曹琨　劉勇　劉義武　付孝錦　黃文恒　張霞忠　姬丹

摘 ?要：2020年新冠肺炎引發(fā)的疫情在全球蔓延。不同文化和觀念在這場疫情中不斷發(fā)生碰撞和交流，也引發(fā)人們對價值觀的重新考量。在人類命運聯(lián)系空前緊密的時代，在傳統(tǒng)價值體系遭受爭議和考驗的時刻，文章立足于物理化學這門專業(yè)基礎核心課程，圍繞如何在大學課堂教學中貫穿社會主義核心價值觀和中華文化的優(yōu)秀傳統(tǒng)，進行了深入的反思，并對課程模式進行了探討。

關鍵詞：新冠肺炎;中國傳統(tǒng)文化;物理化學;教學設計

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）07-0091-04

Abstract： COVID-19 has brought about not only a global epidemic in 2020 but also more collisions and deeper communications in norms of concepts and cultures between nations. It is necessary to reconsider the value of traditions in such unprecedented era when the fates of all human beings relate with each other together so closely; when the treasures and conventions of traditional culture have confronted with so many challenges. Based on characteristics of Physical Chemistry， this thesis focuses on how to introduce and run through the core values of Chinese Socialism and treasures of our Chinese traditional culture in class and discuss the possible teaching designs.

Keywords： COVID-19; Chinese traditional culture; Physical Chemistry; teaching designs

2020年新冠肺炎正在全球蔓延，防控新冠肺炎疫情是當前的頭等大事。中國作為最大留學生生源國，百余萬中國留學生遍布全球，他們從最初的憂心祖國戰(zhàn)“疫”形勢的海外支援力量，轉(zhuǎn)眼間變成了全國人民關心的對象，部分留學生通過各種渠道輾轉(zhuǎn)回國，但是，在此過程中，出現(xiàn)種種不快事件。從澳洲“跑步女”到吵著要礦泉水的“豌豆公主病”再到“坑爹媽”的許可馨，關于留學生的熱搜一波又一波。在這些不當言論的背后，照出了一張張極端“精致的利己主義者”的真實面孔。面對這些問題，加強學生思想道德建設，成為了亟待解決的問題。目前高校專業(yè)課程在傳統(tǒng)教學過程中，注重知識的講授，這是智育的體現(xiàn)，但是在品德的培養(yǎng)上，有所欠缺。如果僅靠思政課程對大學生進行價值引領，其局限性日益明顯。

在1752年，羅蒙諾索夫出版了他的《物理化學導論》，提到物理化學的定義：“物理化學是一門科學，物理化學根據(jù)物理學上的原理和實驗說明了復雜物體中經(jīng)過化學處理后所發(fā)生的化學變化”。羅蒙諾索夫所指定的這個方向，物理化學一直延續(xù)到現(xiàn)在。在1876年，俄國物理化學家劉巴溫編寫了《物理化學一般指導》，積累了物理化學的全部資料，這本著作也一直沿用至今[1]。物理化學課程曾被印永嘉先生稱為四大化學專業(yè)課中的靈魂課程，屬于化學、化工、能源、材料和環(huán)境等專業(yè)的必修課程之一，在人才培養(yǎng)過程中起著承上啟下的作用。課程本身具有理論性強，邏輯性強，概念多，公式多且限制條件多等特點，學習者往往學而無力，缺乏一定的學習動機，進而失去興趣。如何上好這門課，把學生培養(yǎng)成技術過人，素質(zhì)過硬，思想先進的人才，在國家經(jīng)濟發(fā)展息息相關的領域發(fā)揮作用，是教師面臨的重大課題。

如何將中國元素融入到物理化學的課堂教學過程中，我們進行了一些思考和探索，并與大家進行交流。

一、以詩詞為引，導入新課

詩詞是中國傳統(tǒng)文化的精髓，許多詩詞是對古代自然、生活和勞動的描述。李政道曾說科學和藝術是硬幣的兩個面，詩詞作為藝術的一種，也可以認為科學和詩詞是硬幣的兩個面，而這枚硬幣就是現(xiàn)象。在相關知識點的教學過程中，不少詩句恰好形象而準確地體現(xiàn)了教學知識點，將詩句中描述的自然生活場景抽絲剝繭，把科學規(guī)律還原，既能弘揚中華傳統(tǒng)文化，陶冶情操，又能融合情感、理性與實驗探索，有助于提高教學質(zhì)量，更好地促進學生物理化學科核心素養(yǎng)發(fā)展[2]。

我們對往屆學生的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大部分學生在學習物理化學時心理狀態(tài)會呈現(xiàn)出三個階段，從最初的迷茫到中期困苦再到最后的豁然開朗，如果學生在迷茫期沒有及時調(diào)整過來，在困苦期因公式多，定理困難而放棄沒有堅持下來，那么對于物理化學的學習就會得到一個糟糕的結(jié)果。若我們在物理化學的第一課中，引用著名學者王國維提出的治學三種狀態(tài)，即“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”“驀然回首，那人卻在燈火闌珊處”，提醒學生們在學習過程中可能面臨的問題，介紹相應的學習方法引導學生適時調(diào)整心態(tài)，迎難而上，最終收獲豐碩的成果[3]。

物理化學的特點之一是公式多，特別是熱力學公式，對條件的適用性有著嚴格的要求，學生初學時，面對諸多公式和條件無從下手，對于同一個熱力學函數(shù)，在不同條件下的公式應用往往會生出“橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同。不識廬山真面目，只緣身在此山中”的感覺，這時老師應當幫助學生厘清主線，抓住核心，建立聯(lián)系，通過一隅三反，最終使學生“豁開云霧見青天（釋心月）”。

在講授表面化學潤濕過程時，可以通過楊萬里在《曉出凈慈寺送林子方》中“接天蓮葉無窮碧，映日荷花別樣紅”所繪出的一池荷花的美妙畫卷以及徐陵“嫩竹猶含粉，初荷未聚塵”和周敦頤在《愛蓮說》中詩句“予獨愛蓮之出淤泥而不染，濯清漣而不妖” 所描寫的荷花的高潔品質(zhì)，提出“荷葉效應”，引導學生對固體表面的潤濕性能、親水、疏水現(xiàn)象的辨析，逐步深入討論材料表面疏水性能與結(jié)構(gòu)和表面能之間的關系，并可以進一步介紹我國在固體表面微納米結(jié)構(gòu)設計制備應用等方面的創(chuàng)新性研究成果。讓學生由表及里的感受中國文化的博大精深同時增長學科視野。我們可以用李白的詩句“日照香爐生紫煙，遙看瀑布掛前川”所描繪的瀑布飛瀉，水氣蒸騰而上，在麗日照耀下，仿佛有座頂天立地的香爐冉冉升起了團團紫煙這一場景講解膠體的丁達爾現(xiàn)象，升騰的水氣作為氣溶膠，陽光在其中發(fā)生散射，根據(jù)瑞利公式，散射光的強度與波長的四次方成反比。太陽光在通過水氣時，太陽光的短波成分（藍紫色光）比長波成分（紅黃色光）更多地被散射。當我們遙看“香爐峰”時，看到的是散射光，故以為“生紫煙”。講到離子氛模型，每一個中心離子同時又是其他離子的離子氛，這正如詩人卞之琳的現(xiàn)代詩歌《斷章》中“你在橋上看風景，看風景的人在樓上看你”所描述的這一畫面相呼應。

以詩詞作為導入材料，不可使用晦澀難懂的詞句，使學生在討論中產(chǎn)生認知沖突，應選用學生熟悉的詩歌，從而在解釋現(xiàn)象的過程中巧妙的引入新知識點，可以使學生構(gòu)建良好的知識結(jié)構(gòu)。對教師而言，要在浩如煙海的中國詩詞中找到能恰當體現(xiàn)這些知識的詩句，這對理工科教師的文學素養(yǎng)要求較高，教師必須要有廣博的文化底蘊。

二、古代哲學思想在物理化學原理中的體現(xiàn)

哲學是一切科學的基礎，是關于自然一般規(guī)律的科學。物理化學是哲學在化學領域的具體化。從物理化學的形成發(fā)展，到不同理論的提出，均體現(xiàn)了豐富的哲學思想，被譽為化學中的哲學[4]。中國古代哲學思想萌芽于殷、周之際，成形于春秋末期，戰(zhàn)國時代已出現(xiàn)百家爭鳴的繁榮局面。諸子百家的哲學思想在中國奴隸制向封建制轉(zhuǎn)變的過程中，以中華民族特有的理論思維形式表現(xiàn)了唯物和唯心主義，辯證法和形而上學的相互關系，形成了獨具特色的認識論和方法論。抓住兩者之間相同的哲學原理，擇其一二穿插在知識的講授過程中，在學生“悟理”的同時將美育情感潤物無聲的植入學生心中。

在熱力學第一定律中，我們講到準靜態(tài)過程時，可以穿插老子在《道德經(jīng)》中所述“天下難事多起于易，天下大事多起于細”，“合抱之木，生于毫末;九層之臺，起于累土;千里之行，始于足下”。講到能量守衡，老子在《道德經(jīng)》中提到“夫輕諾必寡信，多易必多難，是以圣人猶難之，故終無難矣”，在講解知識的同時，讓學生們明白，比你優(yōu)秀的人都比你努力，現(xiàn)在你付出的勞動，吃的苦，是為了將來工作的時候輕松一些。從而激發(fā)學生的學習動力。

永動機是人們一直熱衷的一個話題，19世紀，人們就妄想有一個不需要能量就持續(xù)輸出功的機器，但是熱力學第一、第二定律均否定了永動機的存在。這些定律均是在大量實踐基礎上得出來的寶貴經(jīng)驗。如同《韓非子·顯學》中提到的“無參驗而必之者，愚也;弗能必而據(jù)之者，誣也”以及“夫視鍛錫而察青黃，區(qū)冶不能以必劍;水擊鵠雁，陸斷駒馬，則臧獲不疑鈍利。發(fā)齒吻形容，伯樂不能以必馬;授車就駕，而觀其末涂，則臧獲不疑駑良。觀容服，聽辭言，仲尼不能以必士;試之官職，課其功伐，則庸人不疑于愚智。”通過歐冶子鍛造利劍，伯樂相馬，孔夫子觀人等這些熟知的事例告訴大家實踐出真知。

經(jīng)過大量的實驗證明，熱力學第一定律就是包括熱量在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，它是這樣表述的——自然界的一切物體都具有能量，其能量有各種不同的形式，它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中，能量的總和不變。數(shù)學表達式：

U2-U1=ΔU=Q+W

ΔU-系統(tǒng)熱力學能（內(nèi)能）的增量;Q-系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱，系統(tǒng)從環(huán)境中吸收熱量為+，系統(tǒng)放出熱量為-;W-系統(tǒng)與環(huán)境交換的功，環(huán)境對系統(tǒng)做功為+，系統(tǒng)對環(huán)境做功為-。若系統(tǒng)發(fā)生一個微小的變化，則會有

dU=Q+W

此外，熱力學第一定律也可以用另外一種文字來進行表達：要想制造出一種永動機，它既不依靠外界供給能量，本身的能量也不會減少，卻不斷地對外做功，這是不可能的。也就是說，是造不出不需要能而不斷對外做功的機器的，即永動機是不可能存在的。

除了熱力學第一定律，熱力學第二定律也是在不斷的實踐當中進行的，它闡明了與熱現(xiàn)象相關的各種過程、進行的方向、條件及限度的定律等。在1850年，克勞修斯根據(jù)熱量傳遞的方向性，提出了熱是不可能自發(fā)地、不付代價地從低溫物體傳至高溫物體的。如果有非自發(fā)過程的發(fā)生，必須同時伴隨一個自發(fā)過程（機械能轉(zhuǎn)化為熱能），作為代價、補充條件。在1824年，卡諾提出了熱可以轉(zhuǎn)化為機械能的根本條件——凡有溫度差的地方，都能產(chǎn)生動力。卡諾以理想氣體為工作物質(zhì)設計了這樣一個循環(huán)：物質(zhì)從高溫Th熱源吸收Qh的熱量，一部分通過理想熱機對外做功W，另一部分的熱量則放給低溫Tc熱源Qc，從此，人們就把這種循環(huán)稱為卡諾循環(huán)。但是這僅僅是熱力學第二定律的一種表達方式，后來隨著蒸汽機的日益出現(xiàn)，人們在提高熱機效率的研究過程當中，也意識到只有一個熱源的熱動力裝置是沒有辦法工作的，要使熱能連續(xù)地轉(zhuǎn)化為機械能，至少需要不小于兩個溫度不同的熱源。在此實際工作過程當中，通常以大氣中的空氣或者環(huán)境溫度下的水作為低溫熱源進行嘗試，另外還需要高于環(huán)境溫度的高溫煙氣作為高溫熱源。通過一系列地實驗，最終在1951年左右，開爾文和普朗克等人從熱能轉(zhuǎn)化為機械能的角度，提出熱力學第二定律的開爾文說法——不可能制造出從單一熱源吸熱、使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動機，從此也奠定了卡諾定理的重要地位。后來為了對卡諾定理進行完善，克勞修斯又對卡諾熱機進行了數(shù)學闡述，提出和建立了熵的概念，即一個與熱力學第二定律緊密相關的狀態(tài)參數(shù)，主要是用來判別反映實際過程的方向，判斷反應是否可逆、是否實現(xiàn)的依據(jù)。

在物理化學的研究中，我們通常要用模型去解釋一些問題，這些模型并不能完全符合現(xiàn)實情況，但他們的一個共同點就是抓住了問題的核心。正如孟子所說：“知者無不知也，當務之為急;仁者無不愛也，急親賢之為務。堯、舜之知而不遍物，急先務也;堯、舜之仁不遍愛人，急親賢也。不能三年之喪，而緦小功之察;放飯流歠，而問無齒決，是之謂不知務。”

俗話說：“丟了西瓜揀芝麻?！弊プ×诵〉膮s失去了大的，抓住了次要的卻失去了主要的，因小失大，舍本逐末，這就叫做“不知務”。凡事總有輕重緩急，固此，要抓住當前急切應辦的事先做。這正是“矛盾論”哲學的基本思想之一：抓住主要矛盾，次要矛盾便可迎刃而解了。

比如在研究“理想氣體”模型的時候，我們忽略了理想氣體分子的體積和分子間作用力，從微觀上把理想氣體分子看成是有質(zhì)量、無體積的質(zhì)點，假設分子之間沒有相互作用，即在氣體中每個分子的運動是獨立的，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不會造成任何的動能損失，嚴格遵從氣態(tài)方程pVm=RT。隨后我們再講解范德華方程時，只需要將“理想氣體”模型中忽略的條件（次要矛盾）加入進去，當考慮分子體積的影響時，每個分子的實際活動空間不再是Vm，而是從Vm中減去分子自身體積有關的修正項b，即用（Vm-b）來代替Vm;考慮分子間相互作用力的影響，我們在壓力項上加一個內(nèi)壓力，即用（p+a/V2m）代替p。這樣也更方便學生了解掌握范德華如何在前人研究的基礎上修正理想氣體狀態(tài)方程的。

在研究“理想溶液”這個模型當中，我們認為溶質(zhì)與溶劑混合成為溶液時，實際不放熱也不吸熱，溶液體積恰好為溶質(zhì)和溶劑的體積之和，并且理想溶液中各組分分子大小形狀以及作用力都彼此相似。就是說，在沒有能量的變化和空間結(jié)構(gòu)的變化，當一種組分的分子被另一種組分的分子取代時，使其任意組分在全部濃度范圍內(nèi)都服從拉烏爾定律——p=p*×xA。其實，一般很多溶液都不具有“理想溶液”的性質(zhì)，但是因為理想溶液所服從的規(guī)律比較簡單，并且在實際過程當中，很多溶液在一定濃度區(qū)間，某些性質(zhì)是與理想溶液很相似的，所以在研究物理化學的過程當中，我們引入“理想溶液”的概念，使復雜問題簡單化。

又比如說“完美晶體”，我們假設了一種在實際過程當中不存在、沒有任何缺陷的規(guī)則晶體，把它叫做“完美晶體”，其原子和分子嚴格按照一定的規(guī)律重復排列，并且長呈有序的晶體，結(jié)構(gòu)十分完整，具有一定的周期性和對稱性，這種晶體在絕對零度（T=0K）時，熵值等于零。

而“熱力學可逆過程”理想模型，則突出體現(xiàn)了熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)變化。熱力學系統(tǒng)由一種狀態(tài)經(jīng)過某一過程到達另一狀態(tài)后，如果存在另一過程使系統(tǒng)和外界完全復原，回到原來的狀態(tài)，同時又完全消除原來過程對外界所產(chǎn)生的一切影響，叫做可逆過程，其完全忽略了實際過程進行的時候必須存在的體系和環(huán)境之間的某些強度性質(zhì)的差值（如可逆膨脹過程中體系與環(huán)境之間的壓力差），使問題簡化。

其實在物理化學的鉆研進程當中，有很多的理想模型，這些理想模型可以奇妙地排除錯綜復雜的次要矛盾的干擾，突顯事物的主要矛盾，從而讓我們可以通過主要矛盾集中全力去研究其中蘊含的普遍規(guī)律，找出理想與實際的偏差，使實際過程迎刃而解。所以，在解決復雜事物時，抓住問題的主要矛盾是十分重要的。

在課堂教學中，根據(jù)不同的教學內(nèi)容，充分發(fā)掘其中的中國古代哲學和辯證法等思政教育資源，要努力克服牽強附會、流于說教、不重系統(tǒng)設計、不重效果評價的問題，通過系統(tǒng)設計真正將思政教育與專業(yè)教育高效融合，全面落實專業(yè)育人目標。

三、傳統(tǒng)中醫(yī)理念與物理化學辯證法相結(jié)合

傳統(tǒng)中醫(yī)是以中華民族傳統(tǒng)文化為背景，在對生命活動、疾病規(guī)律，藥物的發(fā)現(xiàn)、使用、作用規(guī)律的認識過程中，建立、形成的一種醫(yī)學理論與實踐，是認識論、方法論、辯證法的具體體現(xiàn)。中醫(yī)的整體思維，辯證思維在物理化學的教學過程中同樣適用，我們分別從整體性和辯證性兩方面來討論。

中醫(yī)的整體思維指人體是一個有機的整體，人體與外界環(huán)境是密切相關的整體。物理化學同樣具有鮮明的整體觀，首先，從物理化學教學內(nèi)容看，主要包括熱力學和動力學兩大部分，除此之外還涉及電化學，界面化學，膠體化學等專題內(nèi)容，學生在學習的過程中往往會出現(xiàn)只見樹木不見樹林的情況，容易把各個章節(jié)獨立開來，教師應引導學生整體性的看到物理化學課程。我們學習的熱力學和動力學為理論基礎，電化學，相平衡，化學平衡，膠體化學等可以看作是熱力需和動力學在某一領域的具體應用，各部分密切聯(lián)系，形成了一個有機的整體。其次，我們在解決熱力學問題時，只需關注始態(tài)和終態(tài)的狀態(tài)，對于具體歷程不需考慮，這與中醫(yī)治療的著眼點和研究手法等方面均有廣泛的共性。二者都重在關注系統(tǒng)的整體存在狀態(tài)（始態(tài)和終態(tài)）和變化方向，而不關注系統(tǒng)的內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)和發(fā)生變化的微觀歷程。

中醫(yī)的辯證思維是指醫(yī)生依據(jù)中醫(yī)理論，通過“四診”，對病癥進行綜合分析，按照確定的中醫(yī)學原理進行整體分析總結(jié)，得出某一類病癥的治療方法。我們在推導可逆過程做功時，首先計算了一次等外壓過程、多次等外壓過程以及無限次微小外壓變化過程所做的功，我們得到結(jié)論：可逆膨脹做最大功，可逆壓縮做最小功。二者都通過歸納演繹、分析綜合的辯證方法得到一個通用的結(jié)論。

四、結(jié)束語

把中國傳統(tǒng)文化融入到物理化學教學中，能夠使枯燥的知識生動、深刻的呈現(xiàn)在學生面前，讓學生體會到哲學、物理化學和中國元素的融合之美。教師在將中國元素融入教學過程中應在遵循《物理化學》自身教學規(guī)律的前提下，應以遵循適當、適時和適量為原則，尋找到兩者之間的共同點，巧妙設計課程內(nèi)容，在有限的課堂時間內(nèi)合理組織課堂教學，做到收放自如，銜接自然，完成預期的教學目標。最后，教師要在課后認真總結(jié)經(jīng)驗，對教學中成功的方面，存在的問題，教學任務完成和難點突破情況，學生課堂上所反映出來的各種信息，教學效果諸方面作出系統(tǒng)的分析和總結(jié)，并在以后的教學當中逐步改進并完善。

物理化學課程思政建設還處于起步階段，要抓住課程的知識主線，努力克服強拉硬拽，喧賓奪主，無限發(fā)散的問題。培養(yǎng)學生熱愛祖國，堅定自強，文化自信，擔當勇毅的精神品格是一個長期、細致、復雜的工程，要注重系統(tǒng)設計，從而達到傳統(tǒng)文化與專業(yè)知識完美的融合，全面落實“三全育人”目標。

參考文獻：

[1]陳耀祖.化學文獻的起源和發(fā)展[J].蘭州大學學報（社會科學版），1994，22（3）：127-133.

[2]鮑繼才.讓古典詩詞為化學教學服務[J].化學教育，2008，29（1）：34-36.

[3]孫成余.文理交融策略在“金屬”教學中的感性實踐與理性思考[J].中學化學教學參考，2014，7：29-30.

[4]王旭珍，王新平，王新葵，等.大道至簡，潤物無聲——物理化學課程思政的實踐[J].大學化學，2019，34（11）：77-81.

基金項目：2018年度內(nèi)江師范學院“應用化學省級地方普通本科高校應用型示范專業(yè)”（編號：yz18002）;2019年度內(nèi)江師范學院“一流本科專業(yè)建設項目”（編號：YLZY201908）

作者簡介：曹琨（1984-），男，漢族，山東青島人，博士，副教授，研究方向：物理化學;劉勇（1976-），男，漢族，四川安岳人，碩士，教授，研究方向：物理化學。