蘊含課程思政理念的物理化學(xué)教學(xué)設(shè)計與混合式教學(xué)實踐
——以“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)——具有簡單級數(shù)的反應(yīng)”為例

候雨佳，王秀英，賈能勤

上海師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，上海 200234

習(xí)近平總書記指出，高校思想政治工作要用好課堂教學(xué)這個主渠道，提升思想政治教育親和力和針對性，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》中明確指出，專業(yè)教育課要根據(jù)自身特色和優(yōu)勢，深度挖掘提煉專業(yè)知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，科學(xué)合理拓展專業(yè)課程的廣度、深度和溫度，增加課程的知識性、人文性，提升引領(lǐng)性、時代性和開放性[1]。課程思政是圍繞立德樹人的根本目標(biāo)進行的全方位的教學(xué)模式改革，要求教師在各個教學(xué)環(huán)節(jié)中精雕細琢來激活學(xué)生，通過知識傳授與能力培養(yǎng)潤物無聲地融入價值塑造，真正實現(xiàn)“三位一體”[2]。

物理化學(xué)作為化學(xué)人才培養(yǎng)的核心課程，已經(jīng)進入了一個全新的發(fā)展階段，其內(nèi)涵趨于多元，層次更加豐富，有利于培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)觀察、進一步解釋化學(xué)現(xiàn)象背后的本質(zhì)。由此可見，物理化學(xué)課的教學(xué)目的，不應(yīng)僅停留在知識和技術(shù)的傳授，而應(yīng)該突出世界觀和方法論教學(xué)，突出學(xué)生綜合評價能力、學(xué)科思維能力和批判創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[3]，因此，在化學(xué)學(xué)科知識的基礎(chǔ)上探尋蘊含課程思政理念的物理化學(xué)課程的實施路徑顯得尤為重要。

1 蘊含課程思政理念的物理化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀和問題

物理化學(xué)課程本身就具有理論性強、概念繁多、公式復(fù)雜的特點，許多學(xué)生表示對于知識的理解與內(nèi)化存在難度，通過分析教學(xué)內(nèi)容，反思教學(xué)方式，發(fā)現(xiàn)正在使用的物理化學(xué)教材內(nèi)容側(cè)重理論知識的傳授，使用教材教學(xué)的過程中雖然強化了學(xué)生的知識素養(yǎng)，卻也忽視了學(xué)生的三觀養(yǎng)成；教師在進行物理化學(xué)教學(xué)的過程中存在同步進行思政教育的意識，但思政元素與物理化學(xué)知識之間僅簡單拼接，思政素材往往是作為導(dǎo)入情境，或者一筆帶過，思政元素的出現(xiàn)并沒有對學(xué)生理解理論知識起到很大的幫助；除此以外，教師的教學(xué)過程多為教師教、學(xué)生聽，課堂枯燥單一，物理化學(xué)這一領(lǐng)域本身就是集合了化學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科的綜合復(fù)雜課程，單一的公式推導(dǎo)與原理學(xué)習(xí)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被逐漸消磨。

基于以上分析，我們認為教學(xué)的目的是要實現(xiàn)傳遞知識的同時幫助學(xué)生塑造正確價值觀念，實現(xiàn)全方位育人，于是我校對物理化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式進行重構(gòu)：通過對思政素材的挖掘，將思政與化學(xué)融合，創(chuàng)新教學(xué)方法與評價方法，開發(fā)了蘊含課程思政理念的物理化學(xué)課程，以期實現(xiàn)專業(yè)教學(xué)與思政教學(xué)雙管齊下，培養(yǎng)優(yōu)秀的棟梁之材。

本文以“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)——具有簡單級數(shù)的反應(yīng)”一課為例，詳述蘊含課程思政理念物理化學(xué)課程的設(shè)計方法與教學(xué)實踐。

2 蘊含課程思政理念的物理化學(xué)教學(xué)設(shè)計

工欲善其事，必先利其器，欲實現(xiàn)思政與化學(xué)的協(xié)同育人，就要梳理清楚思政線和化學(xué)線?；谖锢砘瘜W(xué)教材內(nèi)容，縱觀科學(xué)研究歷程，可以發(fā)現(xiàn)無論是古人的智慧，或者是歷史的長河，還是隨處可見的生活現(xiàn)象亦或是蓬勃發(fā)展的中國技術(shù)，都有物理化學(xué)的蹤跡。我們將民族情懷、科學(xué)精神、社會責(zé)任、使命擔(dān)當(dāng)作為情境素材穿插在物理化學(xué)的授課過程中，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時傳遞科學(xué)精神，弘揚文化自信；在夯實理論基礎(chǔ)的同時深化立德樹人的教育理念。在“化學(xué)動力學(xué)”這一章節(jié)中，我們深刻挖掘與化學(xué)動力學(xué)有關(guān)的思政素材，如表1所示，并通過教學(xué)設(shè)計將思政線與化學(xué)線交織，讓課程思政與物理化學(xué)兩軌并行。

表1 “化學(xué)動力學(xué)”中的思政元素

在“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)——具有簡單級數(shù)的反應(yīng)”這一課的設(shè)計過程中，我們就通過“挖掘-重構(gòu)-融合”的模式進行教學(xué)設(shè)計。

2.1 在“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)”中挖掘思政元素

2.1.1 感受科學(xué)精神

傅鷹先生說過：“化學(xué)可以給人以知識，化學(xué)史可以給人以智慧”[4]，因此在蘊含課程思政理念的物理化學(xué)課堂上，帶領(lǐng)學(xué)生順著化學(xué)發(fā)展的歷史長河，感受科學(xué)家們在化學(xué)動力學(xué)中這一研究領(lǐng)域內(nèi)前赴后繼的努力，不停追求真相，不斷開拓創(chuàng)新，可以幫助學(xué)生在建構(gòu)知識體系的同時，提升科學(xué)素養(yǎng)。

例如在教學(xué)化學(xué)動力學(xué)方程時，帶領(lǐng)學(xué)生去追溯這一公式的誕生過程：從1799年貝托雷提出“研究化學(xué)反應(yīng)不僅要看是否反應(yīng)，還要看反應(yīng)中各個物質(zhì)的質(zhì)量及其產(chǎn)物的性質(zhì)”；到1800-1802年，貝托雷注意到反應(yīng)速率在一個反應(yīng)進行的過程中的變化情況；再到1850年，威廉米發(fā)現(xiàn)在水溶液中酸催化蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)中，在時間間隔dt內(nèi)，轉(zhuǎn)化了的蔗糖量與當(dāng)時尚存在的蔗糖量M成正比。

如此從提出、到定性、到定量的研究歷程，展示了科學(xué)家們從靈感、到發(fā)現(xiàn)、到深究的研究過程，這段化學(xué)史是簡單的數(shù)學(xué)公式背后科學(xué)家們接續(xù)奮斗的身影，可以帶領(lǐng)學(xué)生從感性的認識到科研的魅力，感受故事背后所展現(xiàn)的堅持不懈與鍥而不舍，在他們的心中，埋下用科學(xué)謀復(fù)興的種子。

2.1.2 體悟社會責(zé)任

化學(xué)知識從不是紙上空言，它們源于生活，又被應(yīng)用于生活，通常被用來解決生活生產(chǎn)中遇到的各種各樣的問題與障礙。在蘊含課程思政理念的物理化學(xué)課堂上，可以帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的化學(xué)元素，引導(dǎo)學(xué)生利用物理化學(xué)知識解決生活生產(chǎn)中的問題，既可以帶領(lǐng)他們聯(lián)系理論和實際，更重要的是可以鍛煉學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力，形成“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如在本節(jié)課中反應(yīng)級數(shù)的測定正是考古工作中測定文物年代的重要方法，我們國家有著悠久的歷史，近幾年出土的三星堆文物更是引發(fā)了大家熱切的關(guān)注和討論，以此作為情境講述14C測年法的作用和意義，可以幫助學(xué)生更好地感受簡單級數(shù)反應(yīng)在真實情境中的重要作用。反應(yīng)級數(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在藥物用法用量的研究中，藥物服用的頻率是多少、每次服用的劑量是多少，都可以利用一級反應(yīng)的公式計算得出，這一素材可以讓學(xué)生深刻體會到物理化學(xué)的知識與我們的生活息息相關(guān)。

通過這兩個素材，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)學(xué)會物理化學(xué)的知識可以解釋問題，而學(xué)好物理化學(xué)的知識可以解決問題，從而帶領(lǐng)學(xué)生攀登理論的高峰，建設(shè)生活的大廈，引導(dǎo)他們用知識武裝大腦，用學(xué)識為人民服務(wù)的責(zé)任意識。

2.2 將思政元素融入“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)過程

在尋找到“化學(xué)動力學(xué)方程的誕生”“三星堆遺址新發(fā)現(xiàn)與14C測年法”“藥物用法用量的根據(jù)”這三個思政素材之后，如何將思政素材與物理化學(xué)知識相融合成為了亟待解決的問題。

在對素材分析后，我們重構(gòu)了教學(xué)思路及內(nèi)容，在傳授知識的同時，將“化學(xué)動力學(xué)方程的誕生”這一素材置于剖析化學(xué)動力學(xué)方程之前，回溯歷史的同時幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)公式的背景和來歷，為方程的建立做鋪墊；將“三星堆遺址新發(fā)現(xiàn)與14C測年法”“藥物用法用量的根據(jù)”這兩個素材作為本節(jié)課需要解決的實際問題項目，置于課堂首和尾，采取“提出問題-學(xué)習(xí)知識-解決問題”的教學(xué)策略以形成貫穿課堂的思政線，貫徹科學(xué)來源于生活并服務(wù)于生活的化學(xué)學(xué)科思想，不僅為抽象的概念賦以形象的事物來持續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，且深化了化學(xué)動力學(xué)在考古學(xué)和實際生活中的應(yīng)用，更可以牢固樹立對于科學(xué)的態(tài)度與科技服務(wù)人類的社會責(zé)任意識。

3 蘊含課程思政理念的物理化學(xué)混合式實踐

為順應(yīng)教育信息化2.0[5]時代課堂教學(xué)改革的需要，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，改善傳統(tǒng)課堂學(xué)生被動聽講、單向吸收的局限，讓理性的化學(xué)與感性的思政真正內(nèi)化為學(xué)生的知識和素養(yǎng)，我校通過將課堂細化為課前、課上、課后三個板塊，結(jié)合學(xué)生的認知規(guī)律設(shè)計課程環(huán)節(jié)，這樣既彌補了每周一次課的不連續(xù)性弊端，也可以在滿足整體學(xué)習(xí)進度統(tǒng)一的前提下最大程度上實現(xiàn)因材施教，同時在“后疫情”時代，混合式教學(xué)法設(shè)計過程中儲備的豐富線上視頻素材也可以更加靈活地應(yīng)對突如其來的網(wǎng)課安排，例如2022年上半年受疫情影響采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，我們通過視頻觀看，同學(xué)線上討論，教師線上答疑等環(huán)節(jié)彌補無法線下授課的遺憾，讓物理化學(xué)課堂更加靈活有趣。

線上線下混合教學(xué)法的目的在于從方式上或技術(shù)手段上改革，如圖1所示混合式教學(xué)過程，上課前學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過在“中國大學(xué)MOOC”網(wǎng)站觀看自制“蘊含課程思政理念的物理化學(xué)”微課視頻，進行課前測試，完成知識的認知階段；在課程中，以教師講授、課堂討論、學(xué)生實驗、思考引導(dǎo)為主，教師跟據(jù)學(xué)生實際掌握新知識的情況，通過細講、精講、講練結(jié)合的方式，再將重點和難點一一攻破，實現(xiàn)知識點認識的深化階段；通過物理化學(xué)實驗課學(xué)習(xí)，實現(xiàn)知識的擴展階段；最后在課程結(jié)束時，利用“超星學(xué)習(xí)通”和“微信”進行線上拓展學(xué)習(xí)，答疑及討論，并要求學(xué)生完成章節(jié)內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，實現(xiàn)知識的再認識階段。教學(xué)過程如圖1所示。

圖1 蘊含課程思政理念的物理化學(xué)混合式教學(xué)過程

以“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)——具有簡單級數(shù)的反應(yīng)”這一課為例：

從教學(xué)內(nèi)容上看，從基礎(chǔ)理論應(yīng)用到高階性研討，借助啟發(fā)式問題引導(dǎo)，從人類認識自然的過程、科學(xué)發(fā)展的歷史角度，深入淺出地進行知識點講解，不斷激發(fā)學(xué)生的興奮點，引導(dǎo)學(xué)生參與到課堂討論、分析、評判等教學(xué)過程中，幫助學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)模型的方式來研究化學(xué)反應(yīng)，并用化學(xué)反應(yīng)速率方程式來描述一級反應(yīng)進程，提升高階思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。將四川三星堆考古過程及藥物釋放與本節(jié)課的一級反應(yīng)速率方程的應(yīng)用有機結(jié)合起來，讓學(xué)生明白知識不再是書本上的死知識，而是可以產(chǎn)生有用價值的活知識，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，增強學(xué)生的民族自豪感和愛國熱情，實現(xiàn)了關(guān)于科學(xué)精神和文化自信的引導(dǎo)與滲透。

從教學(xué)環(huán)節(jié)上看，課前教師布置預(yù)習(xí)作業(yè)，要求學(xué)生在中國大學(xué)MOOC平臺上觀看“一級反應(yīng)”微課視頻，完成課前測試，并通過平臺討論區(qū)或微信提出預(yù)習(xí)過程中遇到的問題，教師可通過平臺獲得測試分數(shù)，以此作為診斷性評價的量化數(shù)據(jù)，既是對課前線上學(xué)習(xí)的監(jiān)督保證，也是對課堂內(nèi)容的鋪墊，微視頻側(cè)重思政案例的講解，有利于科學(xué)思想與價值觀念的形成。教學(xué)過程中進行形成性評價，針對“如何確定文物的年代”“醫(yī)囑上藥物用法用量的根據(jù)”展開課堂討論，通過學(xué)習(xí)通平臺的搶答、抽簽等環(huán)節(jié)推進，學(xué)生根據(jù)剛剛學(xué)習(xí)過的一級反應(yīng)和提供的公式展開分析和討論，有利于課堂氣氛的活躍與知識的活學(xué)活用。該節(jié)的課后作業(yè)引入了蘊含思政元素的新題目、思維導(dǎo)圖創(chuàng)作的新形式，幫助學(xué)生活學(xué)活用，通過學(xué)習(xí)通平臺完成化學(xué)動力學(xué)階段檢測，起到系統(tǒng)檢測的作用，有助于學(xué)生全面理解書本上的知識。在學(xué)期末進行總結(jié)性評價(即期末考試)。課堂活動、階段檢測和期末測試均通過學(xué)習(xí)通平臺輔助計分。中國大學(xué)MOOC平臺和學(xué)習(xí)通平臺各有優(yōu)勢，前者可以使微課視頻面向大眾，而后者可以進行多樣的課堂活動，且兩個平臺均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整理和分析，教師僅需通過EXCEL軟件簡單操作即可匯總得到學(xué)期總評，不僅出錯率低，更重要的是省時省力，教師可以將重心放在課程設(shè)計和與學(xué)生的交流中。

在“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)——具有簡單級數(shù)的反應(yīng)”這一課的教學(xué)過程中，我們堅持在課程評價中體現(xiàn)課程思政的理念，通過多渠道討論互動，全流程學(xué)習(xí)輔助，全過程數(shù)據(jù)支持，來驗證教學(xué)目標(biāo)的達成情況，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 蘊含課程思政理念的物理化學(xué)混合式教學(xué)評價數(shù)據(jù)及思政素材

通過數(shù)據(jù)反饋可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生都能按時完成預(yù)期作業(yè)，且慕課微視頻的內(nèi)容有助于學(xué)生對于舊知的復(fù)習(xí)和新知的熟悉，課前的線上學(xué)習(xí)過程可以起到預(yù)熱課堂的作用；通過課堂考勤和習(xí)題作業(yè)可以看到學(xué)生對于物理化學(xué)課程的學(xué)習(xí)都能端正態(tài)度，從主觀上有利于課程的推進；通過對課堂觀察可以發(fā)現(xiàn)，思政素材可以引發(fā)學(xué)生熱切的討論，由此可見在物理化學(xué)中引入課程思政可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生掌握并運用化學(xué)知識；階段檢測成績從客觀上證明，蘊含課程思政理念的物理化學(xué)有利于學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用。經(jīng)過對于物理化學(xué)課程的改進后，同學(xué)們在學(xué)習(xí)通、中國大學(xué)MOOC等平臺上表達了自己的對于課程的主觀感悟，可見，通過這樣的教學(xué)，我們不僅完成了專業(yè)知識的輸入，也做到了全方位育人的教育目標(biāo)。

4 結(jié)語

通過開發(fā)、設(shè)計并實踐蘊含課程思政理念的物理化學(xué)課程，在物理化學(xué)中融合科學(xué)精神、社會責(zé)任等思政元素，將顯性課堂與隱性課堂相結(jié)合，利用先進的技術(shù)手段來實現(xiàn)教學(xué)的連續(xù)性，擴大因材施教的限度，最終實現(xiàn)立德樹人、三全育人的教學(xué)目標(biāo)。目前，本課程還在不斷地完善、探索，希望通過不斷的努力和優(yōu)化，打造成一門深受學(xué)生喜愛的課程。