物理化學課程思政建設的探索與實踐

［摘 要］物理化學課程思政建設應基于立德樹人的根本任務，結合學情分析，將課程思政要素融入教學目標和教學實踐。文章以“化學動力學基礎”教學為例，深入挖掘其中蘊含的科學精神、科學素養(yǎng)和家國情懷等思政元素，運用混合式教學方法開展教學實踐，在不同教學環(huán)節(jié)中融入思政元素，以期為思政課與專業(yè)課協(xié)同育人提供參考。

［關鍵詞］物理化學；化學動力學；課程思政；混合式教學

［中圖分類號］G641；O64 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2025）03-0107-05

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上著重強調，各類課程要“用好課堂教學這個主渠道”，要“與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”[1]?！陡叩葘W校課程思政建設指導綱要》指出，理工科類專業(yè)課程要注重對學生科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，提高學生解決問題的能力，培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀高峰的責任感和使命感[2-4]。本文從高校理工科專業(yè)課課程思政出發(fā)，探索物理化學課程思政建設。

物理化學作為化學和材料專業(yè)人才培養(yǎng)的核心基礎課程，理論性強、涵蓋范圍廣、知識跨度大，在構建知識結構、能力結構和素質結構方面發(fā)揮著學科基石的作用[5-7]。物理化學課程的教學目的為：既要實現(xiàn)基礎理論知識的傳授，又要提升學生利用理論知識解決實際問題的能力，還要突出培養(yǎng)學生的科學精神、科學素養(yǎng)和社會責任等。因此，在物理化學教學過程中融入思政元素十分重要。具體以“化學動力學基礎”為例，要深度挖掘專業(yè)知識體系中蘊含的科學思想和精神內涵，在各個教學環(huán)節(jié)中潤物細無聲地融入思政元素，在知識傳授和能力培養(yǎng)的過程中塑造價值觀念，構建課程育人格局，實現(xiàn)立德樹人目標。

一、物理化學學情分析

南京郵電大學（以下簡稱我校）是國家“雙一流”建設高校，其物理化學課程是面向材料科學與工程學院材料化學、高分子材料與工程專業(yè)本科二年級下及三年級上學生開設的一門核心基礎課程，旨在為化學及材料專業(yè)的學生未來從事化學、化工及材料等領域的工作和科學研究奠定理論基礎。該課程內容涵蓋化學熱力學、動力學、電化學和界面化學等領域，具有內容繁雜、理論性強、公式多、計算量大等特點。我校材料科學與工程學院物理化學課程的教學需主要探討兩個問題：一是材料相關的反應方向和限度問題，屬于熱力學范疇；二是化學反應的速率和機理問題，屬于動力學范疇。在長期的教學實踐中，通過課堂反饋、成績分析及學生交流等方式，發(fā)現(xiàn)本課程教學過程中存在以下學情問題：（1）學生基礎知識不夠扎實；（2）學生創(chuàng)新思維能力不足；（3）學生學習動力有待提升；（4）“育人”和“育才”尚未實現(xiàn)有機統(tǒng)一。為此，本文以“化學動力學基礎”為例，探討如何將思政元素融入課程教學過程，實現(xiàn)立德樹人的目標。

二、物理化學教學中融入思政元素的教學設計

（一）教學目標

1. 知識目標

（1）了解“化學動力學基礎”領域發(fā)展的歷史背景、最新研究進展和發(fā)展趨勢。

（2）掌握基元反應、反應分子數(shù)及反應級數(shù)等基本概念和反應速率的表示方法，了解反應速率的測定方法，掌握簡單級數(shù)反應的反應特征及級數(shù)確定方法，掌握溫度、活化能對反應速率的影響，掌握阿倫尼烏斯公式中各項的含義及相關計算，了解鏈反應的特點與爆炸反應的機理。

2. 能力目標

（1）學生能夠將理論應用于實際，運用“化學動力學基礎”領域理論知識判斷反應進行的速率和影響因素，初步具備解決生產(chǎn)實踐中的問題的能力。

（2）學生能夠聯(lián)系科學前沿，運用“化學動力學基礎”領域理論知識在科學研究中發(fā)掘相關理論并建立動力學模型，得出具有理論支撐的科學結論。

3. 素質目標

（1）培養(yǎng)學生嚴謹求實、質疑批判和勇于創(chuàng)新的科學精神。

（2）培養(yǎng)學生的辯證思維能力，引導學生多角度理解基本概念和基礎理論，增強與其他學科知識的聯(lián)系。

（3）培養(yǎng)學生科技興國和產(chǎn)業(yè)報國的使命感。

（二）挖掘課程思政元素

從發(fā)展歷史看，“化學動力學基礎”作為物理化學課程的經(jīng)典分支之一，其發(fā)展歷程、研究對象和拓展應用中蘊含了豐富的科學精神、家國情懷、社會責任及文化傳承等思政元素。我們深刻挖掘該模塊的相關思政素材，并通過教學設計將思政元素融入教學過程，使課程思政和物理化學學習兩軌并行，激發(fā)學生的學習興趣，夯實學生的理論基礎，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，深化立德樹人的教育理念。

針對“化學動力學基礎”的內容特點，本文分別從發(fā)展歷程、基礎理論和應用拓展等方面剖析化學動力學中可融入的思政元素，如表1所示。

1. 基于發(fā)展歷程挖掘思政元素

通過介紹對化學動力學發(fā)展作出貢獻的科學家的事跡，使學生真切感受科學家們在這一研究領域不斷探索、嚴謹細致、開拓創(chuàng)新和堅持不懈的科學精神，幫助學生在識記基礎知識的同時，激發(fā)科研熱情，體會化學史帶給人們的智慧，實現(xiàn)科學史在構建知識、激發(fā)興趣、科學精神和社會文化等方面的教育價值。

例如，在教授化學速率常數(shù)與溫度的關系時，帶領學生追溯阿倫尼烏斯公式的誕生過程。阿倫尼烏斯在大量氣相反應和蔗糖在水溶液中轉化反應的研究工作中，提出了活化能的概念，建立了阿倫尼烏斯公式，成功描述了溫度與化學反應速率之間的關系。簡單的數(shù)學公式背后是阿倫尼烏斯大量的實驗驗證，激勵學生在面對困難和挑戰(zhàn)時，要有鍥而不舍和勇往直前的精神；阿倫尼烏斯勇于挑戰(zhàn)前人的觀點，建立科學的認知，鼓勵學生在學習和研究過程中保持批判和開放的思維，勇于創(chuàng)新，積極探索。

2. 基于基礎理論挖掘思政元素

化學動力學包含眾多經(jīng)典的理論和模型，這些都是一代代科學家不斷修正與發(fā)展的結果。隨著實驗方法和檢測手段的日新月異，化學動力學內容進一步完善。教師要在講授理論知識的同時，激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)學生的學習和科研能力。

例如，通過化學熱力學和化學動力學內容的比較講解，讓學生意識到反應發(fā)生的可能性和現(xiàn)實性的差別，感悟生活中做事時心動和行動的關系，引導學生從多個角度審視同一反應或原理。這有助于學生更加全面、深刻地理解知識點的內在邏輯和科學內涵，啟發(fā)學生提升將知識聯(lián)系融合的能力，培養(yǎng)學生的辯證思維能力以及解決實際問題的能力，為學生未來進行科學研究和創(chuàng)新奠定基礎。

3. 基于應用拓展挖掘思政元素

化學動力學的基本原理應用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及科學前沿等眾多領域，在相關的知識拓展應用中，強化學生理論聯(lián)系實際的意識，培養(yǎng)學生科技興國、產(chǎn)業(yè)報國的志向，激勵學生養(yǎng)成追求真理、發(fā)展創(chuàng)新、勇攀高峰的科學精神和用知識為人民服務的社會責任。

例如，講解催化劑在合成氨反應中的重要作用。合成氨作為一種重要的化工品，是農業(yè)生產(chǎn)的主要肥料，也是制作硝酸銨、炸藥等的原料之一。在工業(yè)生產(chǎn)中，使用鐵和鉬催化劑加快反應速率，滿足生產(chǎn)需求；在日常生活中，利用冰箱儲存食物減慢食物腐壞的速率，金屬表面涂油漆可減慢金屬腐蝕的速率，塑料中添加抗老化劑可延緩塑料老化的速率。通過這些生產(chǎn)生活中的案例，讓學生意識到物理化學與自身息息相關，抽象的物理化學知識通常能夠用來解決各種各樣的問題，從而持續(xù)激發(fā)學生的學習興趣，鍛煉學生利用物理化學知識解決問題的能力，使學生樹立用科學技術服務社會的責任意識。

三、開展線上線下混合式教學

在教學過程中，合理運用現(xiàn)代信息化教學技術，使之與教學內容深度融合，開展以學生為主體、以教師為主導的探究式學習活動。通過以線下教學為主、線上預習復習為輔的混合式教學方式，在課前、課上和課后三個模塊中靈活運用不同的思政元素融合策略，增強學生學習的主動性，滿足學生的個性化發(fā)展需求，讓物理化學課堂更加有趣生動。如圖1所示，在混合式教學過程中，課前，教師布置學習任務，并通過“雨課堂”發(fā)布學習資料，明確學習目標和課程重點、難點，進行課前測試，同時，學生通過自主學習新內容，初步構建知識框架；課上，教師根據(jù)學生課前學習情況，通過教師講授、學生討論、隨堂測試相結合的形式，引導學生深入學習課程內容，掌握課程內容；課后，教師要求學生總結課程重點內容、完成章節(jié)內容的思維導圖和章節(jié)典型習題，利用“雨課堂”和微信進行課下線上答疑和拓展學習，實現(xiàn)知識的內化、鞏固和提升。

以“化學動力學基礎”為例：

課前，教師通過“雨課堂”發(fā)布學習目標、學習資料和測試題目（如圖2所示），使學生明確該模塊的學習目標，這能夠驅動學生帶著任務去學習。學習資料側重思政案例的介紹。例如，了解化學動力學發(fā)展歷程，了解實際生產(chǎn)中合成氨反應的條件。學生在學習的過程中既能感受到科學精神，又能結合實際生產(chǎn)問題，激發(fā)學習興趣，增強科技報國的責任感。學生通過查閱資料和學習線上課件完成導學問題和測試題目；教師可以通過“雨課堂”平臺獲得測試分數(shù)，掌握學生的課前預習情況。通過課前線上學習環(huán)節(jié)，學生能夠初步了解本節(jié)課的學習目標、重點和難點，教師能夠根據(jù)學生的預習情況進行課堂授課。

課堂上，教師針對教學內容，利用多樣化的教學手段和教學資源，引導學生積極參與課堂活動。從化學熱力學和動力學不同角度分析同一反應，從化學動力學基礎理論到實際應用，從歷史發(fā)展到前沿科學領域，借助啟發(fā)式問題引導，由淺及深地講解知識點，推動學生討論交流，引導學生參與討論、分析、評判等課堂活動，激發(fā)學生的學習熱情。教師通過“雨課堂”平臺發(fā)布隨堂測試，讓學生根據(jù)剛學習過的內容作答，幫助學生進一步攻破重點和難點問題，同時，教師也可以及時掌握學生的學習情況，并針對薄弱環(huán)節(jié)重點講解。通過課堂上教師講授、學生討論和隨堂測試等環(huán)節(jié)，幫助學生掌握基本概念和相關模型，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，使學生了解理論知識的科學前沿應用，意識到知識不是只存在于課本中，學習也不是只發(fā)生在課堂上，而是與生產(chǎn)生活息息相關。這樣能在提升學生思維能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識的同時，實現(xiàn)科學精神的培養(yǎng)和家國情懷的涵養(yǎng)等。

課后，要求學生總結課程重點內容、完成章節(jié)內容的思維導圖和章節(jié)典型習題，并利用“雨課堂”和微信為學生及時答疑。在該模塊學習結束后，通過“雨課堂”平臺進行系統(tǒng)性檢測，加深學生對整個模塊的理解。

四、教學評價

物理化學傳統(tǒng)教學模式偏重以期末考試進行考核。這種評價方式重結果輕過程，無法體現(xiàn)對整個學習過程的評估和跟蹤。采用線上線下混合式教學模式后，教師可以借助“雨課堂”對課前預習和自學情況作出診斷性評價，對課堂表現(xiàn)情況以及課后作業(yè)完成情況作出形成性評價，在學期末還可以期末考試的形式進行總結性評價（具體評價體系比例如圖3所示）。對教學過程全部環(huán)節(jié)進行監(jiān)管并評價，可以幫助學生激發(fā)學習興趣，優(yōu)化學習策略，同時便于教師掌握學生的學習動態(tài)，并針對薄弱環(huán)節(jié)及時采取相關措施。此外，在該模塊的教學評價中，堅持體現(xiàn)課程思政理念，在課前預習、課上討論及課后作業(yè)中增加思政評價部分，在期中及期末考試中引入蘊含思政元素的新題目，實現(xiàn)專業(yè)教育和思政教育協(xié)同育人的目標。

五、考試成績分析

為了更加全面地評估這種教學模式的有效性，本次選擇2023級學生在該模式下的教學效果進行評估（見表2），將學生的成績進行對比，為后期教學提供指導和改進措施。

教師在授課過程中，分別采用兩種模式對2022級和2023級學生進行教學。其中，2022級學生采用傳統(tǒng)課程教學方式，2023級學生采用融入思政元素的混合式教學模式。結果表明，2022級學生有1人的成績低于60分，年級平均分為74.36分，說明有一部分學生未能很好地掌握課程知識；2023級學生的成績全都在60分以上，且有23.4%的學生成績在90分以上，年級平均成績提高至82.08分。由以上結果可知，基于線上線下混合式教學法，物理化學課程思政教學的實施，可以顯著提高學生自主學習的驅動力以及對物理化學知識的理解和應用能力。

此外，通過課后與學生交流和發(fā)放調查問卷發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過初步的教學實踐，對于“課前、課上和課后引入的思政元素印象深刻，能夠了解并描述科學歷史背景和最新發(fā)展趨勢，熟悉物理化學的基本研究方法和原理”這一目標，82%的學生自我評價為可以達成，18%的學生自我評價為基本達成；對于“在掌握一定方法和原理的基礎上，提升解決實際問題的能力，關注到專業(yè)相關的科學前沿問題、科研難點和市場熱點”這一目標，78%的學生自我評價為可以達成，12%的學生自我評價為基本達成；同時，部分學生在課程學習中科技興國和產(chǎn)業(yè)報國的使命感油然而生，從而堅定了在專業(yè)領域內科研深造和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的目標。

六、結語

課程思政建設的教學探索和實踐表明，在教授專業(yè)理論知識的同時，要充分關注學生的能力和素質培養(yǎng)。通過明確教學目標、重構教學內容、精心設計教學過程，借助先進的技術手段開展線上線下混合式教學，可以最大限度地發(fā)揮課程思政在高等院校思政教育中的重要作用。從物理化學課程思政效果來看，將科學精神、科學素養(yǎng)和家國情懷等思政元素潤物細無聲地融入整個教學過程，有利于實現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)和價值塑造三位一體的目標，最終實現(xiàn)立德樹人的教育目標。目前，針對本課程的開發(fā)、設計和實踐仍在不斷完善，希望通過團隊的不斷努力，為進一步推動課程思政實踐提供參考和指導。

［ 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(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[EB/OL].（2016-12-09）[2024-05-20].http：//dangjian.people.com.cn/gb/n1/2016/1209/c117092-28936962.html.

[2] 教育部關于印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL].（2020-06-01）[2024-06-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[3] 尹雪娜，楊珊珊，徐丹.“課程思政”的思考與探索：以有機化學為例[J].大學教育，2019（12）：96-98.

[4] 章熙春.構建新時代思政育人體系培養(yǎng)引領未來的時代新人[J].高等工程教育研究，2022（3）：124-128.

[5] 劉萬強，劉鑫微，張崇華.物理化學課程思政教學設計與實施：以“界面現(xiàn)象”為例[J].大學化學，2022，37（10）：155-161.

[6] 孫艷輝，南俊民，馬國正，等.界面物理化學中的課程思政元素挖掘與教學實踐：以“彎曲表面上的附加壓力”為實踐案例[J].大學化學，2024，39（11）：20-27.

[7] 趙紅梅，陸自強，李崧，等.課程思政引領下的物理化學教學探索與實踐[J].大學化學，2024，39（3）：210-217.

［責任編輯：黃緊德］