1、2023年04月|190 引言2020 年 5 月教育部印发 高等学校课程思政建设指导纲要 的通知，纲要中明确指出应全面推进高校课程思政的建设工作，发挥每门课程的育人作用，将价值塑造、知识传授及能力培养三者融合，建设好课程1-5。物理化学作为学科基础课，更应响应国家政策的号召，积极探究课程与思政元素融合的方式、方法，使学生更易接受物理化学体系中所蕴含的科学精神、民族精神及创新精神，通过物理化学学习，变得更具创造意识、工程意识和团结意识，最终成为具有爱国主义情怀的有志青年。为此，本校积极开展了物理化学课程思政案例的探讨和挖掘，在课程设计中结合线上、线下混合式教学，分别以不同的形式融入思政元素。在
2、线上预习内容中，设置一个专门的版块为思政园地。线下翻转课堂教学中设置线下讨论课，同步设计课程思政内容，现结合原电池设计举例这一章节课程内容，具体说明物理化学与思政元素融合的方法。1 课程思政教学设计以原电池设计举例为例1.1 教学内容设计原电池设计举例章节的教学要求是，需要学生掌握原电池设计的原则，学会将氧化还原反应、沉淀反应、中和反应及浓差溶液设计为电池。结合教学要求，将本节教学内容设计为五个部分：第一部分为线上基础知识预习，包括：原电池设计的原则，将氧化还原反应、沉淀反应、中和反应及浓差溶液设计为电池的基本方法。学生需要完成线上有关课本、教学 PPT、教学视频及预习作业的预习任务。第二部分
3、，线下学习。课堂上强调原电池研究。第三部分，课堂讨论。组织学生讨论锂离子电池的构造、工作原理，并组织学生观察锂离子电池的结构，帮助学生理解电池的组成。第四部分：线下实践。组织学生制作电池，并测定电压。第五部分：线下汇报。组织学生分享目前最新的电池研究方向。以原电池设计为例探析 物理化学课程思政设计张婷*(湖北工业大学工程技术学院，湖北 武汉 430000)摘要：文章通过列举物理化学教学中原电池设计举例章节课程思政设计，探析了物理化学课程思政的设计方法为线上、线下同步设计。线上设置思政园地模块，引入国内外最新研究技术的文献和名人故事，帮助学生形成爱国主义精神和正确价值观。线下通过使用各种教学方法
4、融入思政元素，培养学生的工程意识、创新精神、创造意识、团结精神、合作共赢的意识及职业素养。关键词：课程思政；物理化学；教学方法；思政元素中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)12-0019-14DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.12.006Taking Galvanic Cell Design as An Example to Discuss the Ideological and Political Design of Physical Chemistry Course ZHANG Ting*(Hubei Uni
5、versity of Technology Engineering and Technology College,Wuhan 430000,China)Abstract:Through enumerating galvanic cell design example in the physical chemistry teaching,discusses ideological and political design of physical chemistry course in online and offline synchronous design.Online courses set
6、s up module of ideological and political,literature and celebrity stories that introduce the latest research techniques at home and abroad,help students form patriotism and correct values.Offline courses apply the use of various teaching methods,naturally blending ideological and political elements,
7、cultivate students engineering consciousness,innovation spirit,creation consciousness,unity spirit,co-living and win-win consciousness and professional quality.Keywords:curriculum ideological and political;physical chemistry;teaching methods;ideological and political elements人才培养20|2023年04月1.2 课程思政的
8、设计本节课将人生观、价值观、工程意识、安全意识、匠人精神、职业素养、环保意识、爱国主义、责任担当、科学精神、创新精神、创造意识、团队意识、合作共赢等思政元素与课程知识体系进行融合，完成课程思政设计，具体设计及融合方式如下。第一部分，线上学习。在线上学习时，设计有一个专有的模块为思政园地，上传一些我国最新的电池研究文献，例如：钇、钙的添加对镁-空气电池阳极材料 AZ80 电化学和放电性能的影响6、钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠研究进展7、新型超级电容器材料修饰尿液微生物燃料电池阳极的研究8、基于仿生结构流场的质子交换膜燃料电池的性能9等，让学生对我国的科研实力和能力有一定的了解。融入的思政元素为：
9、相信中国力量、支持中国力量并激励学生最终成为中国力量。在该模块中还会上传一些有关电池开发的故事和人物介绍。例如，化学名人吴浩青的故事，他曾在急需用钱时，选择了周后复主任推荐的三个工作中工资最低的浙江大学助教工作，只为完成心中理想，走上科研之路。这个故事传递给学生的价值观是，不怕艰难险阻，但求一生抱负得以实施。为拓宽学生国际视野，设计一个国际人物的故事，即 2019 年度诺贝尔化学奖获得者之一的古迪纳夫的故事。这位97 岁高龄的科学家不仅成了诺贝尔奖史上最年长的获奖者，而且以其敢于创新、矢志追求卓越的科研人生，为现代的锂电池作出了非凡贡献。该故事的引入，告诉学生成功是要有所准备的，坚持不懈、执着
10、地追求真理，最终定能大器晚成。故事的设计是为了让同学们将自己带入故事中，与主人公共情，理解电池开发的困难，感受科研人员的坚持不懈，从而培养学生的科研精神。第二部分，线下教学。这部分是教师最容易将思政融于知识点的部分：(1)在原电池设计举例，教师首先提问原电池设计的原则，学生通过线上预习已经得知是将目标反应设计为电池。此时，可以设计一个关于人生观的思政点，提及同学们的人生也要有目标，有了目标才有方向，方向对了才能走得远，发展好。(2)在讲解将氧化还原反应设计为电池时，引入将反应 Cu2+Cu2Cu+设计为电池的例子，引导学生进行电池设计。总结结果时，会发现班级各小组给予的讨论答案不统一，在选择阴
11、极时，有的小组选择了正确的第三类氧化还原电极 Cu2+|Cu+|Pt，而有小组则选择了不正确的第一类铜电极 Cu2+|Cu。在此，教师总结知识点后，可设计一个思政点，提示同学们做任何事情都应细致、认真，再细微的差别大家也要注意到，因为细节决定成败，在工程中，如果不够仔细是会引发重大安全事故。这个设计帮助学生逐步形成仔细求证、精益求精的态度。第三部分，课堂讨论。首先讨论本节课开始时提出的第一个问题，在空气质量日益下降的当下，如何改善汽车尾气排放的问题？组织学生开始分组讨论，同学讨论的结果相对一致，基本统一认为如果能将氢气和氧气反应生成水这个反应设计为电池，即汽车尾气仅为水蒸气，就能解决汽车尾气污
12、染的问题，从而引出氢氧燃料电池的介绍。引导学生设计氢氧燃料电池，阳极反应设计为 H22H+2e-。阴极反应可以由电池总反应 H2+O2H2O 减去阳极反应得出，即为1/2O2+2H+2e-H2O。掌握了电池设计的核心原理，可以介绍氢氧燃料电池的结构和构造，让学生更进一步了解该电池。在总结时，除了设计知识点总结，还可设计思政元素的融入，提及创新精神、创造意识，回到问题本身，谈及保护环境人人有责，作为当代青年我们有义务、有责任爱护祖国大好河山、保护地球环境，成为一个有担当的人。讨论完氢氧燃料电池，引导学生思考该电池的弊端和解决方法，从而引出其他新能源电池车的开发，在此介绍中国比亚迪的国际地位，进而
13、增加学生的民族自豪感。接下来，讨论本节课开始时提出的第二个问题，锂离子电池的工作原理是什么？内部构造又如何？在讨论过程中引入由锂电池发展到今天的锂离子 50 多年的历史，让同学们感受科研人员的坚持，培养学生艰苦奋斗的精神和追求进步的价值观。通过观看教师拆卸放电且废弃的锂离子电池，培养学生勇于探究的精神。导入 2021 年 5 月成都某电梯内发生的电瓶车燃烧事件，组织学生讨论电池的安全问题，设计思政元素为，关注社会动态，爱护公物，勇于担责。第四部分，课上实践。在完成前面原电池设计原则、原电池设计举例、氢氧燃料电池设计、锂离子电池工作原理及结构观测后，结合前面电化学所学2023年04月|21习的电
14、极材料、电解质溶液性质等知识，学生已经具备自主完成电池设计和制作的能力。这一过程的实施，有利于学生将课本知识剥离出来，通过电池制作落实到位。在组织学生设计并制作电池之前，应提前在线上发布电池制作作业的相关要求，并给 13 个参考案例，提出电池制作的可能性，电极材料及电解质溶液的选择方法，组织学生提前组队并选举小组组长，同时完成组内的头脑风暴。组队结束后，由组长结合每位成员的长处分配组内任务，例如电池制作的资料、视频的下载和整理，电池确定后的材料选择及购买等工作。线下翻转课堂开展时，将所有材料带到课上，在老师的指导下和同学的相互帮助中，最终每个小组都要完成电池制作，并测定电压。本校 20 级生物
15、工程专业、20 级高分子材料专业的学生均已完成该教学任务，学生以锌、铜分别作为阳极和阴极，中间用浸泡了盐水的滤纸连接，制作的单个电池可输出 0.57 V 的电压，串联 5 个能达到 2.5 V，最终点亮二极管。学生就地取材，设计制作的硬币电池，用 5 角硬币、滤纸和锌片，多个串联过后可输出 8 V 的电压，成功使迷你小电扇转了起来。在该实验中，教师可以融入思政元素“在短暂实验不损坏人民币为前提的条件下，大家可以为了科研暂时使用5 角硬币，若正常设计电池，只用选择与 5 角硬币相同的金属材料即可，保护人民币是每个国人应该具备的基本素质”。在实验中，大家还设计了简易的镁空气电池、铜锌原电池、碱性锌
16、锰电池等，通过同种电池串联，均点亮二极管。实验教学让同学理解了原电池设计的原则、设计过程、电极材料的选择、电解质溶液的选取，理解了能斯特方程在理论电压计算中的关键性，也找到了所设计的理论电压和实际电压之间的区别和联系。在整个过程，大家其乐融融，相互帮助，相互讨论，同学们对这节课评价极高，所教育的内容可说是受益终身。实践内容的设计是为了提高学生的创新思维和创造意识，作为理工科学生，应具备持续追逐真理的精神。整个过程培养了学生的团队意识及合作共赢的精神。第五部分，线下汇报。将该部分设计为情景扮演，汇报最新电池研究的同学为技术方，坐在下面的同学为投资方。学生提前按小组搜集材料并制作成 PPT，课堂汇报中出现了微生物燃料电池、尿液电池、空气电池、电鳗仿生电池、糖电池、纸电池、石墨烯基锂离子电池等方向。通过情景扮演，生物工程专业的同学们最终选择了利用微生物燃料电池治理巡司河(校外的一条小河)的方案。在这里，其实已经可以看到物理化学前期课程思政的一些成果体现，学生已经有意识地将学科知识融于环境治理，融入到现实生活的实际问题中。教师总结时可结合学生的该案例，加强思政元素的融合，肯定该生环境保护的意识
