基于混合式教學的物理化學實驗思政育人元素融入途徑探索

摘 要：實驗課程是思政教育的良好載體，通過挖掘物理化學實驗課程中的思政育人元素，構建課程思政案例庫。采用混合式教學模式，通過課前預習、課堂實驗、課堂討論和課后總結等途徑融入思政育人元素，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生自主學習能力、團隊協作意識、勇于探索的創新精神和解決問題的實踐能力，落實立德樹人的根本任務。

關鍵詞：課程思政；混合式教學；實驗教學；物理化學實驗；自主學習能力

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）34-0185-04

Abstract： Experimental courses are a good carrier of ideological and political education. By exploring the elements of ideological and political education in experimental course of physical chemistry， a case library of ideological and political education in courses was constructed. The course adopts a blended learning mode， integrating ideological and political education elements through pre-class preparation， classroom experiments， classroom discussions， and post class summaries， among other activities and approaches. These can help students shape the correct worldview， outlook on life， and values. At the same time， these can also cultivate students' self-learning ability， teamwork awareness， innovative spirit of exploration， and practical ability to solve problems， ultimately achieving the fundamental task of cultivating virtue and nurturing talents.

Keywords： curriculum ideological and political education; blended learning; experimental teaching; Physical Chemistry Experiment; self-learning ability

高校人才培養既要育才也要育人。除了做好專業教育，思政教育也不容忽視。在2016年12月召開的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記強調要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人[1]。2020年，教育部發布《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求把思政教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用[2]。此后，課程思政建設成為高校普遍關注的一個重大課題，不少高校進行了一系列具有特色的課程思政建設的探索與實踐，提出了一些切實可行的思政育人舉措[3-7]。

實驗課程除了傳授實驗的基礎知識和基本原理、訓練實驗的基本技能外，還是培養學生在實驗習慣、科學態度、合作意識、意志品質、創新精神和科學素養等方面全面提升的良好載體。傳統的實驗教學模式主要側重于對所學理論知識的驗證，讓學生在規定的時間內，使用規定的實驗步驟和方法，完成規定的實驗內容[8]，在預習環節、實驗操作環節、實驗報告環節和考核環節不能充分發揮學生的積極能動性，更談不上對學生自主學習能力的培養，此外，實驗教學過程中缺乏思政元素的融入，沒有起到價值引領作用，不能滿足新時代對于全方位育人培養的要求。如何將育人元素融入實驗課程教學，探索適合的融入途徑，達到思政育人的目的，這是實驗教師面臨的挑戰。

目前信息技術快速發展，“互聯網+”教學模式為實驗教學帶來了新的活力，也為高校實驗課程開展混合式教學提供了可能[9-13]。以混合式教學為基礎，探索思政育人元素的融入途徑，或許可以從另一個角度為實驗課程思政育人提供一些新的思路和做法。

本文以物理化學實驗課為例，挖掘物理化學實驗課程中的思政育人元素，探究如何借助混合式教學模式，通過課前預習、課堂實驗、課堂討論和課后總結等途徑融入思政育人元素，做到寓教于無形、潤物細無聲，努力踐行全員育人，強化高校人才培養的初心與使命。

一 物理化學實驗課程思政元素案例庫的建立

課堂教學是高校人才培養的主渠道，是課程思政實施最為關鍵的一環。按照實驗課程設置特點及專業要求，充分挖掘實驗中所蘊含的思政元素，有機地將課程思政融入到實驗指導的過程中，使一言一行、一舉一動皆可發揮育人的功能，在潛移默化中樹立學生的社會主義核心價值觀，實現價值引領作用。

（一） 物理化學實驗教學思政基礎元素的挖掘

強化安全教育和綠色化學教育：課程第一課，先對學生進行實驗安全知識教育，再開展實驗教學。通過講授安全事故案例，強調實驗安全的重要性，通過講授實驗室安全知識和事故的應急措施等，強化安全教育。在實驗前強調注意事項，過程中及時發現潛在的問題，避免安全事故[14]。實驗教學過程中將綠色化學理念積極踐行到每個細節，如藥品取用規范操作，避免浪費，廢棄物回收處理，盡量選用無毒無害的試劑等，培養學生“綠水青山就是金山銀山”的環保理念。

分工協作的團隊精神：為培養學生們的團結協作精神，在授課過程中將學生2～3人分成一個小組，每個小組獨立自主完成實驗。在“雙液系的氣-液平衡相圖”實驗中，操作時需用阿貝折光儀測一組標準溶液的折光率并繪制出標準曲線，用沸點儀測定不同組成溶液的沸點，并用阿貝折光儀分別測定所得氣、液相樣品的折光率。在實驗過程中每個小組成員分工協作，遇到問題共同協商探索解決，這樣的實踐模式，既提高了學生分析和解決問題，以及組員相互之間的溝通能力，也使其認識到團隊協作的重要性。

（二） 課程培養目標思政元素的提煉

辯證唯物主義認識論：物理化學實驗研究遵循辯證唯物主義認識論，即“實踐—認識—再實踐—再認識”。實驗課程通過實驗驗證抽象的理論，促進理解和掌握理論知識，對理論知識的深入理解和應用能激發學生利用實踐去探究未知的勇氣和信心[15]。在“最大氣泡法測定表面張力”實驗中，學生通過測定不同濃度待測樣品的壓差，計算出表面張力，深入了解了Gibbs關系式，通過實驗舉一反三，更深刻地理解了表面自由能的意義，吸附量與濃度的關系及表面張力與吸附的關系。

透過現象，探求本質：很多物理化學實驗都是驗證性實驗，實驗結果是理論的驗證與解釋。在“鉛-錫二組分合金相圖的繪制”實驗中，不發生相變時步冷曲線是平滑的，發生相變時，步冷曲線會出現轉折或水平線段，但實驗過程中有時在相變點出現前會有異常降溫再升溫的現象，與經典熱力學理論相悖，需要學生認真分析現象，結合其他物相分析，透過現象發現其本質是一種熱力學上的亞穩定狀態——“過冷”現象，此現象在生物醫學研究領域有利于細胞組織的超長期貯存。

（三） 學術道德與科學精神的培養

不輕言敗，堅韌不拔，勇攀高峰的意志品質：在合金相圖的繪制實驗課程中講解被譽為“中國的霍金”——金展鵬院士經過多年不懈的努力研究，創立了“金氏相圖測定法”，首創在一個試樣上測量三元相圖整個等溫截面的方法，巧妙地解決了世界性的難題[16]。我們要學習科學家不懈努力，遇到困難不輕言敗，堅韌不拔、勇攀高峰的意志品質。在“極化曲線測定”實驗中，陽極極化時，開路電壓可能達不到需要的數值，需要學生認真查找原因，比如，是電極打磨程度不夠還是電極連接有誤等，需要反復驗證，找到失敗的原因。實驗時，需要注重對學生在遇到失敗時不輕言敗，多次嘗試，努力追求成功精神的培養，使其無論將來從事何種工作，都能做到不輕言放棄。

工匠精神與勇于探索的創新精神：與其他基礎實驗相比，物化實驗的操作比較復雜，要注意的操作細節比較多，比如在“燃燒熱的測定”實驗操作過程中，學生要動手將粉末狀樣品壓成片狀，壓片不能過緊也不能過松；燃燒絲與坩堝連接時既不能短路也不能斷路；實驗用水需倒入量熱計的內筒而不能是外筒；這些細節問題稍有疏忽就會導致點火失敗或者測得的數據誤差較大，這就需要在實驗過程中培養精益求精的工匠精神。在數據記錄環節，每30 s或60 s記錄一個數據，學生一定要認真做好記錄，仔細觀察數據和現象的變化，探索背后的規律，不僅培養學生嚴謹、細致、耐心的科研精神，也培養學生勇于探索的精神。

（四）  人格品質、美育藝術的提升

實驗中的藝術美育：美育是通向人格完善的必由途徑和橋梁，物化實驗課程中有著豐富的美育內容，在“材料微觀形貌的觀察”實驗中，利用SEM可看到豐富多彩的微觀形貌，體會微觀世界結構各異的形態之美?！敖犹焐徣~無窮碧，映日荷花別樣紅”，眾所周知，美麗的荷葉有荷葉效應，利用SEM可觀察到荷葉表面布滿了連綿起伏的小山包，每個山包上還長滿了小觸角，聯想到荷花出淤泥而不染的高雅韻味，會促進和鞭策學生自我品行修養和審美情趣的提升。此外，還可利用SEM看到媲美鉆石的納米材料、富勒烯模型的對稱美、硅片上的微觀世界等，和學生一起在探索物化知識的同時，領略微觀世界的藝術之美，體會人與自然，人與人之間的和諧之美，培養學生主動追求實驗中的藝術美感，溫潤心靈，提高科學中的藝術感。

二 混合式教學中思政元素的融入與實施途徑

具體的混合式教學中思政元素（包括但不限于本文中案例庫）的融入途徑如圖1所示，通過課前預習、課題實驗、課堂討論和課后總結等途徑探討如何有機融入思政元素，發揮學生的主體地位，把學生從被動學習的位置推出來，變為課程學習的主角，培養學生自主學習能力，以及團隊協作意識、勇于探索的創新精神和解決問題的實踐能力，增強學生歷史使命感，進一步落實立德樹人的根本任務。

圖1 混合式教學中思政元素的融入途徑

下面以“無水乙醇飽和蒸氣壓的測定”實驗為例，介紹思政元素的融入途徑。

（一） 課前預習

建立網絡化實驗教學平臺，將含有思政拓展材料的實驗講義、錄像片、3D動畫等相關教學資源放到日新學堂，學生可線下自主觀看學習，完成預習報告，培養學生自主學習的能力和習慣，讓學生主動構建知識框架，樹立正確的自主學習態度，實現線上與線下思政教育的結合。

學生完成預習測試題，試題包含基礎知識，操作注意事項和數據處理等方面，讓學生在預習測試過程中，完成相關知識點之間的串聯，培養學生積極探索自主學習的態度和綜合能力。

（二） 課堂實驗

課上講解克拉珀龍-克勞修斯（Clapeyron-Clausius）方程（簡稱“克-克方程”）時，引入科學家克勞修斯，從他的生平及主要貢獻對其進行介紹，他發現并確立了熱力學第二定律，成功地說明第二類永動機是不可能的，給予同學們科學啟示：科學家具有敢于質疑的科學精神（圖1中思政元素），勇于提出新想法并積極付諸行動，通過科學家的事跡鼓舞學生銳意進取，求真務實。

講解克-克方程時，配合講述公式很大程度上是克勞修斯在前人克拉珀龍工作的基礎上，進行了進一步的思考和深入研究，從而得到了全新的理論，最終對人類作出了卓越的貢獻，可聯想到“創新”（圖1中思政元素），讓學生理解創新的內涵，激發學生善于利用已有條件，善于“站在巨人的肩膀上”，開拓新思路，尋找新點子。

同時，強調創新必須在遵循科學規律的前提下進行（如永動機是不可能的）。對個人而言，人生的各個階段，在正確方向下的努力和堅持才有意義，由此引導學生建立正確的人生觀、世界觀和價值觀（圖1中思政元素），告誡學生任何時候都不能迷失方向和自我。

結合飽和蒸氣壓與沸點的關系及其在消防和運輸業中的應用，提高學生科學文化素養。介紹測試儀器、測定方法及物理量的測定，融入講解化學是一門實驗學科，其研究遵循“實踐—認識—再實踐—再認識”的過程，培養學生實事就是的辯證唯物觀（圖1中思政元素）。

學生2～3人分組自主實驗，合作完成實驗任務，遇到問題共同協商解決，提高學生分析問題解決問題的能力，培養圖1中自主實驗能力和團隊合作意識。

實驗中學生通過測定不同溫度下乙醇的飽和蒸氣壓，記錄數據，觀察實驗現象，更深入了解克-克方程，掌握沸點、飽和蒸氣壓和摩爾氣化熱等概念，對理論的理解和應用會進一步激發學生利用實驗探索未知的信心，形成勇于探究的科學精神（圖1思政元素）。

實驗期間教師巡回指導，對實驗中出現的不規范操作予以糾正，對學生有疑問的實驗現象予以解釋。實驗過程中，操作失誤或失敗在所難免，注重引導學生不輕言敗，樹立正確的挫折觀（圖1思政元素）。

實驗中的實驗現象與數據記錄等，能夠培養學生理論聯系實際的能力，實驗過程與數據要如實記錄，不能篡改實驗數據，培養學生誠信意識（圖1思政元素）。

（三） 課堂討論

課堂開始前，一組學生合作對上周自己做過的實驗進行講解，課程結束前，每組同學選擇做過的一個實驗進行講解，加深對實驗的理解，分析實驗中出現的問題，這些學生遇到的問題也對其他學生起到一定的提示和警醒作用，培養圖1中學生的溝通交流能力，以及面對未來可能遇到困難的預判，和解決對應問題的預案能力。鼓勵學生以演講、問答及討論的形式分享實驗及思政體會，鍛煉創新思維，實現全員、全方位的知識與思政鞏固，深化課后思政延伸。

（四） 課后總結

實驗報告中數據處理與繪圖，如根據lgP與1/T擬合出的直線斜率帶入公式即可就算△Hv，提高學生現代工具獲取與使用能力，思考和分析問題能力；與文獻理論值的誤差分析，培養學生查閱文獻，追蹤學術前沿的科研意識；實驗討論、反思和總結，提高學生問題分析的科學表達能力、綜合實驗能力和創新能力，強化育人效果。課程結束前提交包含自己感興趣的思政元素和思政感悟的總結，培養學生的社會責任感，同時教師可了解思政反饋和實施效果。

（五） 成績評定

對學生的成績評定，除了實驗報告，還綜合考慮了課前預習成績，課堂實驗情況，課堂討論表現，測試考核成績，包含思政感悟的課后總結，以及整個課程中的學習態度、環保理念、愛國主義等方面，使考核向思政培育與科學素養等多維度延伸，綜合培養學生的各方面能力和品質，實現全程、全方位育人。

三 實施效果

通過近年的探索和實踐，取得了良好的教學效果，撰寫的一些案例被立項為校級課程思政優秀案例，同時物理化學實驗課程被立項為校級“課程思政”示范課程培育項目和院級一流本科課程（思政教學示范類），也積極推動了中心其他課程的思政建設。學生在實驗中增強了環保意識，對科研誠信、科研精神和科學態度有了真實深刻的體會，對實驗可能出現的失敗有了端正的態度，通過小組實驗，認識到了團隊合作的重要性。在掌握專業知識的同時，提高了科學藝術修養，拓寬了了科研視野，對科研產生了興趣，后續在校級星火課題選拔中得到多項立項資助，在本校和北京市大學生化學實驗競賽中（項目式）屢獲佳績。

四 結束語

通過對物理化學實驗中蘊含的思政元素進行挖掘，利用混合式教學線上線下相結合的模式，以課前預習、課堂實驗、課堂討論和課后總結等途徑，在多環節、多方面融入思政元素，豐富了教學內容，激發了學生的學習興趣，提升了教學效果。在實踐中將實驗教學與課程思政有機結合，將傳授知識、培養能力同樹立理想信念、引領價值有機結合，實現了物理化學實驗課程中課程思政全員育人、全程育人、全方位育人的三全育人大格局[17]，回答了“為誰培養人，培養什么樣的人，怎么培養人”的問題。后續仍需圍繞課程育人目標，借鑒他人成功經驗，不斷完善，切實提升實驗課程思政育人效果。

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DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.34.044

基金項目：國家自然科學基金項目“混合價態釩氧化物基復合材料熱力學研究及電催化應用”（52074016）；北京工業大學“課程思政”示范課程培育項目“物理化學實驗”（KC2022SZ033）；北京工業大學材料科學與工程學院一流本科課程建設“有機及物化實驗”（無編號）；北京工業大學材料科學與工程學院“課程思政”示范課程建設項目（B類）“有機及物化實驗”（無編號）

第一作者簡介：訾學紅（1975-），女，漢族，內蒙古赤峰人，博士，高級實驗師。研究方向為物理化學實驗教學。

*通信作者：林興桃（1977-），女，漢族，福建漳州人，博士，正高級實驗師，碩士研究生導師。研究方向為分析化學實驗教學。