《物理化學實驗》課程思政建設初探*

周曉榮，王又容，方 華，費 會，陳 浩，徐玉玲

(武漢輕工大學化學與環境工程學院，湖北 武漢 430023)

在全球格局正處于百年以來的大變革時代，中國新時代發展背景下的高校教育也正發生著與時代同行的深刻變革。自2016年12月習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上創新性提出“三全育人” 的理念[1]，高校思政教育進入一個全新的時期。2020年5月，在黨中央的領導下，教育部再次發布《高等學校課程思政建設指導綱要》，進一步為高校課程思政建設指明方向：全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量[2]。由此，非思政課程的教學如何實現與思政課程教學過程產生育人協同效應，促使教師們思考新的教學模式和方法，探索課程思政建設方案成為當前高校教學改革的熱點。

與此同時，專業工程認證正在各高校的工科專業教學中產生顯著影響，對培養新時代高質量人才具有重要指導意義。在此背景下，根據國家教指委的指導，工科專業課程教學應該依據高等學校專業工程認證標準，確定課程思政建設的教學目標和設計教學過程、增加考核中的思政元素，培養學生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[3]。本文以物理化學實驗課程在工程認證背景下的課程思政建設為例，從教學目標和教學過程、考核機制幾個方面介紹實施方案。

1 高校專業工程認證體系

2016年6月，在馬來西亞召開的國際工程聯盟大會上，我國正式加入《華盛頓協議》(簡稱《協議》)，這是國際上最具影響力的工程教育學位互認協議。通過認證的工程專業的畢業生，學位得到《協議》其他會員的認可，同時可顯著提高我國工程教育的國際影響力[4]。加入該協議也對我國工程教育體系提出了新的要求——按照國際標準培養人才，切實提高工程技術人才培養質量。我國也已經成立中國工程教育專業認證協會，致力于通過開展工程教育認證，提高我國工程教育質量，保障我國工程教育人才培養質量，并按照與《協議》其他會員認證標準實質等效的原則建立了我國工程教育專業認證標準，其核心理念為遵循“成果導向、以學生為中心和持續改進”，是近年來公認的保證高校教育質量的重要手段。

2 工程認證背景下的課程思政建設思路

課程思政不是簡單地在課程中實施思政教育，基于前人的研究，已形成公認的廣義的“課程思政”內涵[5]：不僅在課程教學中融入思政教育內容，更在于培養學生的科學素養、創新精神及專業學科思維能力。這些理念與工程教育認證標準有同向性。在工程認證標準中的“成果導向、以學生為中心”的理念框架的指導下，筆者以物理化學實驗課教學中的“原電池電動勢的測定”[6]為例，提出課程思政建設的教學目標，設計融入課程思政的教學過程，增加考核中的思政元素的可行方案。

2.1 確定教學目標

作為專業基礎課之一的物理化學實驗課，是物理化學理論課教學的重要輔助。在實驗課的教學過程中，教師和學生互動多，具有實施課程思政建設的天然優勢。

筆者以此實驗中的重要概念“原電池”為知識點，結合工程認證標準和課程思政內涵，確定如下四個教學目標：(1)引導學生堅持正確的政治方向，擁護中國共產黨的領導，熱愛祖國和人民，做“合格的社會主義建設者和接班人”；(2)通過了解原電池及電化學學科的發展史，培養學生形成良好的職業科學素養和科學精神；(3)通過中國電化學領域科研現狀的介紹，培養學生的家國情懷和社會責任感；(4)通過實驗教學培養學生的團隊合作精神、環保意識和創新思維能力。

2.2 設計教學過程

圍繞以上四個教學目標，可將“原電池電動勢的測定”實驗教學過程設計為如下四個環節：

2.2.1 課前準備

授課教師在課前將學生分成多個小組，通過課程網絡平臺或者其他合適的方式發布實驗課前學習任務，請學生們以團隊的方式按照選題查閱資料，結合實驗預習寫出實驗預習報告和文獻總結(一個團隊提交一份)，由教師評閱后合格者進行課堂學習。本實驗提供的部分選題如下：(1)原電池的發明及歷史；(2)電化學學科發展史；(3)從徒工到科學家-電化學家邁克爾·法拉第；(4)約翰·B·古迪納夫-最年長的諾貝爾化學獎得主，鋰電之父的勵志人生；(5)中國著名電池科學家、愛國者-吳壽松先生；(6)新型納米硅鋰電池的發明者-陳立泉院士。

學生們通過對原電池的發明和發展史、電化學學科的起源和發展史、著名電化學科學家的研究史的相關文獻的查閱和討論，對測定原電池電動勢的實際應用和理論研究的意義有了明確的認識，對親自進行這個實驗產生了更濃厚的興趣。在完成文獻調研任務的過程中，小組成員分工合作，相互討論，培養了學生們的團隊協作精神。從電化學科學家們歷經艱辛完成從經驗研究到形成嚴謹的科學理論的過程中，“潤物無聲”地受到了科學精神的熏陶，起到“隱形課程思政教育”的效果。

2.2.2 課堂交流

在課前充分準備的基礎上，教師在實驗室帶領學生完成實驗的實際動手操作部分。筆者在講授物理化學實驗課時，傳統的課堂教學過程為：“簡介實驗原理-演示操作-提問并介紹注意事項-學生完成實驗操作和數據采集-教師評價-結束實驗”。在基于課程思政的工程認證體系的物化實驗課堂教學目標的指導下，改進為：“總體概括課前文獻總結情況-簡介中國電化學科研現狀-學生講解原理-教師演示操作-學生介紹實驗注意事項-教師補充-學生完成實驗操作和數據采集-師生討論-結束實驗”。

在新的教學過程中，通過“總體概括課前文獻總結情況”，學生們的思想得到進一步交流，起到相互學習和啟發的作用。教師接著介紹“中國電化學科研的現狀”，并結合當前全球關注的氣候變化問題和中國作出的“碳達峰”與“碳中和”承諾的時代背景，講述電池的研發和應用在我國新時代發展中的重要作用和光明前景，進一步激發學生們的愛國熱情和家國情懷，并且使學生體會到社會責任感和個人發展并不沖突，每一個人都能為新時代實現祖國繁榮富強切實作出貢獻，同時也成為時代的受益者。“學生講解原理”和“學生介紹實驗注意事項”體現了“以學生為中心”的理念，培養學生的科研職業素養，因為實驗室安全和環保意識是科研人員素養的重要組成部分。原電池的電極材料和電解液、測試儀器都需要安全使用和妥善處理，通過“學生講解-教師補充”強化學生的安全和環保意識，也是課程思政教育的重要部分。“師生討論”環節讓學生講述實驗過程中令人印象深刻的現象以及由此引起的思考；請學生就實驗數據的規律發表觀點；與其他小組的實驗數據對比后分析可能的原因。經過這一環節，學生對實驗數據的規律有了初步歸納的能力，以及得到“從現象到本質”的科研思維訓練，使實驗課堂教學的課程思政建設又自然地提高一個層次，學生的成就感和獲得感也隨之增加。本實驗教學中師生討論的問題見表1。

表1 師生討論問題示例Table 1 Examples for discussion between the teacher and students

2.2.3 課后互動

學生在課堂上獲取實驗數據之后，需要在課后完成數據處理和撰寫實驗報告的學習任務。本實驗的數據處理要求學生們從測定的銅-鋅電池、鋅-汞電池、銅-汞電池電動勢數據出發，逆向計算出298 K下銅電極和鋅電極的標準電勢值，和文獻值比較并計算出相對誤差。學生通過計算過程中涉及到的邏輯思維以及符號、相對誤差大小等細節方面可展開反思和討論。此時，可利用課程網絡平臺進行師生之間和生生之間的課后互動。學生以小組為單位，完成實驗數據處理之后，將處理過程和結果上傳到課程網絡平臺(如超星學習通、雨課堂、微助教等等)上，學生們通過相互比較進一步討論，教師適當地引導和參與討論，實現在課后互動的過程中培養學生嚴謹求實的科研精神的課程思政教學目標。

2.2.4 課堂延伸，高階思維訓練

2.3 課程建設效果評價

課程思政建設在工程認證專業物化實驗課教學中是否取得成效，通過考核可以得到反饋，體現“成果導向”教育的效果。本文教師在以“原電池電動勢的測定”為研究項目，按照本文的設計在化學工程與工藝專業的物化實驗教學中融入了課程思政，并在期末考核環節就本實驗教學以一道開放式的題目進行考核，分值為20分。題目為：請根據本學期的“原電池電動勢的測定”實驗課內容，談一談對消法測電池電動勢的原理，并且就高性能電池的研發對我國新時代的發展和全球發展的意義。最后統計結果表明，所有參與課程思政教學過程的學生的平均得分率為88.5%，明顯高于未參加的學生(73%)，主要差距體現在回答電池的研發對我國和全球發展的意義上。并且，參與課程思政的學生中，有超過半數的學生對電化學領域的工作產生了明顯的興趣，有意愿參與電化學的研究工作。以上研究結果表明，課程思政建設有助于提高教學質量。

3 結 語

在課程思政建設全面推廣的新形勢下，筆者從前人的經驗得到啟發，將課程思政建設融入工程認證背景下的工科專業的物化實驗教學中，以“原電池電動勢的測定”為試點項目，取得一定的成效，課程思政教學方案可行。但筆者也發現，按照課程思政方案實施的物化實驗教學，教師和學生花費的時間明顯增加，因此還有必要反思學生是因為付出多所以收獲多，還是同等付出收獲增加了。后者更能說明課程思政的有效性。這需要筆者進一步思考并改進教學方案，將課程思政建設在教學中進一步推廣下去。