑，取得成功。教育學(xué)生在自身成長過程中，不要因?yàn)橐稽c(diǎn)挫折就一蹶不振、臨陣脫逃。在學(xué)習(xí)過程中要向老一輩化學(xué)家看齊，學(xué)習(xí)他們勇于探索、堅(jiān)持真理、持之以恒的品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生模型認(rèn)知的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生不忘初心、牢記使命，確立一個(gè)化學(xué)工作者應(yīng)有的遠(yuǎn)大理想。強(qiáng)化學(xué)生“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”的思想，打牢學(xué)科基礎(chǔ)知識，為中國特色社會主義事業(yè)做貢獻(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

以Werner歷經(jīng)14年合成的[CoCl（NH3）（en）2]Cl2為例，引出教學(xué)用書中的配位化合物的定義、構(gòu)成、配位原子和配位數(shù)、多齒配體和螯合物，及配位化合物的命名等內(nèi)容，教學(xué)設(shè)計(jì)過程如圖2所示。

圖2 配位化合物基本概念的教學(xué)設(shè)計(jì)框架

2 以化學(xué)史和科學(xué)研究前沿為基礎(chǔ)，對“配位化合物的異構(gòu)現(xiàn)象”進(jìn)行設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）知識目標(biāo)：掌握配位化合物的異構(gòu)現(xiàn)象。

（2）能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生閱讀文獻(xiàn)的能力，以及從化學(xué)專業(yè)角度發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過介紹順鉑類抗腫瘤藥物的成功研制，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)自豪感、社會責(zé)任感和使命感；通過Rosenborg發(fā)現(xiàn)順鉑抗腫瘤藥用的研究過程，引導(dǎo)學(xué)生從專業(yè)角度認(rèn)識順鉑抗癌的機(jī)理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；強(qiáng)化學(xué)生善于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的意識，學(xué)習(xí)化學(xué)家刻苦鉆研的優(yōu)秀品質(zhì)。

2.2 課程思政素材——順鉑的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展

學(xué)生們大都看過或聽說過的影片《我不是藥神》圍繞普通慢粒白血病患者承擔(dān)不起正版抗癌藥的昂貴費(fèi)用，只能使用印度仿制抗癌藥為主線展開故事，不僅反映出病患及其家屬的無奈和心酸，也體現(xiàn)了藥物對人民生命的重要性。鉑類抗癌藥物是化學(xué)治療腫瘤領(lǐng)域的首選，為了降低臨床使用過程中腫瘤細(xì)胞的耐藥性和毒副作用等影響，科研人員逐漸研發(fā)出第二代和第三代抗癌鉑藥，如表1所示。

表1 已經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)入臨床使用的幾種鉑類藥物

那么第一代鉑類抗癌藥是怎么被發(fā)現(xiàn)的呢？1961年，美國物理學(xué)家Rosenborg[6]（1927-2009，如圖3（a）所示）前往密西根州立大學(xué)籌建生物物理系，在開展電場對細(xì)菌分裂絲狀物的影響研究過程中，選用不會表現(xiàn)出絲狀分裂的大腸桿菌為研究對象，以惰性金屬鉑為電極開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)皿中的電解液同時(shí)含有氯離子和銨離子時(shí)，大腸桿菌停止生長和分裂，Rosenborg認(rèn)為這是電極上游離的鉑離子與電解液中的氯離子和銨離子作用，可以產(chǎn)生抑菌的效果，這一成果于1965年發(fā)表在Nature雜志上[7]。經(jīng)光化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，起到抑菌作用的物質(zhì)是電解時(shí)產(chǎn)生的順式-二氯二氨合鉑（II）（順鉑，cis-[Pt（NH3）2Cl2]），在美國國家癌癥研究中心的協(xié)作下，驗(yàn)證了cis-[Pt（NH3）2Cl2]在體外細(xì)胞和老鼠體內(nèi)組織中具有抗腫瘤的活性[8]。經(jīng)試驗(yàn)后，于1978年上市，成為第一代鉑類抗癌藥物，主要應(yīng)用于膀胱癌和睪丸癌的治療，其中，睪丸癌的治愈率可達(dá)90%以上[9]。其實(shí)，早在1844年意大利化學(xué)家Peyrone在進(jìn)行氯鹽實(shí)驗(yàn)時(shí)就發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中會產(chǎn)生一種黃色物質(zhì)和一種綠色物質(zhì)，并將其中的黃色物質(zhì)命名為“Peyrone鹽”。直到1893年，配位化學(xué)的奠基者Werner闡明其結(jié)構(gòu)，Peyrone鹽就是順鉑[10]。

順鉑之所以能夠產(chǎn)生抗癌效果，主要是因?yàn)轫樸K進(jìn)入細(xì)胞后，氯配體被水分子取代，此水解過程為二級反應(yīng)[11]。雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA分子中，鳥嘌呤（Guanine）和腺嘌呤（Adenine）中N7活性最高，易與中心離子Pt形成配位鍵，從而破壞DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，抑制DNA轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[12]，如圖3（b）所示。

圖3 （a）Barnett Rosenborg；（b）順鉑抗癌作用圖

為了直接監(jiān)測藥物或其代謝物在體內(nèi)的情況，須進(jìn)行復(fù)雜的藥物預(yù)處理，這可能會對藥理產(chǎn)生負(fù)面影響，而儀器操作復(fù)雜不利于實(shí)際操作、昂貴的購買費(fèi)用不利于推廣使用。因此，運(yùn)用生物成像技術(shù)對細(xì)胞中的藥物進(jìn)行成像，就顯得很有必要。不久前，香港浸會大學(xué)Leung等[13]合成了一種硼二吡咯基熒光有機(jī)分子（簡稱PS），可以在A-549肺癌細(xì)胞中對Pt2+、順鉑和奈達(dá)鉑進(jìn)行監(jiān)測定位，這項(xiàng)技術(shù)為鉑類藥物及其代謝物監(jiān)測和新的鉑類藥物研發(fā)提供了新的思路，如圖4所示[13]。教學(xué)用書中提及，順鉑的反式異構(gòu)體無抗癌作用，但后期的研究發(fā)現(xiàn)，順鉑的反式異構(gòu)體的一些衍生物是具有抗癌效果的[12]。

圖4 Leung等合成的PS可用于細(xì)胞成像中順鉑和奈達(dá)鉑的代謝檢測

2.3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)及課程思政元素融入

首先講解知識部分——配位化合物的異構(gòu)現(xiàn)象包括結(jié)構(gòu)異構(gòu)和幾何異構(gòu)。其中，以PtCl2（NH3）2為例，講授具有平面正方形結(jié)構(gòu)的配合物的幾何異構(gòu)現(xiàn)象。從《我不是藥神》電影里面所講述抗癌藥物的重要性、價(jià)格昂貴等方面，提出自主研發(fā)抗癌藥物及擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重要性。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)與人類的生命健康息息相關(guān)，當(dāng)前，全世界80%的藥物都是由化學(xué)方法合成的，可以說，化學(xué)是人類生命健康的保障之一，由此強(qiáng)化學(xué)生對化學(xué)專業(yè)的認(rèn)同感。結(jié)合表1可以看出，鉑類抗癌藥物已從第一代發(fā)展到第三代，接下來可以介紹離我們并不遙遠(yuǎn)的昆明貴研藥業(yè)有限公司，該公司是鉑族金屬抗腫瘤藥物生產(chǎn)、科研和質(zhì)量檢驗(yàn)一體化公司，是我國重要的鉑族金屬抗腫瘤藥物生產(chǎn)基地與科技創(chuàng)新平臺之一。通過對本土抗癌藥物公司及其產(chǎn)品的介紹，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的使命感，鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，將來成為國家和人民需要的螺絲釘，在合適的崗位上發(fā)光發(fā)熱。

其次，引出Rosenborg偶然發(fā)現(xiàn)抗腫瘤藥物順鉑的過程。在此，可再增加若干科學(xué)發(fā)現(xiàn)的偶然性事件，如青霉素的發(fā)現(xiàn)、石蕊指示劑的發(fā)現(xiàn)等，引導(dǎo)學(xué)生理解偶然性與必然性的辯證關(guān)系，偶然性不只是運(yùn)氣，更是自身知識的長期積累和不斷實(shí)踐探索的結(jié)果。教育學(xué)生科學(xué)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的（Rosenborg是在研究電場對細(xì)菌分裂絲狀物的影響過程中發(fā)現(xiàn)順鉑具有抗菌性的），并且科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不存在界限。每一項(xiàng)科技的發(fā)展，都有國家強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、安定的社會環(huán)境和優(yōu)良的教育體系等因素作為支撐，順鉑應(yīng)用于抗腫瘤治療，既是科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的結(jié)果，也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展提高的重要體現(xiàn)。我們對未知事物的探索過程，就是與未知事物不斷建立有效聯(lián)系的過程，需要我們對已有知識進(jìn)行綜合，學(xué)會不同學(xué)科知識間的交叉融合應(yīng)用。深入認(rèn)識和理解化學(xué)與當(dāng)今人類健康的緊密關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和社會責(zé)任感；引導(dǎo)學(xué)生在堅(jiān)持辯證唯物主義思想的基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)知識，養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣，真正理解成功不僅來源于偶然，也來源于自身知識的積累和不斷探索的精神的道理。教育學(xué)生學(xué)習(xí)是終身的，不能總是抱著在考試中“撞大運(yùn)”的想法，只有平時(shí)不斷積累的“跬步”才能實(shí)現(xiàn)“千里”的宏圖。

第三，介紹順鉑的抗腫瘤機(jī)理，結(jié)合科技前沿對鉑類抗腫瘤藥物作用過程的檢測等內(nèi)容，讓學(xué)生理解當(dāng)今學(xué)科間的交叉互融，不僅有利于學(xué)生對所傳授知識的理解和掌握，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生不斷進(jìn)取，做新時(shí)代中國特色社會主義建設(shè)事業(yè)的合格建設(shè)者。

接著介紹旋光異構(gòu)知識，教學(xué)過程設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 配位化合物的異構(gòu)現(xiàn)象的教學(xué)設(shè)計(jì)框架

3 運(yùn)用科學(xué)研究前沿內(nèi)容，對“過渡金屬化合物的顏色”進(jìn)行設(shè)計(jì)

3.1 教學(xué)目標(biāo)

（1）知識目標(biāo)：學(xué)會分析和解釋配位化合物顯示顏色的內(nèi)部因素。

（2）能力目標(biāo)：通過對科學(xué)研究前沿內(nèi)容的了解，培養(yǎng)和提高學(xué)生獲取化學(xué)新知識的能力。

（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過了解當(dāng)代配位化學(xué)研究前沿的典型內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生從分子水平和物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的客觀規(guī)律，幫助學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真、實(shí)事求是的美好品德，樹立唯物主義觀念，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和家國情懷。

3.2 課程思政素材——有機(jī)配位化合物前沿研究

如前面提到的，順鉑是一種黃色物質(zhì)，那么其他的配合物又是什么顏色的呢？影響配合物顏色的因素又有哪些呢？

（1）d-d躍遷。

首先介紹教科書上的吸收光譜顯色原理，即當(dāng)可見光照射到物質(zhì)上時(shí)，部分可見光被吸收，而未被吸收波長的光（與被物質(zhì)吸收的光互補(bǔ)）通過物質(zhì)或被物質(zhì)反射，物質(zhì)就顯示出這些未被吸收波長的光的顏色。除了物質(zhì)本身的吸收和反射，物質(zhì)的顏色通常還受到哪些因素的影響呢？

在光照射下，配合物的晶體場d軌道中處在低能級電子吸收能量，躍遷至高能級d軌道，稱為d-d躍遷。d-d躍遷是配合物顯色的原因之一，發(fā)生d-d躍遷一般都會顯示顏色。在講解完教科書中關(guān)于[Ti（H2O）6]3+和[Mn（H2O）6]3+分別呈現(xiàn)紫紅色和粉紅色的理論解釋內(nèi)容后，以科學(xué)研究前沿內(nèi)容為基礎(chǔ)，介紹具有d-d躍遷的配合物體系的實(shí)際應(yīng)用。

研究人員用過渡元素金屬離子Co2+（3d7）、Ni2+（3d8）和Cu2+（3d9）與具有八面體空間結(jié)構(gòu)的Ti（3d2）金屬有機(jī)框架配合物Ti-MOF進(jìn)行配位，制備過程如圖6（a）所示[14]。三種過渡金屬離子進(jìn)行配位后，MOF的顏色發(fā)生了變化，經(jīng)紫外可見分光光度計(jì)測試可知，這是金屬離子中的d-d躍遷導(dǎo)致了MOF顏色發(fā)生變化，物質(zhì)顏色如圖6（b）所示[14]。實(shí)驗(yàn)表明：M2+離子與Ti-MOF的配位明顯促進(jìn)了配合物的d-d躍遷在可見光區(qū)域的吸收，并且多金屬配位加速了電荷載體的快速分離，可以作為催化劑，提高太陽光驅(qū)動H2O分子產(chǎn)生H2的反應(yīng)活性，在清潔能源燃料領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

圖6 （a）三種金屬離子與Ti-MOF配位的示意圖；（b）三種金屬離子配位后的MOF顏色比較圖

（2）電荷躍遷。

電子組態(tài)為d1-d9的配合物容易發(fā)生d-d躍遷而顯示顏色，電子組態(tài)為d0和d10的配合物沒有d-d躍遷，但一些d0和d10的配合物也會有顏色，這是配合物內(nèi)電荷從陰離子配體向陽離子配體轉(zhuǎn)移造成的，這種顯色機(jī)理稱為電荷躍遷。在講解完教科書中的內(nèi)容后，以Pt（II）（5d8）為中心離子的樹狀大分子配合物為例，介紹具有電荷躍遷的配合物在生產(chǎn)生活中的重要作用。

香港大學(xué)Yam院士團(tuán)隊(duì)[15]合成了以Pt（II）（5d8）為中心離子的樹狀大分子配合物，如圖7（a）所示[15]。物質(zhì)的顏色隨咔唑基團(tuán)數(shù)量的增加而發(fā)生變化，這主要是電子從不同數(shù)量的配體單元（含陰離子）轉(zhuǎn)移到中心離子（含陽離子）的電荷遷移作用造成的。電荷遷移除了可以造成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)發(fā)生顏色改變外，還是配合物在光敏劑、分子存儲和有機(jī)發(fā)光二極體（OLED）等方面的作用原理（圖7（b）[16]），而這三個(gè)領(lǐng)域也是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

圖7 （a）Yam等制備的含Pt（II）樹狀大分子配合物；（b）運(yùn)用電荷遷移理論在光敏劑、分子存儲和OLED方面進(jìn)行研究的三種分子結(jié)構(gòu)式示例

（3）溫度和外力。

在講授了“d-d躍遷”和“電荷躍遷”兩種經(jīng)典的顯色機(jī)理后，采用提問和討論的方式鼓勵(lì)學(xué)生參與到配合物顏色的影響因素的討論中。為了拓寬學(xué)生的眼界，以Pt（II）配合物Pt（ppy）（trpy-C6H13）]SbF6（簡稱3aSbF6）為例介紹溫度和壓力對配合物顯色的影響，并通過我國科學(xué)家最新的科研成果的介紹來幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，進(jìn)一步認(rèn)識配合物的應(yīng)用前景。

在偏光顯微鏡下，另一種含Pt（II）配合物3aSbF6（如圖8（a）所示[17]）在不同溫度下呈現(xiàn)不同的顏色（圖8（b）[17]）；而且經(jīng)過研磨等機(jī)械外力后，3aSbF6從黃色變成橙紅色，加熱或用有機(jī)溶劑熏蒸后，又可從橙紅色變?yōu)辄S色，發(fā)生一個(gè)可逆的顏色變化過程（圖8（c）[17]）。該研究結(jié)果表明，溫度和外力都可以使配合物顏色發(fā)生變化。

圖8 （a）配合物3aSbF6的結(jié)構(gòu)式;（b）3aSbF6在不同溫度下相偏振光顯微鏡的成像；（c）3aSbF6的可逆壓敏變色圖像

我國科技工作者在配合物研究方面也做出了許多貢獻(xiàn)，例如廈門大學(xué)夏海平教授長期從事配合物的研究工作，以中國傳統(tǒng)的龍文化元素為理念，創(chuàng)立了具有過渡金屬配位的“碳龍化學(xué)（Carbolong Chemistry）”概念，碳龍配合物的結(jié)構(gòu)如圖9所示[18,19]。2019年制備出了具有最高碳配位數(shù)，且吸收光譜寬、穩(wěn)定性好的金屬配合物，在生物醫(yī)學(xué)和太陽能領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[20]。夏海平教授的相關(guān)研究成果入選2013年“中國高校十大科技進(jìn)展”，并且“Carbolong Chemistry”概念于2020年入選了國際經(jīng)典有機(jī)化學(xué)教科書《March’s Advanced Organic Chemistry》（第八版）[21]。

圖9 夏海平課題組合成的一些碳龍配合物結(jié)構(gòu)（M表示過渡金屬）

3.3 教學(xué)過程設(shè)計(jì)及課程思政元素融入

大一本科生作為無機(jī)化學(xué)的初學(xué)者，夯實(shí)基礎(chǔ)知識是重要的第一步，成為社會主義合格的建設(shè)者是一生的修行。為了幫助學(xué)生明白只有學(xué)好晦澀枯燥的理論知識才能成為科技強(qiáng)國宏偉藍(lán)圖的設(shè)計(jì)者，以當(dāng)代科學(xué)研究前沿內(nèi)容為基礎(chǔ)，以配位化合物的顏色成因?yàn)橹骶€，列舉四類有機(jī)配位化合物的最新研究進(jìn)展，將與教科書知識內(nèi)容緊密相關(guān)，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯或潛在用途與生活緊密相關(guān)的科學(xué)研究前沿內(nèi)容介紹給學(xué)生，開拓學(xué)生視野，增長見識，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的意識，培育實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和科學(xué)的探索精神。教育學(xué)生學(xué)無止境，學(xué)習(xí)不能局限于課本和課堂，課外學(xué)習(xí)也同樣重要。介紹中國化學(xué)家在配位化學(xué)發(fā)展中的引領(lǐng)作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化科技報(bào)國理念，增強(qiáng)民族自豪感和國家榮譽(yù)感；讓學(xué)生深刻理解各學(xué)科間的交叉互融，明白學(xué)習(xí)知識也要融會貫通，深刻感受中華民族傳統(tǒng)文化在科學(xué)研究中的融合與發(fā)展，增強(qiáng)文化自信。引導(dǎo)學(xué)生筑牢學(xué)科基礎(chǔ)知識，教育學(xué)生深刻理解化學(xué)學(xué)科的學(xué)科特點(diǎn)，培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神、積極向上的生活態(tài)度、優(yōu)秀的自我調(diào)控能力、獨(dú)立思考問題的能力和成熟穩(wěn)重的人格，培養(yǎng)創(chuàng)新性人才具備的優(yōu)良品質(zhì)，為成為中國特色社會主義事業(yè)的可靠接班人做好充分準(zhǔn)備。

以素材中導(dǎo)致配位化合物顯示顏色的本質(zhì)特征為例，結(jié)合教科書中過渡金屬配合物呈現(xiàn)顏色的d-d躍遷和電荷躍遷的理論解釋，將科學(xué)研究前沿內(nèi)容穿插其中，使學(xué)生能更好地理解和掌握理論知識。教學(xué)過程設(shè)計(jì)如圖10所示。

圖10 過渡金屬化合物的顏色教學(xué)設(shè)計(jì)框架

4 結(jié)語

通過將思政元素與專業(yè)基礎(chǔ)知識體系教育有機(jī)統(tǒng)一，不僅可以提高學(xué)生的思想政治素養(yǎng)，真正將“國家意識、科學(xué)精神、專業(yè)素質(zhì)、人文情懷、國際視野”的育人理念落實(shí)到課程教學(xué)中[22]，而且可以使思想教育工作貫穿于學(xué)科體系和課程體系，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)科專業(yè)素養(yǎng)，更好地踐行和發(fā)揚(yáng)社會主義核心價(jià)值觀。如何在專業(yè)課程的教學(xué)過程中融入課程思政元素，并且做到潤物無聲、立德樹人，需要教師深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，科學(xué)合理拓展專業(yè)課程的深度和廣度。從課程所涉專業(yè)、行業(yè)、國家、國際、文化、歷史等角度，增加課程的知識性、人文性，提升時(shí)代性、引領(lǐng)性和開放性。教師可以通過同行間的相互學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)交流，提高自身的政治素養(yǎng)和專業(yè)能力，更好地服務(wù)學(xué)生，進(jìn)而提高無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，使自身更加符合新時(shí)代中國特色社會主義發(fā)展的需求。