物理化學教學中貫徹環(huán)保法治理念的復合型人才培養(yǎng)研究

陳鈺 梁紅蓮 高楓 張景華 段耀廷 白月

【摘 ? 要】 ? 大學物理化學科目是一門與環(huán)境保護息息相關的基礎自然學科。物理化學教學與《河北省生態(tài)環(huán)境保護條例》相結(jié)合，從教學資料、教學反思、課堂教學、教學評價等角度對物理化學課程進行改革，以培養(yǎng)具有環(huán)保理念的高科技復合型人才。

【關鍵詞】 ? 物理化學;教學資料;教學反思;課堂教學;教學評價

Carrying Out the Spirit of "Regulations on Ecological Environmental Protection of Hebei Province" in Physical Chemistry Teaching to Cultivate Integrated Talents

Chen Yu*， Liang Honglian， Gao Feng， Zhang Jinghua， Duan Yaoting， Bai Yue

（Langfang Normal University， Langfang 065000， Hebei）

[Abstract] Physical chemistry is one of the basic natural subjects that are closely related to environmental protection. The physical chemistry teaching could be combined with the "Regulations on Ecological Environmental Protection of Hebei Province ". Furthermore， the physical chemistry curriculum is reformed from the perspectives of teaching materials， teaching reflection， classroom teaching， and teaching evaluation for the purpose of promoting the cultivation of high-tech compound talents with the concept of environmental protection.

[Keywords] physical chemistry; teaching materials; teaching reflection; classroom teaching; teaching evaluation

〔中圖分類號〕 ?G642.2 ? 〔文獻標識碼〕 ?A ? ? ? ? ? ? 〔文章編號〕 1674 - 3229（2021）03- 0000 - 00

0 ? ? 引言

《河北省生態(tài)環(huán)境保護條例》（以下簡稱《條例》）于2020年3月27日通過，自2020年7月1日實施，是河北省最新的環(huán)保條例。在大氣污染治理方面，《條例》在綠色能源、溫室氣體管控、散煤處理等方面提出更高的要求;在廢水治理方面，《條例》加強污水的處理、飲用水的保護和工業(yè)污染的控制;在土壤治理方面，《條例》加強垃圾分類管理制度，新增重金屬處理的內(nèi)容，實施重金屬污染物排放的總量控制。

在大學課堂中應該對《條例》中的環(huán)保法治理念有一定的體現(xiàn)[1]。物理化學是大學化學中的一個基礎自然學科，包括熱力學、相平衡、化學平衡、動力學、電化學、膠體界面、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容[2-4]，與環(huán)境保護及治理息息相關。物理化學教學改革有諸多方略[5-9]，但是文獻調(diào)研表明，由于《條例》在2020年3月27日剛剛通過，物理化學教學中貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念在文獻中尚未見報道。同時，物理化學各個章節(jié)的內(nèi)容是貫徹《條例》中環(huán)保法治理念的基礎。為了培養(yǎng)知法懂法的高科技復合型人才以加快美麗中國的建設和碳達峰碳中和目標的實現(xiàn)[10-15]，在大學物理化學教學中貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念十分必要。

本論文從以下方面探討在大學物理化學教學中貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念：（1）教學資料;（2）課堂教學;（3）教學評價;（4）教學反思。物理化學教學與《條例》的首次結(jié)合有利于貫徹《條例》精神，加快培養(yǎng)知法懂法的高科技復合型人才。

1 ? ? 教學資料

1.1 ? 教材

大學物理化學的教學資料主要的依據(jù)是教材。但是，隨著依法治理環(huán)境污染進程的不斷加快和《條例》的最新通過，傳統(tǒng)物理化學教材的內(nèi)容需要有所改變，以體現(xiàn)《條例》中的環(huán)保法治理念。《條例》中新增了重金屬處理的內(nèi)容，現(xiàn)以重金屬處理為具體例子，探討物理化學教材中需要的幾點修訂：（1）在緒論中增加重金屬污染的嚴重性和危害性、環(huán)境保護和環(huán)境治理的急迫性、重金屬污染物的分類及重金屬污染治理與物理化學基本理論聯(lián)系。（2）在相關章節(jié)的背景部分增添重金屬污染事故的例子，并從物理化學基本理論的角度闡述應對策略。具體來說：電化學部分增加電極電勢、超電勢、重金屬離子電沉積等內(nèi)容;在熱力學部分增加吸附劑吸附重金屬離子的吉布斯自由能變的計算內(nèi)容，以判斷重金屬離子的處理是否能夠發(fā)生以及效率問題;在動力學部分探討重金屬離子與吸附劑的相互作用機理、吸附活化能、吸附速率常數(shù);在膠體界面部分增加重金屬離子在水溶液中的表面吸附類型以及固體吸附劑吸附水中重金屬離子的吸附模型。

1.2 ? 其他資料

課外資料包括：（1）《條例》等法律條文;（2）最高人民法院總結(jié)的環(huán)境污染典型案例;（3）利用物理化學理論知識治理環(huán)境相關方面的書籍;（4）環(huán)境保護與環(huán)境治理的國內(nèi)外論文、專著、專利、會議等;（5）有關環(huán)境、法律、科技的報紙、論壇、新聞、視頻等;（6）也可以借助當今互聯(lián)網(wǎng)傳播速度極快的微博、微信公眾號、快手、抖音、直播等媒介宣傳物理化學教學以貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念。要從知識供給側(cè)上改變以往只依靠教材的傳統(tǒng)思維，加快用學生喜聞樂見的方式去傳播物理化學教學以貫徹《條例》精神，確保讓大學生明白環(huán)境保護的緊迫性和物理化學知識的重要性，確保讓大學生能從物理化學學習中領悟《條例》精神，能感受到學習的愉悅性和法律的正義性。

2 ? ? 課堂教學

2.1 ? 教案

良好的教案是物理化學教學取得良好效果的保證。在教學目標中的情感態(tài)度與價值觀中要重點強調(diào)養(yǎng)成環(huán)境保護、依法治理環(huán)境和《條例》中的環(huán)保法治理念。教學重點和難點仍舊要以物理化學的基礎知識為核心，以環(huán)境治理中涉及的物理過程和化學反應為重點。教學引入過程可以加入全世界或全國重大的環(huán)境污染事件為基礎，或者以最高人民法院、裁判信息網(wǎng)公布的環(huán)境污染經(jīng)典案例為基礎，以提高學生的學習興趣和學習積極性[16]，然后提出問題的解決方法、污染物的種類及其物理化學性質(zhì)，最終引入到要講的內(nèi)容。

例如，在講解熱力學第二定律的時候，先引用羅丹明B污染物的毒性和致癌性，廢水中羅丹明B的去除要怎么樣選擇吸附劑？什么樣的吸附劑才能保證吸附的發(fā)生？吸附劑吸附羅丹明B的效果能達到多少？根據(jù)上述問題介紹物理化學熱力學第二定律中的最廣泛使用判據(jù)：吉布斯自由能判據(jù)。吉布斯自由能判據(jù)的具體內(nèi)容為當吉布斯自由能變的值大于零時吸附羅丹明B不能發(fā)生，當吉布斯自由能變小于0時吸附羅丹明B可以發(fā)生[3， 4， 17]。以此引入到什么是吉布斯自由能、怎么計算吉布斯自由能變、還有沒有其它的判據(jù)、各種判劇的適用條件等一系列與熱力學第二定律相關的核心問題。有關吸附速率和吸附機理的問題則可以在物理化學的動力學部分介紹。除了通過物理吸附和化學吸附途徑吸附羅丹明B之外，電化學降解方法處理廢水中羅丹明B也是一種高效的途徑。那么，電化學處理羅丹明B又與哪些物理化學知識相關呢？通過這些疑問可以講解電極類型、電勢測定、可逆電極電勢、超電勢、析出電極電勢，這樣能自然過渡到能斯特方程及方程中涉及的平均離子活度、平均離子活度系數(shù)、離子強度、離子氛等內(nèi)容。

2.2 ? 以學生為中心

一定要始終堅持以學生為中心的課堂教學模式。由于《條例》剛剛通過，學生對條例中的內(nèi)容不熟悉，所以，應該在上課之前通過微信或QQ等形式把《條例》內(nèi)容發(fā)給學生[5]，與環(huán)境治理相關的條款要重點標出來，先讓學生提前學習。這樣，在物理化學課堂引入課題講解《條例》相關內(nèi)容的時候，學生不會感覺到陌生和突兀。上課的時候，讓學生積極發(fā)言，思考怎樣從生活上保護環(huán)境和治理環(huán)境污染，分析環(huán)境污染涉及的《條例》條款，分析污染物的具體成分，然后從物理化學的角度去分析環(huán)境的治理方案。

同時，以兩三人小組的形式讓學生們組內(nèi)交流討論，促進形成探討、分析和反饋的良好氛圍。除了發(fā)言和小組討論外，可以每堂課都安排一個學生上講臺發(fā)表兩三分鐘時間的演講，這樣不僅有利于學生學習科學知識，增加法律意識，還能有利于練習學生的演講能力和表達能力。另外，可以把課堂表現(xiàn)當成物理化學平時成績的一部分以激勵學生，則學生會更加喜歡把物理化學的基礎知識和《條例》中的環(huán)保法治理相結(jié)合，以加快培養(yǎng)知法懂法的高科技復合型人才。

3 ? ? 教學評價

3.1 ? 在考試題目中引入《條例》精神

現(xiàn)在大學生還是習慣做題目，學生對期中和期末考試特別關注，所以在物理化學考試題目中引入《條例》中的環(huán)保法治理肯定是一個宣傳《條例》精神、學習物理化學知識及培養(yǎng)復合型人才的一個好方法。現(xiàn)在好多高等院校規(guī)定在期中和期末考試中，期末考試成績占學生總成績的80%～90%，而且要有一定比例的應用型題目。如果能在應用型題目的背景中加入一定的《條例》條款、環(huán)境污染的案例及環(huán)境治理的物理化學知識，則能更好的促進在物理化學教學中貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念，培養(yǎng)復合型人才。

另外，傳統(tǒng)考試中的大題一般均為純粹的計算題，不利于培養(yǎng)大學生的綜合能力，加入文字理念分析題則有利于培養(yǎng)大學生上述綜合能力的。文字理念分析題可以結(jié)合《條例》中的最新環(huán)保法治理念、環(huán)境保護和物理化學知識。具體例子如下：先在題目背景中結(jié)合《條例》的第四十八條規(guī)定“禁止露天焚燒秸稈、落葉、荒草等產(chǎn)生煙塵污染的物質(zhì)”，然后結(jié)合京津冀嚴重的秸稈焚燒的污染問題著重強調(diào)秸稈資源化利用的必要性。最后，從綠色溶劑處理生物質(zhì)的吉布斯自由能變、溶解動力學、溶解能壘的角度讓學生分析如何提高秸稈溶解的效率。

3.2 ? 在平時成績中融入《條例》法律知識

平時成績一般占學生物理化學總成績10%～20%的分數(shù)，平時考核中可以加入讓學生談談《條例》中環(huán)境污染治理的一些具體思路，用物理化學知識解決環(huán)境治理的具體方法，讓學生之間討論且評價各種解決方案的優(yōu)劣。除此之外，還可以讓少許的學生提前準備好自己喜歡的環(huán)境污染案例并在課堂上分享解決方法并讓大家來評論和建議。另外，鼓勵學生去實地調(diào)研一些環(huán)境污染的具體事例并制作好圖片、視頻，讓學生在課堂上分享《條例》中的環(huán)保法治理念和相關的物理化學知識。

對于開始進實驗室開展環(huán)保相關方面研究的學生，可以讓學生結(jié)合自己科學研究的具體課題來分析《條例》中與環(huán)境污染有關的內(nèi)容，及所用到的物理化學知識，這樣可以打造結(jié)合科研、法律和物理化學等多種知識的課堂，有利于培養(yǎng)復合型人才。要綜合考察學生的平時表現(xiàn)，而不是只局限于像高中生一樣做題目，背公式，要把《條例》中的環(huán)保法治理念融入到物理化學基礎知識中去，努力讓學生能成為具有法治意識的高科技復合型人才。

4 ? ? 教學反思

教學反思是提高物理化學教學質(zhì)量的關鍵一步。首先，在教學反思中要發(fā)揚物理化學教學中的成功經(jīng)驗。物理化學課堂中弘揚《條例》中的環(huán)保法治理念是文獻中的首次探索，《條例》也是剛剛通過，所以具有一定的難度。過程中總結(jié)的成功經(jīng)驗一定要繼續(xù)應用。第二，在教學反思中要吸取教學過程中失敗之處及預計與實際情況的矛盾之處，關鍵在于提出新型且有效的解決方案，讓學生喜歡學、學得懂、能記住、會應用。第三，教學中遇到的問題要及時記錄好，課后自己寫在教學日記里，還可以找本單位物理化學課題組的老師們多多討論，增加課堂的開放度。第四，要反復研習《條例》內(nèi)容、物理化學知識、教案、學生等一切與物理化學教學相關的知識，活到老學到老，并及時驗證和調(diào)整自己的想法。

5 ? ? 結(jié)論

總之，大學物理化學教學與最新《條例》中的環(huán)保法治理念的首次有機結(jié)合具有新穎性、創(chuàng)造性、現(xiàn)實性和可行性，對高科技復合型人才的培養(yǎng)具有重大意義。從教學資料、課堂教學、教學評價和教學反思等角度分析在大學物理化學教學中貫徹《條例》中的環(huán)保法治理念有利于高科技復合型人才的培養(yǎng)?！稐l例》雖然只是河北省的地方性法規(guī)，但是《條例》的環(huán)保標準高于國家環(huán)保標準，有利于全國生態(tài)環(huán)境的建設。大學物理化學教學與環(huán)保法結(jié)合以培養(yǎng)復合型人才的思路也可應用到化工、物理、生物、文學、哲學等其它的課程。

參考文獻：

[1] 陳海嵩. 國家環(huán)境保護義務的溯源與展開[J]. 法學研究，2014，36 （3）：62-81.

[2] 劉建， 趙龍濤， 張倩. 淺談應用型本科物理化學教學[J]. 化學教育，2014， 35 （24）：20-22.

[3] 傅獻彩， 沈文霞， 姚天揚， 等. 物理化學（5版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2005.

[4] 朱文濤， 物理化學（1版）[M]. 北京：清華大學出版社， 1995.

[5] 傅麗， 梁紅蓮， 趙娣， 等. 基于線上線下的混合教學模式在《物理化學》課程教學中的應用[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2020， 20 （1）：110-112.

[6] 陳洪濤， 李三鳴. 藥學類專業(yè)物理化學教學如何培養(yǎng)學生的學習興趣[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2015， 15 （3）：109-111.

[7] 傅麗， 李愛昌， 吳昊， 等. 對“純液體飽和蒸氣壓的測量”實驗的幾點思考[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2012， 12 （4）：60-61+64.

[8] 梁紅蓮， 王樹軍， 傅麗， 等. 高師院校統(tǒng)計熱力學教學實踐與探索[J]. 化工高等教育，2019， 36 （3）：99-103.

[9] 陳鈺， 趙娣， 劉洪燕， 等. MXene融入化學教學的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)研究[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2021， 21 （1）：40-45.

[10] 李杰， 王俊， 李翠勤， 等. 產(chǎn)學研合作教育培養(yǎng)應用化學專業(yè)復合型人才[J]. 廣東化工，2014， 41 （2）：122+112.

[11] 孟秋冬， 肖谷清， 胡擁軍. 環(huán)境工程與化學工程復合型人才的培養(yǎng)[J]. 廣東化工，2014， 41 （24）：144-145.

[12] 任萍， 張成根， 陳樂培， 等. 以應用型人才培養(yǎng)為目標的材料化學專業(yè)高分子實驗課程改革[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2018， 18 （1）：104-107.

[13] 肖立偉， 王樹軍， 彭曉霞， 等. 應用型人才培養(yǎng)模式下的實驗課程教學改革探索[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2019， 19 （2）：114-116.

[14] 陳少華， 馮紹杰， 丁益， 等. 建筑類特色應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)模式構(gòu)建實踐[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2019， 19 （2）：120-122.

[15] 葛金龍， 王傳虎. 應用型人才培養(yǎng)模式下《材料化學實驗》課程教學改革探討[J]. 廊坊師范學院學報（自然科學版），2015， 15 （6）：105-107.

[16] 楊風霞， 連照勛， 王愛榮. 物理化學課堂教學中的興趣教育[J]. 化學教育，2011， 32 （8）：28-31.

[17] 陳凱， 馬宏佳， 劉光祥. 物理化學課程“熱化學”主題學習歷程研究——化學師范生知識建構(gòu)的文本分析[J]. 化學教育，2019， 40 （14）：53-60.

[收稿日期] ? 2021-00-00

[基金項目] ? 廊坊市教育科學規(guī)劃基礎教育重點專項“思維導圖在高考化學試卷分析中的應用研究”（JCJY202003）;廊坊師范學院教學改革項目“基于演示實驗的大學物理化學課堂教學研究”（K2019—46、K2020—10）

[作者簡介] ? 陳鈺（1988- ），男，博士，廊坊師范學院化學與材料科學學院講師，研究方向：綠色化學與物理化學。