HPS模式在農(nóng)業(yè)大學(xué)物理化學(xué)課程思政教學(xué)中的實(shí)踐

陶亞奇，朱映光，李國(guó)華

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，南京 210095

1 引言

物理化學(xué)是自然科學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程，教師往往更關(guān)注于培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、理論和技能，而忽略其與思想政治教育的融合。2019年8月14日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見(jiàn)》，要求深度挖掘高校所有課程蘊(yùn)含的思想政治教育資源，解決好各類(lèi)課程與思政課相互配合的問(wèn)題，發(fā)揮所有課程育人功能，構(gòu)建全面覆蓋、類(lèi)型豐富、層次遞進(jìn)、相互支撐的課程體系，使各類(lèi)課程與思政課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[1]，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，這是新時(shí)期思想政治教育新的重要方向[2]。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的物理化學(xué)課程是理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重要專(zhuān)業(yè)課，同時(shí)也是農(nóng)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)等學(xué)院學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)課或選修課，課程覆蓋廣，選課學(xué)生多。因此在物理化學(xué)課程中發(fā)揮思想政治教育功能，培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，對(duì)實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)有著十分重要的意義[3]。

2 HPS教學(xué)模式實(shí)踐

2.1 HPS教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程設(shè)計(jì)

基于HPS教學(xué)模式，課程從歷史的角度考查物理化學(xué)學(xué)科發(fā)生、發(fā)展的過(guò)程及規(guī)律?；瘜W(xué)史不僅記錄了人類(lèi)通過(guò)化學(xué)知識(shí)認(rèn)識(shí)和改造世界的過(guò)程，還記錄了歷史長(zhǎng)河中一代代化學(xué)家們?yōu)榘l(fā)現(xiàn)真理而付出艱辛努力的精神財(cái)富。這些豐富有趣、生動(dòng)鮮活且與農(nóng)業(yè)大學(xué)專(zhuān)業(yè)特色相關(guān)的化學(xué)史知識(shí)，能讓學(xué)生深入了解化學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，還可以提高學(xué)生的批判性思維能力和科學(xué)素養(yǎng)。

HPS教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。首先，創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題。例如，講到表面化學(xué)中固體吸附理論時(shí)，通過(guò)土壤吸附重金屬污染物銅離子的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師提出問(wèn)題——等溫條件下吸附量和溶液濃度存在什么關(guān)系。然后，學(xué)生討論，教師引導(dǎo)。在此過(guò)程中教師要適當(dāng)進(jìn)行提示，以免天馬行空，沒(méi)有重點(diǎn)和方向。根據(jù)討論結(jié)果，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)吸附量和溶液濃度的函數(shù)關(guān)系，得出固體等溫吸附的Freundlich經(jīng)驗(yàn)式。接著，學(xué)習(xí)歷史，邏輯推理。教師和學(xué)生一起學(xué)習(xí)化學(xué)歷史資料，重現(xiàn)當(dāng)時(shí)科學(xué)家推導(dǎo)氣體單分子層吸附及BET多分子層吸附公式的過(guò)程。之后，內(nèi)化知識(shí)，培養(yǎng)素養(yǎng)。教師講解教材中固體吸附理論，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，構(gòu)建新的知識(shí)結(jié)構(gòu)。最后，師生評(píng)價(jià)和教師反思。學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)總結(jié)，完成線上線下作業(yè)，教師結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的反饋開(kāi)展教學(xué)反思，提升教學(xué)實(shí)踐的能力[5]。實(shí)踐證明，HPS模式教學(xué)可以很好地融入課程思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的唯物主義歷史觀、愛(ài)國(guó)主義情操、正確的價(jià)值觀及社會(huì)責(zé)任感。

圖1 HPS教學(xué)模式實(shí)踐過(guò)程設(shè)計(jì)

2.2 結(jié)合課程內(nèi)容選擇適合HPS教學(xué)的素材

物理化學(xué)是一門(mén)研究化學(xué)變化規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科，具有基礎(chǔ)性、理論性、先導(dǎo)性和綜合性等特點(diǎn)。教師在選擇開(kāi)展HPS模式進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容時(shí)，需要考慮已有化學(xué)史素材與物理化學(xué)課程內(nèi)容的匹配度、學(xué)生的認(rèn)知能力以及專(zhuān)業(yè)特色，注重將思政元素與科學(xué)精神、創(chuàng)新意識(shí)、邏輯思維及專(zhuān)業(yè)發(fā)展等相互融合?；瘜W(xué)史素材非常多，為達(dá)到良好的教學(xué)效果，教師要思考選擇哪些內(nèi)容、如何引入問(wèn)題、如何邏輯推理等。選擇的主要原則：是否是化學(xué)史上的重大事件；是否有助于深化概念的理解；是否展現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)；與學(xué)生專(zhuān)業(yè)相關(guān)度是否高等?；瘜W(xué)史素材中離不開(kāi)化學(xué)家們的身影，在教學(xué)中融入化學(xué)家的故事開(kāi)展課程思政教育。表1中歸納了適合在物理化學(xué)課程中開(kāi)展HPS教學(xué)實(shí)踐的部分素材。

表1 物理化學(xué)課程HPS素材[6,7]

2.3 課程內(nèi)容體現(xiàn)農(nóng)業(yè)大學(xué)特色

物理化學(xué)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)科學(xué)的一塊重要基石，是高等農(nóng)業(yè)院校多個(gè)專(zhuān)業(yè)課程的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。它在生物學(xué)、土壤學(xué)、食品科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)藥學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等許多領(lǐng)域起著重要作用。因此，在開(kāi)展HPS模式教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)構(gòu)建符合學(xué)科特點(diǎn)的教學(xué)設(shè)計(jì)，例如，在食品科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中融入食品熱力學(xué)、食品添加劑等相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)；在環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中融入土壤污染控制、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)等相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)；在動(dòng)物藥學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中融入制藥、醫(yī)學(xué)材料等相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)；在生命科學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中融入生物電分析、酶催化反應(yīng)機(jī)理等相關(guān)的物理化學(xué)知識(shí)。加強(qiáng)物理化學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)他們多學(xué)科交叉與創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步激發(fā)他們的內(nèi)在潛能，使之成為國(guó)家需要的棟梁之才[8]。

2.4 布置開(kāi)放作業(yè)

教師在課堂教學(xué)中開(kāi)展課程思政教育，同時(shí)結(jié)合開(kāi)放課程APP在線上開(kāi)展課后答疑、討論、網(wǎng)上交流等，加強(qiáng)與學(xué)生對(duì)話。設(shè)置引申專(zhuān)題，布置開(kāi)放作業(yè)，這樣可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，將理論和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)養(yǎng)成學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)。學(xué)生在這一過(guò)程中了解相關(guān)知識(shí)、事實(shí)及數(shù)據(jù)，像科學(xué)家一樣去思考與化學(xué)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題或社會(huì)問(wèn)題，有利于科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如開(kāi)放作業(yè)“哈珀的榮耀與悲劇”，哈珀是第一個(gè)從空氣中制造出氨的科學(xué)家，使人類(lèi)擺脫了依靠天然氮肥的被動(dòng)局面，加速了世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并由此獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但是哈珀通過(guò)氨的催化氧化增產(chǎn)硝酸使戰(zhàn)爭(zhēng)繼續(xù)成為可能，還參與了毒氣開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于前線。他是天使，用空氣制造面包，為人類(lèi)帶來(lái)了豐收和喜悅；他也是魔鬼，給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難、痛苦和死亡。學(xué)生通過(guò)這樣的開(kāi)放作業(yè)可進(jìn)一步思考為國(guó)奉獻(xiàn)、社會(huì)倫理等問(wèn)題[9]。

3 HPS教學(xué)模式的實(shí)踐效果

3.1 HPS教學(xué)有利于學(xué)生理解抽象概念和原理，提高學(xué)習(xí)興趣和成績(jī)

物理化學(xué)課程中抽象概念多、公式多、理論性和邏輯性強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到困難，學(xué)習(xí)積極性不高，成績(jī)不理想。在HPS教學(xué)實(shí)踐中教師引入化學(xué)史是為了使學(xué)生了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的步驟，內(nèi)化科學(xué)研究過(guò)程中涉及的抽象概念和原理。在學(xué)習(xí)自由能和化學(xué)勢(shì)概念時(shí)，介紹物理化學(xué)家吉布斯的故事；在學(xué)習(xí)反應(yīng)速率與溫度關(guān)系時(shí)，介紹阿倫尼烏斯在研究蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率隨溫度升高而增加的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提出活化能、反應(yīng)速率系數(shù)、指前因子等概念。讓學(xué)生了解當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景以及科學(xué)家的思維過(guò)程，有助于學(xué)生理解抽象概念和原理，提高學(xué)習(xí)興趣和成績(jī)。

3.2 HPS教學(xué)有利于學(xué)生養(yǎng)成理性思維，提高科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)

HPS教學(xué)模式通過(guò)科學(xué)研究的情境再現(xiàn)，讓學(xué)生像化學(xué)家一樣觀察現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)研究和查閱資料，進(jìn)一步比較、分類(lèi)、歸納。例如在學(xué)習(xí)固體吸附理論時(shí)，學(xué)生查閱資料，了解朗格繆爾研究單分子膜的過(guò)程，推導(dǎo)固體吸附公式，并應(yīng)用吸附理論解決實(shí)際問(wèn)題。這一過(guò)程能激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的熱情，有利于培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度，有利于提高他們的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)而讓他們認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究在社會(huì)主義新時(shí)代建設(shè)中大有作為，激發(fā)他們的社會(huì)責(zé)任感和使命感。

3.3 HPS教學(xué)有利于學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀，提高民族責(zé)任感和自豪感

結(jié)合HPS教學(xué)模式，教師在教學(xué)中融入中國(guó)科學(xué)家如黃子卿、盧嘉錫、傅鷹、徐光憲、梁敬魁等在物理化學(xué)發(fā)展史中所做的卓越貢獻(xiàn)。例如，在學(xué)習(xí)膠體化學(xué)內(nèi)容時(shí)，介紹中國(guó)膠體科學(xué)的主要奠基人——傅鷹的生平和科研成果。1928年傅鷹先生謝絕美國(guó)公司的高薪而毅然回國(guó)任教，1945年再度赴美，1950年這位“美國(guó)兩次都留不住的科學(xué)家”再次回到了自己的祖國(guó)。鄧小平同志親自批示傅鷹先生為“勤勤懇懇、頑強(qiáng)奮斗，為科學(xué)和教育事業(yè)貢獻(xiàn)一生的偉大愛(ài)國(guó)者”[10]。這些對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，提高學(xué)生的民族自豪感，幫助他們樹(shù)立正確的價(jià)值觀，實(shí)現(xiàn)“立德樹(shù)人”的目標(biāo)有著非常重要的意義[11]。

4 開(kāi)展HPS教學(xué)存在的困難

4.1 專(zhuān)業(yè)知識(shí)與思政教育融合存在難度

課程思政的難點(diǎn)在于如何將專(zhuān)業(yè)知識(shí)和思想政治教育相融合。物理化學(xué)課程中有各種抽象定理的運(yùn)用和公式的推導(dǎo)，如何讓課程思政貫穿于教學(xué)的全過(guò)程，需要任課教師深入挖掘物理化學(xué)課程中含有社會(huì)主義核心價(jià)值觀的素材。而在實(shí)際的教學(xué)中HPS素材資源非常有限，如何獲取有效的HPS素材并將其融入到教學(xué)實(shí)踐存在難度[12]，這就要求任課教師充分利用網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等資源，及時(shí)更新具有“高階性”“創(chuàng)新性”和“挑戰(zhàn)度”的教學(xué)內(nèi)容，挖掘出更多與思政教育融合的素材。

4.2 教師開(kāi)展課程思政的能力素養(yǎng)不足

課程思政最終要通過(guò)教師這一關(guān)鍵主體發(fā)揮作用，這對(duì)專(zhuān)業(yè)課教師開(kāi)展課程思政的能力提出了挑戰(zhàn)。這就需要專(zhuān)業(yè)課教師不僅要掌握專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，還要具備將思想政治教育融入課程教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的能力，更要有實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授、價(jià)值塑造和能力培養(yǎng)的素養(yǎng)。專(zhuān)業(yè)課教師要充分認(rèn)識(shí)到實(shí)施課程思政的重要性，努力提升課程思政的意識(shí)和能力，不斷豐富和完善HPS教學(xué)體系，在傳授專(zhuān)業(yè)課知識(shí)的同時(shí)，加大對(duì)學(xué)生思政素養(yǎng)的培育，才能適應(yīng)新時(shí)代課程思政的要求[13]。

5 結(jié)語(yǔ)

正如我國(guó)著名物理化學(xué)家傅鷹先生所言：“化學(xué)給人以知識(shí)，化學(xué)史給人以智慧。”高校專(zhuān)業(yè)課教師有責(zé)任把“培養(yǎng)人”作為根本使命，在專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中對(duì)本科生進(jìn)行價(jià)值引領(lǐng)、傳遞正確導(dǎo)向，讓社會(huì)主義核心價(jià)值觀進(jìn)課堂、進(jìn)學(xué)生頭腦，構(gòu)建“全員-全過(guò)程-全方位”的“三全育人”大格局[14]。因此，在物理化學(xué)課程中采用HPS教學(xué)模式實(shí)施“課程思政”，減少生硬的單方面灌輸理論知識(shí)，結(jié)合學(xué)校和專(zhuān)業(yè)特色增加哲學(xué)方法論、化學(xué)史的內(nèi)容，提出前沿性、時(shí)代性及專(zhuān)業(yè)特色的問(wèn)題，在課堂教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)他們積極思考。同時(shí)，教師自身也需要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，開(kāi)展以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)，在減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)的同時(shí)提高他們的學(xué)習(xí)效率，增加課程學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)度，充分發(fā)揮物理化學(xué)課程的育德育人功能。HPS教學(xué)實(shí)踐對(duì)培養(yǎng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生的家國(guó)情懷、創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)思維和人文關(guān)懷等科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義，可以為農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)課程思政教學(xué)實(shí)踐提供一些參考和借鑒。