運用HPS教學模式助力結構化學課程思政建設

任莉君 閆雪 田靖靖 趙瑞嬌 李慧勤

*項目來源：陜西省“十四五”教育科學規劃2022年度課題“基于HPS教學模式的高中化學課程思政建設研究”（基金編號：SGH22Y1408）；寶雞文理學院第十四批教育改革項目“以結構化學課程教學改革促進本科生綜合素質能力”（基金編號：19JGYB48）資助。

作者簡介：任莉君，通信作者，博士，副教授；李慧勤，博士，副教授；趙瑞嬌，寶雞文理學院化學化工學院碩士研究生在

讀；田靖靖，博士，講師。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.02.065

摘? 要? 在結構化學課堂中引入HPS教學模式，精準實施高校課程思政建設，貫徹落實全方位育人理念。在課堂中以教學內容為基礎，從科學史、科學哲學和科學社會學三方面入手設計教學案例，完善本科生的結構化學專業基礎理論和知識結構，促進哲學觀和科學觀形成。激勵學生用所學專業知識為人類社會發展服務，從而達到立德樹人的目的。

關鍵詞? HPS教學模式；結構化學；課程思政；立德樹人

中圖分類號：G642.4? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）02-0065-03

0? 引言

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，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，《高等學校課程思政建設指導綱要》中指出，要積極落實課程思政建設，充分結合課程的學科特點，發掘知識中蘊含的思想價值和文化教育內容，將其融入課程的教學中，以達到培養全方位發展的新時代人才培養要求[2]。課程思政建設是對高等學校課程的一次改革，高校專業課教師需要認真踐行，積極探索有效的課堂形式。結構化學是研究物質的結構及其變化規律的科學，既有系統的知識結構，也與其他化學學科有著緊密聯系，能夠體現哲學觀、科學觀等思政元素。教師可以圍繞專業特性，在結構化學課堂中運用合理的教學方式，挖掘課程與社會主義核心價值觀的結合點，實現科學思想和社會價值引領，達到立德樹人目的。

1? 結構化學課程融入HPS教學模式的必要性

HPS教學模式是將科學史、科學哲學及科學社會學融入日常教學中，以提高學生科學素養的教學模式簡稱[3]，該教學模式不局限于科學知識本身的學習，還可以反映人們在學習具體知識過程中的科學思想和方法。例如，將結構化學內容放在科學史的坐標系中學習，從知識發生過程中學習專業理論和知識，要比照本宣科更有趣味，也更易理解和掌握[4]。基于此模式的學習過程中，學生不僅掌握了科學家研究理論過程所得出的成功結論，還學習到了科學家們在提出理論過程中所用的科學方法和所遇到的經驗教訓，使他們能夠辯證看待已經有的理論成果。同時，運用HPS模式進行結構化學課堂教學可以促使學生了解結構化學的社會應用價值，能夠根據所學內容主動思考并積極解決實際問題，突出了課程育人目標。

在結構化學課堂教學設計中引入科學史，挖掘科學大師、理論專家不懈奮斗的成長故事，用榜樣人物的成長經歷激勵學生，將專業知識傳授與科學精神培養結合起來[5]；在講解分析結構化學基礎理論知識的過程中，凝練哲學思想，使辯證唯物主義思想內化于心；在擴展與結構化學基礎知識相關的前沿領域時，讓學生既要專攻博覽，又要關心國家、人民和世界，學會擔當社會責任，鼓勵學生把愛國精神轉化成為國奉獻的實踐行動。因此，基于HPS教學模式建立的結構化學課程授課模式高度符合高校課堂思政建設需求，將其應用于教學中不僅有助于專業知識的學習，同時可體現學習過程中的思想和方法，并能增強學生投身專業研究回報社會的使命感[6-8]。

2? 基于HPS教學模式的結構化學課程思政

建設

將結構化學中的內容進行提煉，在講授的過程中融入一些歷史性故事、提煉科學思想方法，應用實例闡明所學知識的社會應用價值，不僅提升了化學課堂的趣味性，并且能在潛移默化中提升學生的綜合素質。根據結構化學教學的需要，結合多媒體、網絡平臺等資源，設計出有特色的教學素材、案例和課件，不斷優化課程質量，達到提升學生學習主動性和課堂教學效率的目的。

2.1? HPS科學史教學模塊

在緒論中通過介紹諾貝爾獎資助者諾貝爾本人的生平事跡，讓學生感受到諾貝爾的人格魅力和對科學研究的執著熱愛與堅定信念，分析他在炸藥研發領域的成果給人類社會帶來的雙面性（在戰爭中帶給人類的傷痛和在工業領域中的礦石開采與開山辟路給人類帶來的便利），激勵學生致力于用所學專業知識造福人類社會；隨后，介紹學科發展史，量子力學和量子化學中諾貝爾獎獲得者的主要理論及其成長史，使學生不僅對量子力學的誕生及發展過程有所了解，而且能從諾貝爾獎獲得者的成長史中汲取智慧和營養，激發學生更加熱愛科學；課堂上通過播放原子結構模型發展史視頻，從原子結構的“梅子布丁”模型、盧瑟褔模型、玻爾模型一直到現代量子模型，視頻動態的播放效果能讓學生更深刻理解原子結構及電子的運動特征，為引出實物微粒運動狀態波函數和薛定諤方程打下基礎；在學習實物微粒的運動規律——薛定諤方程時，引入科學史內容，介紹奧地利物理學家薛定諤的事跡，他建立的薛定諤方程是量子力學中描述微觀粒子運動狀態的基本定律，使學生認識到薛定諤方程的重要作用[9]；在利用Slater規則計算原子軌道能時，介紹稀土之父徐光憲院士對Slater法的改進，他的教學生涯及對我國稀土分離方面的重大貢獻，使我國稀土分離技術從“卡脖子”到國際領先，從徐光憲院士的生平事跡中，感受他科研報國的熱情，為人師表的真誠，對科學的嚴謹和迎難而上的高貴品質；學習布拉格方程時，介紹布拉格父子因骨折而引發的X射線研究，所謂上陣父子兵，學生感受到科學魅力也能增進親情交流互動，對良好親情的建立有了更深的體會；在課堂上通過與學生分享與學科有關的歷史事件、理論及人物故事，使同學們能夠充分體會科學精神的內涵，在以后的學習和工作中，能夠樂學善學、勤于思考、積極探索并學以致用。

2.2? HPS科學哲學教學模塊

光電效應實驗現象是量子力學誕生的標志性實驗之一，歷史上科學家對光的本質的爭議共經歷了四次微粒說和波動說的交鋒，直到1905年，愛因斯坦在光電效應實驗基礎上提出“光子學說”，科學家們才意識到光不僅具有波動性，還具有微粒性，科學家們對光本質的認識過程充分體現了辯證唯物主義認識論；隨后，愛因斯坦從能量守恒原理出發，建立光電效應方程并用于解釋光電效應，充分體現了運動不滅原理；分析類氫體系和多電子原子體系的薛定諤方程時，引導學生運用矛盾的對立統一觀點分析哈密頓算符勢能項中的吸引勢能和排斥勢能，從而更深層次理解原子結構特征和核外電子運動規律；在介紹X射線晶體結構分析原理時，引入倫琴發現X射線的故事，X射線的發現過程充分體現了唯物辯證法的偶然性和必然性的統一；學習原子晶體分析金剛石結構時，通過介紹碳的多種同素異形體，如金剛石、石墨、石墨烯、足球烯和乙炔烯的結構、性質及應用，并引入前沿領域研究成果，在充分體現“結構決定性質、性質反映結構”這一規律的同時，也拓展了學生的知識面。使學生在認識事物時，能夠達到追本溯源的認識高度。

2.3? HPS科學社會學教學模塊

由于量子概念很抽象，在學習時通過介紹我國的“墨子號”衛星和“新京滬”干線及我國量子通信技術的發展情況，使學生不僅體會到量子技術的巨大科技力量，而且可以激發他們的國家和民族自豪感，讓學生立志加入科技創新的隊伍，服務國家和社會；在學習羰基配合物時，介紹CO中毒機制及中毒后的急救措施，使學生學習到應急處理方法，保障生命安全，并能夠增強學生珍愛生命的意識；在學習合金及其結構時，介紹合金儲氫技術的發展現狀，增強學生的節約能源意識和環保意識；在介紹分子對稱性時，引入中國元素、文物和傳統建筑的對稱性，不僅能夠提高學生的審美情趣，而且也能在他們的內心深處建立文化自信；學習分子對稱性后，可以用分子的對稱元素種類作為判據判斷分子手性，在藥物合成中有關分子手性的研究意義重大，通過在課堂上播放與“反應停”事件相關視頻，學生了解到“反應停”曾是20世紀中期德國用于治療女性懷孕早期嘔吐的一種手性藥物，“反應停”——沙利度胺右旋體具有鎮定安眠和止吐作用，但由于其左旋體具有強烈的致畸作用而造成一萬多名畸形嬰兒誕生，對很多家庭打擊沉重，也給當時德國社會帶來了很大負面影響。我國的諾貝爾獎獲得者——女科學家屠呦呦發現的抗瘧藥青蒿素和目前許多抗癌藥物也都是手性分子。關于手性藥物的研發關乎民生，任重道遠，以此喚起學生的科研熱情，立志做好科研為人類社會發展服務。

在結構化學課堂中嘗試融入HPS教學模式后，可將思政元素完美融合在課堂教學中，有很多教學案例能夠體現當前高校專業課程思政的要求，表1列舉了運用HPS教學模式的課堂教學案例中所體現的思政元素。在實際課堂教學中，靈活運用具體教學案例來實施課程思政建設，在增加課堂吸引力的同時，學生更易理解和掌握專業知識。同時，可使學生對化學專業有更準確的認知，培養他們的思維能力和創新精神，激發愛國熱情和民族自豪感。

3? 結束語

我國對高校的要求是培養創新型科技人才，高校課程是學生進入社會前接受的最后一次直接教育。因此，高校教育工作者在設計課程內容時，不僅要考慮知識內容深度，還要契合時代背景，思考如何將課程的廣度進行拓展。將課程思政逐步融入課程目標、課程設計和課程講授中，充分考慮學生的實際需求，培養學生成為有理想、有擔當的新一代青年。在結構化學課程教學中運用HPS教學模式，是彰顯化學學科特點和優勢的教學嘗試，既豐富了教學內容，也深層次挖掘了基本理論中的思想和方法。在這個過程中，學生對專業知識認識更全面，并能夠感受到所學知識的社會價值，進一步提高了學生運用所學知識分析解決實際問題的能力。同時，也激勵了學生在知識的學習中不畏艱難，勇攀高峰，為科學研究貢獻力量，回報祖國和社會，充分體現了教書育人的目的。

4? 參考文獻

[1] 習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政

治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展

新局面[N].人民日報，2016-12-09（1）.

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[5] 陳華棟，蘇镠镠.課程思政教育內容設計要在六個方面

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[7] 王渭娜，劉峰毅，王文亮.結構化學課程教學中融入思

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