课程思政在“高等物理化学”课程中的设计与实践

［摘 要］ “高等物理化学”是化学专业重要的必修课之一，“教书育人，立德树人”是教育工作者的根本任务，也是习近平总书记在哈尔滨工业大学100周年校庆的贺信中提出的希冀之一。作为高校化学专业研究生阶段的核心课程，在“高等物理化学”课程教学过程中融入思政教育，增加课堂教学灵活性和提高学生学习兴趣的同时，以习近平总书记贺信精神为引领，培养学生的爱国主义精神、辩证思维和吃苦耐劳精神，提高学生的创新能力及帮助学生树立正确的世界观、人生观、价值观，实现“三全育人”。

［关键词］ 群论；统计热力学；化学反应动力学；高等物理化学；课程思政

［基金项目］ 2021年度广东省教育科学规划课题（高等教育专项）“‘一核一带一区’建设背景下物理化学类本研课程一体化建设与实践”（2021GXJK088）；2021年度深圳市教育学会“十四五”规划教育科研一般课题“‘三全育人’理念下高校物理化学类课程思政体系建设与实践”（YB2021004）；2021年度哈尔滨工业大学研究生教育教学改革研究项目“面向粤港澳大湾区的研究生物理化学课程群建设与实践”（21MS064）

［作者简介］ 周 佳（1981—），男，辽宁沈阳人，博士，哈尔滨工业大学（深圳）理学院副教授，博士生导师（通信作者），主要从事理论计算化学研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）23-0093-04 ［收稿日期］ 2022-09-18

“高等物理化学”作为化学专业研究生的基础课程之一，是其他化学课程的重要理论基础。教书育人也是高校教育者的使命，习近平总书记在2020年对哈尔滨工业大学100周年校庆贺信中提到，希望哈尔滨工业大学在新的起点上，坚持社会主义办学方向，紧扣立德树人根本任务，在教书育人、科研攻关等工作中，不断改革创新、奋发作为、追求卓越，努力为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦作出新的更大贡献［1］。贺信为哈尔滨工业大学广大教师在教书育人方面指明了方向，提出了要求。一线教师要在传授理论知识的同时，将课程思政有机地融入专业教学中，践行贺信精神，全面贯彻落实习近平总书记强调的“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］。

在“高等物理化学”课程教学过程中融入课程思政，践行贺信精神，能够更加有效地激发学生的学习兴趣，从而实现“三全育人”的教学目标。本文从实际教学出发，充分挖掘课程的思政元素，实现贺信精神进课件、进课堂，对“高等物理化学”课程思政建设、践行贺信精神，进行了卓有成效的探索。

一、“高等物理化学”课程思政建设

“高等物理化学”课程在传授理论知识的同时，培养热爱祖国、热爱人民、热爱社会主义现代化的社会主义青年，同时培养学生的创新意识、辩证思维，使其树立正确的世界观、人生观、价值观。因此，将课程专业知识、教学方法中蕴含的思想政治元素进行深度挖掘，将思想政治教育贯穿于专业知识传授过程，对于践行习近平总书记贺信精神、实现“三全育人”至关重要。“高等物理化学”是本科阶段“物理化学”课程的深入和拓展，根据哈尔滨工业大学（深圳）化学专业研究生的实际情况，笔者选择群论、统计热力学、化学反应动力学三部分内容进行教学，共计2学分，32学时。表1归纳总结了“高等物理化学”教学内容所含的思政元素主要案例，切实做到将课程思政融入了课堂教学的全过程。笔者特别注意，在思政案例选择上融入了具有百年历史的哈尔滨工业大学特色及全面开展“双区”建设的深圳特色。从表1中可以看出，在教学内容中融入相符的思政内容可有效地落实“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］。

二、“高等物理化学”课程思政教学

为了提高化学专业研究生对“高等物理化学”的学习兴趣，课堂上不再采用单一的授课方式，而更加注重实践性、先进性、前沿性，让学生积极参与课堂教学，采取课前发布预习内容，课上教师以辅助解决重点、难点的方式进行授课，同时融入思政内容（见表1），提高学生的学习兴趣，对于一些开放性的问题进行分组讨论；课后通过布置作业进行巩固，同时教师通过班级群进行实时答疑，提高学生对知识的掌握程度。

（一）课前预习

近年来，为了实现教书育人的有机统一，各大高校进行了很多改革。针对“高等物理化学”课程理论知识相对枯燥的问题，笔者尝试在授课前通过线上平台发布预习内容。预习内容包括课堂涉及的理论知识，并对学生的预习效果以选择题和判断题的形式进行考查，以此掌握学生的疑难问题，有助于在课堂上因材施教。通过课前预习，培养学生积极探索、刻苦钻研、勇于创新的精神。

（二）课中教学

改变以往单一的以教师讲授为主的教学方式，激励引导学生积极参与课堂教学活动，同时融入思政元素，提高学生的学习兴趣。课堂上，不仅以课本内容为主，还积极加入相关科研前沿，讲解最新文献，激发学生的民族自豪感和爱国主义热情。引导学生进行课堂讨论，自己总结归纳结论，培养学生追求真理的科学精神。具体案例如下。

1.群论。群论教学特别需要激发学生的数学思维。为此，笔者选择在课堂上借助Mathematica强大的数学计算和可视化功能，降低群论理论教学难度，使群论教学内容更加生动。通过借用Mathematica软件调用教学所需的分子模型，可以更加直观地观察分子，并且可以通过移动鼠标对所调用的分子进行旋转和移动，形象地展示分子的对称元素及对称操作，帮助学生更好地理解与掌握分子的对称性以及对称操作，提升学生对群论部分的学习兴趣，进而提升教学质量［3］。在授课过程中，为了更好地提高学生的学习兴趣、加深学生对知识的理解，从天安门和哈尔滨工业大学正门等实例引入对称元素。与此同时，笔者也会提及当下美国对哈尔滨工业大学等国内高校的科技封锁，使得诸如MATLAB等软件不能使用，然而当前国内已经有很多科研工作者正致力于工业软件的国产化，笔者也鼓励学生未来为此贡献自己的一份力量。

2.统计热力学。统计热力学在推导公式时经常要用到斯特林公式，例如玻尔兹曼分布。然而学生普遍对斯特林公式持将信将疑的态度。这里不要求学生会推导斯特林公式，但是希望加深学生对斯特林公式的印象。笔者在课堂上带领学生对不同自然数n的阶乘应用两种不同近似的斯特林公式进行比较，学生发现当n足够大（例如1摩尔时粒子的个数6.02×1023）时，斯特林公式所得的近似值已经非常接近真实值。在统计热力学教学中，常常用到“近似”，而这种“近似”又不影响最终的结论。学生在学习过程中会深刻体会科学家在发现真理时发挥的聪明才智。

3.化学反应动力学。化学反应是整个化学学科的核心，化学反应动力学研究的是化学反应如何进行的科学，近年来这方面的科研进展尤其引人注目。笔者选择在讲授单分子反应理论时引入前沿文献，启发学生主动思考，同时借助模拟动画等辅助手段让学生更加直观地了解化学反应的过程和条件。例如，在授课过程中引入丙酮阳离子自由基解离反应引导学生思考单分子反应理论，通过实例加深学生对化学反应的理解。学生运用碰撞理论和过渡态理论来分析这一反应过程，大致是因为烯醇阳离子自由基通过碰撞获得足够的能量经过一个势垒转变成丙酮阳离子自由基，生成的丙酮阳离子自由基依靠前面反应所获得的能量使自身的碳-碳键发生断裂，从而生成最终产物［4］。在此过程中学生发现这两种理论都不能解释丙酮阳离子自由基中两个甲基解离比例不同这一实验现象，笔者开始引领学生思考RRKM理论的基本假设，思考是不是这一反应不满足RRKM理论的基本假设。课堂上，笔者带领学生研读2008年的一篇科研文献［5］，这篇文章利用分子动力学模拟研究上述丙酮阳离子自由基解离反应，从而验证了RRKM理论不适用于上述实验，在此篇文献中通过对整个化学反应势能面的计算来保证能量分配和转移的准确性。化学反应动力学同时涉及化学其他方面的知识，笔者也会通过具体的实例，引领学生综合利用所学化学知识分析、理解具体的化学反应。通过引入科研实例，再设计问题，启发学生思考，激发课堂讨论，提高学生分析问题和解决问题的能力。在教授动力学时引入的科研实例是授课教师自身的科研成果，笔者发现结合教师自身科研成果启发引导学生学习更加有效，更能引起学生共鸣，而且可以激发学生从事科研的兴趣。从一个“小”的突破点出发，更易使学生理解知识难点。

（三）课后巩固

课后也是“三全育人”的重要环节，能有效地反映出学生的学习效果。以化学反应动力学部分为例，笔者在讲授完理论知识和前沿文献后，会让学生在课后自行搜索化学反应动力学相关的文献进行研读，写成报告后进行课堂汇报。此过程培养了学生自主查阅文献和分析文献的能力，为化学专业研究生今后的科研打下基础，同时也培养了学生的创新思维和爱国主义精神。其次，整理报告、进行汇报的过程，培养了学生的表达和写作能力。

结语

综上，在“高等物理化学”教学过程中融入思政元素及习近平总书记在2020年对哈尔滨工业大学100周年校庆贺信精神后，学生的学习热情普遍提升，课堂参与程度也明显提高。更为重要的是课程思政和习近平总书记贺信精神融入后，学生的创新思维、自主学习能力、表达和写作能力及爱国主义情怀都较之前有所改善，教学效果也因此取得了显著提升。

参考文献

［1］习近平致哈尔滨工业大学建校100周年的贺信［EB/OL］.（2020-06-07）［2022-08-15］.http：//cpc.people.com.cn/n1/2020/0607/c64094-31737938.html.

［2］习近平在全国高校思想政治工作会议上强调 把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面［N］.人民日报，2016-12-09（1）.

［3］周佳，魏梦娇.Mathematica在化学群论教学中的应用［J］.大学化学，2022，37（6）：203-208.

［4］周佳，魏梦娇.单分子反应理论的启发式教学实践［J］.大学化学，2022，37（6）：40-44.

［5］ZHOU J， SCHLEGEL H B. Dissociation of acetone radical cation （CH-3COCH-3～（+center dot）->CH-3CO～+ + CH-3～-center dot）： an ab initio direct classical trajectory study of the energy dependence of the branching ratio［J］.The Journal of Physical Chemistry. A，2008，112（50）：13121-13127.

The Design and Practice of Curriculum Ideology and Politics in the Course of Advanced

Physical Chemistry

ZHOU Jia， WEI Meng-jiao

（School of Science， Harbin Institute of Technology（Shenzhen）， Shenzhen，

Guangdong 518055， China）

Abstract： Advanced Physical Chemistry is one of the important compulsory courses of chemistry majors， “teaching and educating people， building morality and cultivating talents” is the fundamental task of educators， and it is also one of the hopes put forward by Chinese President Xi Jinping， also General Secretary of the Communist Party of China Xi Jinping in the congratulatory letter to Harbin Institute of Technology on its 100th founding anniversary. As the core course of the postgraduate stage of chemistry in colleges and universities， it integrates ideological and political education into the teaching process of Advanced Physical Chemistry courses， increases the flexibility of classroom teaching and improves students’ interest in learning， and is led by the spirit of General Secretary Xi Jinping’s congratulatory letter， cultivates students’ patriotic spirit， dialectical thinking and hard-working spirit， improves students’ ability to innovate， and helps students establish a correct outlook on life， values and world outlook， so as to achieve the goal of “three-wide education”.

Key words： group theory; Statistical Thermodynamics; Chemical Reaction Kinetics; Advanced Physical Chemistry; curriculum ideology and politics