無機化學中思政元素的挖掘
——以“稀土元素”為例

張少偉,彭伏陽,唐臻強,袁華

(湖南科技大學 化學化工學院,湖南 湘潭 411201)

2016年12月,習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調:“高校思想政治工作關系高校培養什么樣的人、如何培養人以及為誰培養人這個根本問題。要堅持把立德樹人作為中心環節,把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現全程育人、全方位育人,努力開創我國高等教育事業發展新局面?！盵1]時隔五年,習近平總書記在看望參加全國政協十三屆四次會議的醫藥衛生界、教育界委員時再次強調,教育是國之大計、黨之大計,要把立德樹人融入教育各環節,貫穿教育各領域,體現到體系建設各方面,培根鑄魂,啟智潤心,要從我國改革發展實踐中提出新觀點,構建新理論,努力構建具有中國特色、中國風格、中國氣派的學科體系、學術體系、話語體系[2]。

“無機化學”是高?；瘜W化工類專業的第一門專業基礎課程,同時也是后續相關課程的基礎。作為傳授化學專業基礎知識和技能的重要課程,“無機化學”課程中蘊藏著豐富的思政元素。本文以天津大學無機化學教研室編寫的《無機化學》(第五版)第十四章“稀土元素”為例,從稀土元素的化學史、科技前沿以及稀土資源現狀等方面挖掘其中的思政元素,并根據“知識傳授與價值引領相結合”的理念給予一定教學建議。

1 化學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行思政建設時,往往會出現思想政治教育隊伍建設相對滯后,學生缺乏配合意識,思想政治教育理念、教育內容和實際運行存在偏差,思想政治教育與社會環境不相適應等現象[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”,讓學校教育具備360°德育“大熔爐”的合力作用,在構建思想政治理論課程、綜合素養課程、專業課程三位一體的思政課程體系方面發揮重大作用[4]。各門課程以“課程思政”理念為依托,挖掘課程蘊藏的思政元素,再將思政元素有效融入課程知識教學,形成專業知識傳授與思想政治教育相統一的教學格局。

作為一門自然科學,化學在開展課程思政教學方面具有得天獨厚的優勢。首先,化學在我國的發展歷史源遠流長,前有中國古代燦爛的化學成就,如造紙術、陶瓷燒制技術、青銅鑄造技術等,后有屠呦呦創制的抗瘧藥——青蒿素。將這些化學史實穿插在課堂教學中,不僅可以增強課堂的趣味性,還能增強學生的民族自信心,培養學生的家國情懷。其次,化學不僅是現代科學技術的重要基礎,同時在促進人類文明可持續發展中也發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]。無論是從化學對環境造成的傷害中吸取教訓,還是從化學對人與自然和諧發展的幫助中總結經驗,都有助于培養學生的社會責任感和學科自信。最后,在新時代中國,化學也在不斷發展,既有利用稀土元素治理水體污染的應用,又有神舟十四號上的有機溫控涂層和導航用陀螺油,還有新冠肺炎疫情下系列藥物的抗疫奇效。這些例子都關乎化學的最新科技成果與時事熱點,將其與化學內容進行有機結合,不僅能增強學生的學習興趣,還能厚植創新精神于學生心中。本文從家國情懷、社會責任、創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提供參考與借鑒。

圖1 稀土元素中的思政元素示例

2 化學課程思政的現狀

2014年,上海市委、市政府印發《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變。自此,高校開始探索將思政內容融入課程教學。尤其是在習近平總書記2016年全國高校思想政治工作會議上的講話后,此進程不斷加快,課程思政也逐漸成為教育領域的研究熱點。當前高?；瘜W課程思政仍然存在一些問題。一方面,政策與教材發生了變化,但是許多教師的思想沒有改變。章燕[6]指出,當前尚存在部分高校教師對課程思政工作認識不清、理解不透、重視不夠、落實不好的情況,課程還存在缺乏系統設計、實施方式單一等問題,課堂教學以教師的“教”為主,雖然采取多媒體教學,但與學生的互動較少,往往是教師在講臺上講,學生在座位上聽,課堂枯燥乏味。另一方面,教師缺乏挖掘思政元素的意識。彭進松[7]發現,許多高?；瘜W教師雖然有課程思政的意識,但在教學過程中只停留在書本內容中的部分思政元素,缺乏主動深挖化學思政素材的主觀能動性。此外,化學專業課教師在開展化學教學的同時需要進行專業相關的科研活動,使得其學習思想政治知識的時間被大大壓縮,化學課程思政效果不盡如人意。

這些現象都足以說明當前高校專業課程與思政教育之間還未達到相輔相成的效果,思想教育和專業教學“兩張皮”的問題還沒有得到根本解決。一方面,一些專業課教師的思想觀念沒有跟上時代的變化,其在課堂內外的德育能力和德育意識都需要進一步加強。另一方面,對于化學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行發掘加工,為高?；瘜W教師建立一個化學思政元素“素材庫”,以期為高校教師從傳統課堂到課程思政課堂的轉變提供一些幫助。

3 稀土元素中思政元素的挖掘及教學建議

3.1 稀土元素中家國情懷素材的挖掘

《無機化學》(第五版)第十四章“稀土元素”第二節“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的人物事跡入手挖掘其中的思政元素。

與溶劑萃取法有關的科學家是被譽為“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,在哥倫比亞大學獲得理學博士學位的徐光憲先生本可以留在當時各方面條件都非常優越的美國,但他還是毅然決定返回祖國,為新中國貢獻自己的一份力量。他到北京大學化學系任教不久就因為國家的需要轉而研究核燃料的萃取,當他重新回到化學系研究自己的“老本行”時已經是十多年之后了。成本高、純度低、無法大規模生產等是當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歷,突發奇想:“稀土元素是不是也能萃取呢?”他從這個設想出發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。在進行無數次實驗后,徐光憲探索出出料液、萃取劑、洗滌劑濃度比和流量比的關系式,在世界上首次創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下不斷發展完善,并得到廣泛傳播與推廣應用[8]。

李有謨先生是一位在離子交換分離方法發展上作出巨大貢獻的學者。他響應國家號召,畢業后馬上進入中國科學院長春應用化學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難題——用離子交換法分離出15種高純稀土元素。20世紀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年發明的以乙酸銨為淋洗劑分離釔的方法。當時的李有謨在南昌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提供了新技術。李有謨院士是一位勤懇敬業的科學家,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作出了莫大的貢獻[9]。

以兩位科學家的經歷為依托講授兩種稀土分離方法,這也是“稀土元素”部分的重點教學內容。在講授此部分內容時,可以以老一輩科學家取得成就的事跡為情境,采用代入式學習法讓學生體驗老一輩科研工作者的學習成長、科研科創經歷,引導他們在學習稀土知識的同時學習老一輩科學家的科研精神,從而更好地強化學生對稀土知識的理解和對愛國學者的尊敬與向往,培養學生的家國情懷。

3.2 稀土元素中創新精神素材的挖掘

3.2.1 稀土材料的應用

在《無機化學》(第五版)教材中,列舉了稀土材料在各領域的應用前景(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域的應用情況及成效(見表2)。有關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,如列舉當前中國在稀土元素應用上所取得的成就,組織學生對稀土應用的新可能展開交流討論,從而培養學生的科研意識與創新精神。

表1 《無機化學》(第五版)中稀土材料在各領域的應用

續表1

表2 稀土材料在科技前沿領域的應用情況及成效

3.2.2 有關稀土元素的工藝技術

我國是一個稀土資源大國,自“串級萃取理論”提出之后,中國稀土工藝技術也步入了快車道,數十年來實現了許多關鍵理論的突破與技術的進步(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的發展以拓展內容的方式呈現,使學生在學習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稀土工藝發展的課外拓展作業,推動學生創新精神的發展。

3.3 稀土元素中社會責任素材的挖掘

3.3.1 有關人與自然和諧發展的素材挖掘

2019年,習近平總書記在江西考察并主持召開推動中部地區崛起工作座談會時強調,稀土是重要的戰略資源,也是不可再生資源,要加大科技創新工作力度,不斷提高開發利用的技術水平,延伸產業鏈,提高附加值,加強項目環境保護,實現綠色發展、可持續發展[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,卻仍然承擔著世界上大部分的稀土供應。另一方面,對稀土資源的無節制開采、低效利用以及研發的滯后和開采時的生態破壞等諸多因素,導致稀土儲量迅速減少,生態環境破壞嚴重,稀土產品出口走私情況嚴重,等等[19]。

表3 稀土工藝技術的發展

這一部分內容可以作為反面素材在新課引入部分進行講授,以中國稀土資源危機和中國“稀土不稀”傳統印象兩種相反的觀念引發認知沖突,突出問題,從而激發學生的民族歸屬感與環境保護意識。此外,還可以結合稀土元素在環境治理中的應用言明身為學者應擔負的社會責任。

3.3.2 有關綠色環保的素材挖掘

“創新、協調、綠色、開放、共享”是新時代中國的重要發展理念,其中“綠色”發展理念是關乎人類可持續發展的重要理念。在“綠色”發展理念的帶領下,各行各業都在尋找實現可持續發展的方法,在稀土元素的研究發展過程中也出現了許多綠色環保的例子(見表4)。

表4 稀土元素在水體富營養化治理中的應用[20]

稀土元素在環境治理中的應用可在兩處展開教學:(1)在新課引入環節講解稀土無節制開發內容之后進行舉例說明,不僅能為學生指明稀土元素的實際用途,還能在緩解學生關于稀土資源危機的緊張感的同時培養其綠色化學意識與社會責任。(2)在課程知識點講授結束后作為稀土材料的應用拓展實例,以稀土的環保應用拓寬學生的思路,既能培養其創新意識又能發展其社會責任感。

4 結語

從殷商時代的青銅冶煉技術到神舟十四號所使用的材料,化學發展史源遠流長,現代化學學者的一項項科研成果幫助中國走向復興,這些都足以體現化學學科擔負新時代課程思政重任的深厚底蘊。深挖蘊藏在化學中的思政元素,在傳授化學知識的同時培養學生的科學精神與思想品德素養,是新時代化學教育的目標。本文使用對思政元素進行分類的方法,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”的教學提供參考與借鑒。