大学化学, 2021, 36(8): 2103054-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202103054

教学研究与改革

新时代背景下物理化学实验的课程思政教学初探

孙越,, 杨钻

Preliminary Exploration of Course Ideology and Politics Teaching of Physical Chemistry Experiments under the Background of New Era

Sun Yue,, Yang Zuan

通讯作者: 孙越, Email: yuesun@lnnu.edu.cn

收稿日期: 2021-03-22   接受日期: 2021-06-3  

基金资助: 辽宁师范大学本科教学改革研究立项项目.  LS202018
辽宁师范大学教师教育中心专项课题.  lsjsjyzx201931

Received: 2021-03-22   Accepted: 2021-06-3  

Abstract

Taking the School of Chemistry and Chemical Engineering, Liaoning Normal University as an example, under the background of the new era, thought was excavated to improve students' political accomplishment. Through the attention of experimental teaching content, students' sense of social responsibility was cultivated. At the same time, based on experimental teaching, students' rigorous and realistic scientific attitude were developed in the college. In addition, the stories of scientists were introduced into teaching for students to learn. Meanwhile, the research and design experiments were valued by teachers to strengthen students' innovative spirit and team consciousness. A preliminary exploration on the ideological and political education in physical chemistry experiments teaching was made in this paper, which would be a reference for the implementation of ideological and political education reform in University experiment teaching.

Keywords: New area ; Course ideology and politics ; Physical chemistry experiments

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孙越, 杨钻. 新时代背景下物理化学实验的课程思政教学初探. 大学化学[J], 2021, 36(8): 2103054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202103054

Sun Yue. Preliminary Exploration of Course Ideology and Politics Teaching of Physical Chemistry Experiments under the Background of New Era. University Chemistry[J], 2021, 36(8): 2103054-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202103054

1 引言

随着经济全球化的快速发展,各种文化思潮和价值观念大量涌入,极大地冲击了我国高校学生的思想,这种时代背景下,仅靠传统的几门思政课程,很难做好高校学生的思想政治工作[1]。2016年12月全国高校思想政治工作会议的召开,推动了“课程思政”建设的发展[2]。习总书记在会议上表示,高校立身之本在于立德树人。而课程思政就是把立德树人作为教育的根本任务,通过各类课程与思想政治理论结合,培育德才兼备、全面发展的人才[3]。2020年6月,教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(以下简称纲要),纲要中明确指出,要把思想政治教育贯穿于人才培养的全过程,高校课程思政要融入课堂教学建设,这意味着课程思政教育正式进入关键发展阶段。很显然,这要求教师改变传统的以传授知识为主的教育思想,还应该以育人成长为己任,真正做到传道授业。目前很多高校已经开始探索如何利用课堂教学这个主要教学手段,以春风化雨的形式实现以文育人,并已经取得一定的成效[4-7]

化学是一门以实验为基础的自然科学,物理化学实验是研究物质化学行为的原理、规律的实验课程,它在化学教学中十分必要。一方面,实践是检验真理的唯一标准,学生通过实验理解、掌握所学知识,同时,实验也可以培养学生发现、解决问题的能力[8, 9]。另一方面,物理化学内容抽象、逻辑性强,且传统物理化学实验教学以理论知识讲解、实验仪器操作、数据处理分析等为主线,忽略了课程思政教育。基于此,本文以辽宁师范大学为例,介绍其化学化工学院(以下简称学院)在新时代背景下,在物理化学实验教学中实施课程思政的初步探索,以期为高校实验教学中实施课程思政教学改革提供参考借鉴。

2 物理化学实验课程思政教学思路

在物理化学实验课程思政建设过程中,基于“以学生为本,重基础、求创新,培养具有社会责任感、实践能力突出的高素质人才”的实验教学理念,学院教学团队结合物理化学实验课程的特点,经过长时间的教学研究,深入挖掘提炼本课程中所蕴含的思政元素,结果如表 1所示。

表1   物理化学实验中的思政元素

序号思政元素
(1)为国家做贡献的社会责任感
(2)绿色发展理念、生态文明建设意识
(3)严谨求实的科学态度
(4)安全责任意识
(5)实践是检验真理的唯一标准
(6)酷爱科学,孜孜不倦的精神
(7)理论联系实际的能力
(8)量变与质变的关系原理
(9)透过现象看本质的哲学思想
(10)不畏困难、刻苦钻研的精神
(11)用发展的眼光看问题的哲学思想
(12)世界是普遍联系的哲学思想
(13)科学家勇攀高峰、敢为人先的拼搏精神
(14)培养科学思维、创新精神以及团队合作意识
(15)学院老教师勇于担当、甘于奉献的精神

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根据实验教学目标,学院以“基本技能-综合能力-创新能力”为主线,开设基础实验-综合实验-研究设计型实验课程。其中,物理化学学科分支中开设基础物理化学实验(80学时)、理化测试(综合实验,物理化学部分24学时)、中级物理化学实验(研究设计型实验,48学时)三门实验课程。实验教学中,授课教师积极探索各实验项目中所蕴含的思政要点和承载的德育功能,结合表 1所列出的思政元素,其结果如表 2所示。从表 2中可以看出,每个实验项目都承载了5-8个思政元素,但受学时限制,以及考虑不同实验题目采用相同的思政教学案例时,学生容易失去兴趣,因此,实际仅挑选较为突出的思政元素开展教学,见表 2中的思政教学思路。

表2   不同实验项目中的思政元素及思政教学思路

序号实验内容实验类型及学时思政元素思政教学思路
1燃烧热的测定基础实验 6学时(1) (2) (3) (4) (7) (15)燃烧热的测定过程中,尝试引入清洁能源——可燃冰,引导学生思考我国目前面临的能源问题,培养学生为国家做贡献的社会责任感
2凝固点降低法测定葡萄糖的摩尔质量基础实验 6学时(2) (3) (4) (5) (7) (10) (11) (15)利用凝固点降低法测定物质的摩尔质量这一实验,对传统版和改良版的研究体系进行比较,培养学生绿水青山就是金山银山的环保理念
3双液系的气-液平衡相图基础实验 6学时(3) (4) (10) (12) (14) (15)通过引导学生精确读取相关数据及准确绘制组成图,培养学生严谨细致的科学态度和精益求精的工匠精神。
4氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定基础实验 6学时(2) (3) (4) (12) (15)通过真空泵的使用,真空实验技术的比较等,培养学生的安全责任意识
5原电池电动势的测定和相关热力学函数的计算基础实验 4学时(3) (4) (5) (6) (9) (15)利用对消法测定电池电动势以及一些电极的电极电势,与所学理论进行联系比较,使学生深入理解实践是检验真理的唯一标准的哲学思想
6电势-pH曲线的测定与应用基础实验 6学时(3) (4) (5) (10) (11) (12) (13) (15)通过向学生讲授实验背后科学家(布拜)的故事,引导学生学习科学家的精神
7蔗糖水解反应速率常数的测定基础实验 4学时(2) (3) (4) (7) (9) (11) (15)利用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数,探究一级反应的特点,引导学生将实验结果与理论课所学知识进行对比,培养学生理论联系实际的能力
8乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定基础实验 6学时(2) (3) (4) (5) (7) (15)利用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率常数,探究二级反应的特点,引导学生将实验结果与理论课所学知识进行对比,培养学生理论联系实际的能力
9最大泡压法测定溶液的表面张力基础实验 6学时(3) (4) (5) (8) (9) (10) (15)通过测定正丁醇分子的横截面积与文献值进行对比,使学生深入理解实践是检验真理的唯一标准的哲学思想
10黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量基础实验 6学时(3) (4) (6) (12) (14) (15)利用乌氏黏度计,通过引导学生多次实验,准确读取溶剂及不同浓度高聚物溶液的流出时间,培养学生严谨细致的科学态度和精益求精的工匠精神
11电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度基础实验 6学时(3) (4) (8) (12) (15)利用电导法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度,通过如实记录实验数据,感受事物是由量变到质变的转变过程
12络合物的磁化率测定基础实验 6学时(3) (4) (9) (10) (11) (12) (15)由配合物磁化率与不成对电子数之间的内在关系,加深学生对透过现象看本质哲学思想的理解
13溶液法测定极性分子的偶极矩基础实验 6学时(3) (4) (7) (10) (15)通过讲解计算偶极矩的复杂公式,引导学生学习科学家的不畏困难、刻苦钻研的精神
14甲醛分子的结构和性质的计算化学研究基础实验 6学时(2) (3) (4) (7) (9) (11) (12) (15)通过量子化学相关进展的讨论,使学生了解化学不再是纯实验科学了,从而强化用发展的眼光看问题的哲学思想
15气相色谱法测定非电解质溶液的热力学函数综合实验 8学时(3) (4) (6) (12) (14) (15)利用气相色谱法测定非电解质溶液的热力学函数。在实验过程中体会学科交叉在科研中的应用,强化世界是普遍联系的哲学思想
16循环伏安法测定电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为综合实验 8学时(3) (4) (9) (10) (15)引导学生思考电极材料、扫描速率、电位范围和浓度等对循环伏安图的影响,加深学生对透过现象看本质哲学思想的理解
17生物酶催化反应动力学常数的测定综合实验 8学时(3) (4) (11) (12) (13) (15)由酶催化研究进展引出我国著名科学家——单分子酶学的创始人谢晓亮教授,通过讲述谢晓亮教授的故事,学习他勇攀高峰、敢为人先的拼搏精神
18质子交换膜燃料电池组装、活化及性能测试研究设计型实验 16学时(2) (3) (4) (14) (15)在引导学生设计、组装燃料电池的过程中,培养学生的科学思维、创新精神以及团队合作意识
19光催化剂的合成及对有机物的降解研究研究设计型实验 16学时(2) (3) (4) (11) (15)在引导学生利用催化化学相关知识设计合适的光催化剂时,培养学生树立绿色发展理念
20计算化学方法确定单分子的稳定结构参数研究设计型实验 16学时(2) (3) (4) (6) (11) (14) (15)在引导学生设计合理的计算模拟方案时,引导学生思考理论计算对实验的作用,培养学生用发展的眼光看问题,不要局限于眼前

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表 2所示,目前学院所开设的所有物理化学实验项目的思政教学思路,归纳起来大体可分为如下几个方面。

(一) 深挖实验哲学思想,提升学生的政治素养。

教学中有意识地挖掘马列主义的哲学思想,是学院物理化学实验课程思政的主要做法。例如,在“原电池电动势的测定和相关热力学函数的计算”实验中,实验前笔者对学生进行预习提问,如“化学热力学与电化学联系的桥梁是什么?”“什么情况下测得的电池电动势可用于相关热力学函数的计算?”“实验中如何实现这一条件?”等,通过一系列提问促使学生将理论知识与实验操作结合起来,实验后通过实验测定值与文献值进行对比,可使学生深入理解实践是检验真理的唯一标准的哲学思想。还比如,在“利用旋光法测定蔗糖水解反应的速率常数”实验中,可通过让学生观察旋光度与时间的变化关系、蔗糖浓度对体系旋光度变化的影响等,引导学生总结一级反应的特点,再与理论课上所学到的知识进行对照,培养学生理论联系实际的能力。类似的,“乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定”实验则可通过理论课与实验课中关于二级反应的特点,培养学生理论联系实际的能力。另外还有,“电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度”实验,在学生如实记录实验数据的过程中,可适时引导学生观察数据的变化情况,使学生感受事物发展是由量变到质变的转变过程。“络合物的磁化率测定”和“循环伏安法测定电极在铁氰化钾溶液中的电化学行为”实验,则可引导学生从实验机理出发,思考产生实验现象的本质原因,加深学生对透过现象看本质哲学思想的理解。“气相色谱法测定非电解质溶液的热力学函数”实验,可引导学生体会分析化学实验技术在物理化学研究中的应用,强化世界是普遍联系的哲学思想。而在“甲醛分子的结构和性质的计算化学研究”实验时,可引导学生开展量子化学相关进展的讨论,结合1998年及2013年诺贝尔奖都颁给了理论化学家,使学生了解化学不再是纯实验科学了,现阶段化学的两大支柱是实验和形式理论,从而使学生强化用发展的眼光看问题的哲学思想。

(二) 关注实验教学内容,培养学生的社会责任感。

培养学生的社会责任感,是学院物理化学实验课程思政的另一重要方面。例如,在“燃烧热的测定”实验中,可适时引导学生对当前世界的能源问题进行简单讨论,并引入清洁能源——可燃冰,从我国可燃冰储量世界第一出发[10],可激发学生的爱国主义情感,培养学生为国家做贡献的社会责任感。环境问题是人类生存面临的一个主要问题,在实验教学中有意识地培养学生的环保意识,是化学实验课程必须承担的思政内容。除了贯穿于所有实验的“三废”处理问题,笔者也会针对一些典型实验项目,更加强调环境保护的重要性。例如,“凝固点降低法测定摩尔质量”是一个经典的基础物理化学实验,传统教材中一般使用“苯-萘”体系进行测试[11],苯是一种致癌物质,人暴露在大量的苯中会引起白血病。学院教师经过一系列探索,成功选择水为溶剂测定葡萄糖的摩尔质量。通过现行实验项目的“水-葡萄糖”体系与传统的“苯-萘”体系作对比,可很好地培养学生绿水青山就是金山银山的环保理念。同时,安全责任意识的培养也不能忽视,笔者所在学院经过教学实践的逐步探索,已经将实验安全教育列为实验教育的重要环节。在实验开始之前,教师通过课前提问促使学生主动思考实验中可能遇到的安全问题,并通过引导、讨论,启发学生解决问题。实验完成后,学生要通过小组讨论、文献查阅等方式对实验中涉及的安全主题进行总结,并以汇报的形式在班级内展示。例如,在“氨基甲酸铵分解反应平衡常数的测定”实验中,学生通过“真空实验技术的比较”“真空实验的操作安全”等讨论、汇报环节,强化安全责任意识的同时,也通过安全隐患等的讲解看到了实验课程的本质特性,以便之后实验中更好地发挥主观能动性,减少化学事故的产生。

(三) 立足实验教学环节,培养学生的科研态度。

培养求真务实的科学态度一直是理科实验教学的重要目标,也是课程思政的主要内容之一。事实上,所有的物化实验项目都应注意科学态度的培养,只不过学时有限,有的实验承载了其他的思政元素,科学态度就不再单独拿出来强调了。这里仅举几个典型实验项目,用于介绍学院在培养严谨求实的科学态度方面的做法。例如,在“双液系的气-液平衡相图”实验过程中,所需记录的数据量较大,消耗时间长,仪器操作和数据处理较为复杂,教师通过引导学生耐心进行实验操作,精确读取相关数据及准确绘制组成图,可培养学生严谨细致的科学态度。另外,“黏度法测定水溶性高聚物相对分子质量”实验中,也可通过引导学生多次实验,准确读取溶剂及不同浓度高聚物溶液的流出时间,培养学生严谨细致的科学态度和精益求精的工匠精神。此外,为了发挥学生在教学中的主体作用,笔者所在学院设有开放实验室、大学生创新创业训练计划项目等,学生可以选择自己感兴趣的项目深入研究、积极探索,最大限度地发挥自己的科研潜力。

(四) 聆听实验背后科学家的故事,学习科学家的精神。

聆听实验背后科学家的故事,学习科学家的精神,是比较简单的思政手段,但往往会有意想不到的教学效果。例如,在“电势-pH曲线的测定与应用”实验中,笔者引入了比利时科学家布拜的故事[12]。布拜和同事在20世纪60年代初一起完成了所有元素的电势-pH图,当时布拜不到20岁,跟做实验的学生年龄差不多。布拜的最后一部著作是《气相存在下化学和电化学平衡图集(固-气平衡)》一书,他出版这部专著时已经92岁高龄。每每讲到这两个故事,学生都会一片沸腾,既感动于布拜的努力及对科学的酷爱,也折服于他对科学孜孜不倦、为科学奋斗终生的精神。往常一讲到科学家的故事,教师往往介绍的都是国外科学家,容易让学生误认为国内科学家比不上国外科学家,在“生物酶催化反应动力学常数的测定”实验中,笔者引入我国著名科学家——单分子酶学的创始人谢晓亮教授的故事[13],通过讲述谢晓亮教授全职在北京大学工作,以及他在基础研究、技术开发和医学研究三个领域的成就,引导学生学习他淡泊名利、潜心研究的奉献精神,以及勇攀高峰、敢为人先的拼搏精神[14]。在“溶液法测定极性分子的偶极矩”的实验中,则可通过讲解计算偶极矩的复杂公式,引导学生学习科学家不畏困难、刻苦钻研的精神。除了国内外著名科学家,学院老教师的事迹也是思政育人的落脚点之一。他们在过去市场经济很不发达的年代,甚至计算机都没有几台的时代,潜心开发出实验数据处理软件用以满足教学(如图 1A所示),十分不易;还比如,20年前,为了完善实验教学内容,老教师采用旧电线、大玻璃缸、大玻璃管组成了简易的凝固点降低法实验装置用于教学(如图 1B所示),这种勇于担当、甘于奉献的精神同样值得学习。

图1

图1   学院老教师15年前开发的物理化学实验数据处理系统(A)和旧凝固点降低法实验装置(B)


(五) 重视研究设计型实验,强化创新精神以及团队意识。

研究设计型实验难度一般比较大,在实验过程中常存在着挫折和失败,尽管如此,这类实验对培养学生的科研态度、创新精神以及团队意识很重要,一定要重视他们的思政作用。例如,“质子交换膜燃料电池组装活化及性能测试”“光催化剂的合成及对有机物的降解研究”“计算化学方法确定单分子的稳定结构参数”是笔者所在学院常开的三个研究设计型实验,对于这类实验项目,教师一般会给出实验课题,每组学生任选一个并完成。学生在实验中发挥主体作用,通过查阅中英文文献,自主设计实验方案,并对实验中可能出现的问题进行分析、解决。同时,我们要求学生按科学论文的格式完成实验报告,论文主体要说清楚三个问题:一是为什么要做实验,即实验目的是什么;二是怎么做的实验,即具体的实验方案是什么;三是得到了什么结论,即实验结果和讨论,并指出若想实验结果更完善,还需要做哪些努力。实验报告不仅在内容上要与科学论文看齐,在形式上也要与科学论文一致,论文须有摘要、关键词,最后还要列出参考文献。通过进行实验方案交流,进行互为补充或互为验证的合作性实验,进行实验论文报告的讨论交流等必要环节,可大大提高学生的创新精神、思维能力、归纳总结能力、交流表达能力以及团队合作意识,有效促进学生多样化成才。

3 结语

经济全球化的快速发展以及各种文化思潮、价值观念的大量涌入,极大地冲击着我国高校学生的思想,在这种时代背景下,高校课堂全面实施“课程思政”十分必要。物理化学实验对于理解物质化学性质和行为十分重要,在化学教学中必不可少, 将思政教育融入此课程更是亟不可待。本文仅从几个大的方面剖析了物理化学实验课程的思政元素,课程中还有很多的思政教育观点需要高校教师结合自身的教学方式去剖析、挖掘,从而应用到教学实践中。总之,在新时代背景下,思政教育改革需要各高校把国家意识、人格养成等思想政治教育导向与各类课程知识有机融合,实现显性和隐性教育的有机结合,从而为国家培养更多德智体美劳全面发展的人才。

参考文献

元飞; 元春梅; 乔成芳; 狄燕青. 中国科技期刊数据库(全文版)教育科学, 2020, 7 (2), 294.

URL     [本文引用: 1]

王旭珍; 王新平; 王新葵; 田福平; 田东旭; 陈冰冰. 大学化学, 2019, 34 (11), 77.

DOI:10.3866/PKU.DXHX201909001      [本文引用: 1]

焉炳飞; 李文佐. 云南化工, 2020, 47 (2), 182.

URL     [本文引用: 1]

潘玉珍; 王秀云; 宿艳; 田福平; 徐铁齐; 姜文凤. 大学化学, 2021, 36 (3), 16.

URL     [本文引用: 1]

孙艳辉; 南俊民; 马国正; 何广平; 左晓希; 李国良; 林晓明. 大学化学, 2021, 36 (3), 217.

URL    

陶亚奇; 朱映光; 李国华. 大学化学, 2021, 36 (3), 229.

URL    

张进; 刘利; 姚思童. 大学化学, 2021, 36 (3), 223.

URL     [本文引用: 1]

何田; 胡自强; 边界; 祝根平; 李博. 广东化工, 2019, 46 (15), 206.

DOI:10.3969/j.issn.1007-1865.2019.15.096      [本文引用: 1]

段雨爱; 王前; 廖奕; 魏留芳. 首都师范大学学报(自然科学版), 2019, 40 (4), 33.

DOI:10.3969/j.issn.1004-9398.2019.04.009      [本文引用: 1]

可燃冰国家储量排名: 中国可燃冰储量全球第一. [2017-07-25]. http://www.360doc.com/content/17/0725/20/11735161_674096927.shtml

[本文引用: 1]

孙越; 刘懿; 冯春梁. 大学化学, 2007, 22 (4), 44.

URL     [本文引用: 1]

王凤平; 唐丽娜. 化学教育, 2007, (4), 64.

URL     [本文引用: 1]

北京大学生命科学学院师资力量. [2021-02-14]. http://www.bio.lb.pku.edu.cn/teacher_dis_oa.php?cid=146&teaid=83

[本文引用: 1]

王星月; 黄勇; 张伟; 沈彬; 黄进; 伍艳; 王娜. 西华大学学报(哲学社会科学版), 2020, 39 (1), 12.

URL     [本文引用: 1]

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