課程思政在“高等物理化學”課程中的設計與實踐

周 佳，魏夢嬌

（哈爾濱工業大學〔深圳〕 理學院，廣東 深圳 518055）

“高等物理化學”作為化學專業研究生的基礎課程之一，是其他化學課程的重要理論基礎。教書育人也是高校教育者的使命，習近平總書記在2020年對哈爾濱工業大學100周年校慶賀信中提到，希望哈爾濱工業大學在新的起點上，堅持社會主義辦學方向，緊扣立德樹人根本任務，在教書育人、科研攻關等工作中，不斷改革創新、奮發作為、追求卓越，努力為實現“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興的中國夢作出新的更大貢獻［1］。賀信為哈爾濱工業大學廣大教師在教書育人方面指明了方向，提出了要求。一線教師要在傳授理論知識的同時，將課程思政有機地融入專業教學中，踐行賀信精神，全面貫徹落實習近平總書記強調的“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”［2］。

在“高等物理化學”課程教學過程中融入課程思政，踐行賀信精神，能夠更加有效地激發學生的學習興趣，從而實現“三全育人”的教學目標。本文從實際教學出發，充分挖掘課程的思政元素，實現賀信精神進課件、進課堂，對“高等物理化學”課程思政建設、踐行賀信精神，進行了卓有成效的探索。

一、“高等物理化學”課程思政建設

“高等物理化學”課程在傳授理論知識的同時，培養熱愛祖國、熱愛人民、熱愛社會主義現代化的社會主義青年，同時培養學生的創新意識、辯證思維，使其樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀。因此，將課程專業知識、教學方法中蘊含的思想政治元素進行深度挖掘，將思想政治教育貫穿于專業知識傳授過程，對于踐行習近平總書記賀信精神、實現“三全育人”至關重要。“高等物理化學”是本科階段“物理化學”課程的深入和拓展，根據哈爾濱工業大學（深圳）化學專業研究生的實際情況，筆者選擇群論、統計熱力學、化學反應動力學三部分內容進行教學，共計2學分，32學時。表1歸納總結了“高等物理化學”教學內容所含的思政元素主要案例，切實做到將課程思政融入了課堂教學的全過程。筆者特別注意，在思政案例選擇上融入了具有百年歷史的哈爾濱工業大學特色及全面開展“雙區”建設的深圳特色。從表1中可以看出，在教學內容中融入相符的思政內容可有效地落實“守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”［2］。

表1 思政元素與教學內容相融合

二、“高等物理化學”課程思政教學

為了提高化學專業研究生對“高等物理化學”的學習興趣，課堂上不再采用單一的授課方式，而更加注重實踐性、先進性、前沿性，讓學生積極參與課堂教學，采取課前發布預習內容，課上教師以輔助解決重點、難點的方式進行授課，同時融入思政內容（見表1），提高學生的學習興趣，對于一些開放性的問題進行分組討論；課后通過布置作業進行鞏固，同時教師通過班級群進行實時答疑，提高學生對知識的掌握程度。

（一）課前預習

近年來，為了實現教書育人的有機統一，各大高校進行了很多改革。針對“高等物理化學”課程理論知識相對枯燥的問題，筆者嘗試在授課前通過線上平臺發布預習內容。預習內容包括課堂涉及的理論知識，并對學生的預習效果以選擇題和判斷題的形式進行考查，以此掌握學生的疑難問題，有助于在課堂上因材施教。通過課前預習，培養學生積極探索、刻苦鉆研、勇于創新的精神。

（二）課中教學

改變以往單一的以教師講授為主的教學方式，激勵引導學生積極參與課堂教學活動，同時融入思政元素，提高學生的學習興趣。課堂上，不僅以課本內容為主，還積極加入相關科研前沿，講解最新文獻，激發學生的民族自豪感和愛國主義熱情。引導學生進行課堂討論，自己總結歸納結論，培養學生追求真理的科學精神。具體案例如下。

1.群論。群論教學特別需要激發學生的數學思維。為此，筆者選擇在課堂上借助Mathematica強大的數學計算和可視化功能，降低群論理論教學難度，使群論教學內容更加生動。通過借用Mathematica軟件調用教學所需的分子模型，可以更加直觀地觀察分子，并且可以通過移動鼠標對所調用的分子進行旋轉和移動，形象地展示分子的對稱元素及對稱操作，幫助學生更好地理解與掌握分子的對稱性以及對稱操作，提升學生對群論部分的學習興趣，進而提升教學質量［3］。在授課過程中，為了更好地提高學生的學習興趣、加深學生對知識的理解，從天安門和哈爾濱工業大學正門等實例引入對稱元素。與此同時，筆者也會提及當下美國對哈爾濱工業大學等國內高校的科技封鎖，使得諸如MATLAB等軟件不能使用，然而當前國內已經有很多科研工作者正致力于工業軟件的國產化，筆者也鼓勵學生未來為此貢獻自己的一份力量。

2.統計熱力學。統計熱力學在推導公式時經常要用到斯特林公式，例如玻爾茲曼分布。然而學生普遍對斯特林公式持將信將疑的態度。這里不要求學生會推導斯特林公式，但是希望加深學生對斯特林公式的印象。筆者在課堂上帶領學生對不同自然數n的階乘應用兩種不同近似的斯特林公式進行比較，學生發現當n足夠大（例如1摩爾時粒子的個數6.02×1023）時，斯特林公式所得的近似值已經非常接近真實值。在統計熱力學教學中，常常用到“近似”，而這種“近似”又不影響最終的結論。學生在學習過程中會深刻體會科學家在發現真理時發揮的聰明才智。

3.化學反應動力學。化學反應是整個化學學科的核心，化學反應動力學研究的是化學反應如何進行的科學，近年來這方面的科研進展尤其引人注目。筆者選擇在講授單分子反應理論時引入前沿文獻，啟發學生主動思考，同時借助模擬動畫等輔助手段讓學生更加直觀地了解化學反應的過程和條件。例如，在授課過程中引入丙酮陽離子自由基解離反應引導學生思考單分子反應理論，通過實例加深學生對化學反應的理解。學生運用碰撞理論和過渡態理論來分析這一反應過程，大致是因為烯醇陽離子自由基通過碰撞獲得足夠的能量經過一個勢壘轉變成丙酮陽離子自由基，生成的丙酮陽離子自由基依靠前面反應所獲得的能量使自身的碳-碳鍵發生斷裂，從而生成最終產物［4］。在此過程中學生發現這兩種理論都不能解釋丙酮陽離子自由基中兩個甲基解離比例不同這一實驗現象，筆者開始引領學生思考RRKM理論的基本假設，思考是不是這一反應不滿足RRKM理論的基本假設。課堂上，筆者帶領學生研讀2008年的一篇科研文獻［5］，這篇文章利用分子動力學模擬研究上述丙酮陽離子自由基解離反應，從而驗證了RRKM理論不適用于上述實驗，在此篇文獻中通過對整個化學反應勢能面的計算來保證能量分配和轉移的準確性。化學反應動力學同時涉及化學其他方面的知識，筆者也會通過具體的實例，引領學生綜合利用所學化學知識分析、理解具體的化學反應。通過引入科研實例，再設計問題，啟發學生思考，激發課堂討論，提高學生分析問題和解決問題的能力。在教授動力學時引入的科研實例是授課教師自身的科研成果，筆者發現結合教師自身科研成果啟發引導學生學習更加有效，更能引起學生共鳴，而且可以激發學生從事科研的興趣。從一個“小”的突破點出發，更易使學生理解知識難點。

（三）課后鞏固

課后也是“三全育人”的重要環節，能有效地反映出學生的學習效果。以化學反應動力學部分為例，筆者在講授完理論知識和前沿文獻后，會讓學生在課后自行搜索化學反應動力學相關的文獻進行研讀，寫成報告后進行課堂匯報。此過程培養了學生自主查閱文獻和分析文獻的能力，為化學專業研究生今后的科研打下基礎，同時也培養了學生的創新思維和愛國主義精神。其次，整理報告、進行匯報的過程，培養了學生的表達和寫作能力。

結語

綜上，在“高等物理化學”教學過程中融入思政元素及習近平總書記在2020年對哈爾濱工業大學100周年校慶賀信精神后，學生的學習熱情普遍提升，課堂參與程度也明顯提高。更為重要的是課程思政和習近平總書記賀信精神融入后，學生的創新思維、自主學習能力、表達和寫作能力及愛國主義情懷都較之前有所改善，教學效果也因此取得了顯著提升。