挖掘物理化学课程中思政元素的思考*

黄振旭，丁远菲，毛海荣，孙海杰

(1 郑州师范学院化学化工学院， 河南 郑州 450044；2 许昌市禹州市朱阁镇第二初级中学， 河南 许昌 461670)

习近平总书记在全国高校思政工作会议上强调：“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，立德树人是高校的中心工作，也是高校的立身之本”[1]。我们必须深入贯彻习总书记关于思想政治教育的重要论述，实现“立德”与“树人”的有机统一。物理化学课程是一门理论性很强的课程，是“化学中的哲学”，其中具有丰富的隐性思政教学资源，我们高校教师应充分发掘物理化学课程中的思政元素，将德育知识有机融入整个教学过程中，实现课程与思政的自然融合，那么物理化学课堂就会变得更加地丰富多彩，所谓的理论化学会更贴近学生生活，使学生在物理化学课堂中不仅学习到物理化学知识，还能使学生有更深刻的思考。我们挖掘物理化学课程中的一些思政元素，以供同行在物理化学课程思政教学改革方面参考。

1 物理化学课程中思政元素挖掘

1.1 热力学第一定律的思政元素挖掘

热力学第一定律是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。其可表述为“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换”。也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。对于这一知识点。讲解热力学第一定律时，可以先介绍第一类永动机可以不消耗能量而永无止境的运动，而我们知道系统的能量永远是守恒的[2]，就是说能量不能平白无故的产生，也不能无故的消失。进而引导学生去思考“一分耕耘，一分收获”的道理，天下没有免费的午餐，天上不会掉馅饼，生活工作一切都是如此。只有努力刻苦地学习，才能取得好成绩。在讲解热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W时，穿插焦耳的生平故事，他从小从来没有受过正规的教育，凭着自己的努力，后来在热力学和电学方面都有建树，建立了热力学第一定律，热和功的单位都以他的名字命名。这告诉我们只要踏实努力，终会成功。

在介绍范德华方程时，教学穿插范德华的生平故事、范德华方程的由来及推导过程，可以激发学生学习的兴趣和创新的热情。范德华的父亲是名木匠，家庭不富裕，几度中断学业， 他在36岁的时候才完成了博士论文。在他的博士论文中发表了范德华方程。又经过了7年，他经过研究提出了临界参数，使范德华状态方程的形式更加简单。他成为了1910年诺贝尔物理学奖的获得者。

道尔顿分压定律也是物理化学课程中非常重要的知识点。可以向学生介绍道尔顿几十年如一日的记录气象观测，一直坚持到他去世的那天早上的故事。让学生知道执着坚守、永不言弃的精神多么令人钦佩。

我们讲解热力学第一定律“状态函数的变化值仅和始末态有关，与变化的途径无关”时。启发学生在生活中解决问题的时候可以从多角度去思考问题，不要钻牛角尖，学会树立“条条大路通罗马”的思想。

在讲到燃烧焓的计算的时候，我们可以尝试引入清洁能源，例如可燃冰、生物柴油、氢能源，启发学生思考全球面临的能源问题，倡导低碳经济，以增强学生的社会责任感。

1.2 热力学第二定律的思政元素挖掘

我们讲授热力学时，热力学第一定律是阐述系统的能量守恒，也就是能量不能无故产生，也不能无故消失；根据第一定律可以计算变化过程中的能量变化。但是不违背热力学第一定律的现象有时是不能自动发生的，这需要热力学第二定律来阐明，即描述与热现象相关的各种过程进行的方向、条件及限度的定律。第一、第二定律是热力学的主要基础，二者是紧密相连、密不可分的。在讲解卡诺定理时，可以以穿插小故事的形式激发学生兴趣，比如卡诺通过“纸上谈兵”的方式设计出他认为这是效率最高的热机，即“卡诺热机”。然而没人理会他。二十多年以后，焦耳建立热力学第一定律后，卡诺的师弟克劳修斯受到“卡诺热机”的启发，建立了热力学第二定律，并推导出来热力学第二定律的数学表达式，提出来了熵的概念。让学生知道我们需要科学的严谨和知识的传承。

1.3 多相平衡的思政元素挖掘

多相平衡章节包含了相律、单组分系统的相图以及二组分系统的气-液相图、液-液相图和固-液相图等教学内容。相律为多相平衡系统的研究建立了热力学基础，是物理化学中最具普遍性的规律之一。相律是美国物理化学家吉布斯首先提出来的，吉布斯在论文《论复相物质的平衡》中，首次提出了独立组分并明确了相的概念，又分析所有热力学量之间的独立关系，进而得出了相律。在学习“相律的表示式”这一知识点时，以讲小故事的形式作为导入：当年吉布斯将相律的推导过程发表在一个名气不太大的杂志上，而十多年未受到人们的关注，后来人们才发现相平衡系统中还有一个如此重要的规律。这一点可以启发学生“是金子总会发光的”，要学会担当。

讲解水的三相点时，让学生了解我国著名物理化学家黄子卿教授测到水的三相点为(0.00980±0.00005) ℃[3]。在当时的实验条件下，测定如此高的精度是非常不简单的。测到的水的三相点还作为热力学温标的基准点被国际上推崇，并作为通用的标准数据。此数据非常精确，获得美国国家标准局的认可，并以此为标准确立了绝对零度。成功源自艰辛地付出，源自严谨、科学的工作作风和探究精神，这也正是我们工作中需遵守的准则。此不仅激发了学生的学习热情，并且民族自豪感油然而生。

“外压与蒸气压的关系”这一知识点，可以讲述傅鹰先生在非常简陋的条件下，以瓦片作为气-液隔膜，测定了不同外压与蒸气压的关系。可以教育我们的学生要开动脑筋、因陋就简，照样可以取得不凡的成绩。

1.4 多组分系统的思政元素挖掘

吉布斯提出了吉布斯自由能和化学势等非常重要的物理化学概念，发展了热力学第二定律，提出平衡稳定性判据；引入函数与化学势，提出热力学基本方程，创建了化学热力学这个分支学科；开创了表面热力学的研究。让我们对化学平衡、相平衡、表面吸附的本质有了更加清晰的认识。奥斯特瓦尔德称他“赋予了物理化学整整一百年”。可他的经历鲜有人知。他刚刚进入耶鲁大学学习时，他的家庭惨遭噩运，他的爸爸、妈妈与二个妹妹都失去了生命。可这一切并没有击垮他，他反而更加努力学习，他三百多页的论文被认为是化学史上最重要的论文之一。这个故事非常励志，学生容易引起情感共鸣，更能激励学生的学习动力。

1.5 电化学的思政元素挖掘

电化学是研究电和化学反应相互关系的科学，与我们的生活结合比较紧密，学生学习兴趣较高。学习阿伦尼乌斯电离理论时，介绍瑞典物理化学家阿伦尼乌斯当提出电离理论时，被保守的教授们嗤之以鼻，被认为“这个理论纯粹是空想，无法相信。”但是他始终坚持自己的观点，最终开创了电离学说[4]。这一学说是物理化学学科发展初期的重大发现。可以引导学生要有坚信科学、坚持真理的思想和勇气。

对于“可逆电池”这一知识点，内容紧密联系工作生活实际，我们可以从手电筒使用的干电池到宇航、通讯使用的新型锂电池和钠电池进行举例。我们以锂电池为例，从 2019 年诺贝尔化学奖对锂电池工作的表彰导入，讲解锂电池发展的曲折历程及其为我们带来的各种便利，了解新能源电池的发展动向，为学生后续从事新型原电池的研发和设计打下基础，帮助学生初步养成了从传统基础到创造性设计的科研创新思路，培养学生正确的人生观、世界观和价值观，领悟个人前途与国家命运的关系，努力担负起振兴祖国的历史使命。

1.6 表面物理化学的思政元素挖掘

表面化学是一门既有广泛实际应用又与多门学科密切联系的交叉学科。将表面物理化学知识与现实生活相结合，让学生明白学以致用，有意识地拓展学生的哲学思维，可以培养学生的创造性思维，增强其自主创新的意识。

面粉厂爆炸事故我们时有耳闻。我们经常要吃的面粉为什么会发生爆炸呢？我们可以用上册的热力学第二定律知识进行分析，又可以用下册的界面理论来解释。这样，让学生学到了知识，开阔了眼界，又有了学习兴趣。

在讲解“液-固表面张力”这一知识点时，可以将唐朝韦应物的诗《咏露珠》为导引，即“秋荷一滴露，清夜坠玄天。将来玉盘上，不定始知圆”[5]。课堂通过视频由荷花的高洁品质开篇，荷花出淤泥而不染，引导学生清晰地知道固体表面润湿性、亲水与疏水。通过润湿作用原理生产的纳米防水、防油、免清洗的超疏水材料展示给学生，这样不仅引入了学科知识，更为学生绘制了一幅“秋露滚玉盘”的生动画面，使学生感受到中国文化之美，提升文化自信。

在学习表面现象一章时，借助我们时常出现的“雾霾天气”这一现象，从“雾霾”出现的表面物理化学原理来讲解，用图片和视频，让学生从内心产生震撼，树立起了“金山银山就是绿水青山”的环保理念。在讲解液体的不溶性表面膜时，可以引入富兰克林做的实验：为了使水面平静，使波浪声消失，将橄榄油洒向水面，散开的油膜平铺在水面上导致将水面变得平静[6]。通过这些密切贴近生活的现象，引导学生善于发现问题、合理分析问题、科学解决问题，可以大大提高课堂授课质量，增强育人效果。

2 结 语

在实施课程思政教学的过程中，教师应该不断提高自己的职业道德修养和化学素养，不断深挖课程内容与课程思政元素，深入地去思考。物理化学课程中的思政元素有很多，需要我们不断地去挖掘。我们还要遵循物理化学课程的自身教学规律，找准契合点，让思政元素融入传统教育教学当中，“如盐化水”，“如春在花”，力求形式生动灵活，丰富多彩，让学生喜闻乐见，让思政教育入耳、入心，寓教于无形、润物细无声，使化学专业学生整体素质普遍提高，培养出有专业素质、道德品质和理想信念的新时代人才。