課程思政在“高等物理化學(xué)”課程中的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

周 佳，魏夢(mèng)嬌

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)〔深圳〕 理學(xué)院，廣東 深圳 518055）

“高等物理化學(xué)”作為化學(xué)專業(yè)研究生的基礎(chǔ)課程之一，是其他化學(xué)課程的重要理論基礎(chǔ)。教書育人也是高校教育者的使命，習(xí)近平總書記在2020年對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)100周年校慶賀信中提到，希望哈爾濱工業(yè)大學(xué)在新的起點(diǎn)上，堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向，緊扣立德樹人根本任務(wù)，在教書育人、科研攻關(guān)等工作中，不斷改革創(chuàng)新、奮發(fā)作為、追求卓越，努力為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)和中華民族偉大復(fù)興的中國夢(mèng)作出新的更大貢獻(xiàn)［1］。賀信為哈爾濱工業(yè)大學(xué)廣大教師在教書育人方面指明了方向，提出了要求。一線教師要在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，將課程思政有機(jī)地融入專業(yè)教學(xué)中，踐行賀信精神，全面貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)的“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)”［2］。

在“高等物理化學(xué)”課程教學(xué)過程中融入課程思政，踐行賀信精神，能夠更加有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而實(shí)現(xiàn)“三全育人”的教學(xué)目標(biāo)。本文從實(shí)際教學(xué)出發(fā)，充分挖掘課程的思政元素，實(shí)現(xiàn)賀信精神進(jìn)課件、進(jìn)課堂，對(duì)“高等物理化學(xué)”課程思政建設(shè)、踐行賀信精神，進(jìn)行了卓有成效的探索。

一、“高等物理化學(xué)”課程思政建設(shè)

“高等物理化學(xué)”課程在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)熱愛祖國、熱愛人民、熱愛社會(huì)主義現(xiàn)代化的社會(huì)主義青年，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、辯證思維，使其樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。因此，將課程專業(yè)知識(shí)、教學(xué)方法中蘊(yùn)含的思想政治元素進(jìn)行深度挖掘，將思想政治教育貫穿于專業(yè)知識(shí)傳授過程，對(duì)于踐行習(xí)近平總書記賀信精神、實(shí)現(xiàn)“三全育人”至關(guān)重要?！案叩任锢砘瘜W(xué)”是本科階段“物理化學(xué)”課程的深入和拓展，根據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）化學(xué)專業(yè)研究生的實(shí)際情況，筆者選擇群論、統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)三部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，共計(jì)2學(xué)分，32學(xué)時(shí)。表1歸納總結(jié)了“高等物理化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容所含的思政元素主要案例，切實(shí)做到將課程思政融入了課堂教學(xué)的全過程。筆者特別注意，在思政案例選擇上融入了具有百年歷史的哈爾濱工業(yè)大學(xué)特色及全面開展“雙區(qū)”建設(shè)的深圳特色。從表1中可以看出，在教學(xué)內(nèi)容中融入相符的思政內(nèi)容可有效地落實(shí)“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)”［2］。

表1 思政元素與教學(xué)內(nèi)容相融合

二、“高等物理化學(xué)”課程思政教學(xué)

為了提高化學(xué)專業(yè)研究生對(duì)“高等物理化學(xué)”的學(xué)習(xí)興趣，課堂上不再采用單一的授課方式，而更加注重實(shí)踐性、先進(jìn)性、前沿性，讓學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，采取課前發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容，課上教師以輔助解決重點(diǎn)、難點(diǎn)的方式進(jìn)行授課，同時(shí)融入思政內(nèi)容（見表1），提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)于一些開放性的問題進(jìn)行分組討論；課后通過布置作業(yè)進(jìn)行鞏固，同時(shí)教師通過班級(jí)群進(jìn)行實(shí)時(shí)答疑，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

（一）課前預(yù)習(xí)

近年來，為了實(shí)現(xiàn)教書育人的有機(jī)統(tǒng)一，各大高校進(jìn)行了很多改革。針對(duì)“高等物理化學(xué)”課程理論知識(shí)相對(duì)枯燥的問題，筆者嘗試在授課前通過線上平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容。預(yù)習(xí)內(nèi)容包括課堂涉及的理論知識(shí)，并對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)效果以選擇題和判斷題的形式進(jìn)行考查，以此掌握學(xué)生的疑難問題，有助于在課堂上因材施教。通過課前預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生積極探索、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的精神。

（二）課中教學(xué)

改變以往單一的以教師講授為主的教學(xué)方式，激勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)活動(dòng)，同時(shí)融入思政元素，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂上，不僅以課本內(nèi)容為主，還積極加入相關(guān)科研前沿，講解最新文獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛國主義熱情。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂討論，自己總結(jié)歸納結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的科學(xué)精神。具體案例如下。

1.群論。群論教學(xué)特別需要激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。為此，筆者選擇在課堂上借助Mathematica強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算和可視化功能，降低群論理論教學(xué)難度，使群論教學(xué)內(nèi)容更加生動(dòng)。通過借用Mathematica軟件調(diào)用教學(xué)所需的分子模型，可以更加直觀地觀察分子，并且可以通過移動(dòng)鼠標(biāo)對(duì)所調(diào)用的分子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，形象地展示分子的對(duì)稱元素及對(duì)稱操作，幫助學(xué)生更好地理解與掌握分子的對(duì)稱性以及對(duì)稱操作，提升學(xué)生對(duì)群論部分的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量［3］。在授課過程中，為了更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，從天安門和哈爾濱工業(yè)大學(xué)正門等實(shí)例引入對(duì)稱元素。與此同時(shí)，筆者也會(huì)提及當(dāng)下美國對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)等國內(nèi)高校的科技封鎖，使得諸如MATLAB等軟件不能使用，然而當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)有很多科研工作者正致力于工業(yè)軟件的國產(chǎn)化，筆者也鼓勵(lì)學(xué)生未來為此貢獻(xiàn)自己的一份力量。

2.統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)在推導(dǎo)公式時(shí)經(jīng)常要用到斯特林公式，例如玻爾茲曼分布。然而學(xué)生普遍對(duì)斯特林公式持將信將疑的態(tài)度。這里不要求學(xué)生會(huì)推導(dǎo)斯特林公式，但是希望加深學(xué)生對(duì)斯特林公式的印象。筆者在課堂上帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)不同自然數(shù)n的階乘應(yīng)用兩種不同近似的斯特林公式進(jìn)行比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)當(dāng)n足夠大（例如1摩爾時(shí)粒子的個(gè)數(shù)6.02×1023）時(shí)，斯特林公式所得的近似值已經(jīng)非常接近真實(shí)值。在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)教學(xué)中，常常用到“近似”，而這種“近似”又不影響最終的結(jié)論。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會(huì)深刻體會(huì)科學(xué)家在發(fā)現(xiàn)真理時(shí)發(fā)揮的聰明才智。

3.化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。化學(xué)反應(yīng)是整個(gè)化學(xué)學(xué)科的核心，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的是化學(xué)反應(yīng)如何進(jìn)行的科學(xué)，近年來這方面的科研進(jìn)展尤其引人注目。筆者選擇在講授單分子反應(yīng)理論時(shí)引入前沿文獻(xiàn)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，同時(shí)借助模擬動(dòng)畫等輔助手段讓學(xué)生更加直觀地了解化學(xué)反應(yīng)的過程和條件。例如，在授課過程中引入丙酮陽離子自由基解離反應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考單分子反應(yīng)理論，通過實(shí)例加深學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的理解。學(xué)生運(yùn)用碰撞理論和過渡態(tài)理論來分析這一反應(yīng)過程，大致是因?yàn)橄┐缄栯x子自由基通過碰撞獲得足夠的能量經(jīng)過一個(gè)勢(shì)壘轉(zhuǎn)變成丙酮陽離子自由基，生成的丙酮陽離子自由基依靠前面反應(yīng)所獲得的能量使自身的碳-碳鍵發(fā)生斷裂，從而生成最終產(chǎn)物［4］。在此過程中學(xué)生發(fā)現(xiàn)這兩種理論都不能解釋丙酮陽離子自由基中兩個(gè)甲基解離比例不同這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，筆者開始引領(lǐng)學(xué)生思考RRKM理論的基本假設(shè)，思考是不是這一反應(yīng)不滿足RRKM理論的基本假設(shè)。課堂上，筆者帶領(lǐng)學(xué)生研讀2008年的一篇科研文獻(xiàn)［5］，這篇文章利用分子動(dòng)力學(xué)模擬研究上述丙酮陽離子自由基解離反應(yīng)，從而驗(yàn)證了RRKM理論不適用于上述實(shí)驗(yàn)，在此篇文獻(xiàn)中通過對(duì)整個(gè)化學(xué)反應(yīng)勢(shì)能面的計(jì)算來保證能量分配和轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確性?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)同時(shí)涉及化學(xué)其他方面的知識(shí)，筆者也會(huì)通過具體的實(shí)例，引領(lǐng)學(xué)生綜合利用所學(xué)化學(xué)知識(shí)分析、理解具體的化學(xué)反應(yīng)。通過引入科研實(shí)例，再設(shè)計(jì)問題，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)課堂討論，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在教授動(dòng)力學(xué)時(shí)引入的科研實(shí)例是授課教師自身的科研成果，筆者發(fā)現(xiàn)結(jié)合教師自身科研成果啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)更加有效，更能引起學(xué)生共鳴，而且可以激發(fā)學(xué)生從事科研的興趣。從一個(gè)“小”的突破點(diǎn)出發(fā)，更易使學(xué)生理解知識(shí)難點(diǎn)。

（三）課后鞏固

課后也是“三全育人”的重要環(huán)節(jié)，能有效地反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。以化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)部分為例，筆者在講授完理論知識(shí)和前沿文獻(xiàn)后，會(huì)讓學(xué)生在課后自行搜索化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行研讀，寫成報(bào)告后進(jìn)行課堂匯報(bào)。此過程培養(yǎng)了學(xué)生自主查閱文獻(xiàn)和分析文獻(xiàn)的能力，為化學(xué)專業(yè)研究生今后的科研打下基礎(chǔ)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和愛國主義精神。其次，整理報(bào)告、進(jìn)行匯報(bào)的過程，培養(yǎng)了學(xué)生的表達(dá)和寫作能力。

結(jié)語

綜上，在“高等物理化學(xué)”教學(xué)過程中融入思政元素及習(xí)近平總書記在2020年對(duì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)100周年校慶賀信精神后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情普遍提升，課堂參與程度也明顯提高。更為重要的是課程思政和習(xí)近平總書記賀信精神融入后，學(xué)生的創(chuàng)新思維、自主學(xué)習(xí)能力、表達(dá)和寫作能力及愛國主義情懷都較之前有所改善，教學(xué)效果也因此取得了顯著提升。