药学专业《物理化学》课程思政教学的设计及实施——以“简单级数反应”为例.pdf

073当代教育2023-2教育论坛-大学【摘 要】课程思政建设是高校实现德育目标的重要途径。物理化学课程是药学专业的基础必修课。本文以简单级数反应为例，充分挖掘与其相关的思政元素，将思政元素与专业知识有机融合，通过详细的教学实施过程，阐述设计意图及理念，以期为物理化学教师提供较完整的课程思政教学设计思路和实例。【关键词】物理化学课程；简单级数反应；课程思政设计；教学过程设计国无德不兴，人无德不立。立德树人是教育的根本任务1。2018 年习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应2。由此，“课程思政”的理念被广泛提倡，其实质是将思想政治教育融入课程教学和改革的各环节、各方面，实现立德树人润物无声3。目前，随着会议精神的落实，“课程思政”的观念日益深入人心，且各高校“课程思政”的探索也取得了一定成效4-6。物理化学是从物理变化和化学变化的联系入手，研究化学变化的规律的科学，被誉为“化学之理”7，是化学专业四大基础课之一，也是材料、环境、药学等专业的一门重要的基础必修课8。对于药学专业来说，该课程是连接化学与药学的桥梁，在人才培养中起着承上启下的作用9。该课程特点为理论性、系统性较强，公式较多，概念比较抽象，被普遍认为是一门“难教”且“难学”的课程10,11。在这种情况下，如何实施课程思政教学，成为每位物理化学教育工作者必须思考的问题。事实上，物理化学的教学过程中处处渗透着美育、处处蕴含哲学思想12-14。曹琨等人15总结了物理化学课程知识点中的中国元素，杨烨16阐述了哲学思想在热力学基本原理及基本知识中的体现。教师在授课过程中可以通过挖掘相关的思政元素，将思政教育自然地渗透到专业知识的传授中，做到专业课程与思想政治理论课程同向同行，形成协同效应17,18。药学专业物理化学课程思政教学的设计及实施以“简单级数反应”为例陈春丽 谢湘云（新疆医科大学药学院，新疆乌鲁木齐830017）本文以简单级数反应为例，充分挖掘与简单级数反应相关的思政元素，精心设计教学过程，将思政元素与专业知识有机融合，以期实现知识传授、价值塑造和能力培养的多元统一，促使学生全面发展。一、教学内容与目标（一）教学内容根据教学大纲，教材选用由李三鸣主编、人民卫生出版社出版的全国高等学校药学专业规划教材 物理化学第8版19。本节课为第七章 化学动力学第三节 简单级数反应内容。化学动力学是研究化学反应速率和机制的科学，是物理化学的重要组成部分，而 简单级数反应是这一章的重点，是学习复杂反应的基础，是化学动力学方法的高度概括。大多数药物在体内的吸收、分布、代谢、排泄规律可以用简单级数反应中的一级反应来描述20，因此，对于药学专业，学习简单级数反应相关知识，可为后续药物动力学专业知识学习奠定理论基础。本节课内容主要包括：（1）一级反应；（2）二级反应；（3）零级反应。1.教学目标（1）知识能力目标通过知识点学习，掌握简单级数反应（一级、二级、零级反应）的速率方程及其特征；能够应用理论知识处理实际问题，尤其是药学相关问题。通过小组讨论，培养学生团队协作能力；通过自主学习，培养学生举一反三、触类旁通的能力。（2）课程思政目标通过欣赏古诗词，增强学生的文化认同感、民族自豪感；锻炼学生的辩证思维，认识到科技是把双刃剑；培养学生环境保护与可持续发展理念。二、思政元素挖掘教师讲授知识点，切入思政元素，启发学生表达观点、0742023-2当代教育教育论坛-大学 图2药品说明书【设计意图】通过提问的方式引发学生思考，激发学生学习兴趣。（二）知识点回顾：化学反应微分速率方程、反应级数【教师提问】对于大多数化学反应，化学反应微分速率方程如何表示？什么是反应级数？【学生板书】对于大多数反应，速率方程可表示为：.ddEDAAAAcccktcr=、分别为 A、D、E 的反应级数，反应总级数为.+=n。分享心得，使学生在课堂上产生共情。本节课知识点及相关的思政元素如表1所示。表1知识点及相关的思政元素知识点思政元素半衰期从半衰期的概念延伸至 庄子天下中的诗句，分析二者意境的异曲同工，增强学生的文化认同感、民族自豪感。放射性元素的衰变为一级反应，衰变完全需要无限长的时间。培养辩证思维能力：核能是低碳环保的清洁能源，但核泄漏会给社会和环境造成严重后果，科技是把双刃剑。提高环保意识：开发利用核能的同时也要注重环境质量，走绿色、可持续发展道路，才能为人类更好地服务。由四环素血药浓度随时间的变化规律确定给药间隔。物理化学基础知识在药学中有广泛应用，可以基于此培养学生的创新意识、专业素养。解题过程需要计算机知识，建议学生不要把时间浪费在诸如刷手机视频等无意义的事情上，应把业余时间多用于获取有用的知识、掌握实用技能。三、教学过程设计（一）新课引入：日常生活打针吃药的图片、药品使用说明书【教师引导，学生思考】教师展示图1，提出疑问：生病后需要按时打针、定时吃药，“按时”“定时”如何确定？教师展示图 2，提出疑问：药品说明书中“用法用量”是如何确定的？图1打针吃药图片075当代教育2023-2教育论坛-大学【教师提问】知道了反应级数的概念，那什么是“简单级数反应”呢？【学生回答，教师引导】各反应物质级数为正整数或零的反应，被称为简单级数反应。【设计意图】微分速率方程的表达式在本节课中会反复使用，对该知识点的回顾将有利于本节课的教学实施。通过知识点回顾，导入新课，体现知识点的逻辑性、相关性。（三）新课讲授：一级反应【教师提问】根据简单级数反应的概念，那什么是一级反应呢？一级反应微分速率方程如何书写？【学生回答，教师引导】一级反应为反应级数为1的反应，若反应物只有一种，反应速率与反应物浓度的一次方成正比。【PPT展示】AAAAddcktcr=【教师演示】对该微分速率方程进行积分，即可得到一级反应的积分速率方程。教师演示积分过程，得积分速率方程：tkccAAA,0l n=。通过分析积分速率方程，教师继续演示一级反应特征的推导过程：k 的单位：时间-1；线性关系：tcl nA；半衰期：Akt2l n2/1=。【PPT展示】庄子天下：一尺之捶，日取其半，万世不竭。【教师引导】教师引导学生分析该诗句的意思。一尺长的棍棒，每日截取它的一半，永远截不完。分析“半衰期”与该诗句的内在关联。诗句中所提及的虽然是物理过程，但和一级反应在意境上异曲同工，即一级反应具有固定的半衰期，反应完全需要无限长的时间，以此引导学生感知我国传统文化的博大精深。【PPT展示】教师展示核泄漏及被核污染后生物的图片，如图3所示。图3.核泄漏及核污染后的生物照片【教师引导】放射性元素的衰变为一级反应。根据半衰期的定义，放射性元素衰变完全需要无限长的时间。核电站利用放射性元素衰变过程中释放的能量来发电，是低碳环保的清洁能源，但核泄漏会给社会和环境造成了严重的后果。科技是把双刃剑21,22。开发利用核能的同时也要注重环境质量，走绿色、可持续发展道路，才能为人类更好地服务。【例题】药物进入人体后，一方面在血液中与体液建立平衡，另一方面由肾排除。达平衡时药物由血液移出的速率可用一级反应速率方程表示。在人体内注射 0.5g 四环素，然后在不同时刻测定其在血液中浓度，得如下表 2 数据，求：（1）四环素在血液中的半衰期；（2）欲使血液中四环素浓度不低于3.7 mg L-1，需间隔几小时注射第二次？19表 2四环素血药浓度随时间的变化t/(h)481216c/(mgL-1)4.83.72.41.8给出例题，留23 分钟让学生思考，随后教师讲解，分析解题思路：绘制lnc-t 线性回归方程，利用一级反应积分速率方程及特征，得到速率常数及半衰期等参数，进而解题。【教师引导】药物在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄过程，常被近似看作为一级反应。生病后需要按时打针、定时吃药，“按时”“定时”中的时间间隔、药品说明书中“用法用量”就是利用化学动力学的知识确定的。【设计意图】通过欣赏古诗词 庄子 天下，体会诗词传达的意思，与半衰期相比，总结异同之处，提高学生触类旁通的能力，增强学生的文化认同感、民族自豪感；通过核能利用与核泄漏锻炼学生的辩证思维：科技是把双刃剑，合理利用核能才能让其更好地为人类服务；培养学生环境保护与可持续发展理念。通过讲解例题，巩固知识点，同时建议学生利用业余时间多学习Word、Excel、PPT 等软件技能。（四）新课讲授：二级反应【教师提问，学生分组讨论】什么是二级反应呢？微分速率方程如何书写？积分速率方程如何推导？具有什么特征？教师提示有两种情况：cA,0=cD,0；cA,0 cD,0。在学生讨论期间，教师对提出疑问的学生进行个别指导。【讨论结果汇报1】cA,0=cD,0的情况。【教师点评并总结】教师对学生表现进行点评，随后通过PPT 演示对二级反应（cA,0=cD,0）微分、积分速率方程及3点特征进行总结。【讨论结果汇报 2】cA,0 cD,0的情况。【教师点评并总结】教师对学生表现进行点评，随后通过PPT 演示对二级反应（cA,0 cD,0）微分、积分速率方程及3点0762023-2当代教育教育论坛-大学特征进行总结。【设计意图】培养学生触类旁通、解决问题的能力；提高学生团队协作能力。（五）新课讲授：零级反应【教师提问，学生自行推导】什么是零级反应？微分速率方程如何书写？积分速率方程如何推导？3点特征分别是什么？教师巡视学生推导情况，对于推导困难的学生进行个别辅导。【教师点评并总结】教师对学生表现进行点评，随后通过PPT 演示对零级反应微分、积分速率方程及3点特征进行总结。【设计意图】培养学生举一反三、自主学习的能力。（六）小结与任务【教师引导，学生总结】教师提前将知识点设计成表格（表3），打印分发后让学生填写。表3本节课知识点小结（学生）反应类型微分速率方程 积分速率方程 k的单位线性关系 半衰期一级反应二级反应（cA,0=cD,0）二级反应（cA,0cD,0）零级反应 【教师总结】教师在学生总结的基础上，对知识点进行拓展，引导学生得出n 级反应速率方程及特征，如表4 所示。表4本节课知识点小结（教师）反应类型微分速率方程积分速率方程k的单位线性关系 半衰期一级反应AAAAddcktcr=时间-1二级反应（cA,0=cD,0）浓度-1时间-1二级反应（cA,0cD,0）浓度-1时间-1对A和D不同零级反应浓度时间-1n级反应浓度1-n时间-1【课后任务】课后习题：布置12 道计算题。拓展资料：静脉注射给药-血药浓度的经时变化20（单tkccAAA,0ln=室模型）。【设计意图】培养学生归纳总结的能力。四、小结本文以简单级数反应为例，将思政元素与知识点有机结合，详细阐述了教学设计过程，在传授专业知识的同时，增强学生的民族自豪感，提高学生触类旁通的能力；锻炼学生的辩证思维，培养学生环境保护与可持续发展理念。物理化学被誉为“化学之理”，知识点中蕴含着丰富的思政元素，在学科思维教育方面独具魅力，实施课程思政得天独厚。课程思政的设计与实施是对一名教师知识水平及育人能力的考验。要做好物理化学课程的思政工作，这就要求我们一线教师掌握马克思主义哲学思想，学习思想政治理论知识，关注时事新闻、了解国家政治经济动态，并将这些知识“润物细无声”地融入专业知识的讲授当中23。一线教师通过认真挖掘，精心设计，必能做到专业知识与思政元素有机融合，教书与育人的有机统一。当然，物理化学知识相对抽象、难懂，再加上课堂教学时间有限，思政内容的引入必将占用一部分授课时间，如何权衡专业知识和思政内容的课堂占比，需要我们提前设计。厦门大学郑兰荪院士的“加减法”原则24值得借鉴，即在讲授专业知识时做“减法”，只讲重点难点，对于容易掌握的知识点让学生利用线上资源自学；留出时间做“加法”引进思政内容25。参考文献：1张瑞,覃千钟.课程思政教学评价:内涵、阻力及化解J.教育理论与实践,2021,41(36)2习近平.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（习近平在全国高校思想政治工作会议上强调）N.人民日报，2016-12-09(1)3高德毅,宗爱东.从思政课程到课程思政:从战略高度构建高校思想政治教育课程体系J.中国高等教育,2017,38(1)4 张燕丽,翟春梅,田园,等.“课 程思 政”视角下的中药学项目化实验教学设计与实践J.中国医药导报,2022,19(16)5顾锦涛,张阔,张旺倩,等.生物制药学课程思政教学改革探索与实践J.中国医药导报,2022,19(28)6白双翎.高校思政课教学评价指标体系构建研究J.tc A2AAAAddcktcr=tkccAA,0A11=tc1AA,0A1ckDAAAAddccktcr=tkccccccADA,0A0,DD,0A,0ln 1=AAddktc=tknccnnA1-A,01-A1)/1/1(=tcn11A1A,0A1)1(12nncknAAddktc=tkccAAA,0-=tc l nAA2l nktccccln D0,AA0,DAA,02kc077当代教育2023-2教育论坛-大学现代教育管理,2021,39(9)7缪昀轩.从知识权力视角看交叉学科的诞生以物理化学学科为例J.自然辩证法研究,2022,38(2)8樊红霞,袁文霞,柯红岩,等.基于“三位一体”目标导向的物理化学实验课程思政探索与实践J.大学化学,2022,37(10),2204036(1 of 6)9隋小宇,韩翠艳,袁橙,等.药学专业物理化学混合式教学实践的问题与对策J.中国继续医学教育,2022,14(2)10张玉洋,张婷，唐婧,等.物理化学课程思政教学的挖掘与设计以电化学为例J.广东化工,2021,48(17)11邢爱萍,苑娟,褚意新.药学类专业 物理化学课程教学中的人文关怀及思政教育的融入J.教育现代化,2019,6(105)12杨晶晶，刘光祥.物理化学教学中哲学与艺术思维的融合与探索J.化工高等教育,2015,32(6)13阳历,莫婉玲,梅付名.用哲学理念来思考物理化学的基本概念和联系J.大学化学，2012,27(5)14王玉春,徐惠.哲学思想在物理化学教学中的应用J.甘肃联合大学学报(自然科学版),2008,22(6)15曹琨,刘勇,刘义武,等.中国元素在物理化学教学中的融合与探索J.高教学刊,2021,7(7)16杨烨.哲学思想在物理化学课堂上的体现J.化学教育（中英文）,2022,43(6)17毛双.物理化学课程教学中的课程思政以“水的相图”为例J.大学教育,2021,10(4)18刘万强,刘鑫微,张崇华.物理化学课程思政教学设计与实施以“界面现象”为例J.大学化学,2022,37(10)19李三鸣.物理化学（第 8 版）M.北京：人民卫生出版社，201620刘建平.生物药剂学与药物动力学（第 5 版）M.北京：人民卫生出版社，201621乔青安,蔡红兰,蒙延锋,等运用“两点双线”策略在专业课教学中实现课程思政以“物理化学”课程教学为例J.山东教育(高教),2020,(10)22乔峤,刘睿.物理化学实验教学中融入“课程思政”的思考J.化工管理,2021,(3)23丁成立，赵欢欢.物理化学教学过程中“课程思政”的探索J.教育教学论坛,2020,12(10)24 郑 兰 荪.我 教 大 一 化 学 课 J.中 国 大 学 教学,2015,37(11)25王旭珍，王新平，王新葵等大道至简，润物无声物理化学课程思政的实践J.大学化学,2019,34(11)作者简介：陈春丽，1981年生，女，博士，副教授；研究方向：药学教育。通讯作者：谢湘云，1984 年生，女，博士，讲师；研究方向：药学教育。基金项目：本文为新疆医科大学第十一期教育研究与教学改革研究项目（YGS2021048）支持。