摘要：以堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)為載體，貫徹落實(shí)立德樹(shù)人這一課程教學(xué)根本任務(wù)。通過(guò)創(chuàng)設(shè)目標(biāo)導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究情景，將實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行思政育人教學(xué)設(shè)計(jì)。調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，使其積極參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和社會(huì)責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：課程思政；無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)實(shí)踐在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上，習(xí)近平總書(shū)記指出，高校要堅(jiān)持把立德樹(shù)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(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人［1］。為認(rèn)真貫徹落實(shí)立德樹(shù)人這一課程教學(xué)根本任務(wù)，培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)型社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，將思政元素有機(jī)融入課程教學(xué)成為高校教育教學(xué)改革的重點(diǎn)。

堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)是“無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中一個(gè)重要的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生探究反應(yīng)條件、設(shè)計(jì)最佳方案開(kāi)展制備堿式碳酸銅實(shí)驗(yàn)。由于該反應(yīng)的副反應(yīng)多，不同條件下的反應(yīng)現(xiàn)象區(qū)分不明顯，導(dǎo)致小組間實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異較大，學(xué)生難以設(shè)計(jì)最佳制備方案。近年來(lái)，人們對(duì)堿式碳酸銅的制備條件做了許多探索和優(yōu)化［27］，其中包括反應(yīng)原料的選擇、加料順序、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)產(chǎn)物的影響，研究成果豐富了教學(xué)資源。鑒于此，本案例通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生閱讀科研文獻(xiàn)，了解制備實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)。引入撰寫(xiě)“堿式碳酸銅制備創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)”模式，將堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)與化工生產(chǎn)方案相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)目標(biāo)導(dǎo)向任務(wù)驅(qū)動(dòng)的科研探究情景，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的積極性，讓學(xué)生感受學(xué)以致用的思想，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1實(shí)驗(yàn)原理及方法

1.1實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)“無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”第四版教材內(nèi)容，選取硫酸銅和碳酸鈉為原料制備堿式碳酸銅，其主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：

2CuSO4+2Na2CO3+H2O

Cu2（OH）2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑

通過(guò)探究投料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)品純度和產(chǎn)量的影響，確定最佳反應(yīng)條件以制備堿式碳酸銅。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

分別配制0.5 mol/L的硫酸銅溶液、硫酸鈉溶液各100 mL。采用試管作為反應(yīng)容器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，固定反應(yīng)溫度，分別按不同物質(zhì)的量配比將硫酸銅與碳酸鈉溶液混合以探究投料比對(duì)堿式碳酸銅制備的影響；固定投料比，分別在不同溫度下進(jìn)行制備反應(yīng)以探究溫度對(duì)反應(yīng)的影響。采用燒杯作為反應(yīng)容器，在最佳條件下開(kāi)展制備實(shí)驗(yàn)。

2課程思政案例的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1案例導(dǎo)入

堿式碳酸銅在自然界中主要以藍(lán)銅礦的形式存在，日常生活中銅器常因保存不當(dāng)，其表面會(huì)銹蝕生成綠色銅銹（主要成分為堿式碳酸銅）。我國(guó)是世界上很早就使用青銅器的國(guó)家之一，中國(guó)古代銅器種類繁多、存量巨大，精品文物更是中華民族的智慧杰作［8］。實(shí)驗(yàn)前通過(guò)線上平臺(tái)展示中國(guó)古代青銅器文物照片及文物信息，讓學(xué)生感受中國(guó)文化，增強(qiáng)民族自豪感。同時(shí)安排學(xué)生了解銅銹生成的原因，了解青銅器文物保護(hù)相關(guān)方法，舉例生活中實(shí)用的銅器保護(hù)技巧。通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和課前討論交流，激發(fā)學(xué)生保護(hù)文物的責(zé)任心和使命感，感受化學(xué)在生活中的應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)興趣。另一方面，堿式碳酸銅作為一種化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、電鍍工業(yè)、顏料化工等領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用作防腐、防蟲(chóng)和殺菌劑等［9］。學(xué)生通過(guò)線上閱讀教師提供的文獻(xiàn)資料，查閱堿式碳酸銅的制備工藝、市售價(jià)格和應(yīng)用領(lǐng)域，了解化學(xué)合成知識(shí)在化工生產(chǎn)中的重要作用，形成一份堿式碳酸銅工業(yè)生產(chǎn)分析及市場(chǎng)發(fā)展報(bào)告，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感、自豪感。

2.2半開(kāi)放的項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

引入“學(xué)創(chuàng)杯”創(chuàng)業(yè)模擬大賽模板，創(chuàng)設(shè)目標(biāo)導(dǎo)向?qū)嶒?yàn)情境（教師給定堿式碳酸銅制備要求，學(xué)生模擬化工企業(yè)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人，分組組建創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，完成“堿式碳酸銅制備創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)”）?！坝?jì)劃書(shū)”中包含堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)條件探究的資料（實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)物圖），最佳合成路線下堿式碳酸銅產(chǎn)率，產(chǎn)品顏色、狀態(tài)外觀描述、生產(chǎn)成本和市場(chǎng)發(fā)展報(bào)告等信息。通過(guò)小組合作完成“計(jì)劃書(shū)”，讓學(xué)生理解合理設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)方案對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要性，培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)和科研探究意識(shí)。

2.3案例的實(shí)施

2.3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

課前為學(xué)生準(zhǔn)備好碳酸鈉、硫酸銅、硝酸銅、碳酸氫鈉、表面活性劑、氨水、試管、燒杯、玻璃棒、恒溫水浴槽等試劑耗材和儀器。

2.3.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排

課前預(yù)習(xí)，學(xué)生通過(guò)閱讀教師提供的文獻(xiàn)資料和預(yù)習(xí)提綱，結(jié)合教材內(nèi)容了解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案提交預(yù)習(xí)報(bào)告，完成線上測(cè)試。學(xué)生通過(guò)歸納總結(jié)文獻(xiàn)信息，將堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間確定為主要探究任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)前，根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)結(jié)果對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。教師組織學(xué)生集中討論實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)（包括反應(yīng)溫度如何控制，堿式碳酸銅產(chǎn)品狀態(tài)、顏色的觀察分析，硫酸根離子的檢驗(yàn)方法等），以便學(xué)生順利開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生按照自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，結(jié)合課前討論和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有試劑、儀器開(kāi)展小組合作實(shí)驗(yàn)探究。各組均需探究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、加料順序3個(gè)因素對(duì)制備堿式碳酸銅的影響（試管實(shí)驗(yàn)）。教師巡回指導(dǎo)，學(xué)生規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將不同條件下的反應(yīng)現(xiàn)象拍照記錄用于結(jié)果討論。在固定投料比為CuSO4∶Na2CO3=1∶1.2、加料順序?yàn)镃uSO4加入Na2CO3條件下，學(xué)生記錄的不同溫度、不同反應(yīng)時(shí)間下的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象匯總表示如下：

1. 室溫：5 min—藍(lán)色沉淀，有大量氣泡，無(wú)分層現(xiàn)象；10 min—藍(lán)色沉淀，有較多氣泡，無(wú)分層現(xiàn)象；20 min—藍(lán)色沉淀，有少量氣泡，無(wú)分層現(xiàn)象。

2. 50 ℃：5 min—藍(lán)色沉淀，大量氣泡，無(wú)分層現(xiàn)象；10 min—藍(lán)色沉淀，少量氣泡，有分層現(xiàn)象；20 min—沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)綠色，有少量氣泡，分層明顯。

3. 75 ℃：5 min—藍(lán)綠色沉淀，大量氣泡，有分層現(xiàn)象；10 min—沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，有少量氣泡，分層明顯；20 min—綠色沉淀沉于試管底部，無(wú)氣泡產(chǎn)生。

4. 100 ℃：5 min—綠色沉淀（局部黑色沉淀），少量氣泡，分層明顯；10 min—黑色沉淀量增加，無(wú)氣泡，沉淀沉于底部；20 min—無(wú)變化。

此外，學(xué)生還探究了控制反應(yīng)溫度為75 ℃，相同投料比，加料順序?yàn)镹a2CO3加入CuSO4，攪拌與不攪拌對(duì)產(chǎn)品的影響。學(xué)生記錄結(jié)果相近，概括為攪拌有利于加快藍(lán)色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，不攪拌只要反應(yīng)時(shí)間充分最終也能得到綠色沉淀（反應(yīng)約30 min）；Na2CO3加入CuSO4中綠色沉淀出現(xiàn)速率較快。

最后各小組依據(jù)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，在最佳條件下開(kāi)展堿式碳酸的制備實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品經(jīng)抽濾、洗滌、烘干后計(jì)算產(chǎn)率。在產(chǎn)品烘干階段，教師可引用文獻(xiàn)資料中的熱重譜圖、X射線衍射譜圖、紅外譜圖和滴定分析等相關(guān)數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生討論分析檢驗(yàn)產(chǎn)物純度的方法，拓寬學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐視野，為將來(lái)進(jìn)一步深入開(kāi)展科學(xué)研究埋下嚴(yán)謹(jǐn)求真的種子。

2.4課后拓展

課后學(xué)生不再提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，而是基于小組探究實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)果討論，完善并提交電子版《堿式碳酸銅制備創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)》。教師批閱“計(jì)劃書(shū)”，對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的合理性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述和記錄的準(zhǔn)確性，產(chǎn)率計(jì)算、生產(chǎn)費(fèi)用等數(shù)據(jù)分析的嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3實(shí)施建議與考核

為有效考核本實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生探究能力、實(shí)驗(yàn)技能和思政育人效果，制訂考核量表。教師分別從學(xué)生線上互動(dòng)討論情況及問(wèn)題回答準(zhǔn)確性、課前預(yù)習(xí)成效、《堿式碳酸銅制備創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)》完成質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性等方面對(duì)課程思政育人效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。思政育人教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度考核設(shè)計(jì)如下所示：

（1） 線上互動(dòng)討論及線上問(wèn)答（10%）

考核目標(biāo)：文化自信（了解中國(guó)古代銅器文物及相關(guān)保護(hù)方法）。

考核標(biāo)準(zhǔn)：能舉例說(shuō)明銅器文物的保護(hù)方法，日常生活中銅器保護(hù)技巧。

（2） 預(yù)習(xí)報(bào)告（30%）

考核目標(biāo)：科學(xué)素養(yǎng)（理解反應(yīng)原理，清楚影響堿式碳酸制備實(shí)驗(yàn)的條件，能合理設(shè)計(jì)探究方案）。

考核標(biāo)準(zhǔn)：能歸納總結(jié)文獻(xiàn)資料中的關(guān)鍵信息，實(shí)驗(yàn)探究方案設(shè)計(jì)科學(xué)合理。

（3） 實(shí)驗(yàn)操作（20%）

考核目標(biāo)：科學(xué)素養(yǎng)（熟悉實(shí)驗(yàn)操作技能，治學(xué)態(tài)度）。

考核標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，嚴(yán)謹(jǐn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（4） 堿式碳酸銅制備創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)（40%）

考核目標(biāo)：社會(huì)責(zé)任（綜合運(yùn)用知識(shí)技能解決社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的能力）。

考核標(biāo)準(zhǔn)：理解化學(xué)在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中的重要性，能根據(jù)具體生產(chǎn)任務(wù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容，具備分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。

4結(jié)語(yǔ)

將堿式碳酸銅制備實(shí)驗(yàn)教學(xué)與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)目標(biāo)導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究情景，突出化學(xué)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)特色。在專業(yè)技能、理論知識(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，融入文化自信、職業(yè)擔(dān)當(dāng)、團(tuán)隊(duì)合作和科研精神等思政育人元素。讓學(xué)生感受化學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究的科學(xué)思維，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和專業(yè)自豪感。

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