鄧留，黃健涵，陳立妙，陽明輝，劉又年

中南大學化學化工學院，長沙 410083

教育的根本任務是立德樹人。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，“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[1]?！币虼耍趯I(yè)課教學中，挖掘?qū)I(yè)知識中蘊含的思政元素，建立專業(yè)知識與思想政治教育之間的關聯(lián)，將思想政治教育的相關內(nèi)容融入專業(yè)知識教學中，促進思想政治教育與知識體系教育的有機統(tǒng)一，實現(xiàn)專業(yè)課與思政課的協(xié)同育人，構(gòu)建全面覆蓋、類型豐富、層次遞進、相互支撐的課程體系，是大學生順利成長成才的根基，也是社會發(fā)展的需要[2]。

在化學類專業(yè)學生的培養(yǎng)過程中，實驗課具有舉足輕重的作用。能否充分利用實驗課教學環(huán)節(jié)，將思政元素融于實驗課的教學，是化學類專業(yè)課程教學成敗的關鍵[3]。分析化學實驗是中南大學應用化學專業(yè)的專業(yè)基礎課，也是我校生物、冶金和醫(yī)學等專業(yè)的專業(yè)基礎課，肩負著強化學生對分析化學基礎知識的理解、訓練學生的基本技能、培養(yǎng)學生科學思維的任務。教學內(nèi)容既保持了基本的單元操作，又適度增添了當前科學研究的前沿和熱點。因此，充分利用分析化學實驗課程的有利渠道，根據(jù)專業(yè)特點，深入挖掘并提煉出其中所蘊含的德育元素和承載的德育功能，在授課時有意識、有設計地融入教學過程中，實現(xiàn)“各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向而行，形成協(xié)同育人效應”[4]。本文以分析化學實驗中的“絡合滴定”為教學案例，深入挖掘了其中的思政元素，體現(xiàn)了課程設計的教學目標和思政育人目標。

1 教學目標與思政設計

分析化學實驗的思政總目標是：以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，全面落實立德樹人根本任務，實現(xiàn)實驗課教學和思政教育相互融合、相得益彰。我們采用漸進式將思政元素融入分析化學實驗課程。從課程思政教育目標出發(fā)，發(fā)掘相應的辯證思維、愛國情懷、社會主義核心價值觀等思政教育元素，采用先進人物、事跡、典型案例、國家法律法規(guī)等載體，通過小組討論、分組設計和實驗操作等實驗教學活動的組織和評價等全教學過程，進行分析化學實驗的課程思政總體過程的設計。基于漸進、穩(wěn)妥和分析化學實驗本身課程特色，使學生掌握各種分析方法的基本原理、操作與設計，培養(yǎng)學生獲得知識及運用所學知識解決實際問題的能力，掌握分析化學實驗所蘊含的哲學、科學思維方法和社會主義價值觀。分析化學實驗漸進式課程思政教學過程的總體設計如圖1所示。

圖1 分析化學實驗課程思政教學過程的總體設計示意圖

根據(jù)我校應用化學專業(yè)分析化學實驗的基礎與特色，設計了“絡合滴定”的3個實驗中思政元素的教學模塊(表1)[2,5]。

表1 絡合滴定分析實驗融合思政元素的教學模塊的典型設計

2 教學實施

2.1 EDTA溶液的標定

2.1.1 相對與絕對

在EDTA溶液的標定實驗中，采用間接法配制EDTA標準溶液，以二甲酚橙為指示劑，用ZnO或金屬Zn作為基準物進行標定。在講到Zn標準溶液標定EDTA時，需要在pH = 5–6的緩沖溶液中進行，可從相對與絕對的關系入手，將“相對是有條件的，絕對是無條件的。二者的區(qū)別是相對的，相對在一定條件下可轉(zhuǎn)化為絕對，絕對失去了條件也會轉(zhuǎn)化為相對”的思政元素融入到教學中。要實現(xiàn)這一標定實驗的準確滴定，要滿足KZnY’ ≥ 106。而KZnY’在一定條件下是常數(shù)，其絕對是以相對為條件的。由于EDTA本身是有機酸，在滴定過程中有H+放出，隨著反應進行，溶液的酸度增大，EDTA的酸效應系數(shù)增加，KZnY’不斷減小。因此，在沒有溶液酸度恒定這一條件下，條件穩(wěn)定常數(shù)(KZnY’)會由絕對轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?，不再能滿足準確滴定這一要求。因此，在本實驗中須使用緩沖溶液穩(wěn)定溶液的pH，使得滴定過程中條件穩(wěn)定常數(shù)(Kf’)基本不變。由此引導學生發(fā)現(xiàn)它們之間的共性問題，掌握科學的邏輯思維方法。

2.1.2 量變與質(zhì)變

在標定實驗中隨著EDTA的加入，Zn2+不斷被配位，其濃度不斷減小。滴定過程中前半段pZn逐漸增大，在計量點附近pZn驟然提升，形成突躍，顏色由紫色變?yōu)辄S色。突躍的本質(zhì)符合辯證唯物主義中的質(zhì)量互變規(guī)律[6]，即“處于不斷變化之中的事物，在每次由一種性質(zhì)變化到另一種性質(zhì)的過程中，總是由微小的變化(即量變)慢慢積累開始，當積累達到一定程度，就會導致事物由一種性質(zhì)變化到另一種性質(zhì)(即質(zhì)變)”。從量變與質(zhì)變的關系原理入手，勉勵學生要注重平時學習的積累。不能只熱衷于做“質(zhì)變”的突破工作，更應注重做“量變”的積累工作。習總書記提倡青年要以“滴水穿石”的精神埋頭苦干，踏踏實實每天做一點，積少成多，才會有“質(zhì)變”的飛躍。

2.2 水的硬度的測定

水的硬度的測定方法是用EDTA為滴定劑，測定水中的鈣鎂離子含量。測定時所用的指示劑為鉻黑T，在pH = 10的氨性緩沖溶液中進行。教師在教學中可融入“現(xiàn)象與本質(zhì)”的哲學思想，還可引導學生如何有效解決實際問題，如水質(zhì)在線分析儀器的開發(fā)等。不僅有助于學生專業(yè)知識的學習，還可培養(yǎng)學生科學的思維方式，塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)科技自信感、認同感和百折不饒的精神[7]。

2.2.1 科技自信感、認同感

在上實驗課之前，先讓學生線上瀏覽汪爾康院士在水質(zhì)在線分析儀器開發(fā)歷程的圖文(約5分鐘，圖2)。了解水質(zhì)在線分析儀器的發(fā)展現(xiàn)狀。早期，我國依托的自動分析儀器絕大多數(shù)為進口儀器。國外產(chǎn)品不僅不適應中國水質(zhì)環(huán)境，而且價格昂貴，監(jiān)測成本高，售后服務不及時，易造成監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失。為了開發(fā)適應我國水質(zhì)的全自動分析儀器，汪爾康院士團隊利用水源微生物建立了原位培養(yǎng)微生物膜反應器的方法，在國際上首次提出了基于原位培養(yǎng)管式微生物膜反應器，用于水體生化需氧量的快速測定；并針對水污染特點，開發(fā)了不同體系的在線生化需氧量監(jiān)測方法。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)了數(shù)鉆平臺展示及遠程控制，實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)平臺。這一案例分展示了我國在化學科學方面取得的卓越成就，可激發(fā)學生的民族自豪感和民族自信心。同時，可引導學生樹立文化自信[6,7]。以汪爾康院士為代表的廣大科研工作者，勇于探索的勇氣、愛國愛家的大愛情懷和百折不撓的精神，可勉勵學生追求科學的志趣，增強學習的動力，傳承科學家的高尚品格。

圖2 水硬度的測定部分思政案例一的設計思路示意圖

2.2.2 現(xiàn)象與本質(zhì)

在激發(fā)學生對水質(zhì)分析的興趣后引入課程主題水質(zhì)品質(zhì)之一——水硬度的測定。水硬度的測定實驗充分體現(xiàn)著現(xiàn)象和本質(zhì)的辯證關系，現(xiàn)象是外在，本質(zhì)是內(nèi)在，現(xiàn)象是本質(zhì)的外在表現(xiàn)。在滴定過程中，在滴定前：Mg2++ EBT2?= MgEBT (紅色)；滴定中：Mg2++ Y2?= MgY和Ca2++ Y2?=CaY；滴定終點：MgEBT + Y2?= MgY + EBT2?(藍色)。引導學生觀察開始時溶液呈現(xiàn)MgEBT的顏色，終點時為指示劑EBT的顏色，這就是終點顏色變化的本質(zhì)。從而引導學生思考若滴定前溶液顏色不明顯時，如何從顏色變化的本質(zhì)出發(fā)，不僅要看實驗現(xiàn)象，還要透過現(xiàn)象思考分析內(nèi)在本質(zhì)，來改善無法明確判斷滴定終點的問題。以上實驗教學可有效訓練學生學習科學的思維方法和研究技能，更好地掌握理論知識，并指導實踐。

2.3 Bi3+和Pb2+的連續(xù)滴定

2.3.1 傳遞青山綠水的環(huán)保意識和克己守法的規(guī)則意識

Bi3+和Pb2+的連續(xù)滴定實驗涉及到配位滴定分析在重金屬離子監(jiān)測中的實際應用，這是強化學生環(huán)保意識的契機。在上實驗課之前，先讓學生線上瀏覽日本水俁病事件的紀錄片(約10分鐘，圖3)，以視頻形式給學生直觀的視覺印象，使學生意識到美好生活的前提是對環(huán)境的保護，深刻理解習總書記“綠水青山就是金山銀山”的深刻內(nèi)涵。接著，引導學生了解Bi3+和Pb2+的定量分析方法，并與本實驗中具體實驗方案進行比較，通過對實際污水中重金屬元素的凈化處理方式和檢測手段的認知，強化學生對重金屬污染事件的認識。最后，學生查閱有關廢水排放的國家及行業(yè)標準(GB8978–1996《污水綜合排放標準》和GB18918–2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》)，引導學生學會正確處理實驗廢液，讓學生牢固樹立綠色環(huán)保意識，并落實到實際行動中，遵守實驗室的安全規(guī)則，實驗室的“三廢”按規(guī)定回收。通過不斷的輸入強化，讓學生養(yǎng)成克己守法的規(guī)則意識，并使規(guī)則意識內(nèi)化于心，外化于行[8]。

圖3 廢水中重金屬含量的測定部分思政案例的設計思路示意圖

2.3.2 統(tǒng)籌全局，抓主要矛盾

要實現(xiàn)復雜體系中金屬離子的選擇性滴定，除了配位反應(主反應)常數(shù)外，還需要充分考慮體系中的共存離子、共存配體、溶液酸度等因素對主反應常數(shù)的影響，即各副反應發(fā)生程度或副反應系數(shù)的大小。這一動態(tài)、多因子、多層次的復合型平衡體系的內(nèi)容，可成為很好的思政元素。在Bi3+和Pb2+的連續(xù)滴定實驗中，以EDTA標準溶液為滴定劑，以二甲酚橙為指示劑，對混合溶液進行滴定。在講到如何通過溶液條件的調(diào)控，保證選擇性地滴定其中一種金屬離子而不受共存金屬離子的影響時，可從“主要矛盾和次要矛盾”的關系入手，將“矛盾的轉(zhuǎn)化和對立統(tǒng)一”這一辯證思想融入到教學中。在Bi3+和Pb2+共存混合溶液中，Bi3+和Pb2+均能與EDTA形成穩(wěn)定的絡合物，其lgK值分別為18.04和27.94，Bi3+與EDTA的配合物遠比Pb2+與ETDA的配合物穩(wěn)定。所以，在滴定過程中，首先把Bi3++ Y3?= BiY作為主要反應(即主要矛盾)，Pb2++ Y2?= PbY作為副反應(即次要矛盾)考慮。先調(diào)節(jié)溶液pH ≈ 1，以EDTA溶液對Bi3+進行滴定。滴定到第一變色點后，溶液中的Bi3+被滴定完全，而溶液中只剩下Pb2+，則此時Pb2++ Y2?= PbY則轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞣磻?即主要矛盾)。再用六次甲基四胺調(diào)節(jié)溶液pH = 5–6，用EDTA溶液繼續(xù)滴定Pb2+。這一理論能夠有效幫助學生理解復雜的絡合滴定知識。在實驗教學過程中，讓學生充分領會到矛盾的轉(zhuǎn)化過程，通過pH的控制調(diào)控副反應和條件穩(wěn)定常數(shù)。同時，讓學生正確地認識到復雜體系中的滴定是在變化的過程基礎上升華實現(xiàn)的。在對于絡合滴定方法的技術細節(jié)有更為深入的理解的同時，還可以啟迪學生，在面對科研難題和生活困境時，分清主要矛盾和次要矛盾，弄清楚矛盾的轉(zhuǎn)化，利用各種外部條件解決矛盾，引導事物向著期望的方向發(fā)展。這樣的教學過程不但是一個知識進步的過程，還是一場思想洗禮的過程[7]。

3 課程思政與實驗教學融合

在實驗教學過程中，教學團隊建立了分析化學實驗線上線下混合教學模式。通過自主構(gòu)建融入了課程思政內(nèi)容的分析化學實驗線上課程，并在中南大學教學可視化平臺上線。實驗線上課程能為學生自主預習提供資源保障，也為教師提供學情數(shù)據(jù)依托。為提高學習過程評價，還依托中南大學教學可視化平臺，建設了智慧移動實驗教學平臺，在教學過程中對學生進行測試、評價、報告批改，實時反饋學生的學習評價，全過程跟蹤學生的學習管理情況。

在測試、評價和報告批改過程中融入課程思政元素。在實驗預習環(huán)節(jié)中，學生在教師的指導下，利用中南大學圖書館數(shù)據(jù)庫等信息資源進行文獻資料查閱，在此基礎上自主設計實驗方案，并按學術報告的格式撰寫實驗方案。從結(jié)果來看，大部分學生完成得好，PPT制作精美、邏輯合理、參考資料齊全，甚至還滲透了學生自己的見解。例如“Pb2+、Bi3+離子的連續(xù)滴定”實驗，江同學用“矛盾的轉(zhuǎn)化和對立統(tǒng)一”的原理討論個人成長不同階段的目標變化，將化學中的哲學原理與人生成長、對待學習和今后的人生的信條緊密地結(jié)合在一起。在“水的硬度的測定”實驗中，陳同學根據(jù)絡合滴定終點的顏色變化本質(zhì)分析了一些社會現(xiàn)象，指導自己對待學習和人生的信念是付出過的汗水不會騙人。即使這個社會可能提供了很多歪門旁道，讓不付出的人也收獲看起來頗豐的成果。但這些虛假的泡泡總有一天會被戳破，華而不實的外殼總會被人發(fā)現(xiàn)，繡花枕頭的內(nèi)核也不會永遠被藏拙起來。而刻苦鉆研、求真務實、不受外界干擾、不受浮世影響、一心一意地追求真理總會得到回報。王同學在自學過程中了解到汪爾康院士在克服建國初期的種種困難，在極譜分析、稀土元素陰極電解、化學修飾電極等領域的重要貢獻時，深刻體會到了科學家不畏困難、刻苦鉆研、勇攀高峰、敢為人先的拼搏精神。激發(fā)了他以建設祖國為理想、科技報國的家國情懷和使命擔當。我們還通過在課堂上進行實驗方案交流，補充合作性實驗，進行實驗結(jié)果的討論交流等必要環(huán)節(jié)，提高學生的團隊合作、創(chuàng)新精神、交流表達和歸納總結(jié)能力。學生在實驗報告中要說清楚三個問題：實驗目的、實驗方案和實驗結(jié)果和討論。尤其針對第三個問題，學生會根據(jù)實驗結(jié)果設計，若想實驗結(jié)果更完善，還需要做哪些努力，從而提高學生的學習能力、增強學生綜合的分析和解決問題的優(yōu)良素質(zhì)。

經(jīng)過應用化學課程教學團隊的教學實踐與探索，發(fā)現(xiàn)通過思政教學與實驗教學內(nèi)容的有機融合，以及線上和線下課堂的結(jié)合，在分析化學實驗教學的進行中清晰地感受到，學生不僅對于課程學習積極性提升，對相關專業(yè)知識理解和運用的能力在提高；而且對所學專業(yè)的信心和自豪感不斷增強，從實踐中深刻認識和明確了自身的責任和使命，達到了課程思政建設的預期效果。

4 結(jié)語

“授人以魚，不如授人以漁”，高校肩負著把學生培養(yǎng)成全面發(fā)展、能力為重、兼具學科知識和辯證思維的社會主義接班人的光榮使命。教師不僅要傳授給學生專業(yè)知識，更要傳授其正確的思維方法、科學的研究方法以及對正確的認知途徑。因此，結(jié)合實驗課程的特點，找準課程與思政融合的契合點，不斷挖掘課程思政元素，強化對學生的理想、道德、責任擔當和家國情懷的培養(yǎng)，對培養(yǎng)學生的辯證思維和實事求是的科學素養(yǎng)具有深遠的意義。在新時代背景下，作為課堂教學的主導，教師除了要具備扎實的專業(yè)知識功底，還要具有一定的辯證思維，將辯證的唯物論、唯物的辯證法和辯證唯物主義認識論滲入到實驗教學內(nèi)容中，做到細無聲地將專業(yè)育人與思政育人同頻共振，才能充分發(fā)揮實驗課的教書育人功能，將學生培養(yǎng)成為有辯證思維的和科學探索精神的專業(yè)人才。