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[摘 要] 针对工科物理化学课程的特点，深入挖掘专业课程知识中的思想政治元素，分别从传统文化的有机融入、严谨的科学精神和“工匠精神”、辩证唯物主义世界观、可持续发展理念等方面介绍工科物理化学课程思政建设的实践与思考。将思想政治教育有机地渗入教学内容中，提高学生学习的积极性，潜移默化地影响学生的思想信念，将教书和育人真正结合起来，全面落实立德树人的根本任务。
[关键词] 物理化学;思想政治建设;课程思政;工科
[基金项目] 2020年度“北京航空航天大学一流本科课程”（北航教字〔2020〕2号）
[作者简介] 王 女（1981—），女，辽宁锦州人，理学博士，北京航空航天大学化学学院副教授（通信作者），博士生导师，主要从事微纳米界面材料及物理化学课程研究;闻利平（1973—），男（满族），黑龙江哈尔滨人，理学博士，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学研究中心研究员，博士生导师，主要从事仿生微纳孔材料与器件研究;赵 勇（1978—），男，山东烟台人，理学博士，北京航空航天大学化学学院教授，博士生导师，主要从事微纳米界面材料研究。
[中图分类号] G640 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2021）27-0097-04 [收稿日期] 2021-01-27
2020年9月1日出版的第17期《求是》杂志发表了习近平总书记的重要文章《思政课是落实立德树人根本任务的关键课程》[1]。北京航空航天大学自1952年建校起，“空天报国”就成了北航人的血脉基因和精神底色。近年来，我校高度重视思想政治课程与课程思政的融合发展，着眼于专业化和发展性要求，深入挖掘专业知识中的思想政治教育元素，落实立德树人的根本任务，打造全员育人、全程育人、全方位育人的新格局，全面提升育人質量，努力培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
一、课程思政引入工科物理化学课程的必要性
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视高校人才培养和思想政治工作。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的讲话指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”[2]2020年6月，教育部印发了关于《高等学校课程思政建设指导纲要》（以下简称《纲要》）的通知。《纲要》强调：“落实立德树人根本任务，必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体、不可割裂。全面推进课程思政建设，就是要寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观。”[3]
我校的工科物理化学课程是材料类专业、环境工程专业、能源动力工程等工科类专业的基础课。它既是该专业知识结构中的重要一环，又是后续专业课程的基础。工科类人才的培养目标是坚持学校“强化基础、突出实践、重在素质、面向创新”的本科人才培养方针，强化自然科学基础知识、人文社会科学基础知识、工程基础和学科专业基础知识，强化全球视野、系统思维、协同创新的能力，着力培养具有高度的国家使命感和社会责任感，理想高远、学识一流、胸怀寰宇、致真唯实的领军人才。因此，在工科物理化学课程的教学过程中引入课程思政，教师在传授基础知识的过程中找准切入点，将物理化学的教学内容与课程思政案例结合起来，在潜移默化中开展课程思政教育，做到“润物细无声”，培养学生的爱国情操，树立辩证和历史唯物主义的世界观、人生观和价值观，建立高度的国家责任感和社会使命感[4，5]。
二、物理化学思想政治建设实践
工科物理化学课程由于公式多、概念多、内容抽象、逻辑性强等特点被公认为是化学学科中最难教和最难学的课程。而“课程思政”与“思政课程”不同，如何真正地将“课程思政”元素有机地融入专业知识，显得尤为重要。我校物理化学课程的教学体系主要包括热力学、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、电化学、界面化学、动力学等章节（见图1）。在教学过程中，我们主要从中国传统文化、严谨的科学精神、“工匠精神”、马克思辩证唯物主义思维、可持续发展等角度融入基础知识，引导学生在掌握基础知识的同时，学会分析、设计、解决工程问题的能力，形成高度的国家使命感和社会责任感[6，7]。
（一）有机融入传统文化
中国优秀的传统文化博大精深、包罗万象，其中青铜器文化、炼丹术、诗词歌赋、成语故事无不蕴含着丰富的物理化学知识和原理。例如青铜器文化，一提到中国古代的青铜器，就会想到“四羊方尊”“司母戊鼎”等国宝，民族自豪感便会油然而生。青铜器并不是纯铜，是红铜与其他化学元素锡、铅等的合金，其铜锈呈青绿色，因此被称为青铜器。合金的冶炼及提纯原理是物理化学课程相平衡一章中的重要内容，在固液相图原理的讲解和分析过程中，引入青铜器。由明代宋应星编著的被称为“中国17世纪的工艺百科全书”的《天工开物》记载，在公元前2000年左右的商周时期就出现了以铜锡合金为主要成分的青铜器，实际上就是利用了铜锡合金可以极大地降低铜的熔点的特性（铜的熔点1083℃，锡的熔点232℃）。青铜是金属冶炼史上最早的合金，在纯铜中加入锡或铅的合金，有特殊的重要性和历史意义，与纯铜相比，青铜强度高且熔点低，铸造性好，耐磨且化学性质稳定。青铜器是我国宝贵的物质文化遗产，是古代劳动人民在长期的劳动和生产实践中的智慧结晶。在授课过程中，潜移默化地培养了学生的民族自豪感和自信心，并激发了学生对基本理论知识的重视，只有掌握了基本的知识和原理才能更好地为提高生活质量服务。
中国古代的诗词歌赋源远流长，朗朗上口，在课堂中穿插一些诗歌，既是一种美的享受，又能培养学生正确的审美观。荷花“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”是周敦颐《爱莲说》中的著名诗句，荷花为什么会出淤泥而不染呢？在界面化学一章，可以通过接触角的概念详细阐述固体表面浸润性的原理，让学生在欣赏古代传统优美诗词的同时，也能够丰富和掌握专业知识。
（二）严谨的科学精神和“工匠精神”
工科大类的培养目标是培养可以从事工程相关的创新研究、系统开发、工程应用和管理等工作的学生。科学是基础，技术是支撑，科学精神和“工匠精神”是科学家和工程师应该具备的品质，因此在工科物理化学课程中培养学生严谨的科学精神和锲而不舍的“工匠精神”至关重要。例如：我国的物理化学家和化学教育家黄子卿先生在攻读博士学位期间，仔细计算大气压力及水液面高度产生的附加压力对冰室平衡温度的影响;测量水样的电导，换算为盐的浓度，按稀溶液的依数性估算杂质造成的水的凝固点;严格处理水的三相点室;由此得到水的三相点为0.00980±0.00005℃。这一结果成为1948年国际实用温标水的三相点的参照数据之一[8]。这一研究结果不仅是中国人在近代科学史上的骄傲，也是严谨的科学精神和“工匠精神”的体现。在相平衡一章纯物质相图的讲解中穿插黄子卿先生的小故事，在潜移默化中培养学生严谨的科学态度和探究精神，同时可以增强学生的民族自豪感和自信心。
富勒烯的发现过程是科学精神和“工匠精神”的共同体现。1971年，大泽映二发表《芳香性》一书，其中描述了C60分子的设想。1980年，饭岛澄男在分析碳膜的透射电子显微镜图时发现了同心圆结构，就像切开的洋葱，这是C60的第一个电子显微镜图。1983年，克罗托在蒸发石墨棒产生的碳灰的紫外可见光谱中发现了215nm和265nm的吸收峰，由此推断出这是富勒烯产生的。1985年，英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托和美国科学家罗伯特·科尔及理查德·斯莫利等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60。1990年，克利斯莫等人第一次报道了大量合成C60的方法。1991年，加州大学洛杉矶分校的霍金斯得到了富勒烯衍生物的第一个晶体结构，標志着富勒烯结构被准确测定。1996年，罗伯特·科尔、哈罗德·沃特尔·克罗托和理查德·斯莫利因发现了富勒烯获得了诺贝尔化学奖。从此，一个全新的化学分值发展起来了[9]。在碳的相图及相律的讲解过程中穿插富勒烯的小故事，让学生了解科学研究和技术的发展没有一帆风顺的，需要有严谨的科学精神和锲而不舍的“工匠精神”，这正是我们要培养的科学和工程技术工作者所必须具备的品质。
（三）辩证唯物主义世界观
“通过实践发现真理，又通过实践证实真理，从感性认识上升到理性认识，又通过理性认识指导实践，为实践服务”是马克思辩证唯物主义认识论的基本观点。物理化学课程就是从研究化学现象和物理现象之间的相互关系入手，借助数学和物理学的理论探求化学变化中具有普遍性的包含从宏观到微观基本规律（平衡规律和速率规律）的一门学科。换句话说，物理化学课程体系的每个公式、定理都是从可以实际测量的实验数据出发，通过数学和物理的方法建模，推出结论，再经过实验和实践过程修正、完善，最终形成理论，指导实践的过程。在课堂上，以物理化学理论的发展历史作为鲜活的例证，帮助学生理解“实践是检验真理的唯一标准”。在复合反应动力学方程的推导中，这一辩证唯物主义理论显得尤为突出。如何确定一个化学反应的反应机理（见图2），首先通过实验数据测量得到实测的速率方程1，然后推测其反应机理，再根据反应机理推导速率方程2，如果推导出来的速率方程2与实测的速率方程1吻合，则反应机理的推导可能正确（还要结合其他测量证据验证）;如果推导出来的速率方程2与实测的速率方程不吻合，则反应机理是错误的，因为“实践是检验真理的唯一标准”，理论与实际不符，只能说明推测理论是错误的，必须再重新寻找其他的反应机理。
在19世纪早期，众多科学家沉迷于第一类永动机的制造，这种设想中的机械只需要一个初始的力量就可以使其运转起来，之后不再需要任何动力和燃料，却能不断地做功。然而在大量实验失败的基础上，热力学第一定律被提出，第一类永动机的神话不攻自破，这是“实践是检验真理的唯一标准”的又一印证。在枯燥的热力学公式推导中穿插化学史和马克思辩证唯物主义教育，让学生既充分理解了理论知识，又建立了辩证唯物主义世界观，树立了共产主义的理想和信念。
（四）可持续发展理念
科学技术是一把双刃剑，它既能通过促进经济社会发展造福人类，又能在一定条件下对人类的生存和发展带来消极影响。工业的高速发展导致了自然资源的过度开发及污染物的大量随意排放，从而引发了全球性的能源危机和生态危机，威胁到了人类的生存。习近平总书记高度重视生态文明，他提出：“我们既要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。”[ 10 ]这就要求化学和化工行业的工作者以绿色化学为核心理念，从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。学习工科物理化学的学生毕业后大部分会从事化工行业的相关工作，因此在课堂上融入绿色可持续发展理念非常重要。例如：熵是热力学第二定律中的重要物理量，在熵判据中，对于孤立系统，熵减少的过程是绝对不可能发生的。以熵增原理为出发点，启发学生思考我们生存的地球，如何认定宇宙是一个孤立系统，按照熵增原理，整个宇宙只能不断地向熵增的方向进行，地球上每一个生物的熵减有序状态都是建立在对环境的熵增污染基础之上的。我们进步的越快，消耗的能量就越多，它给宇宙带来的混乱也就越大，因此，应该引导学生增强保护环境的意识，减少垃圾的产生。将来走向社会，在工作中要开发绿色可持续发展的生产工艺和技术，开发清洁能源，减少污染物的排放，增强学生的社会责任感和国家使命感。
在电化学一章中可逆电池的概念中，只有满足物质可逆和能量可逆两个条件才能构成可逆电池，也就是说放电电流的大小和能量的利用率是矛盾的，引导学生从自身做起，节约能源。同时，适当介绍太阳能、风能、潮汐能、地热能等绿色能源，让学生深刻认识到能源危机和可持续发展的重要性，鼓励学生在掌握专业知识的同时，形成绿色生活方式，树立低碳发展的理论，将来走向工作岗位后可以利用自身的专业知识回报国家。
三、結语
在高校理工科的课程中开展课程思政，可以使“教书”和“育人”有机地结合起来，是培养新时代人才的必经之路。“课程思政”与“思政课程”的侧重点不同，在物理化学课程思政的实践过程中，我们充分地挖掘课程中的思想政治元素，精心设计教学内容，潜移默化地将思想政治教育渗透到课堂中，既提高了学生的积极性，又达到了良好的教学效果，为培养具有高度的国家使命感和社会责任感、理想高远、学识一流、胸怀寰宇、致真唯实的领军人才奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]习近平.思政课是落实立德树人根本任务的关键课程[J].求是，2020（17）.
[2]习近平.习近平谈治国理政（第二卷）[M].北京：外文出版社，2017：378.
[3]教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].（2020-05-28）[2021-01-05].http：//www.govcn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_551760
6.htm.
[4]王旭珍，王新平，王新葵，等.大道至简，润物无声——物理化学课程思政的实践[J].大学化学，2019，34（11）：77-81.
[5]崔敏，李俊新，罗青枝，等.课程思政与“物理化学”教学融合策略的几点思考[J].教育教学论坛，2019（47）：37-38.
[6]张树永.高校化学类专业课程思政建设目标与实现途径刍议——以物理化学课程教学为例[J].大学化学，2019，34（11）：4-9.
[7]金明善，杨树斌，孙逊，等.物理化学教学中的思政教育[J].教育教学论坛，2020（50）：31-32.
[8]百度百科黄子卿.[2021-01-21].https：//baike.baidu.com/item/黄子卿/3396877？fr=aladdin.
[9][英]吉姆·巴戈特.完美的对称：富勒烯的意外发现[M].李涛，曹志良，译.上海：上海科技教育出版社，2012.
[10]习近平：绿水青山就是金山银山[EB/OL].中国共产党新闻网.（2015-11-10）[2021-01-27].http：//theory.people.com.cn/gb/n1/2017/0608/c40531-29327210.html
Thinking and Practice of the “Curriculum Ideological and Political Education” Construction in the Engineering Course of Physical Chemistry
WANG Nü1， WEN Li-ping2，3， ZHAO Yong1， LIU Zhao-yue1， XU Yue1
（1. School of Chemistry， Beihang University， Beijing 100191， China; 2. Bionic Intelligent Interface Science Research Center， Technical Institute of Physics and Chemistry， CAS， Beijing 100190， China; 3. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）
Abstract：
According to the characteristics of engineering Physical Chemistry course， this paper explores the ideological and political elements in professional course knowledge. It introduces the practice and thinking of the “curriculum ideological and political education” construction of engineering Physical Chemistry course from the aspects of the organic integration of traditional culture， rigorous scientific spirit and the “craftsman spirit”， dialectical materialist world outlook， and sustainable development concept. The ideological and political education should be organically infiltrated into the teaching content to improve students learning enthusiasm and imperceptibly influence their thoughts and beliefs.
Key words：
Physical Chemistry; ideological and political construction; “curriculum ideological and political education”; engineering
