冶金工程專業物理化學課程思政元素的融合與挖掘

權變利 陳朝軼 王 芹 蘭苑培

（貴州大學材料與冶金學院 貴州·貴陽 550003）

2018年教育部在《關于開展“三全育人”綜合改革試點工作的通知》文件中，提出了“三全育人”的概念。為了在高校切實有力地推動三全育人的思想，作為高校教師為了充分體現三全育人的思想，應堅持把立德樹人作為根本任務，將思想政治教育潤物細無聲地穿插于冶金工程專業基礎課程的知識傳授過程中，最終實現高等學校專業知識傳授、專業能力培養和價值觀重塑三位一體的育人目標。

1 物理化學課程中思政元素的挖掘

物理化學作為冶金工程專業一門專業基礎課程，是先修公共課與后修專業課之間銜接的橋梁，起到承上啟下的作用。通過物理化學的學習，將先修的無機化學、大學物理、高等數學等基礎知識應用到化學反應體系中，其內容涉及到物理化學的科學發展史、物理或化學科學家的生平故事、中國元素及物理化學的最新科研成果等，從這些元素入手，挖掘其中的思政元素激發學生的學習興趣和對科學研究勇攀高峰的熱情，增強學生對冶金工程專業的熱愛，樹立吃苦耐勞、開闊創新的工匠精神，培養新一代冶金領域接班人。

2 冶金工程專業物理化學課程中融入思政元素的意義與方法

2.1 融入思政元素的意義

物理化學是一門集化學、物理、數學于一身的理論課程，其理論性較強、公式多且使用條件苛刻、公式推導較為復雜、概念較為抽象，授課對象較為廣泛，以貴州大學材料與冶金學院為例，五個專業均開設了物理化學課程。因此，在物理化學的教學過程中，教師通過巧妙的教學設計實現思政元素與教學內容的巧妙融合，潤物細無聲地對學生的人生觀、價值觀、世界觀進行引導和建立，引導學生辯證地看待事物、合理地分析問題、積極樂觀地做事情，為冶金及相關行業培養通專兼備、知行合一，具備扎實的基本理論、專業知識和工程技能，具有較強的創新精神和實踐能力，善于應用現代信息技術和管理技術，具有分析和解決復雜冶金工程問題能力，同時具有人文情懷、道德修養、社會責任感及工程素養，能適應社會經濟可持續發展，服務區域地方經濟，為冶金及其相關領域培養高素質專門人才。

2.2 基于網絡平臺助推物理化學課程的思政教學

傳統的物理化學教學主要以板書和多媒體PPT相結合的方式進行，在多年的教學中發現存在學生與教師互動較少、課堂教學氣氛不活躍、教學內容討論話題少、教師講與學生學沒有很好的溝通，很大程度上降低了線下的教學效果。在專業基礎課程的教學過程中，教師若能與時俱進，不斷學習新的教學方法、引進新的教學技能、借助新的教學平臺（“雨課堂”、“超星學習通”、QQ群課堂等），將課程的教學內容與先進的教學方法、教學手段相結合、將傳統的教學內容與教師的科研相結合，通過傳統的課程知識在教師實際的科研中應用獲得的科研成果展示，大大提高學生對課堂教學知識的學習興趣，同時將相關的思政內容融入課堂教學中，更好地激發學生對所學專業知識的學習主動性。另外，盡量提高學生對教學內容及教學活動的參與度，如：借助教學平臺中的選人、搶答、課堂練習、話題討論、分組任務完成教學內容等環節的實施，通過積分排名大大調動學生答題、參與各個環節的積極性，通過互動、溝通教師可對學生的課堂教學得到即時的反饋，同時也可借助主題討論、發彈幕等環節對課堂上涉及的相關知識、相關人物、相關事件等進行大討論，激發學生的好奇心，加強學生對知識點的認識與理解，利用評分環節，激起同學之間的學習熱潮，從而達到靈活有效開展思政教育的目的，達到全方位育人，使學生深刻體會現代科技手段對我們的日常學習、生活帶來的好處及便利，促進學生對先進科技的向往之情。

3 物理化學課程教學中思政元素融入教學設計

3.1 熱力學部分思政元素的導入

物理化學中的熱力學部分主要解決過程方向和限度的問題，大量的熱力學基本概念和基本原理中蘊含著豐富的人生哲理。如熱力學第一定律，其本質就是能量守恒，第一定律告知我們，不管是自然科學還是日常生活，任何違背能量守恒的想法和做法就是不現實的，如第一類永動機；再比如卡諾定理，卡諾熱機的效率取決于高溫熱源的溫度，且可逆熱機的效率最大，是熱機效率極限值的問題，除此之外，一切想要借助其他辦法提高熱機效率的做法顯然都是不現實的，是徒勞的；同時還告知學生一個道理：做事情一定要抓主要矛盾，比如不能憑借潤滑油等輔助手段以減小摩擦力來提高熱機效率，而應從主要矛盾入手，即提高高溫熱源的品質來提高熱機效率。其次，熱力學第二定律也告訴我們，一切自發過程都有做功的本領，這一定律告訴我們，若能借助設備合理設計可實現自然界中自發過程為人類的生活和生產服務、謀福利，比如借助發電機將水流轉變為電功，對緩解我國能源危機發揮積極作用。

物理化學中的熱力學定律不僅可以用來解釋我們生活中的常見現象、對科學研究起到指導性作用，同時，在不同領域也有很大的應用，如熱力學定律在溶液體系、化學平衡、相平衡、表面現象以及電化學方面都形成了一套理論，其理論對我們的生活、生產及科研工作都有很大的指導。這些理論中也蘊含著很大一部分的思政元素，如理想稀溶液的依數性，特別是蒸氣壓降低和凝固點降低的理論，可以從兩個因素溫度和壓力來解釋冬天湖水結冰或家里生活用水結冰溫度低于教材中純水三相點為0℃的溫度；另外，借助電化學理論中電極極化的理論，即電極或電池在可逆狀態下，外電路上無電流通過，可是日常生活中幾乎沒有可逆的過程，即外電路上有電流通過，因此，使我們平時使用的電器（手機或電腦等）處于不可逆的工作條件，進而來解釋手機或電腦時常發熱甚至發燙的現象，以熱的形式額外消耗了電池中的電能，造成手機電池不耐用、使用時間不長的現象。通過現實舉例，讓學生深刻書中所學科學知識的用途，激發學生的對掌握科學知識的興趣，擯棄以對往某些現象的迷信說法，培養學生崇尚科學的精神。

同時也可將一些科學家的學成歸國、敢于探索、勇于奮進、敢于擔當、精忠報國的感人事跡讓學生學習，如物理化學中突出貢獻的科學家有：實際氣體狀態方程的范德華、卡諾熱機的卡諾、理想氣體內能和焓只是溫度函數的焦耳、溫度對平衡常數影響的范特霍夫及溫度對反應速率的影響的阿累尼烏斯等等，還有中國杰出的教育家、物理學家胡剛復教授，根據熱溫比在數學上的“商”的性質，結合中國“五行”文化中的“火”的意義創造出“熵”，以及中國杰出物理化學的中國科學院原院長盧嘉錫、中國物理化學奠基人黃子卿教授、中國膠體科學奠基人傅鷹、中國催化科學先驅者張大煜等等，這些科學家的典型事跡有助于提升學生的愛國情懷，達到專業課程思政育人的目的。

3.2 動力學部分思政元素的導入

物理化學課程中的動力學部分主要解決化學反應的速率和機理等問題。首先，由動力學碰撞理論可知，化學反應若要進行，首先反應物分子必須發生碰撞，且在碰撞過程中只有能壘大于閥能的則可能發生。這一理論說明不管做什么事情，不能憑空想象、紙上談兵，必須努力去嘗試，只有嘗試了，才可能獲得想要的結果，若都不愿去嘗試，則不可能獲得任何結果。其次，動力學中氣/液固反應動力學的經典模型—“收縮未反應核”模型，通過該模型的學習，了解氣/液固反應的特征，對實際化學反應的動力學進行分析，獲得相關動力學參數；在分析中發現化學反應過程中物質的傳遞要受到一定的阻力，從而告知學生，不管是生活中還是工作中，做什么事情可能都會受到來自各方面的阻力，對受到的阻力一定要想辦法克服，不能一味地逃避；另外，在動力學催化作用的理論中通過介紹催化劑的催化特征，其中之一，加入少量即可顯著改變化學反應的速率，而其本身的化學性質和數量不變，僅僅改變其物理性質，讓學生深刻體會催化劑在化學反應中所起的利于他人的無私奉獻的精神，化學物質既如此，何況人呢，借助催化劑對學生平時和同學相處、在社會上的為人處世、待人接物等方面起到一定的啟示作用。最后，通過科研論文中動力學反應模型對化學反應動力學所得到的研究結果的展示，培養學生對科研的興趣及其勇攀科學高峰的熱情，啟發本科生對研究生學習生涯的向往，為提高冶金工程專業的高質量就業進行思想上動員。

4 結束語

物理化學課程中不管是熱力學部分還是動力學部分，都潛藏著大量的思政元素。人才培養方案中體現課程思政、教學大綱中體現課程思政，以課堂教學為平臺，以專業理論知識為載體，通過教學設計、教學方法、教學手段等引導學生對專業基礎課程的學習，引導學生對冶金工程專業有一個較為深入的認識，同時借助思政元素的挖掘和融合，以熱力學和動力學部分為切入點引入課程的思政元素，樹立典型學習榜樣，培養學生探索科學的精神，增強學生的冶金專業情懷，加強學生的民族自信心，努力實現“三全育人”的要求，在一線教學過程中，將專業知識的傳授與思政教育的滲透緊密結合，為培養新時代高素質專門冶金人才貢獻力量。