挖掘物理化學課程中思政元素的思考*

黃振旭，丁遠菲，毛海榮，孫海杰

(1 鄭州師范學院化學化工學院， 河南 鄭州 450044；2 許昌市禹州市朱閣鎮第二初級中學， 河南 許昌 461670)

習近平總書記在全國高校思政工作會議上強調：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，立德樹人是高校的中心工作，也是高校的立身之本”[1]。我們必須深入貫徹習總書記關于思想政治教育的重要論述，實現“立德”與“樹人”的有機統一。物理化學課程是一門理論性很強的課程，是“化學中的哲學”，其中具有豐富的隱性思政教學資源，我們高校教師應充分發掘物理化學課程中的思政元素，將德育知識有機融入整個教學過程中，實現課程與思政的自然融合，那么物理化學課堂就會變得更加地豐富多彩，所謂的理論化學會更貼近學生生活，使學生在物理化學課堂中不僅學習到物理化學知識，還能使學生有更深刻的思考。我們挖掘物理化學課程中的一些思政元素，以供同行在物理化學課程思政教學改革方面參考。

1 物理化學課程中思政元素挖掘

1.1 熱力學第一定律的思政元素挖掘

熱力學第一定律是能量守恒與轉化定律在熱現象領域內所具有的特殊形式，說明熱力學能、熱和功之間可以相互轉化，但總的能量不變。其可表述為“能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，而且能量的形式也可以互相轉換”。也可以表述為：第一類永動機是不可能造成的。對于這一知識點。講解熱力學第一定律時，可以先介紹第一類永動機可以不消耗能量而永無止境的運動，而我們知道系統的能量永遠是守恒的[2]，就是說能量不能平白無故的產生，也不能無故的消失。進而引導學生去思考“一分耕耘，一分收獲”的道理，天下沒有免費的午餐，天上不會掉餡餅，生活工作一切都是如此。只有努力刻苦地學習，才能取得好成績。在講解熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q+W時，穿插焦耳的生平故事，他從小從來沒有受過正規的教育，憑著自己的努力，后來在熱力學和電學方面都有建樹，建立了熱力學第一定律，熱和功的單位都以他的名字命名。這告訴我們只要踏實努力，終會成功。

在介紹范德華方程時，教學穿插范德華的生平故事、范德華方程的由來及推導過程，可以激發學生學習的興趣和創新的熱情。范德華的父親是名木匠，家庭不富裕，幾度中斷學業， 他在36歲的時候才完成了博士論文。在他的博士論文中發表了范德華方程。又經過了7年，他經過研究提出了臨界參數，使范德華狀態方程的形式更加簡單。他成為了1910年諾貝爾物理學獎的獲得者。

道爾頓分壓定律也是物理化學課程中非常重要的知識點?？梢韵驅W生介紹道爾頓幾十年如一日的記錄氣象觀測，一直堅持到他去世的那天早上的故事。讓學生知道執著堅守、永不言棄的精神多么令人欽佩。

我們講解熱力學第一定律“狀態函數的變化值僅和始末態有關，與變化的途徑無關”時。啟發學生在生活中解決問題的時候可以從多角度去思考問題，不要鉆牛角尖，學會樹立“條條大路通羅馬”的思想。

在講到燃燒焓的計算的時候，我們可以嘗試引入清潔能源，例如可燃冰、生物柴油、氫能源，啟發學生思考全球面臨的能源問題，倡導低碳經濟，以增強學生的社會責任感。

1.2 熱力學第二定律的思政元素挖掘

我們講授熱力學時，熱力學第一定律是闡述系統的能量守恒，也就是能量不能無故產生，也不能無故消失；根據第一定律可以計算變化過程中的能量變化。但是不違背熱力學第一定律的現象有時是不能自動發生的，這需要熱力學第二定律來闡明，即描述與熱現象相關的各種過程進行的方向、條件及限度的定律。第一、第二定律是熱力學的主要基礎，二者是緊密相連、密不可分的。在講解卡諾定理時，可以以穿插小故事的形式激發學生興趣，比如卡諾通過“紙上談兵”的方式設計出他認為這是效率最高的熱機，即“卡諾熱機”。然而沒人理會他。二十多年以后，焦耳建立熱力學第一定律后，卡諾的師弟克勞修斯受到“卡諾熱機”的啟發，建立了熱力學第二定律，并推導出來熱力學第二定律的數學表達式，提出來了熵的概念。讓學生知道我們需要科學的嚴謹和知識的傳承。

1.3 多相平衡的思政元素挖掘

多相平衡章節包含了相律、單組分系統的相圖以及二組分系統的氣-液相圖、液-液相圖和固-液相圖等教學內容。相律為多相平衡系統的研究建立了熱力學基礎，是物理化學中最具普遍性的規律之一。相律是美國物理化學家吉布斯首先提出來的，吉布斯在論文《論復相物質的平衡》中，首次提出了獨立組分并明確了相的概念，又分析所有熱力學量之間的獨立關系，進而得出了相律。在學習“相律的表示式”這一知識點時，以講小故事的形式作為導入：當年吉布斯將相律的推導過程發表在一個名氣不太大的雜志上，而十多年未受到人們的關注，后來人們才發現相平衡系統中還有一個如此重要的規律。這一點可以啟發學生“是金子總會發光的”，要學會擔當。

講解水的三相點時，讓學生了解我國著名物理化學家黃子卿教授測到水的三相點為(0.00980±0.00005) ℃[3]。在當時的實驗條件下，測定如此高的精度是非常不簡單的。測到的水的三相點還作為熱力學溫標的基準點被國際上推崇，并作為通用的標準數據。此數據非常精確，獲得美國國家標準局的認可，并以此為標準確立了絕對零度。成功源自艱辛地付出，源自嚴謹、科學的工作作風和探究精神，這也正是我們工作中需遵守的準則。此不僅激發了學生的學習熱情，并且民族自豪感油然而生。

“外壓與蒸氣壓的關系”這一知識點，可以講述傅鷹先生在非常簡陋的條件下，以瓦片作為氣-液隔膜，測定了不同外壓與蒸氣壓的關系?？梢越逃覀兊膶W生要開動腦筋、因陋就簡，照樣可以取得不凡的成績。

1.4 多組分系統的思政元素挖掘

吉布斯提出了吉布斯自由能和化學勢等非常重要的物理化學概念，發展了熱力學第二定律，提出平衡穩定性判據；引入函數與化學勢，提出熱力學基本方程，創建了化學熱力學這個分支學科；開創了表面熱力學的研究。讓我們對化學平衡、相平衡、表面吸附的本質有了更加清晰的認識。奧斯特瓦爾德稱他“賦予了物理化學整整一百年”。可他的經歷鮮有人知。他剛剛進入耶魯大學學習時，他的家庭慘遭噩運，他的爸爸、媽媽與二個妹妹都失去了生命?？蛇@一切并沒有擊垮他，他反而更加努力學習，他三百多頁的論文被認為是化學史上最重要的論文之一。這個故事非常勵志，學生容易引起情感共鳴，更能激勵學生的學習動力。

1.5 電化學的思政元素挖掘

電化學是研究電和化學反應相互關系的科學，與我們的生活結合比較緊密，學生學習興趣較高。學習阿倫尼烏斯電離理論時，介紹瑞典物理化學家阿倫尼烏斯當提出電離理論時，被保守的教授們嗤之以鼻，被認為“這個理論純粹是空想，無法相信?！钡撬冀K堅持自己的觀點，最終開創了電離學說[4]。這一學說是物理化學學科發展初期的重大發現?？梢砸龑W生要有堅信科學、堅持真理的思想和勇氣。

對于“可逆電池”這一知識點，內容緊密聯系工作生活實際，我們可以從手電筒使用的干電池到宇航、通訊使用的新型鋰電池和鈉電池進行舉例。我們以鋰電池為例，從 2019 年諾貝爾化學獎對鋰電池工作的表彰導入，講解鋰電池發展的曲折歷程及其為我們帶來的各種便利，了解新能源電池的發展動向，為學生后續從事新型原電池的研發和設計打下基礎，幫助學生初步養成了從傳統基礎到創造性設計的科研創新思路，培養學生正確的人生觀、世界觀和價值觀，領悟個人前途與國家命運的關系，努力擔負起振興祖國的歷史使命。

1.6 表面物理化學的思政元素挖掘

表面化學是一門既有廣泛實際應用又與多門學科密切聯系的交叉學科。將表面物理化學知識與現實生活相結合，讓學生明白學以致用，有意識地拓展學生的哲學思維，可以培養學生的創造性思維，增強其自主創新的意識。

面粉廠爆炸事故我們時有耳聞。我們經常要吃的面粉為什么會發生爆炸呢？我們可以用上冊的熱力學第二定律知識進行分析，又可以用下冊的界面理論來解釋。這樣，讓學生學到了知識，開闊了眼界，又有了學習興趣。

在講解“液-固表面張力”這一知識點時，可以將唐朝韋應物的詩《詠露珠》為導引，即“秋荷一滴露，清夜墜玄天。將來玉盤上，不定始知圓”[5]。課堂通過視頻由荷花的高潔品質開篇，荷花出淤泥而不染，引導學生清晰地知道固體表面潤濕性、親水與疏水。通過潤濕作用原理生產的納米防水、防油、免清洗的超疏水材料展示給學生，這樣不僅引入了學科知識，更為學生繪制了一幅“秋露滾玉盤”的生動畫面，使學生感受到中國文化之美，提升文化自信。

在學習表面現象一章時，借助我們時常出現的“霧霾天氣”這一現象，從“霧霾”出現的表面物理化學原理來講解，用圖片和視頻，讓學生從內心產生震撼，樹立起了“金山銀山就是綠水青山”的環保理念。在講解液體的不溶性表面膜時，可以引入富蘭克林做的實驗：為了使水面平靜，使波浪聲消失，將橄欖油灑向水面，散開的油膜平鋪在水面上導致將水面變得平靜[6]。通過這些密切貼近生活的現象，引導學生善于發現問題、合理分析問題、科學解決問題，可以大大提高課堂授課質量，增強育人效果。

2 結 語

在實施課程思政教學的過程中，教師應該不斷提高自己的職業道德修養和化學素養，不斷深挖課程內容與課程思政元素，深入地去思考。物理化學課程中的思政元素有很多，需要我們不斷地去挖掘。我們還要遵循物理化學課程的自身教學規律，找準契合點，讓思政元素融入傳統教育教學當中，“如鹽化水”，“如春在花”，力求形式生動靈活，豐富多彩，讓學生喜聞樂見，讓思政教育入耳、入心，寓教于無形、潤物細無聲，使化學專業學生整體素質普遍提高，培養出有專業素質、道德品質和理想信念的新時代人才。