應用型本科院校物理化學課程思政教學實踐

趙家昌 鄭文銳 芮一川 瞿 祎 劉鳳嬌 袁海寬

上海工程技術大學化學化工學院 （上海 201620）

教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知中指出，培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題，立德樹人成效是檢驗高校一切工作的根本標準。落實立德樹人根本任務，必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂。全面推進課程思政建設，就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀，這是人才培養的應有之義，更是必備內容[1]。因此，在專業課中實施課程思政教育，采用精細的、浸潤式的隱性教育模式，既能傳授專業知識，又能培養學生樹立正確的價值觀，增強社會責任感和家國情懷[2]。

1 物理化學課程思政的意義

物理化學是從物質的物理現象與化學現象的聯系入手來探求化學變化規律的一門學科，是上海工程技術大學的化學工程與工藝、高分子材料與工程、制藥工程、環境工程、藥物化學、涂料工程等專業的基礎課[3]。物理化學課程理論性強，被譽為“化學中的哲學”，其課程內容蘊含著豐富的哲學思想和思政元素。上海工程技術大學物理化學教學團隊師資結構合理、力量強大。團隊在校級課程思政教學項目的資助下，通過深入挖掘物理化學課程內容中的思政元素并在教學過程中加以實施，同時強調物理化學在生產實際中的應用，凸顯應用型本科院校特色。實施結果表明，物理化學課程思政對于提升學生的思想道德素養和專業知識能力起到了很好的作用。

2 物理化學課程思政教學實踐

上海工程技術大學物理化學教學團隊在物理化學課程的授課中充分發揮課程的德育功能，以發揮大學文化引領功能、挖掘中國物理化學家的光輝事跡、精心設計課程內容的應用實例為抓手，將其轉化為思想政治教育的有效載體，在“潤物細無聲”的知識學習中融入理想信念層面的精神指引。

2.1 發揮大學文化引領功能，形成良好學風

上海工程技術大學的前身為創建于1978 年的上海交通大學機電分校、上海化工學院分院和上海紡織工學院分院，目前是工學、經濟、管理、藝術、設計等多學科互相滲透、協調發展的全日制普通高等學校，是教育部“卓越工程師教育培養計劃”首批試點高校、全國地方高校新工科建設牽頭單位、上海市“高水平地方應用型高校”試點建設單位。在45 年的辦學過程中，上海工程技術大學形成了“勤奮、求是、創新、奉獻”的校訓以及“勤業惟誠、厚學致用”的價值取向。大學校訓承載的是一個學校的歷史和文化底蘊，是高等院校辦學理念和治學精神的集中體現，是學校的精髓和靈魂。物理化學教學團隊在教學過程中充分發揮大學文化的引領功能，有機融合學校的校訓和價值取向，教導學生勤奮學習，培育了良好的學風。

2.2 挖掘中國物理化學家的光輝事跡，培養學生的愛國精神

物理化學教材中的物理化學家群星璀璨，為物理化學學科的建立奠定了堅實的基礎。但是這些科學家很多都是外國的，如提出了吉布斯自由能和吉布斯相律的美國物理化學家吉布斯、被稱為“熱力學之父”的英國物理化學家開爾文、被公認為熱力學的主要奠基人之一的德國物理化學家克勞修斯、研究了熱和機械功之間的當量關系的英國物理化學家焦爾、提出了熱力學第零定律的否勒、提出電離理論和阿侖尼烏斯公式的阿侖尼烏斯、第一位諾貝爾化學獎獲得者范特霍夫等。

事實上，中國科學家也對物理化學這門學科作出了重要貢獻。物理化學教學團隊通過深入挖掘，在教學過程中對中國物理化學家們的光輝事跡進行展示，培養學生們的愛國精神。例如，被譽為“中國霍金”的中國科學院金展鵬院士，他將傳統材料科學與現代信息學糅合，首創了三元電子擴散偶-電子探針微區成分分析方法，實現了用一個試樣測定出三元相圖整個等溫截面。在此之前，德國科學家需要用52 個試樣才能達到同樣目的。這一方法轟動了國際相圖界，被譽為“金氏相圖測定法”[4]。除了在科研上的突出成就外，金展鵬院士在教書育人方面的貢獻也令人欽佩。在全身癱瘓（60 歲）后，他仍然克服重重困難，堅持工作。1998 年獲寶鋼教育獎一等獎，2003 年被評為湖南十大新聞人物，2007 年獲“全國模范教師”稱號，2009 年獲“湖南省師德標兵”稱號，2011 年被評為第二屆全國教書育人楷模，2012 年被評為全國創新爭優優秀共產黨員。

在物理化學的分支電化學領域，著名物理化學家、中科院院士田昭武先生作為中國電化學學科帶頭人之一，作出了重要貢獻[5]。1955 年，電極過程動力學開始在國際化學界興起，但當時在國內還是一片空白。田昭武以前瞻性的思維意識到這將是未來電化學發展的核心，他另起爐灶，立志為填補這一新興空白領域而奮斗。在基礎理論方面，他提出氣體擴散多孔電極極化的“特征電流”概念和“不平整液膜”模型；發現并系統地研究了自催化電極過程；在技術方面，研制成功并批量生產DHZ-1 型電化學綜合測試儀、XYZ-1 型離子色譜抑制器、DD-1 型電鍍參數測試儀等。他多次舉辦全國電化學研討班，培養了一批電化學人才；創辦《電化學》期刊，主辦第46 屆國際電化學學會年會并任主席；著有《電化學研究方法》，獲得國家自然科學獎、國家發明獎以及省部級以上科技獎勵共7 項。

在鋰離子電池研究領域，中國工程院陳立泉院士作出了重要貢獻。他率先在國內建成了我國第一條鋰離子電池中試生產線，解決了鋰離子電池規模化生產的科學技術與工程問題，實現了鋰離子電池的產業化[6]。他1987 年擔任“863”計劃“七五”儲能材料（聚合物鋰電池）項目總負責人；1999 年牽頭成立了北京星恒電源有限公司。陳立泉院士執教數十春秋，曾擔任過國內外近30 所科研院所的客座教授，桃李滿天下。現在，國內幾乎所有重點高校研究電池材料的都有他的學生，國內外知名電池企業和科研機構都有他的學生在就職。

教學實踐表明，以中國物理化學家的光輝事跡作為思政內容，能很好地激發學生的愛國熱情，同時也能讓學生以他們為榜樣，努力提高自己的科學文化水平，增長才干，為建設社會主義現代化國家、推進中華民族偉大復興貢獻自己的聰明才智。

2.3 精心設計課程內容的應用實例,激發學生科技報國的家國情懷

物理化學雖然理論性很強，但其在生產生活等方面的具體應用非常豐富。物理化學教學團隊通過精選物理化學課程內容中我國處于全球領先地位的應用實例來實施課程思政, 以達到激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當的目的。

熱力學第二定律的任務是解決變化的方向和限度問題。方向和限度對化學工作者尤其重要，為了闡述方向問題的重要性，舉了下面的例子：

不難看出，上述反應的正方向是人們希望的方向，要做的是如何控制外界條件，使得反應按人們所希望的方向進行。教學實踐中，上述實例給學生留下了深刻印象，然后自然過渡到人造金剛石的例子。據統計，全球95%以上的人造金剛石產自中國河南省。歷史上，西方發達國家曾經將人造金剛石這類超硬材料及制品作為一種戰略性儲備物資，其生產技術長期對其他國家實施“禁運”。但隨著中國在金剛石制造領域的技術突破，“中國造”金剛石在全球大放異彩。中國打破國外技術壟斷后所量產的人造金剛石的價格僅為國外產品價格的十分之一，是世界金剛石壟斷價格的終結者。

電化學是研究電能和化學能相互轉化規律的科學。基于應用型高校的背景，在教學中，物理化學教學團隊會舉一些應用實例，通過對電化學知識的應用，給學生解釋為何鋰離子電池是高能電池，而且在日常生活中得到了廣泛應用：一方面，Li+/Li 的電極電勢為-3.05 V，在所有電對中是最低的，因此能提供最高的電池電動勢；另一方面，Li 的電化當量在金屬中最高，達3.86（A·h）/g。然后由此過渡到介紹中國鋰離子電池的產業發展情況。目前，鋰離子電池已廣泛應用于手機、筆記本電腦和新能源汽車。國際能源署公布的報告顯示，中國約占全球鋰化學品供應量的60%，還生產了全球3/4 的鋰離子電池。目前，全球正處于從燃油汽車向電動智能汽車過渡的技術變革期，各國都希望自己可以在新能源賽道上占有一席之地。由于中國在鋰離子電池方面占據了絕對優勢位置，因此在該賽道上一馬當先。數據顯示，2022 年我國新能源汽車銷量達到600 萬輛。這不僅意味著我國將提前3 年完成國家規劃2025 年的目標，而且還有可能超過其他國家的銷量總和。

在國家“碳達峰、碳中和”背景下，儲能領域迎來萬億級的市場機遇。隨著新能源產業的爆發式增長，鋰資源的供應變得越來越緊張，而鈉元素地殼儲量豐富，在全球分布廣泛，因此鈉離子電池是實現綠色儲能的最經濟、最安全的選擇，發展鈉離子電池將為儲能電池產業鏈戰略安全提供關鍵支撐。根據鈉電池行業報告，鈉離子電池性能和應用有望與鋰離子電池互補，2023 年將迎量產元年。物理化學教學團隊在政府經費的支持下，和合作公司一起進行鈉離子電池硬碳負極材料產業化相關的研究工作，希望能開發出高性能、低成本的生物質基鈉離子電池硬碳負極材料。

3 結語

目前，課程思政已成為行之有效的人才培養模式。在物理化學課程思政建設以及教學實踐中，通過遴選課程知識傳授和價值引領融合點，充分挖掘該課程的思政教育資源，促進物理化學課程與思政教育有機融合，在潛移默化中增強學生的愛國主義精神和精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，把學生培養成為德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人。