尹常杰,鄭 虹,張秋禹,尹德忠,王景霞
(西北工業(yè)大學化學與化工學院,陜西 西安 710072)
為了將思政元素自然的引入到課堂教學中,避免造成強制引入,隨意引入。從而導致思政元素與教學知識點隔離開,效果適得其反。因此要設計好怎么引?如何引?什么時候引?要做到兩者相輔相成,達到同向協(xié)助作用,將思政元素完美的穿插到教學全過程中,落實全育人的要求之一。其中,高校實驗課程,作為教育體系中比較重要的課程,各大高校對實驗教學課程思政的要求也在不斷增加。
本文從物理化學實驗課出發(fā),探討《物理化學實驗》課程思政元素的構建。在物理化學實驗課程教學中,實現(xiàn)“課程思政”的有機融入,充分發(fā)揮高校自身的教學優(yōu)勢來開展對學生的思政教育。通過精心查閱資料和課前精細化的準備,從而構建出課程思政元素,提高課程思政的效率和擴大學生受益面。本文將從面向本校本科生教學的物理化學實驗出發(fā)。根據物理化學實驗教學的特點,以教師為主導提出課程思政的大概內容,引導學生通過各種途徑查閱資料,獲取課程思政元素。教師在課堂講解思政內容、讓學生進行點評和補充,提高學生的參與度。最后,在實驗報告中總結思政內容,形成既有特色又緊跟學科前沿的教學方法和思政內容,期望為其它實驗課“課程思政”教學改革提供參考。
物理化學實驗課程是高等院校化學、化工、生物和材料類專業(yè)的核心實驗課程之一。與理論課教學一樣,在教學過程中同樣可以且需要開展“課程思政”。長期以來,物理化學實驗教學主要過程:講解實驗原理、演示實驗操作、學生開展實驗和完成實驗報告四個過程。由于物理化學實驗的特點是儀器操作比較繁瑣,老師往往會全程輔導學生操作并講解,因此,教學過程中往往就容易忽略課程思政教學。
目前,國內一些高校,基于本校特點,已經開始了一些特點鮮明的物理化學實驗課程施政的教學,取得了一定的效果。何樂芹等[1]等從學生出發(fā),輔導學生自行挖掘思政元素,要求學生從實驗內容的某一方面提出思政元素,采用這種方式不僅對學生進行了思政教育,而且還能進一步激發(fā)學習興趣。丁成立等[2]則采用模塊化的方法進行思政教育,分別從實驗目的、實驗原理、教學過程三個模塊出發(fā),在每個模塊分別融于思政元素,將思政育人與實驗教學同步開展。喬嶠[3]詳細探討了物理化學實驗教學中融合“課程思政”的幾個可行性措施,從理論部分和實驗部分挖掘出了很多具體的課程思政元素,例如需要測定溶液電導率的實驗中,思政元素是不合理工業(yè)排放導致水污染,牢記綠水青山才是金山銀山。焉炳飛等[4]對所講的物理化學實驗課程進行了歸納和總結,得到的思政元素分為兩類,一是老一輩化學家的科研精神,二是提高創(chuàng)新意識,解決國家卡脖子的問題。賈林艷等[5]采用線上線下混合教學,將“誠信求實”、“尊重科學”、“節(jié)約能源”、“保護環(huán)境”4個思政元素有機融合到物理化學實驗中。楊喜平等[6]從一個具體的物理化學實驗出發(fā),通過介紹諾貝爾得獎者古迪納夫的一生,給學生傳達了有志者事竟成的精神。江婧婧等[7]則從赤誠愛國精神、環(huán)境保護和團隊協(xié)作3個思政元素出發(fā),完美的引入到物理化學實驗教學中。李艷艷等[8]則利用課堂、微課和雨課堂三方面進行傳授,擴大了學生的課程思政教育的受益面。蔣騰飛等[9]從基于該校食品科學與工程類專業(yè)開設的物理化學實驗課程出發(fā),將屠呦呦研究員發(fā)現(xiàn)青蒿素的過程有機融合到了物理化學實驗課中。黃雅麗等[10]還將保護環(huán)境的思政元素貫穿到了學生考評中,擬期將共創(chuàng)和諧自然環(huán)境深深印入學生心底。李笑峰等[11]主要從實驗過程中如何應對失敗的角度出發(fā),進而開展不要自暴自棄,勇于面對失敗的思政教育教學。孫越等[12]詳細的列出來很多的思政元素,從而為剛起步從事思政教育教學的老師提供了很多參考素材。賈志剛等[13]甚至將思政元素的教學直接寫入到物理化學實驗大綱與教材中,要求代課老師以經典中國故事為導入方式,引導學生思政。
基于以上課程思政元素討論的研究進展,本文主要從每一個物理化學實驗的特點出發(fā),自然的引出思政元素,從而開展課程思政的教育。
西北工業(yè)大學物理化學實驗課是一門基礎實驗課,它是實驗和實際聯(lián)系最緊密的實驗課程之一。本實驗教學課程內容包括線上互動預習,課中理論講解和操作演示,操作過程中的互動,課后實驗結果反思和高質量報告撰寫。全課程總共有8個實驗內容,包括基礎實驗和設計性實驗,通過總結和凝練,得到思政元素。
本實驗課程基礎實驗包括乙醇水溶液偏摩爾體積測定、環(huán)己烷飽和蒸氣壓的測定、苯甲酸燃燒熱的測定、凝固點降低法測分子摩爾質量、電動勢法求取熱力學函數(shù)、乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)測定和雙組份固液平衡相圖?,F(xiàn)分別探討如下:
在偏摩爾體積測定實驗中,用的主要化學試劑是乙醇。構建的思政元素是廢棄物的回收再利用。在物理化學實驗中,該實驗產生的廢液最多,廢液是乙醇/水溶液。一般情況下,處理廢液的做法是倒入臨時廢液桶,然后等待廢液處理公司拉走,集中處理。但是由于實驗條件有限,這個廢液桶很可能含有其它廢液,這樣就會造成廢液處理更加困難。因此,可選擇單獨收集廢液后,用旋轉蒸餾儀分離得到乙醇,然后再次使用,實現(xiàn)試劑的循環(huán)使用。
在環(huán)己烷飽和蒸氣壓測定實驗中,實驗主要以操作儀器為主,構建的思政元素是厲行節(jié)約,防止浪費。本次實驗的環(huán)己烷加入到儀器中,如能控制好真空泵抽氣速度,就能減少甚至防止環(huán)己烷的損失,達到課程思政效果。
在苯甲酸燃燒熱的測定實驗中,構建的思政元素是國內燃燒熱測定儀的優(yōu)勢。目前,本實驗用的是完全自主研發(fā)國產實驗儀器,精確度和準確度都符合國家標準。儀器所用的零部件都實現(xiàn)了國產化,在儀器的生產、維護和保養(yǎng)方面,沒有任何卡脖子的問題。
在凝固點降低法測分子摩爾質量的實驗中,從實驗原理可知,當向某一純溶劑加入一定質量的溶質后,純溶劑的凝固點將下降。因此我們可以構建用理論知識解決實際問題的思政元素。如:冬天,在城市公路上,有關部門會在公路上撒鹽,這就是因為撒鹽后水的凝固點降低,防止公路表面的水結冰從而導致交通事故。
在電動勢法求取熱力學函數(shù)中,可以提出的思政元素是解決問題的嚴謹科研態(tài)度。該實驗滲透著很多經典理論,如熱力學第一定律、法拉第定律、吉布斯-亥姆霍茲方程,如何通過理論推導,最后能通過較易測量的電動勢就能得到熱力學函數(shù),就是一個嚴謹科學研究態(tài)度。
對于乙酸乙酯皂化反應速率常數(shù)測定,可以構建共同協(xié)作的思政元素。該實驗課程需要配置并精確標定氫氧化鈉溶液,然后通過測定電導率,最后計算得到反應速率常數(shù)。因為,如果第一步氫氧化鈉溶液的濃度測定不準,最后就不能得到準確的反應速率常數(shù)。在教育學生認真做實驗的同時,也對學生開展了共同協(xié)作精神的思政教育。
在雙組份固液平衡相圖的測定中,可以構建 “化學大家的赤誠愛國精神”的課程思政元素。例如:金氏相圖測定法發(fā)明人-輪椅上的科學之光金展鵬院士。金院士在留學期間,首創(chuàng)了三元電子擴散偶-電子探針微區(qū)成分分析方法,這一方法,轟動了國際相圖界,被譽為“金氏相圖測定法”。盡管國外科研機構極力挽留,金展鵬仍堅持回國。從而實現(xiàn)對學生表達愛國精神的思政教育過程。
對于基礎實驗,思政元素主要來源于實驗原理,實驗原理中給出實驗方法的理論推導和相關公式信息,其中滲透著許多的科學思維和經典理論。課程思政教育可以要求學生理解各種定律和理論的形成,了解各種理想模型的建立和公式的推導,提高理論聯(lián)系實際的能力、培養(yǎng)科研精神和創(chuàng)新意識,學習老一輩科學家的愛國主義情操。
對于設計性實驗課程,主要是自行設計組裝實驗儀器開展實驗,因此要熟悉儀器的組裝和測量方法,還要了解儀器發(fā)明的發(fā)展歷程,通過了解儀器的國內外生產應用現(xiàn)狀培養(yǎng)學生的家國情懷和創(chuàng)新意識;對于試劑,學生不僅要了解試劑的物理、化學性質,還要了解試劑的安全性和對環(huán)境的影響,進而可以開展環(huán)保意識,促進形成可持續(xù)發(fā)觀思政元素教育。
以弱導熱性物質比熱容的測定為例。通過查閱文獻資料了解所設計的測量儀器在國內外科研機構或企業(yè)的應用研發(fā)概況,培養(yǎng)學生的國際視野,開展對學生樹立就業(yè)、未來發(fā)展目標、自主創(chuàng)新的思政教育。對于這個實驗,學生是4人一組,從實驗的最基本原理出發(fā),自主完成實驗裝置設計,自組裝儀器,完成實驗裝置改進,最后完成實驗報告。思政元素可以在教師的引導下,由教師和學生共同完成,在進行思政教育的同時,也達到了實驗知識技能培訓效果。
通過《物理化學實驗》課程思政元素的構建,更新實驗教學手段,增加實驗教學內容,提高實驗教學質量。促進物理化學實驗課程教學中形成“價值引領、能力培養(yǎng)、知識傳授”的育人導向,有利于將思政教育與專業(yè)教育高效融合,全面落實專業(yè)育人目標。