物理化学教学中贯彻环保法治理念的复合型人才培养研究

陈钰 梁红莲 高枫 张景华 段耀廷 白月

【摘   要】   大学物理化学科目是一门与环境保护息息相关的基础自然学科。物理化学教学与《河北省生态环境保护条例》相结合，从教学资料、教学反思、课堂教学、教学评价等角度对物理化学课程进行改革，以培养具有环保理念的高科技复合型人才。

【关键词】   物理化学;教学资料;教学反思;课堂教学;教学评价

Carrying Out the Spirit of "Regulations on Ecological Environmental Protection of Hebei Province" in Physical Chemistry Teaching to Cultivate Integrated Talents

Chen Yu*， Liang Honglian， Gao Feng， Zhang Jinghua， Duan Yaoting， Bai Yue

（Langfang Normal University， Langfang 065000， Hebei）

[Abstract] Physical chemistry is one of the basic natural subjects that are closely related to environmental protection. The physical chemistry teaching could be combined with the "Regulations on Ecological Environmental Protection of Hebei Province ". Furthermore， the physical chemistry curriculum is reformed from the perspectives of teaching materials， teaching reflection， classroom teaching， and teaching evaluation for the purpose of promoting the cultivation of high-tech compound talents with the concept of environmental protection.

[Keywords] physical chemistry; teaching materials; teaching reflection; classroom teaching; teaching evaluation

〔中图分类号〕  G642.2   〔文献标识码〕  A             〔文章编号〕 1674 - 3229（2021）03- 0000 - 00

0     引言

《河北省生态环境保护条例》（以下简称《条例》）于2020年3月27日通过，自2020年7月1日实施，是河北省最新的环保条例。在大气污染治理方面，《条例》在绿色能源、温室气体管控、散煤处理等方面提出更高的要求;在废水治理方面，《条例》加强污水的处理、饮用水的保护和工业污染的控制;在土壤治理方面，《条例》加强垃圾分类管理制度，新增重金属处理的内容，实施重金属污染物排放的总量控制。

在大学课堂中应该对《条例》中的环保法治理念有一定的体现[1]。物理化学是大学化学中的一个基础自然学科，包括热力学、相平衡、化学平衡、动力学、电化学、胶体界面、物质结构等内容[2-4]，与环境保护及治理息息相关。物理化学教学改革有诸多方略[5-9]，但是文献调研表明，由于《条例》在2020年3月27日刚刚通过，物理化学教学中贯彻《条例》中的环保法治理念在文献中尚未见报道。同时，物理化学各个章节的内容是贯彻《条例》中环保法治理念的基础。为了培养知法懂法的高科技复合型人才以加快美丽中国的建设和碳达峰碳中和目标的实现[10-15]，在大学物理化学教学中贯彻《条例》中的环保法治理念十分必要。

本论文从以下方面探讨在大学物理化学教学中贯彻《条例》中的环保法治理念：（1）教学资料;（2）课堂教学;（3）教学评价;（4）教学反思。物理化学教学与《条例》的首次结合有利于贯彻《条例》精神，加快培养知法懂法的高科技复合型人才。

1     教学资料

1.1   教材

大學物理化学的教学资料主要的依据是教材。但是，随着依法治理环境污染进程的不断加快和《条例》的最新通过，传统物理化学教材的内容需要有所改变，以体现《条例》中的环保法治理念。《条例》中新增了重金属处理的内容，现以重金属处理为具体例子，探讨物理化学教材中需要的几点修订：（1）在绪论中增加重金属污染的严重性和危害性、环境保护和环境治理的急迫性、重金属污染物的分类及重金属污染治理与物理化学基本理论联系。（2）在相关章节的背景部分增添重金属污染事故的例子，并从物理化学基本理论的角度阐述应对策略。具体来说：电化学部分增加电极电势、超电势、重金属离子电沉积等内容;在热力学部分增加吸附剂吸附重金属离子的吉布斯自由能变的计算内容，以判断重金属离子的处理是否能够发生以及效率问题;在动力学部分探讨重金属离子与吸附剂的相互作用机理、吸附活化能、吸附速率常数;在胶体界面部分增加重金属离子在水溶液中的表面吸附类型以及固体吸附剂吸附水中重金属离子的吸附模型。

1.2   其他资料

课外资料包括：（1）《条例》等法律条文;（2）最高人民法院总结的环境污染典型案例;（3）利用物理化学理论知识治理环境相关方面的书籍;（4）环境保护与环境治理的国内外论文、专著、专利、会议等;（5）有关环境、法律、科技的报纸、论坛、新闻、视频等;（6）也可以借助当今互联网传播速度极快的微博、微信公众号、快手、抖音、直播等媒介宣传物理化学教学以贯彻《条例》中的环保法治理念。要从知识供给侧上改变以往只依靠教材的传统思维，加快用学生喜闻乐见的方式去传播物理化学教学以贯彻《条例》精神，确保让大学生明白环境保护的紧迫性和物理化学知识的重要性，确保让大学生能从物理化学学习中领悟《条例》精神，能感受到学习的愉悦性和法律的正义性。

2     课堂教学

2.1   教案

良好的教案是物理化学教学取得良好效果的保证。在教学目标中的情感态度与价值观中要重点强调养成环境保护、依法治理环境和《条例》中的环保法治理念。教学重点和难点仍旧要以物理化学的基础知识为核心，以环境治理中涉及的物理过程和化学反应为重点。教学引入过程可以加入全世界或全国重大的环境污染事件为基础，或者以最高人民法院、裁判信息网公布的环境污染经典案例为基础，以提高学生的学习兴趣和学习积极性[16]，然后提出问题的解决方法、污染物的种类及其物理化学性质，最终引入到要讲的内容。

例如，在讲解热力学第二定律的时候，先引用罗丹明B污染物的毒性和致癌性，废水中罗丹明B的去除要怎么样选择吸附剂？什么样的吸附剂才能保证吸附的发生？吸附剂吸附罗丹明B的效果能达到多少？根据上述问题介绍物理化学热力学第二定律中的最广泛使用判据：吉布斯自由能判据。吉布斯自由能判据的具体内容为当吉布斯自由能变的值大于零时吸附罗丹明B不能发生，当吉布斯自由能变小于0时吸附罗丹明B可以发生[3， 4， 17]。以此引入到什么是吉布斯自由能、怎么计算吉布斯自由能变、还有没有其它的判据、各种判剧的适用条件等一系列与热力学第二定律相关的核心问题。有关吸附速率和吸附机理的问题则可以在物理化学的动力学部分介绍。除了通过物理吸附和化学吸附途径吸附罗丹明B之外，电化学降解方法处理废水中罗丹明B也是一种高效的途径。那么，电化学处理罗丹明B又与哪些物理化学知识相关呢？通过这些疑问可以讲解电极类型、电势测定、可逆电极电势、超电势、析出电极电势，这样能自然过渡到能斯特方程及方程中涉及的平均离子活度、平均离子活度系数、离子强度、离子氛等内容。

2.2   以学生为中心

一定要始终坚持以学生为中心的课堂教学模式。由于《条例》刚刚通过，学生对条例中的内容不熟悉，所以，应该在上课之前通过微信或QQ等形式把《条例》内容发给学生[5]，与环境治理相关的条款要重点标出来，先让学生提前学习。这样，在物理化学课堂引入课题讲解《条例》相关内容的时候，学生不会感觉到陌生和突兀。上课的时候，让学生积极发言，思考怎样从生活上保护环境和治理环境污染，分析环境污染涉及的《条例》条款，分析污染物的具体成分，然后从物理化学的角度去分析环境的治理方案。

同时，以两三人小组的形式让学生们组内交流讨论，促进形成探讨、分析和反馈的良好氛围。除了发言和小组讨论外，可以每堂课都安排一个学生上讲台发表两三分钟时间的演讲，这样不仅有利于学生学习科学知识，增加法律意识，还能有利于练习学生的演讲能力和表达能力。另外，可以把课堂表现当成物理化学平时成绩的一部分以激励学生，则学生会更加喜欢把物理化学的基础知识和《条例》中的环保法治理相结合，以加快培养知法懂法的高科技复合型人才。

3     教学评价

3.1   在考试题目中引入《条例》精神

现在大学生还是习惯做题目，学生对期中和期末考试特别关注，所以在物理化学考试题目中引入《条例》中的环保法治理肯定是一个宣传《条例》精神、学习物理化学知识及培养复合型人才的一个好方法。现在好多高等院校规定在期中和期末考试中，期末考试成绩占学生总成绩的80%～90%，而且要有一定比例的应用型题目。如果能在应用型题目的背景中加入一定的《条例》条款、环境污染的案例及环境治理的物理化学知识，则能更好的促进在物理化学教学中贯彻《条例》中的环保法治理念，培养复合型人才。

另外，传统考试中的大题一般均为纯粹的计算题，不利于培养大学生的综合能力，加入文字理念分析题则有利于培养大学生上述综合能力的。文字理念分析题可以结合《条例》中的最新环保法治理念、环境保护和物理化学知识。具体例子如下：先在题目背景中结合《条例》的第四十八条规定“禁止露天焚烧秸秆、落叶、荒草等产生烟尘污染的物质”，然后结合京津冀严重的秸秆焚烧的污染问题着重强调秸秆资源化利用的必要性。最后，从绿色溶剂处理生物质的吉布斯自由能变、溶解动力学、溶解能垒的角度让学生分析如何提高秸秆溶解的效率。

3.2   在平时成绩中融入《条例》法律知识

平时成绩一般占学生物理化学总成绩10%～20%的分数，平时考核中可以加入让学生谈谈《條例》中环境污染治理的一些具体思路，用物理化学知识解决环境治理的具体方法，让学生之间讨论且评价各种解决方案的优劣。除此之外，还可以让少许的学生提前准备好自己喜欢的环境污染案例并在课堂上分享解决方法并让大家来评论和建议。另外，鼓励学生去实地调研一些环境污染的具体事例并制作好图片、视频，让学生在课堂上分享《条例》中的环保法治理念和相关的物理化学知识。

对于开始进实验室开展环保相关方面研究的学生，可以让学生结合自己科学研究的具体课题来分析《条例》中与环境污染有关的内容，及所用到的物理化学知识，这样可以打造结合科研、法律和物理化学等多种知识的课堂，有利于培养复合型人才。要综合考察学生的平时表现，而不是只局限于像高中生一样做题目，背公式，要把《条例》中的环保法治理念融入到物理化学基础知识中去，努力让学生能成为具有法治意识的高科技复合型人才。

4     教学反思

教学反思是提高物理化学教学质量的关键一步。首先，在教学反思中要发扬物理化学教学中的成功经验。物理化学课堂中弘扬《条例》中的环保法治理念是文献中的首次探索，《条例》也是刚刚通过，所以具有一定的难度。过程中总结的成功经验一定要继续应用。第二，在教学反思中要吸取教学过程中失败之处及预计与实际情况的矛盾之处，关键在于提出新型且有效的解决方案，让学生喜欢学、学得懂、能记住、会应用。第三，教学中遇到的问题要及时记录好，课后自己写在教学日记里，还可以找本单位物理化学课题组的老师们多多讨论，增加课堂的开放度。第四，要反复研习《条例》内容、物理化学知识、教案、学生等一切与物理化学教学相关的知识，活到老学到老，并及时验证和调整自己的想法。

5     结论

总之，大学物理化学教学与最新《条例》中的环保法治理念的首次有机结合具有新颖性、创造性、现实性和可行性，对高科技复合型人才的培养具有重大意义。从教学资料、课堂教学、教学评价和教学反思等角度分析在大学物理化学教学中贯彻《条例》中的环保法治理念有利于高科技復合型人才的培养。《条例》虽然只是河北省的地方性法规，但是《条例》的环保标准高于国家环保标准，有利于全国生态环境的建设。大学物理化学教学与环保法结合以培养复合型人才的思路也可应用到化工、物理、生物、文学、哲学等其它的课程。

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[收稿日期]   2021-00-00

[基金项目]   廊坊市教育科学规划基础教育重点专项“思维导图在高考化学试卷分析中的应用研究”（JCJY202003）;廊坊师范学院教学改革项目“基于演示实验的大学物理化学课堂教学研究”（K2019—46、K2020—10）

[作者简介]   陈钰（1988- ），男，博士，廊坊师范学院化学与材料科学学院讲师，研究方向：绿色化学与物理化学。