《物理化學(xué)》課程思政資源和元素的挖掘

翟巖亮，牛瑞霞，李杰，王歡，王俊

（東北石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶）

一 引言

《物理化學(xué)》是一門從化學(xué)現(xiàn)象與物理現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系入手，研究化學(xué)變化基本規(guī)律的學(xué)科，是一門開設(shè)廣泛的理工科專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程是化工、材料、紡織、制藥、環(huán)境、冶金、石油工程、自動化等專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課?！段锢砘瘜W(xué)》課程教學(xué)過程融入思政元素存在以下難點(diǎn)：（1）《物理化學(xué)》作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象等特點(diǎn)，課程較為死板，思政元素與教學(xué)內(nèi)容的契合較為生硬、孤立，對學(xué)生感染力不足[1]；（2）課時有限，知識點(diǎn)多，較難深度展開課程思政；（3）《物理化學(xué)》課程教師一般是理工科專業(yè)出身，思政理論儲備不足；（4）理工類專業(yè)學(xué)生對思政教育存在抵觸心理，學(xué)習(xí)動機(jī)不強(qiáng)，效果欠佳[2]。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)針對上述問題，結(jié)合《物理化學(xué)》課程特點(diǎn)，積極挖掘《物理化學(xué)》課程所蘊(yùn)含的思政資源和元素，并探索將其隱形融入課程教學(xué)中的方法，對提升學(xué)習(xí)動力、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)、提高思政教育質(zhì)量提供幫助。

二 《物理化學(xué)》課程思政資源元素的挖掘

（一） 傳統(tǒng)文化類

在講到《熱力學(xué)第二定律》的自發(fā)過程章節(jié)時，可以聯(lián)系到早在1200 多年前，唐朝詩人李白已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了什么是自發(fā)過程，有詩《將進(jìn)酒》為證：“黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回?！崩畎装l(fā)現(xiàn)水可以從高處自動流向低處，這就是一個自發(fā)過程。可惜的是，李白并沒有將這一自發(fā)過程和自然界中其他的自發(fā)過程結(jié)合起來，總結(jié)成一套系統(tǒng)的理論，而德國物理學(xué)家克勞修斯將這些自然現(xiàn)象總結(jié)成為一條定律——熱力學(xué)第二定律。通過這一案例教育學(xué)生，不僅要善于觀察發(fā)現(xiàn)一些現(xiàn)象的表象，還要善于透過表象看本質(zhì)，歸納總結(jié)規(guī)律，學(xué)會將唯物辯證法的方法論運(yùn)用到科學(xué)研究中，這樣科學(xué)技術(shù)才能不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。又如在表面現(xiàn)象這一章，講授“荷葉由于表面層分子特殊的疏水結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水不會潤濕荷葉，而是在荷葉表面形成水珠滑落”的知識點(diǎn)時，可以聯(lián)系到《愛蓮說》中的“予獨(dú)愛蓮之出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，在潛移默化中讓學(xué)生受到古人高尚情操的熏陶，弘揚(yáng)中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化[3]。

（二） 職業(yè)道德類

在傳授專業(yè)知識的同時，融入職業(yè)道德和職業(yè)安全教育，促進(jìn)學(xué)生職業(yè)倫理道德和職業(yè)安全意識的形成。比如在講到表面現(xiàn)象這一章時，可以找一些面粉廠爆炸的視頻案例向?qū)W生們介紹“面粉也會爆炸，這是由于當(dāng)固體或液體高度分散時，表面能相當(dāng)巨大，面粉粉塵表面能過高，處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，遇到火源、震動、摩擦等就會爆炸”的知識點(diǎn)。通過這個案例一方面可以生動形象地向同學(xué)們介紹微小顆粒具有巨大表面能這一知識點(diǎn)，給予同學(xué)們非常直觀的視覺沖擊，提升同學(xué)們聽課的興趣。另一方面，還可以通過這一案例向同學(xué)們強(qiáng)調(diào)未來到企業(yè)工作要高度重視安全，向同學(xué)們科普化工廠需要注意的基本安全常識、職業(yè)操守和職業(yè)道德，培養(yǎng)學(xué)生形成職業(yè)道德和安全意識，避免因安全教育不足而出現(xiàn)安全事故。

（三） 名師大家類

在相平衡這一章中，可以為同學(xué)們介紹水的三相點(diǎn)的測定者黃子卿院士的事跡。黃子卿院士是我國物理化學(xué)奠基人之一，他精確測定了水的三相點(diǎn)，并被確定為國際實(shí)用溫標(biāo)（IPTS-1948）基準(zhǔn)點(diǎn)之一。在此之前，采用的是水的冰點(diǎn)作為熱力學(xué)溫標(biāo)的基準(zhǔn)點(diǎn)，然而水的冰點(diǎn)受到大氣壓力的大小以及空氣在水中的溶解度等因素的影響，其穩(wěn)定性和重現(xiàn)性不如水的三相點(diǎn)。黃子卿院士在測定水的三相點(diǎn)過程中做到了當(dāng)時實(shí)驗(yàn)條件下最精確的程度，采用純度極高的水樣和實(shí)驗(yàn)器皿以去除雜質(zhì)干擾，采用當(dāng)時最精確的測溫手段并加以校正，以及精確計(jì)算水樣中少量雜質(zhì)帶來的凝固點(diǎn)降低等影響，最終測得水的三相點(diǎn)為0.00980±0.00005℃。此后各國其他學(xué)者對水的三相點(diǎn)作了反復(fù)測定，與黃子卿測定的結(jié)果誤差小于±0.0002℃，被全世界共同認(rèn)可[4]。呼吁同學(xué)們學(xué)習(xí)黃子卿院士嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生對待學(xué)術(shù)和科研端正的科學(xué)精神，形成良好的學(xué)術(shù)風(fēng)氣。

我國著名的物理化學(xué)家虞宏正教授，曾任中國科學(xué)院西北農(nóng)業(yè)生物研究所第一任所長[5]。1904～1916 年他輾轉(zhuǎn)在廣州、南京、上海讀書，時值列強(qiáng)入侵、軍閥混戰(zhàn)、民不聊生，他立志發(fā)奮圖強(qiáng)，通過提高科學(xué)、教育來拯救國家和民族。1937 年7月7 日盧溝橋事變，日本發(fā)動全面侵華戰(zhàn)爭，當(dāng)時虞宏正教授正在英國倫敦大學(xué)進(jìn)修，強(qiáng)烈的愛國心驅(qū)使他放棄在英國繼續(xù)深造的機(jī)會，毅然于1937 年10 月遠(yuǎn)渡重洋回國，出任西安聯(lián)合大學(xué)教授。虞宏正教授對物理化學(xué)與膠體化學(xué)造詣很深，他成功地將物理化學(xué)知識應(yīng)用到土壤學(xué)，創(chuàng)建了一門新的學(xué)科“土壤熱力學(xué)”。1954 年，虞宏正教授受命組建了中國科學(xué)院西北農(nóng)業(yè)生物研究所。他還不顧年邁體弱，親自帶隊(duì)赴陜北實(shí)地考察水土保持工作，注重科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。提倡學(xué)生學(xué)習(xí)虞宏正教授的不畏困難、艱苦奮斗的精神和愛國主義情懷，學(xué)習(xí)虞宏正教授的在交叉學(xué)科方面的創(chuàng)新精神，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的需要，將自己所學(xué)應(yīng)用到其他學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行學(xué)科交叉，做出重大的創(chuàng)新和突破。

講臨界參數(shù)和超導(dǎo)章節(jié)的知識點(diǎn)時，可以引申到黃大年教授的案例。黃大年教授是國際知名的戰(zhàn)略科學(xué)家。為了掌握全球最先進(jìn)的航空地球物理領(lǐng)域技術(shù)，1992 年，黃大年被國家公派去英國利茲大學(xué)攻讀博士學(xué)位，并以專業(yè)第一名的成績獲得地球物理學(xué)博士學(xué)位。由于工作需要，1997 年他加入了英國國籍。2009 年，盡管英國為了留住黃大年，給黃大年提供了優(yōu)渥的工作條件和福利待遇，但是為了實(shí)現(xiàn)民族復(fù)興、加速祖國現(xiàn)代化建設(shè)，黃大年毅然放棄了英國提供的條件，回到祖國的吉林大學(xué)當(dāng)了一名全職教授。此后，黃大年帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，在超導(dǎo)、高精密機(jī)械和電子、納米和微電機(jī)、冷原子干涉、光纖等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)重大突破。黃大年教授把祖國富強(qiáng)、民族振興作為自己的責(zé)任和追求，真正實(shí)現(xiàn)了科技報國，為我國科技進(jìn)步做了重要貢獻(xiàn)，他的這種愛國主義的家國情懷、勇攀高峰的科學(xué)精神、值得所有同學(xué)學(xué)習(xí)。引導(dǎo)學(xué)生向科學(xué)家黃大年學(xué)習(xí)，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，讓這種思政教育無形地穿插在教學(xué)過程當(dāng)中。

再如，在學(xué)習(xí)氣體的狀態(tài)方程時，可以向同學(xué)們介紹著名荷蘭物理學(xué)家范德華的生平事跡[6]。范德華出生于普通的工人階級家庭，因家境貧困，幾次中斷學(xué)業(yè)，但他憑著頑強(qiáng)的毅力，堅(jiān)持完成學(xué)業(yè)，36 歲時終于取得博士學(xué)位，并提出了著名的范德華方程，后來因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎[7]。呼吁學(xué)生學(xué)習(xí)范德華對知識的渴求、對科研的執(zhí)著精神，告訴同學(xué)們興趣是最好的老師，選擇自己感興趣的研究方向作為夢想追求，這樣的夢想才更加堅(jiān)定，才不會遇到挫折就輕易放棄。

（四） 時事熱點(diǎn)類

在講到《熱力學(xué)第二定律》的卡諾循環(huán)章節(jié)，介紹熱機(jī)和蒸汽火車的工作原理時，可以自然地引申到高鐵，為同學(xué)們簡單介紹高鐵的工作原理和我國高鐵發(fā)展的成就：中國的高速鐵路是全世界運(yùn)營里程最長、技術(shù)最全面、運(yùn)行速度最高的國家，其中高寒地區(qū)通車等技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位，讓學(xué)生切身感受到我國的科技水平和綜合國力的飛速提升，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心[8]。

在講到表面現(xiàn)象的膠體章節(jié)時，對于霧和霾屬于氣溶膠這一知識點(diǎn)，可以結(jié)合近年來全國各地冬季頻出非常惡劣的霧霾天氣這一現(xiàn)象。在講解膠體相關(guān)知識點(diǎn)的同時，結(jié)合近年來一些城市出現(xiàn)霧霾現(xiàn)象以及霧霾形成的原因等圖片、視頻進(jìn)行講解，讓學(xué)生直觀地感受到全球環(huán)境氣候的變化，以及其對我們?nèi)祟愖陨斫】档确矫娴挠绊?，形成“金山銀山不如綠水青山”的環(huán)保觀。

再如，在講解可逆電池時，很自然地拓展到太陽能電池和光催化作用。讓學(xué)生了解傳統(tǒng)的化石能源的開發(fā)和利用不僅會創(chuàng)造新材料和改善人類生活，還會消耗能源并導(dǎo)致環(huán)境污染。所以在利用化石能源的同時，要呼吁同學(xué)們注重保護(hù)環(huán)境、減少污染排放，發(fā)展綠色清潔生產(chǎn)工藝和技術(shù)，開發(fā)清潔能源。光催化技術(shù)就是一種利用清潔能源太陽能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式可被人類利用能量的技術(shù)。付賢智院士是國內(nèi)最早從事光催化研究的，被譽(yù)為“中國光催化之父”。付賢智院士懷著一顆愛國之心，曾放棄了美國先進(jìn)的科研條件和豐厚的薪資待遇，回到祖國，并把美國先進(jìn)的光催化技術(shù)帶回了中國，開辟了我國光催化這一全新的研究領(lǐng)域。經(jīng)過多年努力，付賢智院士的團(tuán)隊(duì)成功將光催化技術(shù)應(yīng)用于電力運(yùn)輸、廢水治理、空氣凈化等領(lǐng)域，并取得了多項(xiàng)重要的科技成果，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多種產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先水平，給國民的生活帶來許多便利，同時也為我國的清潔能源和環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。

（五） 行業(yè)精神類

東北石油大學(xué)坐落于“油城”大慶，是一所石油行業(yè)特色高校，其60 多年的發(fā)展歷程深受以“大慶精神”“鐵人精神”為核心的石油精神的影響和熏陶。在講到表面現(xiàn)象中表面活性劑的應(yīng)用時，可以聯(lián)系到現(xiàn)今油田常用的三元復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)，其中表面活性劑是三元復(fù)合驅(qū)油劑中最重要的“一元”。早在20 世紀(jì)90 年代，大慶油田已經(jīng)進(jìn)入高含水期，亟需三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)提高原油采收率。而當(dāng)時國內(nèi)在這方面技術(shù)空白，三元復(fù)合驅(qū)中最關(guān)鍵的一種成分磺酸鹽ORS-41 表面活性劑只能從國外進(jìn)口，價格相當(dāng)昂貴，約兩萬元一噸。大慶油田首席技術(shù)專家伍曉林1994 年來到大慶油田，在當(dāng)時沒有參考資料、沒有生產(chǎn)原料、沒有儀器設(shè)備的一窮二白的條件下，憑著“沒有條件創(chuàng)造條件也要上”的“鐵人精神”和“愛國、創(chuàng)業(yè)、求實(shí)、奉獻(xiàn)”的“大慶精神”一心撲到驅(qū)油表面活性劑的科研攻關(guān)上，實(shí)驗(yàn)過程無比艱辛，幾百公斤的天然油砂需要一錘一錘地砸、一袋一袋地洗、一點(diǎn)一點(diǎn)地填，一個驅(qū)替實(shí)驗(yàn)通常需要做幾個月，伍曉林和他的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)常吃住都在實(shí)驗(yàn)室，放棄了晚上和節(jié)假日的休息時間，晝夜輪流值班取樣、觀察和分析。伍曉林和他的科研團(tuán)隊(duì)十年如一日，經(jīng)過了幾萬次試驗(yàn)，2006 年終于實(shí)現(xiàn)了我國自主知識產(chǎn)權(quán)的驅(qū)油磺酸鹽表面活性劑工業(yè)化生產(chǎn)，提高大慶油田原油采收率20%左右，且相比于進(jìn)口表面活性劑價格降低了一半，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為我國的石油工業(yè)和能源安全做出了巨大貢獻(xiàn)。引導(dǎo)同學(xué)們學(xué)習(xí)伍曉林等老一輩石油人的“苦干實(shí)干”“三老四嚴(yán)”等精神，繼承和弘揚(yáng)“大慶精神”“鐵人精神”[9]。同時，為同學(xué)們介紹國內(nèi)外石油行業(yè)的最新形勢以及國家能源安全面臨的挑戰(zhàn)，讓同學(xué)們意識到現(xiàn)階段石油行業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以石油精神刻苦學(xué)習(xí)專業(yè)知識，艱苦奮斗，將來為國家能源事業(yè)多做貢獻(xiàn)。

三 結(jié)語

進(jìn)一步推進(jìn)專業(yè)課程的思政教育、在專業(yè)課程中融于思政元素極為必要且迫切，具有重要意義。本文以《物理化學(xué)》課程為例，介紹深入挖掘高等院校專業(yè)課程中的思政資源的方法?，F(xiàn)階段，所有高校專業(yè)課教師應(yīng)深度挖掘思政元素，將思政元素有形無形地融入到專業(yè)課程的教學(xué)大綱和教學(xué)設(shè)計(jì)中，花更多精力籌備與設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，于有形和無形當(dāng)中更好地對學(xué)生進(jìn)行思政教育，實(shí)現(xiàn)“三全育人”的目標(biāo)。