专业基础课《无机化学》课程思政建设案例（张雯）

  专业基础课《无机化学》课程思政建设案例

张 雯

一、《无机化学》课程思政总体建设目标

“无机化学”是西安交通大学专业大类基础课程，32学时，2学分，面向化学和类化学专业本科生开设。课程思政示范课之一。

以《无机化学》这一专业基础课涉及的化学元素发现历史、物质组成结构、性质和应用为知识载体，将科学精神、中国传统文化、安全规范、环保意识等思想政治教育元素与化学专业知识有机融合，结合集中讲授、案例分析、小组讨论、文献分享等教学模式，润物细无声地影响学生。弘扬百折不挠的科学研究精神，传达科学思维方式和方法，培养文化认同与文化自信，激发家国情怀和使命担当，树立规则意识和环保意识。引导学生养成追求卓越的习惯，进而达到立德树人的目的。

二、《无机化学》各章节课程思政建设要点

第一章  总论

1.1元素周期表的来源与结构

1.2元素的周期性

1.3各区元素的通性

课程思政内容设计：元素周期表是探索化学世界的最重要的一张图表。元素周期表的产生，折射出人类认识自然的艰辛历程，同时也清楚地展现了“化学原理来源于实验，反过来又进一步指导人类认识世界”的科学思维方式。

这部分可通过对元素周期表形成历史的追溯，传达给同学们科学的研究方法，坚持不懈的科学研究精神。此外，通过对元素丰度的认识，使同学们认识到合理利用地球上元素资源的重要性，建立原子经济的概念，利用化学知识创建美好家园。

第二章s区元素

2.1碱金属和碱土金属单质性质及制备

2.2化合物性质——氢化物、氧化物

2.3化合物性质——氢氧化物、盐类及配合物

课程思政内容设计：本章元素主要涉及轻金属，其中铝合金在生产生活中应用非常广泛。铝锂合金是一类新型合金材料， C919国产民用飞机机体结构部分应用第三代铝锂合金材料的比例达到8.8%。

这部分通过对我国电子、航空航天、民用大飞机等研发进展的介绍，明确我国发展此类合金工业的重要意义。通过对比，了解我国目前的相关研究与国际领先技术的差距，使同学们树立为建设祖国努力学习的信念和追赶超越的决心。

第三章p区元素——硼族元素

3.1硼及其化合物的性质——硼、硼酸和硼砂

3.2硼及其化合物的性质——硼烷、卤化硼和氮化硼

3.3铝及其化合物的性质

课程思政内容设计：本章主要涉及硼族元素。硼砂在中国古代很早就被用于医药治疗疾病，《本草》、《药典》中都有记载，这是中国古代中医药的智慧。硼的英文名称来源于阿拉伯文“焊剂”的意思，说明古阿拉伯人就已经知道了硼砂具有助熔金属氧化物的能力。通过这些发展史的介绍，展现人类共同认知世界的智慧，科学体系不是由几个国家或一小撮精英建立的，培养学生正确的历史观和科学观。

对不法商贩利用硼砂发海参、包粽子、做保鲜的不法行为进行揭露，指导同学们掌握必要的生活常识，杜绝唯利是图的思想，建立正确的道德观。

第四章p区元素——碳族元素

4.1碳及其化合物的性质——碳及其同素异形体

4.2碳及其化合物的性质——碳氧化物和碳酸盐

4.3硅及其化合物的性质

4.4锗锡铅及其化合物的性质

4.5 石墨烯（拓展）

课程思政内容设计：本章元素主要涉及碳族元素。在中国古代很早就有木炭买卖的管理记载。中国古代利用碳进行烹饪、冶炼金属、祭祀、制墨、制药、丧葬等，涉及生活的各个方面，体现了中国古代人民的智慧。通过这些古籍记载，让同学们对东方的智慧有更强烈的认同，了解学习并进一步传承发扬中华传统文化。

对西方科学家对碳的元素认识，碳和金刚石之间的转化、活性炭的制备和应用。对比东西方对碳的不同方向的研究利用，引导同学思考不同文化对科学技术研究的重要影响。培养学生正确的历史观和科学观。

通过对各种新型碳材料及2010年诺贝尔物理学奖Andre Geim、Konstantin Novoselov的介绍，引导同学们通过自己查阅文献深入调研一种新型碳材料，激发同学们献身科学研究的热情。

第五章 p区元素——氮族元素

5.1氮及其化合物的性质——氮族元素的单质

5.2氮及其化合物的性质——氮的氢化物和氧化物

5.3氮及其化合物的性质

5.4磷的化合物的性质

5.5砷锑铋及其化合物的性质

课程思政内容设计：本章主要涉及氮族元素。氮是生命不可或缺的元素，现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，正是有了合成氨工业，才能有效地发展现代农业，解决温饱问题。

最早提出合成氨概念的德国物理化学家弗里茨·哈伯(Fritz Haber)，但他也是最早建议并推进使用化学武器的人。他的功过是非被世人长期争论。通过对弗里茨·哈伯生平工作的讨论，使同学们树立正确的科学伦理道德观念。

当前工业合成氨技术以使用铁基催化剂的哈伯法（Haber-Bosch）为主，其反应条件非常苛刻（250大气压、400摄氏度），并需要巨大的能耗。科学家们一直在开发新的固氮技术，深入探讨固氮反应的基本原理。通过对模拟生物固氮前沿领域的介绍，尤其是中国科学家参与的研究和发表的论文，增强同学们的自信心，激发科学研究的热情，引导同学们为社会主义现代化建设贡献力量的决心。

第六章 p区元素——氧族元素

6.1氧及其化合物的性质——氧和臭氧

6.2氧及其化合物的性质

6.3硫及其化合物的性质——硫、硫化氢和硫化物

6.4硫及其化合物的性质——硫氧化物和硫的含氧酸及其盐

6.5 锂硫电池（拓展）

课程思政内容设计：本章主要涉及氧族元素。硫是氧族中一个非常重要的元素，H₂SO₄是工业上广泛应用的重要化学品。而硫的氧化物SO₂、SO₃则是我国重要的大气污染物。

2018年7月，国务院印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，向大气污染开战。环境监测、电力超低排放、汽车尾气治理、清洁能源等领域迎来新的机遇与挑战。

习近平总书记说：“绿水青山就是金山银山”，通过引导同学们分享亲身经历的环境污染的案例，使大家认同坚持节约资源和保护环境的基本国策，增强同学们的民族自信心，激发他们为建设美丽祖国努力学习的热情。

第七章 p区元素——卤族元素

7.1卤族元素的单质性质

7.2卤族元素化合物的性质——卤化氢、氢卤酸及多卤化物

7.3卤族元素化合物的性质——氧化物、含氧酸及其盐

7.4 氟元素的前世今生  （拓展）

课程思政内容设计：本章主要涉及卤族元素。氟是元素周期表中电负性最大的元素，氟气有特殊难闻的臭味，剧毒。氟元素的发现在化学元素史上极其悲壮，是参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题。不少化学家损害了健康，甚至献出了生命。通过氟元素的发现历程介绍，潜移默化地培养同学们坚持真理、执着科研的精神。同时，也要使同学们认识到科研工作中可能存在的风险，注意实验室安全，做好个人安全防护。

第八章 p区元素——稀有气体元素

8.1稀有气体元素及化合物

课程思政内容设计：本章元素主要涉及稀有气体。氩气的发现称之为“第三位小数的胜利”。通过英国物理学家瑞利对空气中和含氮物质分解获得的氮气含量的细微差别，发现并验证了氩气的存在这一事实，说明实验中认真观察，关注细节的重要性，培养同学们认真严谨的治学态度。

第九章 d区元素——锰及锰前各分族

9.1钛及其化合物的性质

9.2钒及其化合物的性质

9.3铬及其化合物的性质

9.4锰及其化合物的性质

课程思政内容设计：本章主要涉及第一过渡系锰前的副族元素。钛合金具有密度小、比强度高、抗蚀性优良、生物相容性好等优点，在航空航天、汽车船舶、生物医疗等领域有广泛的应用，被誉为“太空材料”。

通过小视频介绍西安交通大学贺西京博士研究团队在钛合金3D打印制造人工颈椎、头骨、颌骨等临床的成功案例，增强同学们对母校科研能力的认可，激发同学们参与科学研究的热情，树立科技报国的信心。

第十章 d区元素——锰后各分族

10.1铁钴镍及其化合物的性质

10.2铂系元素

课程思政内容设计：本章主要涉及第一过渡系锰后的副族元素。钒、铬、锰都是合金中非常重要的元素，赋予金属独特的性能，如提高强韧性、耐腐蚀等，这些结构材料在我国的基本建设和国防科技领域中发挥着巨大的作用。通过近期火爆银屏的电影“我和我的祖国——前夜”中的片段引入70年来我国钢铁冶金行业的发展，建立民族自信心和自豪感；明确目前我国特种冶金与发达国家的差距，不盲目自信，建立客观公正的发展观，树立为建设祖国努力学习的信心。

第十一章 ds区元素

11.1铜族单质的性质

11.2铜族化合物的性质（铜的化合物）

11.3铜族化合物的性质（银和金的化合物）

11.4 锌族单质和化合物的性质

课程思政内容设计：本章主要涉及铜银金等货币金属元素。通过对中国古代青铜器的发展历史追溯，弘扬中国传统文化。展现中国古代劳动人民的聪明才智，增强同学们文化自信和民族自豪感。

第十二章 f区元素

12.1镧系元素及其性质

12.2稀土金属 

12.3锕系元素及其性质

课程思政内容设计：本章主要涉及镧系元素。镧系元素半径变化很小，性质相似；稀土离子具有丰富的能级和可跃迁的4f 电子，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。

以国庆70周年联欢晚会视频为例，通过对彩灯、荧光板等核心材料的介绍和发光原理的分析，引导同学们进一步强化材料设计的科学思维方式，增强科技报国的热情。

三、《无机化学》课程思政具体案例展示

(一)案例一：

1.案例主题：现代常用的元素周期表是如何形成的？

2.结合章节：第一章 总论 1.1元素周期表的来源与结构

3.案例意义：

本案例元素周期表形成的历史追溯，传达给同学们科学的研究方法，坚持不懈的科学研究精神。此外，通过对元素丰度的认识，使同学们认识到合理利用地球上元素资源的重要性，建立原子经济的概念，利用化学知识创建美好家园。

4.案例描述：

4.1案例展示：

1）门捷列夫第一张元素周期表提出前科学家们的探索

1789年，拉瓦锡制出的第一张元素表；

1829年德国教授德贝莱纳提出的“三素组”学说；

1864年，德国化学家迈尔提出按原子量递增的顺序排列的元素周期表；

1869年，门捷列夫发表的第一张元素周期表，预言了“类硼”、“类铝”、“类硅”、“类锰”元素的存在。这些元素随后都相继被发现，“类铝”为镓元素(Ga)；“类硼”是钪元素；“类硅”为锗（Ge）；“类锰”为放射性元素锝（Tc）。

2）门捷列夫提出元素周期表后的不断修正和完善

1871年，门捷列夫的元素周期表2.0版；门捷列夫在编元素周期表时，重新修定了一大批元素的原子量（至少有17个）。

3）近代科学家对完善元素周期表的贡献。

1875年法国化学家布瓦勃德朗(Boisbaudran P. E. L.) 用光谱分析法发现了类铝，即新元素镓。

1879年瑞典化学教授尼尔森(Nilson L. F.)发现了类硼，即新元素钪。

1886年，德国化学教授文克莱尔(Winkler C.) 发现了新元素锗，这就是门捷列夫预言的类硅。

1896年，莱姆赛排出了一个部分元素周期表，门捷列夫勇于尊重实践，面对新系列元素的发现，指出必须补充元素周期表，并将它们安排在第I族的前面定为零族。

1913年，莫斯莱揭露了元素周期律的本质：“元素性质是其原子序数的周期函数”，并解决了门捷列夫周期律中按原子量递增顺序排列有三处位置颠倒的问题。

1921年，丹麦物理学家波尔和其他一些科学家们基于多种元素光谱的研究，提出了电子在原子核外排布的规则，建立了近代原子结构理论，又充分考虑到镧系元素性质如此相似，建立了镧系理论，确定了镧系元素的数目和在周期表中应占的位置，解决了元素周期律中出现的矛盾，再次发展了元素周期律。

4.2教学方法与教学设计：

4.2.1教学方法：

本节内容采用案例教学、绘制时间轴与讨论式教学相结合的方式。分组阅读文件，提炼关键点，绘制时间轴，然后展示分享的方式进行参与式学习。

4.2.2教学设计：

第一步：案例介绍

先用PPT展示在门捷列夫提出第一张元素周期表前科学家们的探索以及1871年门捷列夫对元素周期表后的修正和完善；然后下发参考文献，分小组讨论随后近代科学家对完善元素周期表的贡献，画时间轴或鱼骨图，提炼关键事件节点。

第二步：案例讨论

请不同小组同学分享自己绘制的时间轴，表述自己对元素周期表指导人们认识客观物质世界的重要意义，及哪个时间点开始，科学界接纳元素周期表为重要的认识世界的图谱。

第三步：教师总结

元素周期表实质上是原子结构的必然体现，元素周期表的完成是众多科学家勇于追求真理、坚持不懈、不断修正的科学研究精神的体现。元素周期表的产生，折射出人类认识自然的艰辛历程，同时也清楚地展现了“化学原理来源于实验，反过来又进一步指导人类认识世界”的科学思维方式。

5.案例拓展：

课下学生阅读、网上活动、案例分享的拓展，更加有效地利用网络资源。如以下的活动：

2019年是门捷列夫发表第一张元素周期表的150周年纪念，最早元素周期表只包含56中元素，按照2016年修订的新版元素周期表，目前已知118种元素，其中90种自然存在，另28种由人工合成。

中国化学会举办了一系列的庆祝活动。引导同学们参与中国化学会的“请你来答·元素学院”问答活动；探索镜头下的元素之美，开拓眼界；通过中国青年化学家元素周期表为元素的代言，了解中国科学家参与全球科学研究的现状，激发学习热情，打开进入化学领域的一扇大门。

http://www.chemsoc.org.cn/

(二)案例二：

1.案例主题：古老而又年轻的碳材料

2.结合章节：第四章 碳族元素 4.1碳及其化合物的性质——碳及其同素异形体

3.案例意义：

本案例通过对古籍记载的追溯，展示了中国古代利用碳进行烹饪、冶金、祭祀、制墨、制药、丧葬等各个方面的活动，体现了中国古代人民的智慧。激发同学们对中华文明的认同，并进一步传承发扬中华传统文化。

同时，介绍西方碳的元素认识，碳和金刚石之间的转化、活性炭的制备和应用。对比东西方对碳的不同方向的研究利用，引导同学思考不同文化对科学技术研究的重要影响。培养学生正确的历史观和科学观。

通过对各种新型碳材料的介绍及2010年诺贝尔物理学奖Andre Geim、Konstantin Novoselov的介绍，引导同学们通过自己查阅文献深入调研一种新型碳材料，激发同学们献身科学研究的热情。

4.案例描述：

4.1案例展示：

“季秋草木黄落，乃伐薪为炭。”

                               ——《周礼·月令》

“凡寝中之事，扫除、执烛、共炉炭。”

                           ——《周礼·天官冢宰》

“掌炭掌灰物炭物之征令，以时入之，以权量受之，以共邦之用，凡炭灰之事。”

                               —— 《周礼·地官》

“豫章郡出石，可燃为薪”。

                    —— 汉代 班固《汉书·地理志》

“北方多石炭，南方多木炭，而蜀又有竹炭，烧巨竹为之，易然(燃)无烟耐久，亦奇物。”。

                      ——南宋 陆游《老学庵笔记》

“炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。凡山林无煤之处，锻工先择坚硬条木烧成火墨。其炎更烈于煤”。

                      ——明末 宋应星《天工开物》

“题凑之室，棺椁数袭，积石积炭，以环其外。”

                         ——《吕氏春秋·节丧》

误吞金银铜铁在腹，烧红，急为末，煎汤呷之；甚者，刮末三钱，井水调服，未效再服。又解水银、轻粉毒。带火炭纳水底，能取水银出也。上立炭带之，辟邪恶鬼气。除夜立之户内，亦辟邪恶。

                        ——明 李时珍《本草纲目》

“上党碧松烟，夷陵丹砂末。兰麝凝珍墨，精光乃堪掇。”

                   —— 唐 李白《酬张司马赠墨》

1772年，安东尼·拉瓦锡表明钻石是碳的一种存在形式；1799年，法国化学家摩尔沃把一颗金刚石隔绝氧气加热到约2000℃，成功地把它变成了石墨。1955年，化学家本迪（Bundy, F.P.）等用镍等金属为催化剂，使用2000℃和7万大气压下的设备，使石墨转化为金刚石的试制成功。美国电气公司于1957年、瑞典通用电气公司于1962年投入人造金刚石的工业生产。1900年，荷兰科学家奥斯特利杰科 （Raphael von Ostrejko ）发明了活性炭，取得英国、德国的专利。1915年，在一战中用于防毒面具；1927年，美国、德国等地的自来水净化。后被视为“万能吸附剂”，广泛应用。

4.2教学方法与教学设计：

4.2.1教学方法：

本节内容采用课前调研作业、课中分享与讨论式教学相结合的方式。

4.2.2教学设计：

第一步：课前调研作业

    布置课前作业，请同学们收集古今中外应用炭（碳）材料的例子。足球烯、石墨烯的结构特征和应用的例子。

第二步：案例讨论

    课上，请几位同学分享收集的例子。提问“炭”与“碳”有什么不同？现代前沿科技中，足球烯、石墨烯等新型碳材料有哪些重要的应用？

第三步：教师总结

    分类，对比，总结东西方对碳的不同方向的研究利用，引导同学思考不同文化对科学技术研究的重要影响。

5.案例拓展：

请同学们在课下检索C₆₀ 和石墨烯的发现者的事迹；两组诺贝尔获奖者的研究成果；检索C₆₀ 和石墨烯在能源、电子、生命科学等领域的前沿研究，并做文献分享。

(三)案例三：

1.案例主题：驯服桀骜不驯的氟

2.结合章节：第七章 卤族元素 7.1卤族元素的单质性质

3.案例意义：

氟是元素周期表中电负性最大的元素，氟气有特殊难闻的臭味，剧毒。氟元素的发现在化学元素史上极其悲壮，是参加人数最多、危险最大、工作最难的研究课题。不少化学家损害了健康，甚至献出了生命。通过氟元素的发现历程介绍，潜移默化地培养同学们坚持真理、执着科研的精神。同时，也要使同学们认识到科研工作中可能存在的风险，注意实验室安全，做好个人安全防护。

4.案例描述：

4.1案例展示：

氟气剧毒，有特殊难闻的臭味。氟元素的发现在化学元素史上极其悲壮，不少化学家因研究它而损害了健康，甚至献出了生命。

1768年，马格拉夫研究萤石（氟化钙），发现它与石膏和重晶石不同，判断它不是一种硫酸盐。1771年化学家舍勒用曲颈瓶加热萤石和硫酸的混合物，发现玻璃瓶内壁被腐蚀。1810年，法国物理学家安培根据氢氟酸的性质指出这可能是一种与氯相似的元素。1813年，英国化学家戴维开始尝试用电解氟化物的方法制取单质氟。开始用金和铂做容器，但都被腐蚀了。后来改用萤石做容器，虽然解决了腐蚀问题，但却没能得到氟，而他则因患病而停止了实验。

跟戴维同时期，法国科学家盖-吕萨克和泰纳也用同样的方法尝试获得氟，都没有成功，这两人还因为吸入过量的氯氟酸而中毒，因此被迫停止了实验。

接着，爱尔兰的乔治·诺克斯和托马斯·诺克斯两兄弟先用干燥的氯气处理干燥的氟化汞，然后把一片金箔放在玻璃接收瓶顶部以验证是否可以得到氟气。反应的确产生了氟，使顶部的金箔变成了氟化金，但在实验中两兄弟都严重中毒。

法国的弗雷米期望通过电解无水的氟化钙、氟化钾和氟化银得到氟，虽然实验中在阳极上产生了少量的气体，但始终未能收集到。

英国化学家哥尔也用电解法分解氟化氢，但在实验的时候发生了爆炸，显然产生的少量氟与氢发生了剧烈的反应。

这么多化学家的努力，虽然都没有制得单质氟，但他们的经验和教训都是极为宝贵的，为后来制取单质氟积累了宝贵的经验。

19世纪80年代，法国化学家弗雷米的学生——莫瓦桑首先尝试氟化砷来进行电解。但是在试验产生了剧毒的砷，他曾因砷中毒而中断了四次实验，最后只好放弃这个方案，转而将目标转向了电解氟化氢。

经过不断地探索与改进，莫瓦桑发现氟与光滑的白金表面反应较慢，他打磨制作了一个光滑的白金U形管作为反应容器；并在铂制的容器中蒸馏氟氢酸钾(KHF)，得到了无水氟化氢液体。通过无数次的重复实验，1886年6月26日，莫瓦桑用白金U形管作容器，用强耐腐蚀的铂铱合金作电极，用荧石制成试验用的器皿和旋塞，并用氯仿作冷却剂，将无水氟化氢冷却到-23°C进行电解，终于第一次制得了单质的氟！

1906年，莫瓦桑因成功制得氟而荣获了诺贝尔化学奖。但对氟的研究严重地损害了他的健康，莫瓦桑感慨道：“氟夺走了我十年的生命”。他去世的时候还不到55岁。

4.2教学方法与教学设计：

4.2.1教学方法：

本节内容采用案例分享、讨论式教学相结合的方式。

4.2.2教学设计：

第一步：案例分享

    介绍氟元素发现的历史，分小组讨论，抽签确定正反方，辩论“为科学研究而献身值不值得”。

第二步：案例讨论

    请选择正反方同学分别陈述，表明各自的观点。

第三步：教师总结

  总结，树立科学工作者正确的价值观。科技工作者要有好奇心、赤子心。

5.案例拓展：

   收集我国科研优秀工作者的事迹。“若能做一朵小小的浪花奔腾，呼啸加入献身者的滚滚洪流中，推动历史向前发展，我觉得这才是一生中最值得骄傲和自豪的事情。”

——黄大年

(四)案例四：

1.案例主题：3D打印让生命更有尊严

2.结合章节：第九章d区元素——锰及锰前各分族9.1钛及其化合物的性质

3.案例意义：

钛合金具有密度小、比强度高、的抗蚀性优良、生物相容性好等优点，在航空航天、汽车船舶、生物医疗等领域有广泛的应用，被誉为“太空材料”。通过介绍西安交通大学贺西京博士研究团队在钛合金3D打印制造人工颈椎、头骨、颌骨等临床的成功案例，增强同学们对母校科研能力的认可，激发同学们参与科学研究的热情，树立科技报国的信心。

4.案例描述：

4.1案例展示：

患者马先生被确诊为颅底凹陷症。颅底凹陷症是一种位于颈枕交接处的上颈椎疾病，因为是脑与脊髓相交接，因此是人体最为复杂、危险、重要的部位之一。患者需要及时手术，否则会有截瘫的危险。而传统对于严重的上颈椎疾病手术方法主要以减压、融合固定手术，会让患者失去上颈椎的生理运动功能。

为了不影响患者的寰枢椎的正常运动功能，2016年11月23日，西安交大二附院脊髓外科贺西京为首的医疗团队使用钛合金的人工寰枢关节为马先生进行了全国首例的人工寰枢关节置换术，在恢复上颈椎的即刻稳定性的同时，重建患者的颈椎正常运动功能。

https://www.iqiyi.com/v_19rr1ejhkw.html

4.2教学方法与教学设计：

4.2.1教学方法：

本节内容采用案例分享、讨论式教学相结合的方式。

4.2.2教学设计：

第一步：案例分享

 介绍西安交通大学贺西京博士研究团队3D钛合金打印进行人工寰枢关节置换，分小组讨论钛合金3D打印还可以用在哪些领域。了解其他各种前沿应用的3D打印材料。

第二步：案例讨论

 请各小组同学分享讨论后的结果，分别陈述，拓展3D打印的应用，同时激发对我校卢院士、贺教授等研究团队的工作和医工结合造福社会的敬佩之情，及对西安交通大学的认同感。

第三步：教师总结

  总结，激发同学们作为西安交通大学一员的自豪感，及树立科技报国、造福人类的崇高理想。

5.案例拓展：

西安交通大学贺西京博士研究团队主持的《3D打印技术重建脊柱脊髓功能的临床应用与相关研究》项目获得2018年度陕西省科学技术一等奖。他们结合金属3D打印技术，开发出个性化穹窿顶钛笼式人工颈椎，在国际上创新性提出了椎体次全切术后可动人工椎体-椎间盘复合体植入、重建椎体运动单位功能的理念，研制出可动人工颈椎假体和人工寰齿关节。

该项目的研究成果目前已在空军军医大学西京医院、唐都医院、西安红会医院、西安交大一附院、甘肃省中医医院、青岛市市立医院等10余家三级甲等医院中得到推广应用。相关假体已获得国际PCT专利2项、国家发明及实用新型专利10余项，相关研究发表SCI论文近20篇。逐步形成了以“医工结合”为基础的“产学研”一体化范例。