新時代背景下物理化學(xué)實驗的課程思政教學(xué)初探

孫越，楊鉆

遼寧師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116029

1 引言

隨著經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展，各種文化思潮和價值觀念大量涌入，極大地沖擊了我國高校學(xué)生的思想，這種時代背景下，僅靠傳統(tǒng)的幾門思政課程，很難做好高校學(xué)生的思想政治工作[1]。2016年12月全國高校思想政治工作會議的召開，推動了“課程思政”建設(shè)的發(fā)展[2]。習(xí)總書記在會議上表示，高校立身之本在于立德樹人。而課程思政就是把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，通過各類課程與思想政治理論結(jié)合，培育德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的人才[3]。2020年6月，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》(以下簡稱綱要)，綱要中明確指出，要把思想政治教育貫穿于人才培養(yǎng)的全過程，高校課程思政要融入課堂教學(xué)建設(shè)，這意味著課程思政教育正式進入關(guān)鍵發(fā)展階段。很顯然，這要求教師改變傳統(tǒng)的以傳授知識為主的教育思想，還應(yīng)該以育人成長為己任，真正做到傳道授業(yè)。目前很多高校已經(jīng)開始探索如何利用課堂教學(xué)這個主要教學(xué)手段，以春風(fēng)化雨的形式實現(xiàn)以文育人，并已經(jīng)取得一定的成效[4–7]。

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理化學(xué)實驗是研究物質(zhì)化學(xué)行為的原理、規(guī)律的實驗課程，它在化學(xué)教學(xué)中十分必要。一方面，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生通過實驗理解、掌握所學(xué)知識，同時，實驗也可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力[8,9]。另一方面，物理化學(xué)內(nèi)容抽象、邏輯性強，且傳統(tǒng)物理化學(xué)實驗教學(xué)以理論知識講解、實驗儀器操作、數(shù)據(jù)處理分析等為主線，忽略了課程思政教育?；诖耍疚囊赃|寧師范大學(xué)為例，介紹其化學(xué)化工學(xué)院(以下簡稱學(xué)院)在新時代背景下，在物理化學(xué)實驗教學(xué)中實施課程思政的初步探索，以期為高校實驗教學(xué)中實施課程思政教學(xué)改革提供參考借鑒。

2 物理化學(xué)實驗課程思政教學(xué)思路

在物理化學(xué)實驗課程思政建設(shè)過程中，基于“以學(xué)生為本，重基礎(chǔ)、求創(chuàng)新，培養(yǎng)具有社會責(zé)任感、實踐能力突出的高素質(zhì)人才”的實驗教學(xué)理念，學(xué)院教學(xué)團隊結(jié)合物理化學(xué)實驗課程的特點，經(jīng)過長時間的教學(xué)研究，深入挖掘提煉本課程中所蘊含的思政元素，結(jié)果如表1所示。

表1 物理化學(xué)實驗中的思政元素

根據(jù)實驗教學(xué)目標(biāo)，學(xué)院以“基本技能–綜合能力–創(chuàng)新能力”為主線，開設(shè)基礎(chǔ)實驗–綜合實驗–研究設(shè)計型實驗課程。其中，物理化學(xué)學(xué)科分支中開設(shè)基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗(80學(xué)時)、理化測試(綜合實驗，物理化學(xué)部分24學(xué)時)、中級物理化學(xué)實驗(研究設(shè)計型實驗，48學(xué)時)三門實驗課程。實驗教學(xué)中，授課教師積極探索各實驗項目中所蘊含的思政要點和承載的德育功能，結(jié)合表1所列出的思政元素，其結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出，每個實驗項目都承載了5–8個思政元素，但受學(xué)時限制，以及考慮不同實驗題目采用相同的思政教學(xué)案例時，學(xué)生容易失去興趣，因此，實際僅挑選較為突出的思政元素開展教學(xué)，見表2中的思政教學(xué)思路。

表2 不同實驗項目中的思政元素及思政教學(xué)思路

(續(xù)表2)

如表2所示，目前學(xué)院所開設(shè)的所有物理化學(xué)實驗項目的思政教學(xué)思路，歸納起來大體可分為如下幾個方面。

(一) 深挖實驗哲學(xué)思想，提升學(xué)生的政治素養(yǎng)。

教學(xué)中有意識地挖掘馬列主義的哲學(xué)思想，是學(xué)院物理化學(xué)實驗課程思政的主要做法。例如，在“原電池電動勢的測定和相關(guān)熱力學(xué)函數(shù)的計算”實驗中，實驗前筆者對學(xué)生進行預(yù)習(xí)提問，如“化學(xué)熱力學(xué)與電化學(xué)聯(lián)系的橋梁是什么？”“什么情況下測得的電池電動勢可用于相關(guān)熱力學(xué)函數(shù)的計算？”“實驗中如何實現(xiàn)這一條件？”等，通過一系列提問促使學(xué)生將理論知識與實驗操作結(jié)合起來，實驗后通過實驗測定值與文獻值進行對比，可使學(xué)生深入理解實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的哲學(xué)思想。還比如，在“利用旋光法測定蔗糖水解反應(yīng)的速率常數(shù)”實驗中，可通過讓學(xué)生觀察旋光度與時間的變化關(guān)系、蔗糖濃度對體系旋光度變化的影響等，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)一級反應(yīng)的特點，再與理論課上所學(xué)到的知識進行對照，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。類似的，“乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率常數(shù)的測定”實驗則可通過理論課與實驗課中關(guān)于二級反應(yīng)的特點，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。另外還有，“電導(dǎo)法測定水溶性表面活性劑的臨界膠束濃度”實驗，在學(xué)生如實記錄實驗數(shù)據(jù)的過程中，可適時引導(dǎo)學(xué)生觀察數(shù)據(jù)的變化情況，使學(xué)生感受事物發(fā)展是由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變過程。“絡(luò)合物的磁化率測定”和“循環(huán)伏安法測定電極在鐵氰化鉀溶液中的電化學(xué)行為”實驗，則可引導(dǎo)學(xué)生從實驗機理出發(fā)，思考產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的本質(zhì)原因，加深學(xué)生對透過現(xiàn)象看本質(zhì)哲學(xué)思想的理解?！皻庀嗌V法測定非電解質(zhì)溶液的熱力學(xué)函數(shù)”實驗，可引導(dǎo)學(xué)生體會分析化學(xué)實驗技術(shù)在物理化學(xué)研究中的應(yīng)用，強化世界是普遍聯(lián)系的哲學(xué)思想。而在“甲醛分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的計算化學(xué)研究”實驗時，可引導(dǎo)學(xué)生開展量子化學(xué)相關(guān)進展的討論，結(jié)合1998年及2013年諾貝爾獎都頒給了理論化學(xué)家，使學(xué)生了解化學(xué)不再是純實驗科學(xué)了，現(xiàn)階段化學(xué)的兩大支柱是實驗和形式理論，從而使學(xué)生強化用發(fā)展的眼光看問題的哲學(xué)思想。

(二) 關(guān)注實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，是學(xué)院物理化學(xué)實驗課程思政的另一重要方面。例如，在“燃燒熱的測定”實驗中，可適時引導(dǎo)學(xué)生對當(dāng)前世界的能源問題進行簡單討論，并引入清潔能源——可燃冰，從我國可燃冰儲量世界第一出發(fā)[10]，可激發(fā)學(xué)生的愛國主義情感，培養(yǎng)學(xué)生為國家做貢獻的社會責(zé)任感。環(huán)境問題是人類生存面臨的一個主要問題，在實驗教學(xué)中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，是化學(xué)實驗課程必須承擔(dān)的思政內(nèi)容。除了貫穿于所有實驗的“三廢”處理問題，筆者也會針對一些典型實驗項目，更加強調(diào)環(huán)境保護的重要性。例如，“凝固點降低法測定摩爾質(zhì)量”是一個經(jīng)典的基礎(chǔ)物理化學(xué)實驗，傳統(tǒng)教材中一般使用“苯-萘”體系進行測試[11]，苯是一種致癌物質(zhì)，人暴露在大量的苯中會引起白血病。學(xué)院教師經(jīng)過一系列探索，成功選擇水為溶劑測定葡萄糖的摩爾質(zhì)量。通過現(xiàn)行實驗項目的“水-葡萄糖”體系與傳統(tǒng)的“苯-萘”體系作對比，可很好地培養(yǎng)學(xué)生綠水青山就是金山銀山的環(huán)保理念。同時，安全責(zé)任意識的培養(yǎng)也不能忽視，筆者所在學(xué)院經(jīng)過教學(xué)實踐的逐步探索，已經(jīng)將實驗安全教育列為實驗教育的重要環(huán)節(jié)。在實驗開始之前，教師通過課前提問促使學(xué)生主動思考實驗中可能遇到的安全問題，并通過引導(dǎo)、討論，啟發(fā)學(xué)生解決問題。實驗完成后，學(xué)生要通過小組討論、文獻查閱等方式對實驗中涉及的安全主題進行總結(jié)，并以匯報的形式在班級內(nèi)展示。例如，在“氨基甲酸銨分解反應(yīng)平衡常數(shù)的測定”實驗中，學(xué)生通過“真空實驗技術(shù)的比較”“真空實驗的操作安全”等討論、匯報環(huán)節(jié)，強化安全責(zé)任意識的同時，也通過安全隱患等的講解看到了實驗課程的本質(zhì)特性，以便之后實驗中更好地發(fā)揮主觀能動性，減少化學(xué)事故的產(chǎn)生。

(三) 立足實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科研態(tài)度。

培養(yǎng)求真務(wù)實的科學(xué)態(tài)度一直是理科實驗教學(xué)的重要目標(biāo)，也是課程思政的主要內(nèi)容之一。事實上，所有的物化實驗項目都應(yīng)注意科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，只不過學(xué)時有限，有的實驗承載了其他的思政元素，科學(xué)態(tài)度就不再單獨拿出來強調(diào)了。這里僅舉幾個典型實驗項目，用于介紹學(xué)院在培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度方面的做法。例如，在“雙液系的氣-液平衡相圖”實驗過程中，所需記錄的數(shù)據(jù)量較大，消耗時間長，儀器操作和數(shù)據(jù)處理較為復(fù)雜，教師通過引導(dǎo)學(xué)生耐心進行實驗操作，精確讀取相關(guān)數(shù)據(jù)及準(zhǔn)確繪制組成圖，可培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度。另外，“黏度法測定水溶性高聚物相對分子質(zhì)量”實驗中，也可通過引導(dǎo)學(xué)生多次實驗，準(zhǔn)確讀取溶劑及不同濃度高聚物溶液的流出時間，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和精益求精的工匠精神。此外，為了發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，筆者所在學(xué)院設(shè)有開放實驗室、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目等，學(xué)生可以選擇自己感興趣的項目深入研究、積極探索，最大限度地發(fā)揮自己的科研潛力。

(四) 聆聽實驗背后科學(xué)家的故事，學(xué)習(xí)科學(xué)家的精神。

聆聽實驗背后科學(xué)家的故事，學(xué)習(xí)科學(xué)家的精神，是比較簡單的思政手段，但往往會有意想不到的教學(xué)效果。例如，在“電勢-pH曲線的測定與應(yīng)用”實驗中，筆者引入了比利時科學(xué)家布拜的故事[12]。布拜和同事在20世紀(jì)60年代初一起完成了所有元素的電勢-pH圖，當(dāng)時布拜不到20歲，跟做實驗的學(xué)生年齡差不多。布拜的最后一部著作是《氣相存在下化學(xué)和電化學(xué)平衡圖集(固–氣平衡)》一書，他出版這部專著時已經(jīng)92歲高齡。每每講到這兩個故事，學(xué)生都會一片沸騰，既感動于布拜的努力及對科學(xué)的酷愛，也折服于他對科學(xué)孜孜不倦、為科學(xué)奮斗終生的精神。往常一講到科學(xué)家的故事，教師往往介紹的都是國外科學(xué)家，容易讓學(xué)生誤認(rèn)為國內(nèi)科學(xué)家比不上國外科學(xué)家，在“生物酶催化反應(yīng)動力學(xué)常數(shù)的測定”實驗中，筆者引入我國著名科學(xué)家——單分子酶學(xué)的創(chuàng)始人謝曉亮教授的故事[13]，通過講述謝曉亮教授全職在北京大學(xué)工作，以及他在基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和醫(yī)學(xué)研究三個領(lǐng)域的成就，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)他淡泊名利、潛心研究的奉獻精神，以及勇攀高峰、敢為人先的拼搏精神[14]。在“溶液法測定極性分子的偶極矩”的實驗中，則可通過講解計算偶極矩的復(fù)雜公式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家不畏困難、刻苦鉆研的精神。除了國內(nèi)外著名科學(xué)家，學(xué)院老教師的事跡也是思政育人的落腳點之一。他們在過去市場經(jīng)濟很不發(fā)達的年代，甚至計算機都沒有幾臺的時代，潛心開發(fā)出實驗數(shù)據(jù)處理軟件用以滿足教學(xué)(如圖1A所示)，十分不易；還比如，20年前，為了完善實驗教學(xué)內(nèi)容，老教師采用舊電線、大玻璃缸、大玻璃管組成了簡易的凝固點降低法實驗裝置用于教學(xué)(如圖1B所示)，這種勇于擔(dān)當(dāng)、甘于奉獻的精神同樣值得學(xué)習(xí)。

圖1 學(xué)院老教師15年前開發(fā)的物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(A)和舊凝固點降低法實驗裝置(B)

(五) 重視研究設(shè)計型實驗，強化創(chuàng)新精神以及團隊意識。

研究設(shè)計型實驗難度一般比較大，在實驗過程中常存在著挫折和失敗，盡管如此，這類實驗對培養(yǎng)學(xué)生的科研態(tài)度、創(chuàng)新精神以及團隊意識很重要，一定要重視他們的思政作用。例如，“質(zhì)子交換膜燃料電池組裝活化及性能測試”“光催化劑的合成及對有機物的降解研究”“計算化學(xué)方法確定單分子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)參數(shù)”是筆者所在學(xué)院常開的三個研究設(shè)計型實驗，對于這類實驗項目，教師一般會給出實驗課題，每組學(xué)生任選一個并完成。學(xué)生在實驗中發(fā)揮主體作用，通過查閱中英文文獻，自主設(shè)計實驗方案，并對實驗中可能出現(xiàn)的問題進行分析、解決。同時，我們要求學(xué)生按科學(xué)論文的格式完成實驗報告，論文主體要說清楚三個問題：一是為什么要做實驗，即實驗?zāi)康氖鞘裁?；二是怎么做的實驗，即具體的實驗方案是什么；三是得到了什么結(jié)論，即實驗結(jié)果和討論，并指出若想實驗結(jié)果更完善，還需要做哪些努力。實驗報告不僅在內(nèi)容上要與科學(xué)論文看齊，在形式上也要與科學(xué)論文一致，論文須有摘要、關(guān)鍵詞，最后還要列出參考文獻。通過進行實驗方案交流，進行互為補充或互為驗證的合作性實驗，進行實驗論文報告的討論交流等必要環(huán)節(jié)，可大大提高學(xué)生的創(chuàng)新精神、思維能力、歸納總結(jié)能力、交流表達能力以及團隊合作意識，有效促進學(xué)生多樣化成才。

3 結(jié)語

經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展以及各種文化思潮、價值觀念的大量涌入，極大地沖擊著我國高校學(xué)生的思想，在這種時代背景下，高校課堂全面實施“課程思政”十分必要。物理化學(xué)實驗對于理解物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和行為十分重要，在化學(xué)教學(xué)中必不可少,將思政教育融入此課程更是亟不可待。本文僅從幾個大的方面剖析了物理化學(xué)實驗課程的思政元素，課程中還有很多的思政教育觀點需要高校教師結(jié)合自身的教學(xué)方式去剖析、挖掘，從而應(yīng)用到教學(xué)實踐中?？傊?，在新時代背景下，思政教育改革需要各高校把國家意識、人格養(yǎng)成等思想政治教育導(dǎo)向與各類課程知識有機融合，實現(xiàn)顯性和隱性教育的有機結(jié)合，從而為國家培養(yǎng)更多德智體美勞全面發(fā)展的人才。