物理化學課程思政教學在應用型本科院校中的探索與實踐

胡榮 劉玉榮 郭朝中 雷宇 韓濤 廖文利

摘? 要：課程思政是當前落實高校立德樹人的重要任務。該文以應用型本科高校材料類專業物理化學課程為探索和實踐對象，以目標導向、學生中心和產出導向為課程思政的出發點，在專業知識講授的過程中融入祖國傳統文化、我國著名科學家事跡與貢獻及馬克思主義哲學世界觀和方法論，以增強大學生的愛國情懷，提升學生的學習能力和解決實際問題的能力，最終實現三全育人的目標。

關鍵詞：物理化學;應用型本科院校;材料類專業;課程思政;探索與實踐

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）15-0173-04

Abstract： At present， course ideological and political education is an important task for morality education in colleges and universities. In this paper， Physical Chemistry in materials specialty of application-oriented university was employed as the practice object， and the goal orientation， student-centered and output orientation were considered as the starting point of ideological and political education. The traditional culture of the motherland， the deeds and contributions of famous scientists， as well as the world outlook and methodology of Marxist philosophy were integrated with professional knowledge during the process of teaching. The aim is enhancement students' patriotism， and improvement the ability of learning and solving practical problem. Finally， the goals for students educating in the whole process and all-round are realized.

Keywords： Physical Chemistry; application-oriented university; materials specialty; course ideology and politics; exploration and practice

課程思政建設是全面落實立德樹人的根本任務，是培養合格社會主義事業接班人的重要保障。自習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話[1]和教育部印發關于《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知以來[2]，全國各教育主管部門和高校積極響應，多角度、多層次、有序地展開工作。在高校層面，主要是制定課程思政建設的實施方案、強化思政建設的制度保障、提升教學主體的思想認知、組織對教師群體的培訓、交流與展示等。在教師層面，針對所教課程的特點，積極挖掘思政元素、探索合理的教學形式將其融入課堂教學，讓學生在收獲知識的同時，又能感受到我們國家的文化自信、制度自信和家國情懷。課程思政與專業知識雙向融合的教與學是當前培養合格大學生的重要途徑。

一? 課程思政在物理化學教學中的重要性

物理化學是研究物質化學變化與物理內涵之間相互聯系的一門學科，并應用相關的物理手段或數學方法找到物質化學運動過程中最具有普遍性、本質性的規律[3-5]。本科物理化學所涉及到的教學內容主要包括化學反應的方向及限度的問題、化學反應的速率、反應機理的問題及物質結構與其性質間關聯的問題。掌握好這幾方面的知識，才能使學生從本質上理解物質間的化學運動，更為清晰地認識化學現象;才能更加深刻、系統地掌握化學知識。材料類、化學類、環境類和生化類專業的學生均涉及到化學基礎課程的學習。因而做好物理化學課程的教學對這些專業的學生具有重要意義。為認真落實高校立德樹人的根本任務，教師在教學過程中通過挖掘思政元素，并將其植入專業知識教學就顯得尤為重要。

重慶文理學院（以下簡稱“我校”）在材料方面開設了材料科學與工程、金屬材料工程、高分子材料與工程和材料成型及控制工程四個專業，旨在培養新材料、半導體、顯示、能源、建材、包裝、汽車和電子電器等行業的高素質應用型專門人才。因而，我校材料類專業開設了物理化學這門課程。根據我校及專業的特點，選擇印永嘉、奚正楷和張樹永等教授等所編著的《物理化學簡明教程（第四版）》為教材。課程內容涉及熱力學三大定律、化學勢、相平衡、化學反應平衡、電化學、化學反應動力學、表面現象和分散系統等方面[6]。通過課程的學習使學生理解化學變化過程中的基本規律，并利用這些規律解決實際問題。但是，教師在教學過程發現學生對此門課程的學習熱情和學習效果均不是很理想，原因大致有如下幾點：①對課程認知不足，尤其是課程在本專業的地位認識不足，認識不到其在生產與生活中有何具體應用;②內容多為19世紀至20世紀70年代所產生的知識和規律，且多為國外科學家所歸納總結，物理化學教學內容較為基礎，少有最新的知識引入課堂，不能引起學生的興趣。③課程中涉及到一些公式的推導、一些模型和理論的理解難度大，學生不能快速掌握。基于這些問題，教師有責任和義務加以解決。課程思政建設（目標導向、學生中心和產出導向）為解決這些問題提供了明確的指導方向，即通過教師合理的課程思政設計，使學生成為學習和實踐的主體，通過課程思政擺正學生的世界觀、人生觀和價值觀，并能夠用科學的思維模式和方法分析并解決問題，從而實現立德樹人。

二? 物理化學課程的思政教學探索與實踐

針對上述幾個問題，需做好如下思政課程設計[7-9]：

1）針對學生對課程認識不足，無法有效感知其在生產、生活中應用的問題。可將中國傳統文化、勞動人民智慧與物理化學知識相聯系，培養學生的文化自信。例如，在講授熱力學時，就可以將一些古代智慧（俗語、諺語、成語、詩詞和古典科學著作）與課程專業知識相結合講解。如“下雪不寒雪化寒”與物理化學中的放熱、吸收過程聯系起來講解;“瑞雪兆豐年”與“系統與環境”間的熱量交換聯系起來;“酒香不怕巷子深”和“近朱者赤”等與分子的擴散運動聯系起來，并以此為切入點引導學生思想積極健康向上。將明代著名政治家、軍事家于謙的詩——《石灰吟》（千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。）與熱化學反應的相關知識點聯系起來，以此鼓勵學生不怕艱難、敢于奉獻，具有忠誠、清白的品格。在講授多相平衡時，可以將我國古代優良的釀酒技術與相變化過程中的知識融合講解。在講解電化學反應時，可以將北宋科學家沈括《夢溪筆談》的一些發現引入教學，如他最早發現了不同金屬間存在活性差異，并利用這一發現開發了金屬置換反應。通過將這些課程思政元素在教學過程中的融入使同學們可以感受到我們文化的源遠流長、祖國的偉大和民族的自豪。表1為有關我國古代智慧融入物理化學課程及其對學生思想的引領。

2）針對物理化學教學內容較為傳統，少有新知識引入的問題。教學過程中還應適當補充了近幾十年以來物理化學在基礎理論、知識和實驗技術等方面的新發展，尤其是要介紹國人在物理化學學科發展過程中的重要貢獻。例如在講解電化學章節時，結合教學大綱內容的基礎，補充講解當前熱門研究領域——鋰離子電池，講解它的工作機理、發展歷程、電極材料、結構表征與性能測試等，同時介紹我國科學家（如陳立泉院士、李長明院士等）和企業（寧德時代、比亞迪等）在鋰離子電池發展過程中作出的重要貢獻;在講解化學反應動力學時，會補充講解激光技術對物理化學研究過程的推動作用，如飛秒/納秒時間分辨吸收光譜技術、時間分辨熒光技術在生物系統（植物、藻類的光合作用等）、在能源領域（有機、無機太陽能電池等）、在食品衛生領域（抗氧化自由基等）的研究現狀與應用，并介紹我國科學家（如張存浩院士、蔣麗金院士、楊學明院士和匡廷云院士等）對此領域的重要貢獻;在講解物質表界面現象時，會從當前的研究熱點——納米科學與納米材料入手，以闡述各種材料（陶瓷、塑料、金屬和膠體等）表界面的特性和應用領域，并介紹傅鷹教授等在此領域對物理化學所作出的貢獻。通過對傳統物化知識、新知識、新技術和科學家事跡的融合講解，充分拓展學生視野，激發他們發奮圖強、追求真理的精神和報國熱情。

教學案例一：將先進現代實驗技術以及知識更新引入課堂教學。

學生在學習化學反應動力學知識時，教師會為學生講解化學反應速率的實驗測試方法。其測試的原理就是測定反應物（或產物）濃度隨時間的變化（dc/dt），并用濃度c對時間t作出動力學曲線圖。因而宏觀上確定反應物種的濃度是確定反應動力學的關鍵。傳統的濃度確定方式有化學法與物理法，這兩種測試方法都有其優點與缺點。比如物理法優點在于方便迅速、可連續測定，缺點在于濃度值是基于間接關系（壓力、旋光度、光譜和電導等）求得，受到副反應、雜質和儀器靈敏度等的影響較大。為此，教師在教學過程中引入了目前較為先進的化學反應測試技術——飛秒時間分辨光譜技術。介紹內容涉及飛秒化學技術的起源、發展歷程、測試與工作原理、應用領域和技術優勢等。運用此技術可以觀測化學反應在飛秒時域的過程，可以像看慢鏡頭一樣觀察化學過程中原子、分子的轉變狀態，甚至能夠捕捉到化學反應過程歷程中間過渡態物種的生成與演變，可以說飛秒時間分辨光譜技術是提升傳統物理法測定反應物（產物）濃度準確度的有力保障。在新技術的講解過程中，教師還會著重介紹我國主要科研機構、人物在化學反應動力學領域所作出的原創性貢獻。如張存浩院士在20世紀70年代就開啟了中國化學激光領域的研究，研制出中國第一臺氟化氫（氘）化學激光器，為我國的激光化學事業奠定了基礎。他在分子激發態光譜、分子碰撞傳能動力學領域取得了諸多原創性理論成果，首次觀察到分子碰撞傳能過程中存在量子干涉效應，并證實其本質為物質波干涉，他的研究為物理化學學科的發展作出了重要貢獻。

3）物理化學課程涉及大量的經典理論、定律、模型、假定（如熱力學三大定律、基爾霍夫定律、卡諾定理、麥克斯韋關系式、相律、電解質溶液理論、離子氛模型、雙電層結構模型、Langmuir氣固吸附理論和阿累尼烏斯公式等）和解決實際問題的方法（如穩態近似法、反應級數測定法、平衡常數計算/測定法和復合反應近似處理法等）。這些理論、定律、方法一般都有一些數學公式的推導和演變，它們看似復雜難以理解，但實際上都是基于一些最簡單、最基礎的模型或假定（如理想氣體、標準氫電極、可逆電池和碰撞理論）發展而來，提出這些模型的科學前輩對自然規律的研究態度和思路是與馬克思主義哲學世界觀和方法論不謀而合的[10]。因此，在教學過程中積極引導學生在學習經典物理化學知識的同時，用馬克思唯物主義和辯證法武裝頭腦，提升學生的理解能力和學習能力，潛移默化地影響學生的人生觀和價值觀，培養他們解決實際問題的能力。

4）除課堂環節融入課程思政元素外，課外作業導入思政內容也是非常重要的。作業的形式可以文獻調研報告（如我國在某領域的研究與發展現狀）、創新性實驗與實踐（如參與教師課題，利用所學的物理化學知識分析與解決實際問題）、專題式小論文（如溶膠的形成原理、制備方法、應用領域及我國科學家在此領域的貢獻）等方式布置于學生。學生可以通過自由選擇思政作業類型和自由組隊完成。學生在完成作業的過程中，既了解了學科知識、增強了學習能力，又以自我為主體地融入到愛國主義教育。具體的教學案例過程如下。

課外教學案例二：關于課后完成文獻調研報告的教與學過程。

在學習“分散系統”這一部分的內容后，為了更多地讓學生了解分散體系的實際應用，首先，教師給學生布置了關于“可溶液加工的共軛聚合物在光伏能源領域的發展現狀”的調研報告。學生在接受這項課后任務后，與此研究領域的教師聯系與溝通，教師教授學生文獻檢索相關方面的知識和技巧，并引導學生關注我國科研人員在此領域的研究貢獻。此外，教師也要傳授學生分析、歸納與總結文獻的能力。學生在檢索文獻、分析、歸納和總結文獻的過程中，學習自主性得到提升、加深了對課本知識的理解和擴展了專業認知、感觸到我國科研人員科技報國的情懷。通過學生與指導教師的努力，學生可將自己的文獻綜述報告發表于國內知名科技期刊之中，如，《聚合物光伏電池結構調控的研究進展》發表于《高分子材料科學與工程》。

課外教學案例三：關于創新性實驗與實踐的教與學過程（利用所學知識分析與解決實際問題）。

在學習“電化學”這一部分的內容后，為了更好地讓學生掌握、理解、運用電化學的基礎知識解決材料領域的實際問題。積極鼓勵學生在課后時間參與教師的國家級、省部級等科研項目。例如，某科研項目涉及利用光譜電化學技術研究功能性聚合物PCPDTBT陽離子的特征穩態吸收光譜，并利用吸收光譜的變化特征解析電荷在光電薄膜中的產生和轉移規律。為此，學生在參與到課題后，教師首先會為學生講解實驗測試的原理、涉及到的物理化學理論知識、電化學裝置、光譜設備、測試軟件及參數設置、操作方法及注意事項。之后，學生將PCPDTBT及相關的材料制備成光電薄膜，進行光譜電化學實驗，在實驗過程中體會課堂中講解的半反應、電極電勢、電氧化反應歷程、反應產物、記錄實驗數據與結果等知識點。隨后，在教師的指導下，利用繪圖軟件作出PCPDTBTo+在不同影響因素條件下其吸收光譜的變化特征，并利用PCPDTBTo+的能級（Highest Occupied Molecular Orbital，HOMO）變化特征分析空穴在光電薄膜中的轉移與傳輸狀況。通過創新性實驗與實踐的教與學過程，學生不僅豐富了課堂知識，增強了實驗動手能力和分析、解決問題的能力，還在參與國家級、省部級的科研項目過程中，深深感受到利用所學知識為國家服務的驕傲感和自豪感。在學校和學院領導的支持下，我校材料類專業很多教師和本科生積極參與創新性實驗與實踐的教與學，在各方面都取得了不錯的成績。如，在科研成果方面，有學生與教師就將科研論文聯合發表于SCI期刊上（Comparative study of charge characteristics in PCPDTBT：fullerenes solar cells）;也有學生在教師的指導下參加第七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽全國總決賽獲得金獎（國產大飛機用隔音隔熱超細玻璃纖維棉）等。同時，有學生通過創新性實踐活動獲得了重慶市青少年科技創新市長獎。

總之，筆者認為教師與學生積極投入課后環節的教與學，并將思政元素融入其中是課堂思政教學的重要補充和重要陣地。此外，筆者還發現不少學生在課堂上很少提問，但在課后教與學的環節過程與指導教師積極交流，時間一長與教師形成亦師亦友的關系，教學氣氛融洽。在教師的影響下，不少學生積極向黨組織靠攏。因而，教師將思政內容貫穿于課堂與課后教學對全面落實三全育人具有重要的支持作用和現實意義。

三? 結束語

物理化學是材料類專業很重要的一門專業基礎課，學好此門課程可為后續專業課程打下良好的基礎。思政元素與物理化學專業知識的融合教學不僅可有效增強學生學習熱情、學習能力、學習思維，還可激發學生的愛國熱情，影響他們的人生觀、世界觀和價值觀，是落實全員育人、全程育人、全方位育人的重要途徑。通過課程思政的實踐，我校材料類專業學生在物理化學課程的學習過程中收獲頗豐，已取得明顯成效。

參考文獻：

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