高等学校专业课程思政教育资源的深度挖掘——以《电化学原理》课程为例

□吴堂清 黄勇力 刘永雄 雷维新 李发国 尹付成

大力推动课程思政建设，统筹推进课程思政育人，是我国高等学校思想政治工作质量提升的重要途径[1]。课程思政要求将思想政治教育融入高校课程体系，挖掘各类课程的德育功能，提升思想政治教育亲和力和针对性，构建全课程育人格局[2]，于“润物细无声”中达成“立德树人”的育人目标。有内容、有价值和有吸引力的思政教学资源，既能丰富教学内容，也能提升教学效果[3～4]。在课程思政建设中如何挖掘和优选这类教学资源，是课程思政建设的重要环节，关系着课程思政建设的成败。理工类专业课程的理论性和实践性都很强，这类课程强调自然科学原理和规律的讲授，重视学生专业技能的培养，但普遍缺乏对学生价值的引领。因此，如何从理论性和实践性都较强的课程内容中挖掘其思政教育资源，以达成知识传授、技能培养和价值引领三位一体的教学目的，是一个值得研究的课题。

《电化学原理》课程是化学、化工、材料等专业的必修课。电化学是研究电子导电相和离子导电相之间的界面上所发生的各种界面效应的科学[5]。因此，在教学内容上，《电化学原理》课程偏向于电极界面结构和反应过程，主要讲授原理和规律性的知识。电化学技术常应用于化学电源、电解、电镀、冶金、电化学分析、新能源、新材料、微电子技术、生物化学、金腐蚀与防护等诸多方面[6]。因此，在教学方法上，《电化学原理》课程注重于理论与实践的结合，强调对学生创新能力和解决问题能力的培养。此外，课程思政要求将思想政治教育融入课程的教学内容和过程中。因此，在进行《电化学原理》课程思政建设过程中，教师需要挖掘大量带有专业特点的思政教育资源，以达到解释和说明教学内容、实现课程思政教育的目的。本文中，笔者将结合《电化学原理》的教学体会，介绍一些挖掘高校专业课程思政教育资源的方法，以期为高校专业课程思政教育资源搜集整理提供借鉴。

一、从学科起源和发展中挖掘课程思政资源

每一门学科都有其独特的起源和发展史，它包括了一定时间和条件下学科内容的重大进展和突破，而且这些进展往往兼具科学性和趣味性[7]。在专业课课程思政建设中，高校教师应该有意识地将学科起源的历史背景、学科发展的脉络和重大突破有机地融入到教学内容中，提升课堂教学的趣味性，从而提高学生对专业课程的兴趣。例如，现代学科分类认为电化学是物理化学的分支。有趣的是，电化学的起源似乎与物理化学家无关，而是起源于1791年意大利解剖学家伽伐尼无意间发现的“动物电”现象。在课程思政建设中突出这一不合常理的现象，既能引起学生的兴趣，还能借此鼓励学生从事交叉学科研究。1834年，天才科学家法拉第通过大量实验提出了著名的“法拉第电解定律”，描述了电极上通过的电量与电极反应物重量之间的关系。该定律是电化学中最基本的定律，至今仍指导着电化学相关研究和工业生产。然而，法拉第电解定律没有涉及电化学过程的微观机制，而当时的科学家习惯采用该定律进行电化学过程的表征和研究。因此，在“后法拉第时代(1850年～1900年)”，电化学过程微观机制研究进展缓慢。在课堂讲授时不回避法拉第电解定律的上述局限，并介绍电化学学科发展的曲折，从而增进学生对该学科发展脉络的了解，激发学生从事科学研究的兴趣，也能通过该事例引导学生辩证地看待事物，学会从不同角度寻找解决问题的方法。

二、从知名专家轶事中挖掘课程思政资源

每一门学科的发展都包含着该领域诸多知名专家的贡献，他们的科学贡献、人生经历和个人魅力是进行课程思政建设的宝贵资源[8]。在电化学学科200多年的发展历程中涌现了众多的杰出科学家和工程师，如英国实验科学家Faraday、燃料电池的发明者Grove、Tafel经验公式提出者Tafel、电子传递理论提出者和诺贝尔化学奖获得者Marcus、Stern双电层模型提出者Stern等。这些科学家和工程师投身科学研究、追求真理的精神值得学习、传承和弘扬。例如，Faraday出生在一个贫苦的铁匠家庭，因家庭困难仅上过几年小学。但是，他在艰难困苦中坚持自学化学和电学知识，百折不回地追求真理，义无反顾地献身科学研究，最终成就了一个又一个彪炳史册的科学发现。功成名就时他依然谦逊低调，不追求名利，甘愿以平民身份实现献身科学的诺言。他对真理的挚爱、对科学的执着、对名利的淡漠值得世人学习。我国现代电化学重要奠基人之一、中国科学院院士查全性教授从小就树立了为科学奋斗的志向。文化大革命期间，实验条件十分艰苦，查教授克服重重困难，以极大的热情进行电化学研究和人才培养工作，为我国电化学研究事业作出了重大贡献。他也是一位敢说真话的知识分子。在1977年的全国科学和教育工作座谈会上，当着邓小平的面大胆建言高等教育招生必须通过考试，并力主当年恢复高考，从而使得停止了11年之久的高考在当年冬季得以恢复。查教授为科学而奋斗的远大志向和对中国高等教育的深沉渴望与期待是其留给世人的宝贵财富。

三、从“卡脖子”技术中挖掘课程思政资源

改革开放以来，我国科学技术水平得到了极大提高，科技创新深刻改变着人们的生产生活方式。然而，我国科技水平与世界科技强国之间还有较大差距，《科技日报》曾系列报道制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术，严重制约着我国技术创新能力和全球竞争力的提高。这些“卡脖子”技术与高校理工科专业课均有密切联系，因此在课程思政建设中教师可以基于课程内容从这些技术中挖掘思政教育资源。例如，国外已经实现了燃料电池的量产，但我国还有多项关键技术尚未突破，铂基催化剂的制备就是其中之一。均一的反应条件、合适的铂颗粒尺寸和碳载体的稳定性是量产铂基催化剂的技术瓶颈，这与《电化学原理》课程中燃料电池部分内容紧密关联。锂离子电池是新能源汽车的动力来源，但是高端隔膜技术壁垒高，我国缺乏相关核心专利，尚未实现国产化，高端隔膜生产成为国产锂离子电池的短板。这与《电化学原理》课程中化学电池部分内容密切相关。在进行课程思政建设时，教师可以将这些“卡脖子”技术背后的科学问题纳入相关章节的教学中，既能加深学生对课程内容的理解、提升学生对课程内容的兴趣，还能在课程教学中对学生进行国情教育，激发学生的使命感和责任感。

四、从负面事例中挖掘课程思政资源

生产生活中常常发生一些材料失效事故，轻则导致财产损失，重则造成环境损害和人身伤亡。很多时候，诱发这些事例的原因与高校专业课程密切相关[9]。因此，教师可以通过这些事例升华专业课程内容，进而引导学生关注社会民生。例如，最近特斯拉生产的电动汽车多次卷入起火事件，引起了人们对电动汽车安全性的担忧。当锂离子电池在设计条件之外工作时，其放电反应产生的热量不能被周围环境热损失所抵消，电池温度升高，产生所谓的热失控现象。当电池温度达到临界值时，电池隔膜崩溃，电池会被击穿，诱发起火事故。这类事故的原因，与《电化学原理》课程中电极反应热力学、动力学和电池热管理等方面都密切相关。2013年11月22日，青岛市黄岛区中石化输油管线破裂引起爆炸，造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失7.5亿元。后期调查表明，事故起源于管道腐蚀减薄和破裂。管道腐蚀减薄的实质是管线钢在环境作用下的阳极溶解，这与《电化学原理》课程中电极反应动力学和金属的阳极过程等章节直接相关。在进行课程思政建设时，教师可以将这些负面案例与相关内容联系起来，引导学生利用所学内容对这些负面案例进行合理解释，并探讨解决和预防这类问题的方法。通过上述过程，既能培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，还能激起学生对课程内容的兴趣，有些学生可能因此而投身于相关问题的研究中。

五、从疫情防控中挖掘课程思政资源

2020年以来，一场新型冠状病毒感染肺炎疫情席卷全球，到目前为止尚未得到完全控制。疫情爆发后，我国政府和人民上下同心，携手与病魔斗争，取得了疫情防控的阶段性胜利。我国科技界也全力以赴开展疫情防治的科研攻关，取得了骄人的抗疫科研成果[10]。这些科研成果与高校专业课程密切相关，教师可以将这些科研成果及团队科研攻关的故事与课程内容有机结合起来，引导学生思考所学知识的作用、学习科研团队勇挑重担的精神。例如，云南大学调集了生物、化学、材料方面的专家教授组成联合攻关科研团队，在短短2周时间内研发出检测COVID-19病毒的电化学生物传感器，建立了其灵敏、快速、便捷的检测方法。电化学生物传感器是以生物材料为敏感元件、以固体或离子选择性电极为转换元件而制成的传感器，其核心是生物材料与环境中物质发生的电化学反应。此外，面对疫情，北京科技大学张玲玲教授利用电化学作用下Fe2+和Fe3+的循环来活化过硫酸盐，达到消毒的目的。鉴于新冠肺炎疫情蔓延，中国科学院大连化学物理研究所邓德会研究员利用自主研发的非贵金属电解水催化剂和整体式电极，成功研制出便携式新冠肺炎氢氧辅助治疗仪。上述疫情防控期间的紧急科研攻关与《电化学原理》课程中电极类型、电极过程、电催化等内容密切相关。在进行课程思政建设时，教师可以将这些科研攻关的案例和背后的故事与相关内容联系起来，引导学生思考科学研究和科技进步的价值，体会科研人员所展现的家国情怀和历史担当。

六、从科技成果中挖掘课程思政资源

世界各国都高度重视科学研究，科技成果层出不穷。许多世界领先的科技成果本质上与高校专业课教学内容息息相关。以这些科技成果为背景资源进行专业课程教学内容的导入和引申，有利于开拓学生的科学视野，深化学生对专业课科学价值的认识。例如，中国科学院金属研究所金海军研究员通过电化学方法选择性地腐蚀掉金银合金中的银，从而达到调节其强度和塑性变形能力的目的，为解决材料强度与韧塑性不能兼顾的问题提出了新思路。这种选择性腐蚀可以通过电极过程热力学予以解释，与金属电动序相关。中国科学技术大学谢毅教授和孙永福教授的研究团队开发了一种新型电化学催化剂，可以将CO2转化成甲酸，成为一种液体燃料，该技术有可能助力减少CO2排放。这一研究与电极反应动力学和电催化等内容关系密切。在《电化学原理》课程思政建设中，精选这样的实例，宣传我国科学家发表的优异科技成果，既能增长学生知识见识，还能增强学生的科技成就感和文化自信心。

七、从科学哲学的角度挖掘课程思政资源

科学是反映客观事物和规律的知识，能从不同方面反映客观世界的本质和规律。高校专业课程就是从不同学科的角度反映客观事物的知识表达。哲学是人类对自身的理解、对自我的反思，往往建立在具体科学的总结、概况和抽象的基础上。在高校专业课程教学中，教师通过专业课程的具体原理、结论等可以抽象和总结出具体的哲学思考，帮助学生完成从课程的科学内容到人生的哲学思考的升华[11]。例如，电化学学科发展演变过程中会涉及多种哲学方法论，如马克思主义哲学中的对立统一规律、量变与质变规律、否定之否定规律等，在课堂教学中引入这些内容可以提高学生的思辨能力。电化学反应的速率控制步骤则可以类比为个人与团队的关系，有助于深化学生对于集体主义精神的理解和认知。溶液电导率会受溶质浓度影响，浓度较低时随溶质浓度升高而快速升高，但当溶质浓度超过临界值后，溶液电导率则随溶质浓度增加而降低。这与我国传统文化中“物极必反”、“过犹不及”等哲学思想不谋而合。在《电化学原理》课程思政建设中，通过揭示课程内容和人生哲理之间的联系，既能锻炼学生的总结和思辨能力，还能促进学生世界观和价值观的形成。

总之，在高校专业课程思政建设时可以从学科历史、名人轶事、瓶颈技术、负面事例、疫情防控、科技成果、科学哲学等多角度深度挖掘课程思政教育资源，有机融入课程教学，构建知识传授、技能培养和价值引领三位一体的专业课程教学模式，达成“立德树人”的根本教育任务。