专业认证背景下物理化学课程建设研究*

胡桂香，蒋勇军，赵文娜

(浙大宁波理工学院生物与化学工程学院，浙江 宁波 315100)

工程教育专业认证是国际上广泛采纳、用以保证和提高工程领域人才培养质量的一种重要手段和措施，是实施工程教育和工程师资格国际互认制度的前提和基础，有利于推动高等教育的内涵式发展，提高高等教育整体质量[1]。2016年，我国正式加入国际工程教育《华盛顿协议》组织，标志着工程教育质量认证体系实现了国际实质等效，工程专业质量标准达到国际认可，成为我国高等教育的一项重大突破[2-3]。至2020年底，教育部高等教育教学评估中心和中国工程教育专业认证协会共认证了全国257所高校的1600个工科专业[4]。通过专业认证，标志着这些专业的质量实现了国际实质等效，进入全球工程教育的“第一方阵”。

物理化学是四大基础化学之一，是一门专业基础课程，授课对象广泛，涉及专业包含化学、化工、高分子、材料、生工、制药、药学、冶金、食品、轻纺、环境等[5-6]。物理化学两多三强(概念多、公式多、理论性强、系统性强、逻辑性强)的特点让许多学生苦不堪言[7]。作为近代化学的原理根基，它的知识面覆盖广、知识跨度大从而导致其成为许多学生的弱势。我校物理化学课程针对制药工程、化学工程与工艺、生物工程、高分子材料与工程等专业开设，以化学工程与工艺专业为例，先修课程为无机与分析化学，后续课程涉及过程工程原理、化工热力学、化工分离工程、化工工艺学等课程，在专业课程体系中起着承上启下的作用。因此，在工程教育专业认证背景下，物理化学课程的建设对专业人才培养起着至关重要的作用。本文以化学工程与工艺专业为例介绍我校物理化学课程建设的思路和内容，以及教学过程中的组织实施策略。

1 课程建设的思路和内容

1.1 教学内容体系的构建

围绕专业培养目标确定物理化学课程对毕业要求支撑的观测点，根据观测点要求明确课程目标，由课程目标构建课程教学内容体系，修订教学大纲。物理化学课程对化学工程与工艺专业的毕业要求支撑的观测点有三点。依据这三个毕业要求观测点，物理化学课程目标设定为：(1)掌握从事化工过程相关工作所需的物理化学基本知识，能应用于化学工程问题的表达及计算。(2)能应用物理化学的基本原理对化学工程领域内的复杂工程的相关问题进行研判与合理假设。(3)能理解解决复杂工程问题必须具备有效查阅文献并自主学习其中所涉及新原理、新方法和学科交叉知识的能力，有主动学习的意识，并在学习成果中明确体现所用到的自学知识。

根据物理化学课程目标构建教学内容体系，修订课程教学大纲，将课程目标、教学内容等落实到教学大纲中。化学工程与工艺专业物理化学课程的教学内容体系包括气体的pVT关系、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学、相平衡、电化学、界面现象和化学动力学等。

1.2 课程思政教育的教学设计

习近平总书记指出：“立德树人是高校的中心工作，也是高校的立身之本”。育人的根本在于立德。落实立德树人根本任务，是我国高等教育事业不断取得新发展的关键所在，也是实现高质量发展、建设教育强国的必然要求[8]。我校化学工程与工艺专业不仅要培养学生德智体美劳全面发展，具有良好的科学素养和人文素养，具有专业知识和专业技能，而且要培养能够综合考虑经济、社会、环境、法律、安全、健康、伦理、道德等方面影响因素的高质量应用型创新人才。因此，在立德树人格局下，将思政教育渗透到物理化学课程教学中迫在眉睫[9]。

物理化学课程被誉为“化学中的哲学”，本身具有丰富的隐性思政教学资源。张树永教授给出了课程思政的7个维度[10]，即：政治方向、德才兼备、世界观和方法论、科学文化修养、家国情怀、文化传承和文化自信、国际视野等。我们根据物理化学课程特征，以政治认同、家国情怀、职业操守、科创精神、社会责任、文化传承、世界观和方法论等为思政方向，课程组教师集体备课，深入挖掘课程思政元素，统筹进行课程教学设计。表1给出了课程的部分思政元素、对应的思政方向、教学切入点和教学目标等。在教学过程中，把握思政教育的内涵，以立德树人为根本任务，围绕坚定学生理想信念，将价值引领、能力培养和知识传授有机融合。引导学生建立正确的人生观、价值观和世界观，引导学生学会做人、做事；培养学生严谨、认真、实事求是的科学素养和相互协作的团队合作精神。

表1 物理化学课程中的思政元素

1.3 教学辅助资源建设

我校物理化学课程为浙江省“线下”一流课程建设项目，为了解决单纯“线下”教学存在的一些问题，如课堂上没有听懂的学生无法课后自学和反复学习，基础性、记忆性的知识缺乏反复练习等，我们建设了线上教学辅助资源：客观题习题库和微视频库。客观题习题库以章为单元划分，根据知识点，每章设计判断题和选择题两种题型，每种题型各100题，并配有答案。每章授课结束后学生在规定时间内线上答题进行自测。学生答题量为判断题和选择题各10题，每次抽题题目随机产生，设置70分为及格分数，及格后允许再做5次，取最高分为最终成绩。图1给出了化学工程与工艺专业学生的章节测验完成情况和平均分。从图中可以看出，学生可以多次答题的激励措施不仅督促了学生更加注重平时的学习和复习，而且加强了过程考核。

物理化学是一门教师难教学生难学的课程，重点难点鲜明突出。为了帮助学习困难或有需要的学生进行反复学习与练习，我们采取自录视频、录屏、截取视频等方式建立微视频库，每个微视频约2～8 min，针对某一个重点或者难点设计。学生课后可进入网上课程根据需要反复观看微视频进行复习直到掌握知识点。

1.4 考核方式过程化

为了更加注重对学生学习过程的管理，使学生更加重视平时学习的质量和积累，加强过程考核，防止学生期末“突击”式学习以应付考试，我们将考核方式过程化。作业与每章的线上自测成绩为平时成绩，占比20%，期中考试内容为气体的pVT关系、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学，占比30%，期末考试内容为相平衡、电化学、界面化学、化学动力学，占比50%。线上自测成绩为习题库的章节测试，大部分题目考核基础性、记忆性知识点，少量题目考核学生计算、分析、判断、综合等能力。作业为每章课后的习题，以计算题为主，根据课程内容和进度每次课后布置1～2题，主要锻炼学生学习新知识后的应用能力。期中考试和期末考试试卷题目类型为选择题和计算题，题目体现课程的高阶性，主要考核学生利用所学的物理化学知识解决复杂工程问题的能力。

1.5 师资队伍建设

围绕教学大纲、教学原则、教学内容、教学方法等有计划、有组织开展教研活动，不断提高物理化学课程的整体教学水平。课程组教师不定期参加全国物理化学教学研讨会，与兄弟院校相互交流学习，在课程建设中同心协力，不断尝试教学改革，不断提升教育教学能力。

2 课程教学的组织实施策略

2.1 教师层面

课程组教师集体备课，集思广益，深入挖掘课程思政元素，统筹进行课程教学设计，将课程思政落实到教学大纲、教案、课件和教学过程中。在教学中，将课程思政案例与知识讲解有机结合，真正做到不显山、不露水、润物细无声地将思政教育潜移默化地融入到知识讲授中。思政元素紧紧围绕坚定学生理想信念，以政治认同、家国情怀、职业操守、科创精神、社会责任、文化传承、世界观和方法论等为思政方向。例如，讲到水的相图，可以讲科学家黄子卿，是他精确测定了水的三相点，被确定为国际热力学温标的基准点，具有划时代意义。同时介绍他为了祖国，放弃美国优厚待遇，毅然回到祖国从事教育工作。以科学家的事迹传递科学的工作作风和探究精神以及爱国情怀。此外，课程组教师集体梳理课程重点和难点，根据需要制作微视频。编写习题库，习题难度以基本知识为主，部分题目需要引发学生适当思考。

2.2 学生层面

充分发挥学生的学习主体性，调动学生学习积极性，提升学习兴趣，满足学习的需求，使学生学起来更轻松，更有成效。例如在讲到稀溶液的依数性时，让学生思考，为什么吃冰棒时，边吃边吸，感觉甜味越来越淡？为什么煮粥时加少量盐粥煮得又快又好？煮饺子时加点盐饺子不破皮？讲到附加压力时，让大家思考吹气球时是开始难吹还是吹起来后难吹，为什么？讲到吸附作用时，让学生回忆基础化学实验中用到的变色硅胶、活性炭等。让学生用所学的物理化学知识解释这些现象和原理，做到理论联系实际，提高课程的趣味性。

2.3 教学内容

在教学内容设计方面，紧扣物理化学科学改革发展方向，充分体现现代教育思想，及时将学科最新发展成果引入教学。例如，讲到临界状态时，可以介绍超临界流体萃取技术，介绍学院的超临界流体萃取仪，放置的实验室位置，让学生课后去参观，并了解仪器使用原理和方法。讲到界面现象时，可以介绍碳纳米管的应用，上课前准备好教学道具纳米围巾和水，现场为学生展示纳米材料的表面特殊现象。

2.4 教学方法

以先进的教学理念、灵活运用多种教学方法，增强课程生动性。教学方法包括教师讲授法；学生练习法；自主学习法；读书指导法；探究学习法等。在重要推导，新概念产生等问题上，采用教师讲授法；对于重要公式，或者计算题多的章节，采取学生练习法；对于比较简单容易理解的内容采取自主学习法；对于学生通过自己思考就能理解和掌握的知识，采用读书指导法；对于曾经争议性的话题，采用探究学习法。例如让学生利用热力学第一定律去辨别第一类永动机，用热力学第二定律去分析第二类永动机，对宇宙热寂说展开讨论，认识到它们的荒谬性，定律使用的限制，绝对真理和相对真理的辩证统一，坚定学生辩证唯物主义思想。

3 结 语

物理化学是一门专业基础课程，在专业课程体系中起着承上启下的作用。工程教育专业认证为专业建设提出了更高更严格的标准和要求。在此背景下，我们修订完善了物理化学课程教学大纲，构建了更加合理的教学内容体系；对课程思政教育进行了设计，将价值引领、能力培养和知识传授有机融合，提高了育人效果；对教学方式进行了改革，在教学中以学生为中心，激发学生的学习兴趣和积极性，引导学生根据个人情况主动学习，培养学生的逻辑思维能力和创新能力，提高学生的综合素质，提升了教学效果。课程建设的思路和方法为其它专业基础课程和专业主修课程提供了借鉴。