新工科背景下物理化學課程思政建設與實踐*

徐 涵，江 蓉，關婷婷，徐 雯

(黃山學院化學化工學院，安徽 黃山 245041)

2016年，我國首次提出了新工科的概念，旨在培養德才兼備且能夠引領未來技術與產業發展的新一代大學生。與傳統工科相比，“新工科”的人才培養不僅需要扎實的知識儲備和專業技能，也需要高尚的道德品質, 從這個層面上看，“新工科”與“課程思政”有著諸多契合點[1]。“課程思政”這一概念一定程度上可以理解為學習專業課程知識技能的同時，不斷萃取專業知識中有關文化自信、家國情懷、社會責任、科學和人文精神、國家意識和人格養成等思想政治元素，并把它們有機融入到專業理論和實踐知識教學中，充分發揮課程育人的功能，實現知識傳授與價值引領的渾然統一。物理化學是高校化學化工及相關專業的一門重要基礎課，不僅承擔著專業課程協同育人的作用，還起到鏈接基礎課和專業課的橋梁作用[2]。物理化學課程學時多，授課專業廣，教師與學生共處時間長，因此開展課程思政教育具有得天獨厚的優勢。

1 物理化學課程的特點及課程改革的方向

現代教育科學之父約翰·弗里德里希·赫爾巴特提出，道德普遍地被認為是人類的最高目的，因此也是教育的最高目的。物理化學課程一般開設在大學二年級，這一學年專業課程和實驗數量增多，專業難度加大。物理化學的教學過程，主要以熱力學、表面化學、動力學、電化學和膠體化學為主，所涉及的內容實用性較強，與人類社會的生活生產和科學技術息息相關。總體來看，課程知識點抽象晦澀，概念及公式繁多復雜，推導過程波折周轉，需要較強的邏輯思維能力和一定的數學功底，使得很多學生產生畏難心理。

物理化學課程包含著深邃的科學哲理和豐富的思政案列，將知識傳授、能力培養和思政教育“潤物無聲”地貫穿于專業課程中，實現寓德于教、寓教于樂，對人才培養可以起到積極推動作用。經過多年的教學實踐證明，在“枯燥”的理論知識講解中，適當穿插一些知識點相關名人軼事、愛國主義情懷的思政元素，不僅能夠提高學生的興趣和注意力，達到事半功倍的效果；還能夠兼顧到“政治認同”和“家國情懷”的涵養。新工科背景下物理化學課程改革的重要的方向就是立足課程教學大綱和教學目標，貫徹“兩性一度”的金課標準，打造“專業知識與課程思政”相結合、“理論與實際”相結合、“課堂教學、實驗教學與學生自主學習”相結合的課程思政建設模式[3]。

2 新工科背景下物理化學課程思政建設與實踐的原則

2.1 新工科與課程思政建設緊密結合

新工科是社會經濟發展的產物，對接了國家的發展戰略，新工科教育的培養目標就是造就高素質復合型人才，除了具有過硬專業知識外，還要求學生具備極高的人文素養。課程思政建設所追求的是專業知識教育與思政教育相向而行，在這個層面，新工科建設與課程思政建設是協調統一的。雖然二者的側重點不同，但是都是為了服務社會發展，努力培養社會主義接班人。因此在拓展學生國際化視野，培養學生實踐能力、創新能力的同時，需要突出價值引領，精神導向。

2.2 專業知識與思政元素水乳交融

對物理化學課程思政元素的挖掘需要審慎精準，做到有的放矢，不能泛化、庸俗化，不能把物理化學課程變成思政課程。物理化學理論和實踐教學都要以專業知識為主線，處于顯性地位，思政教育為輔助，處于隱性地位，同時通過對物理化學諸多知識點思政元素的挖掘，實現專業知識與思政元素的水乳交融，顯性教育與隱性教育有機結合，很好解決“兩張皮”的問題，不能人為割裂專業知識教育與思想政治教育。

2.3 抓住基本元素，突出特色環節

物理化學課程中包含了諸如家國情懷、工匠精神、求實精神、科學倫理等思政元素，這些內容在廣義層面上具有相通性，不同學校不同地域可以相互借鑒。上述思政元素也是物理化學開展課程思政建設的主要抓手，但是不同地域不同學校要因地制宜，突出地域特色，深挖自身優勢，凸顯思政元素的鮮活性、地方性，不斷拓展物理化學課程思政改革的維度，讓學生切實感受課程思政建設的深度、廣度、厚度和溫度。

3 新工科背景下物理化學課程思政建設與實踐的路徑

3.1 全面增強教師“課程思政”育人理念

高校的課程思政建設對專業教師來說是一次全新嘗試。課程育人的主力軍和主導力量是教師，教師要采取靈活多樣的教學方法，不斷提升課程育人的效果。在教學過程中，教師要將知識傳授、能力培養、價值引領、思政教育全部融入到物理化學知識點中。“學高為師，身正是范”，教師應當注重自身道德修養的培養，堅持言教與身傳的統一[4]。物理化學課程中的包含了豐富的思政元素，教師要選好思政教育的突破口，深挖思政元素。

教師要牢固樹立“課程思政”的育人理念，具有高度的敏銳性和判斷力，實現課程育人的實際行動從自發行為轉變成自覺行為。廣大教師要深度結合物理化學的課程特點，突出培養學生嚴謹的科學精神，引導學生樹立正確的價值取向，提高學生的思想道德品質，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀，不斷涵養個人格局和修養，擔當起學生成長引路人的責任。

3.2 通過科學家的先進事跡，培養學生追求科學真理的優秀品質

在物理化學教學過程中，引入科學家們在探索知識的過程中遇到的困難、堅持不懈的精神和解決問題的方式，將科學家的事跡與相關知識點融合在一起，貫穿整個教學過程，這將加深學生對物理化學知識點的理解，培養學生堅持不懈追求科學真理的優秀品質和家國情懷[5]。

具體來說，比如在講解熱力學第二定律，講解卡諾循環的原理和熱機效率的計算時，可以介紹工業革命的大背景和卡諾的生平，分析卡諾從理論上對熱機工作原理的研究過程，從而發現熱機的極限效率，并找到從根本上解決熱機效率的有效途徑，同時還可以介紹克勞修斯在卡諾研究的基礎上推導出了新的狀態函數—熵。將熱力學家和熱力學理論聯系在一起，讓學生了解熱力學理論產生的時代背景，體會到科學理論的演變過程，并對科學研究的延續性有了直觀的認識。

另一方面，還可以充分挖掘中國科學家對物理化學發展的重大貢獻，融入愛國主義元素，激發學生的民族自豪感和愛國精神。我國著名的物理化學家盧嘉錫院士，在倫敦大學學習兩年后，輾轉美國，跟隨兩度獲得諾貝爾獎的L.鮑林從事研究工作。1945年，盧嘉錫院士毅然放棄國外的豐厚待遇和先進的科研條件，帶著科學救國的信念回到了中國。盧嘉錫院士開拓了我國物理化學模擬生物固氮的研究，并進一步發展了我國的原子簇化學，在物理化學多個研究領域都做出了杰出的貢獻。我國著名的物理化學家黃子卿教授在麻省理工大學學習期間，通過對實驗反復摸索，最終得到水的三相點的溫度不是0 ℃, 而是(0.00980±0.00005) ℃, 這一結果目前仍被認為是最可靠的三相點的溫度。這些科學家勇于創新、不畏艱險、求真務實、不懈探索的學習精神會在潛移默化中引導大學生建立正確的科學觀和方法論，對培養學生的高尚道德情操和愛國主義情懷具有重要的作用。

3.3 加強理論知識與實際應用的聯系，培養學生的創新精神、節約和環保意識

物理化學課程應用性很強，很多內容與經濟民生領域聯系密切。在講解原電池和電解池時，加入當前研究熱點如二次電池和電動車廣泛使用的鋰離子高能電池，并可以穿插我國電池發展取得的重要成就，介紹目前的研究前沿如燃料電池等。我國宇宙飛船就使用了氫氧燃料電池，氫燃料電池的能量轉換率高，只會產生熱能和對環境友好的水，而傳統的石化燃料會產生有毒有害的粉塵和氣體。

在講解界面現象中的毛細管效應時，首先用李紳的《憫農》啟發學生思考，為什么農民鋤地不是在涼爽的早晨和傍晚鋤地，而是在炎熱的中午呢？因為在土壤顆粒間的縫隙形成了聯通地下和地表的毛細管。早晨和傍晚濕度較大，毛細管效應產生凝聚現象，幫助植物收集空氣中的水分。而中午溫度高，毛細管效應會加速水分的蒸發，導致水分流失，莊稼干枯。所以農民要在中午鋤地，切斷毛細管，防止水分的蒸發。通過對知識點的講解，讓同學們體會了農民的艱辛，堅定珍惜糧食的決心。

在講授固體表面吸附時，引入金屬有機框架材料在污染物吸附與降解、氫氣的吸附與存儲等方面的研究進展，引導學生在學習理論知識的同時，提高環保意識。金屬有機框架材料是具有大孔體積、高比面積、高比表面的新型晶態雜化多孔材料，在吸附去除污染物方面有較好的應用前景。教學過程中引入這類功能材料，不僅使學生了解到前沿的研究領域，開闊了視野，而且潛移默化地傳播了環保理念[6]。在講到膠體化學的氣溶膠時，以霧霾為切入點，結合生態環境保護的要求，讓學生牢記“綠水青山就是金山銀山”的環保理念，為保護我們的生存環境和美麗中國而奮斗。

3.4 利用物理化學知識點之間的聯系，引導學生形成集體和全局意識

物理化學涉及的公式繁多，但是很多公式具有一定的規律性和共性，比如克拉佩龍-克勞修斯方程中飽和蒸氣壓與溫度的關系(lnp～1/T呈線性關系)；化學反應的標準平衡常數與溫度的關系(lnKΘ～1/T呈線性關系)，不同溫度下的反應速率常數與溫度的關系(lnk～1/T呈線性關系)，這些公式具有相似的形式，都能根據方程的斜率得到重要的基礎熱力學數據(標準相變焓、標準反應焓和反應的活化能)。通過總結這些方程的特征和異同，不僅可以幫助學生形成科學思維習慣和科學的分析方法，培養科學研究中獨立思考、分析和解決問題的能力；還可以幫助學生將碎片化的知識連貫起來形成知識網，培養局部到整體的思維習慣。引導學生要腳踏實地學習和工作的同時，又要有對方向和全局的把握，培養學生的集體意識、全局意識和大局觀[7]。

3.5 借助教學平臺助力課程思政建設

新工科倡導多學科的交叉融合，特別重視信息技術的應用。教學過程中可以通過新的教學模式，利用學生碎片化時間，構筑立體交叉式學習模式，滿足學生多樣化的學習需求。比如充分利用“愛課堂”“雨課堂”等平臺打造翻轉課堂，將其引入物理化學的課堂學習，不斷提高學生的參與度，激發學生的學習興趣。具體來說，可以通過智慧教育教學平臺，把預習課件、科學家優秀品質的小故事、學科前沿和綠色化學等內容推送給學生，使學習更加高效、便捷。此外，還可以引入互動話題，開展線上線下討論學習，學生可以發表自己的感受和意見，即時實現生生互動，師生互動。利用這些教育教學平臺不僅可以靈活有效地開展課程思政教育、全方位育人，還能讓學生真切感受到科技帶給我們的便利和知識的力量。

4 結 語

在高校課程思政建設的大潮下，物理化學課程思政改革也勢在必行。這就要求教師不僅要增強“課程思政”的育人理念，還要深挖物理化學課程中所蘊含的思政元素，實現于潤物無聲中立德樹人，教書與育人的有機結合，最終實現全員育人、全程育人、全方位育人，培養出能夠擔負起中華民族偉大復興的新時代接班人。