思政融入无机化学的路径探索

作为化学学科的基础课程，无机化学不仅承载着传授化学基本概念和基本理论的使命，更蕴含着丰富的育人价值：无机化学中物质结构的严谨性、反应规律的客观性，可培养学生实事求是的科学精神；科学家探索元素周期律、合成新物质的艰辛历程，能传递坚持不懈的钻研品质。大一年级学生通过无机化学首次系统接触化学专业知识，此时融入思政元素，能帮助其建立“知识传授与价值引领同频共振”的认知，为后续专业学习与人格养成奠定基础，实现“教书”与“育人”的有机统一 [1]。本文选取无机化学中化学反应动力学部分催化剂的教学内容，重点对该段次中两个思政案例的设计思路和实施过程进行介绍。

一 . 介绍合成氨反应催化剂发展历程，说明科学发展规律和特点，化学的发展不是一蹴而就的。

1. 教学目标

（1） 知识目标：使学生了解合成氨反应催化剂发展历程。

（2） 能力目标：使用过渡状态理论解释催化剂作用原理，分析不同催化剂的效用不同的原因，提高分析解决问题的能力。

（3） 素养目标：引导学生体悟并践行求真务实的科学态度和开拓创新的探索精神。

2. 课程思政素材

我国有“雷雨发庄稼”的俗语，讲的是自然固氮的过程，但是固氮效率较低致使粮食的产量较低。合成氨反应是制备化肥的重要反应，具有非常重要的战略地位，但是合成氨反应的反应速率非常低，不能进行工业化生产。为了提高合成氨反应的速度，德国化学家弗里茨·哈伯发明了锇催化剂，提高了合成氨反应的速率，为合成氨进行工业化打下了基础，他也由此获得了 1918 年的诺贝尔化学奖。几年后德国化学家卡尔·博施以更高效、廉价的铁催化剂替代锇催化剂，真正实现了合成氨的大规模工业化生产，并于 1931 年获诺贝尔化学奖 [2]。什么是催化剂，为什么催化剂能够大大提高反应速率，不同催化剂对合成氨反应的影响为什么会不同呢？以问题链为抓手，引出催化剂的定义，以及用过渡状态理论解释不同催化剂降低活化能的幅度不同，进而解释锇催化剂和铁催化剂的效果不同。

3. 课程思政教学设计

以王安石的诗句“雷蟠电掣云滔滔，夜半载雨输亭皋”导入本次课，说明自然固氮的过程，但 N₂ 只能在放电这一苛刻条件下才能转化为能够作为肥料的硝酸盐。这种固氮效率非常低，远远不能满足粮食增产的需求，进而引出合成氨反应。

引出合成氨反应后，介绍哈伯发明的锇催化剂以及博施发明的铁催化剂，尤其是铁催化剂使合成氨真正实现了工业化，说明人们依靠科学力量，打破自然封锁，突破了合成氨反应的限制为人类所用，引导学生感受科学的力量。虽然都是催化剂但是锇催化剂和铁催化剂的效力差别很大，为什么？进而引出过渡状态理论，以动画和图表的形式讲解催化剂更改了化学反应历程，不同催化剂产生不同的活性中间体，改变化学反应的活化能不同，致使催化剂的效果不同。通过这部分的学习学生能够感受科学的力量，使用过渡状态理论解释催化剂作用原理，提高学生分析解决问题的能力。

二 . 介绍催化剂在环保、医药、化工、能源等领域的应用和发展，讲授化学的重要应用以及我国科学家在该领域的重要成就。

1. 教学目标

（1） 知识目标：使学生了解催化剂在多个领域的应用。

（2） 能力目标：培育学生科学思维范式，深化创新意识养成，提升创新能力。

（3） 素养目标：引导学生感受并努力养成求真务实的治学态度、攻坚克难的意志与开拓创新的探索精神。

2. 课程思政素材

人体中含有多种催化剂，我们熟知的生物酶就是高效催化剂，人体内拥有高达3000 多种酶。米饭越嚼越香就是因为唾液淀粉酶催化淀粉使之产生麦芽糖，如果没有酶，人们想要消化一顿饭，需要50 年左右。我国人民具有无穷的智慧，很早便能利用生物酶为人类服务，利用生物酶酵母菌的催化作用酿酒、酱油、食醋等。纳米酶是人类研制的类生物酶催化剂，既具有生物酶的活性，又具有稳定的催化活性。值得一提的是，纳米酶是我国科学家阎锡蕴院士发现、命名并发扬的。环境保护和化工领域中也有很多催化剂的应用，化学工业中 90% 的化学反应离不开催化剂，没有催化剂就没有现代化学工业！

3. 课程思政教学设计

以图片、动画和数据的形式介绍催化剂在自然界、医疗和工业各个领域的应用。介绍生物酶在人体中的分步以及古代人民对生物酶的利用。虽然生物酶催化活性很高，但是对外界条件的要求也很严格，其活性受温度、pH 等影响较大，很容易失活，所以人们想开发一些既具有生物酶的活性，又能保持活性稳定的材料。纳米酶就是这样的催化剂，2007 年阎锡蕴院士课题组发现 Fe₃O₄ 纳米材料具有过氧化物酶活性，进而开创了纳米酶研究领域，并将其应用在生物、医疗、材料等领域[3]。在过去的十几年里，我们可以骄傲的说，纳米酶领域是中国原创，领跑全球的。

环境保护和化工行业中也有催化剂的身影，汽车尾气处理装置中的 Pt-Rh-Pd 三效催化剂能够将尾气中的氮氧化物和碳氧化物转化为无毒的 CO₂ 和 N_2∘ 碳中和中非常重要的一项研究内容为人工碳转化，指利用化学或生物手段将CO₂ 转化为有用的化学品或燃料。化学手段主要是热催化或者电催化的形式将CO₂ 转化合成甲醇、CO 或轻烃等产品 [4]。该研究内容中最重要的是催化剂的开发，也成了当今研究热点。总的来说，催化剂在环保、医药、化工、能源等领域都发挥着重要作用，引导大家体会化学在社会发展中的重要作用。

尽管我国科研事业起步相对滞后，但在一代又一代科研工作者的持续攻坚下，如今高新技术已深深镌刻上中国印记。这一发展成果启示我们，应激励学生扎实掌握专业知识，筑牢科技强国的信念根基，以实际行动为我国科技事业的进步添砖加瓦。

结语

催化剂为无机化学课程中化学反应动力学的重要教学内容，笔者通过系统梳理、拓展与整合该部分知识体系，深入挖掘其中蕴含的思政元素，持续丰富课程的育人内涵。结合教学内容特性与学生实际学习状况，以催化剂相关专业知识为依托，将思政元素与学科知识进行有机融合，在教学过程中实现思政教育的潜移默化渗透。该教学设计不仅助力学生构建对化学专业的全面认知，有效激发其专业认同感；更通过将科技前沿动态引入本科教学场景，拓宽学生学术视野，培育科学素养；同时厚植爱国情怀，强化学生以科技强国的使命担当，帮助其塑造健康向上的人生观与价值观。

参考文献：

[1] 顾云兰 .“无机化学”课程思政建设初探 [J]. 化工时刊 ， 2023， 37（02）： 77-80.

[2] 刘晓瑭， 余林梁， 陈洁. 基于OBE 理论构建无机化学课程思政教学体系及教学实践 [J]. 化学教育 （ 中英文 ）， 2023， 44（06）： 17-23.

[3] Lizeng Gao， Jie Zhuang， Leng Nie， Xiyun Yan， et. al. Intrinsic peroxidaselike activity of ferromagnetic nanoparticles[J]. Nature nanotechnology， 2007， 2： 577- 583.

[4] 董永利 ， 宋微娜 ， 魏立国 ， 等 . 无机化学“炭碳双建”课程思政典型案例分析与教学实践 [J]. 化工高等教育 ， 2025， 42（03）： 120-124.

【基金项目】大学教学研究重点项目（JZ2208、JZ2406）。