郭雅丹 崔永峰 牟真 劉文芳 劉麗靜

摘?要：為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，高校作為人才培養(yǎng)的第一陣地，專業(yè)課程的構(gòu)建需及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略與格局。本文以“物理化學(xué)”為例，在“雙碳”背景下，探索一種“綠色”發(fā)展環(huán)境下新型的產(chǎn)教一體的教學(xué)模式以適應(yīng)時(shí)代背景。根據(jù)化學(xué)專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合地區(qū)科研資源，以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，從課程培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、產(chǎn)教融合以及就業(yè)導(dǎo)向等方面創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探索“雙碳”背景下基于地區(qū)科研資源的化學(xué)專業(yè)課程建設(shè)改革。

關(guān)鍵詞：“雙碳”背景；科研資源；物理化學(xué)；教學(xué)模式

雙碳，即碳達(dá)峰與碳中和的簡(jiǎn)稱。黨的二十大報(bào)告指出：“實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革?！碑?dāng)前，在推進(jìn)這場(chǎng)系統(tǒng)性變革的過程中，基于理論知識(shí)的基礎(chǔ)之上充分發(fā)揮高校基礎(chǔ)研究和學(xué)科交叉融合的優(yōu)勢(shì)，加快構(gòu)建“雙碳”科技創(chuàng)新體系和人才培養(yǎng)體系，對(duì)于如期實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要。與此同時(shí)，隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及綠色發(fā)展理念的深入，“雙碳”背景下化學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨新機(jī)遇，傳統(tǒng)普通高校化學(xué)專業(yè)教育模式和人才培養(yǎng)理念與“雙碳”目標(biāo)國家戰(zhàn)略發(fā)展方向不相適應(yīng)［1］。因此，對(duì)于普通高?；瘜W(xué)專業(yè)的課程教育應(yīng)及時(shí)調(diào)整以適應(yīng)新的發(fā)展需求。在“雙碳”背景的推動(dòng)下，普通高?；瘜W(xué)專業(yè)的課程教學(xué)改革應(yīng)與地區(qū)科研資源結(jié)合，圍繞學(xué)生就業(yè)，注重理論與實(shí)踐聯(lián)手，加強(qiáng)產(chǎn)教一體化構(gòu)建，進(jìn)一步培養(yǎng)出符合“雙碳”背景的優(yōu)秀人才（以下簡(jiǎn)稱“雙碳”人才），即具備環(huán)保習(xí)慣、低碳生活方式、碳管理知識(shí)和技能、熟練掌握綠色技術(shù)等能力，能夠?yàn)槠髽I(yè)或社會(huì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的人才。

“物理化學(xué)”是化學(xué)相關(guān)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其涉及化學(xué)、物理以及高等數(shù)學(xué)等方面的理論知識(shí)，用于研究物質(zhì)的性質(zhì)、變化規(guī)律以及反應(yīng)進(jìn)度。隨著對(duì)該課程的深入研究，發(fā)現(xiàn)“物理化學(xué)”的理論和方法對(duì)其他學(xué)科如生物學(xué)、地球科學(xué)、材料科學(xué)等都具有重要的應(yīng)用和意義，因而也在生物、燃料、發(fā)光器件以及能源領(lǐng)域有重要應(yīng)用，也因此迫切需要完成相應(yīng)的“雙碳”目標(biāo)。本文針對(duì)于“物理化學(xué)”課程培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、產(chǎn)教結(jié)合以及就業(yè)導(dǎo)向方面，探索“雙碳”背景下結(jié)合地區(qū)科研資源的教學(xué)模式改革，進(jìn)而培養(yǎng)出符合時(shí)代潮流的優(yōu)秀人才。

一、“雙碳”背景下“物理化學(xué)”課程培養(yǎng)目標(biāo)的重構(gòu)

“物理化學(xué)”是化學(xué)專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)理論課，它是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象聯(lián)系入手，主要運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理學(xué)的有關(guān)理論和方法研究化學(xué)變化基本規(guī)律的學(xué)科［2］?！拔锢砘瘜W(xué)”既是化學(xué)學(xué)科理論的一部分，又是數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)相互滲透的交叉學(xué)科，它的理論對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)、化學(xué)科學(xué)與化工生產(chǎn)具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)作用?！拔锢砘瘜W(xué)”具有廣闊的應(yīng)用前景，現(xiàn)今先進(jìn)的科研成果中也能看到“物理化學(xué)”相關(guān)知識(shí)?！拔锢砘瘜W(xué)”的應(yīng)用性決定了其與“雙碳”背景的緊密聯(lián)系，然而傳統(tǒng)的“物理化學(xué)”的課程目標(biāo)與培養(yǎng)具備科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、跨界能力的“雙碳”人才的目標(biāo)匹配度較差，因此需要在傳統(tǒng)“物理化學(xué)”課程目標(biāo)基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改革。

（一）掌握理論知識(shí)是該課程的基礎(chǔ)培養(yǎng)目標(biāo)

“物理化學(xué)”課程主要包含化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)、表面化學(xué)與膠體化學(xué)等內(nèi)容，而且這些知識(shí)又大量應(yīng)用于科研、生產(chǎn)、生活領(lǐng)域當(dāng)中?？墒窃撜n程的很多內(nèi)容理論性強(qiáng)、概念抽象且難以理解、公式多、推導(dǎo)過程復(fù)雜、邏輯性和關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，同時(shí)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程操作復(fù)雜、儀器精密，這也使其學(xué)習(xí)起來相比于其他化學(xué)基礎(chǔ)課程更困難，“物理化學(xué)”的教與學(xué)都有不小的難度［3］。因此，在培養(yǎng)“雙碳”化學(xué)人才的過程中，“物理化學(xué)”理論知識(shí)的掌握是奠定后續(xù)科學(xué)研究、實(shí)踐操作的基礎(chǔ)?！拔锢砘瘜W(xué)”的教學(xué)仍舊不能脫離課堂理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（二）培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)是該課程的時(shí)代培養(yǎng)目標(biāo)

“雙碳”戰(zhàn)略必須立足于科學(xué)技術(shù)，推動(dòng)科技革命，培養(yǎng)具有扎實(shí)的科學(xué)素養(yǎng)“雙碳”人才，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展?！拔锢砘瘜W(xué)”的理論知識(shí)在培養(yǎng)“雙碳”人才的過程中提供了理論基礎(chǔ)，“雙碳”背景也為“物理化學(xué)”的學(xué)習(xí)提供了新的思路與活力。在當(dāng)今科技迅猛發(fā)展的潮流中二者的相互影響順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，也賦予高校化學(xué)人才培養(yǎng)的先進(jìn)性。在課程培養(yǎng)目標(biāo)制定時(shí)要加入相應(yīng)科學(xué)知識(shí)、實(shí)踐技能以及科研思想的相應(yīng)內(nèi)容，進(jìn)一步符合時(shí)代發(fā)展要求。

（三）融合時(shí)代背景是該課程的創(chuàng)新培養(yǎng)目標(biāo)

“雙碳”戰(zhàn)略是有別于以往技術(shù)革命的一項(xiàng)廣泛而深刻的變革，是強(qiáng)調(diào)以人為本的低碳化和可持化的發(fā)展戰(zhàn)略。為實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，需要打破以往的思路框限，培養(yǎng)具有強(qiáng)烈創(chuàng)新意識(shí)的“雙碳”人才。此外，“雙碳”戰(zhàn)略將打破行業(yè)之間的界限，這就要求“雙碳”人才必須了解和掌握不同領(lǐng)域的知識(shí)和技能，擁有創(chuàng)新思維和跨界思維，以跨越不同領(lǐng)域之間的界限，尋找和發(fā)掘解決方案，以滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，在學(xué)校教育方面也需要更多的交叉學(xué)科建設(shè)。針對(duì)高?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)生后續(xù)發(fā)展的基本需求，可著眼于地區(qū)科研資源，融合時(shí)代背景與“物理化學(xué)”理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，進(jìn)一步突破專業(yè)壁壘，開展交叉融合創(chuàng)新，支持多專業(yè)協(xié)同，并為地區(qū)“雙碳”發(fā)展培養(yǎng)復(fù)合型低碳人才。

二、“雙碳”背景下“物理化學(xué)”課程內(nèi)容的深化及豐富

“物理化學(xué)”是一門涉及多學(xué)科、多理論以及多計(jì)算的學(xué)科，是由大量采納物理學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)論，探索和研究化學(xué)的基本規(guī)律和理論而構(gòu)建的一門反映化學(xué)發(fā)展深度的科學(xué)?；诋?dāng)今綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展與綠色科學(xué)研究的潮流，普通高校更加需要繼續(xù)深化完善化學(xué)相關(guān)專業(yè)課程的建設(shè)內(nèi)容。目前關(guān)于碳中和的相關(guān)課程仍在建設(shè)當(dāng)中，因此，在已有的“物理化學(xué)”課程基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，將一些相近的理論原理與“雙碳”相融合，促進(jìn)該門課程理論知識(shí)內(nèi)涵的豐富性，構(gòu)建并深化相關(guān)課程內(nèi)容。同時(shí)，與高校所在地區(qū)科研資源緊密結(jié)合，使物理課程具備更深層次的地區(qū)服務(wù)性與時(shí)代應(yīng)用性。

（一）深化時(shí)代內(nèi)涵

“物理化學(xué)”是現(xiàn)代生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和能源科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，與“雙碳”的時(shí)代大背景息息相關(guān)［4］。“物理化學(xué)”涉及的理論概念以及相應(yīng)的計(jì)算，對(duì)解決環(huán)境問題和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)性和實(shí)用性。例如，將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中研究不同反應(yīng)條件下化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制和速率的方法應(yīng)用于碳排放減少的學(xué)習(xí)和研究當(dāng)中，將有利于推動(dòng)碳減排技術(shù)的研發(fā)。與此同時(shí)，“物理化學(xué)”知識(shí)內(nèi)容還涉及能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存、利用等領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)注重其對(duì)能源相關(guān)知識(shí)的深入探究。因此，設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、合理性、準(zhǔn)確性、先進(jìn)性的課程教學(xué)內(nèi)容，加入低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等相關(guān)概念，鼓勵(lì)學(xué)生探討利用學(xué)習(xí)的知識(shí)，采用更環(huán)保、更節(jié)能的方式進(jìn)行研究和生產(chǎn)，將有利于達(dá)成“雙碳”人才的培養(yǎng)目標(biāo)，提高培養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新精神［5］。盡管不少高校與“雙碳”相關(guān)的專業(yè)和課程建設(shè)取得了一定成效，但專業(yè)和課程的內(nèi)涵建設(shè)仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。化學(xué)專業(yè)和課程的建設(shè)應(yīng)更加關(guān)注環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，注重相關(guān)研究和應(yīng)用。

以諾貝爾獎(jiǎng)為例，2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主John?B.Goodenough、M.Stanley?Whittingham和Akira?Yoshino因其在鋰離子電池方面的研究獲獎(jiǎng)。這項(xiàng)研究成果不僅推動(dòng)了電動(dòng)汽車等清潔能源的發(fā)展，也有助于減少碳排放。因此，“雙碳”背景下，化學(xué)專業(yè)和課程的建設(shè)應(yīng)緊密關(guān)注當(dāng)前的研究前沿和熱點(diǎn)，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，進(jìn)一步加深課程內(nèi)容的理解，為培養(yǎng)“雙碳”人才提供豐富的知識(shí)內(nèi)涵。

（二）豐富科研內(nèi)容

在“雙碳”的背景下，“物理化學(xué)”課程內(nèi)容的構(gòu)建不應(yīng)只是書本上知識(shí)的教與學(xué)。在教學(xué)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生通過數(shù)據(jù)的平臺(tái)擴(kuò)充“物理化學(xué)”相應(yīng)的知識(shí)，結(jié)合時(shí)代背景與科研資源，查閱和推導(dǎo)“物理化學(xué)”中相關(guān)理論與計(jì)算，以加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，從而加深對(duì)抽象理論公式的理解和記憶提高教學(xué)的效果，使“物理化學(xué)”課程內(nèi)容更加豐富，教與學(xué)更加輕松［6］。同時(shí)，在教學(xué)改革過程中要采取不同的應(yīng)對(duì)辦法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決學(xué)生們遇到的問題。將課程的內(nèi)容與地方科研資源相結(jié)合，因地制宜，使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)可以學(xué)以致用，除此之外，因地制宜可以使抽象難懂的“物理化學(xué)”知識(shí)變得生動(dòng)可見，也使得該門課程學(xué)習(xí)與授課的過程變得充滿活力。

例如，在包頭師范學(xué)院“物理化學(xué)”表面張力現(xiàn)象與分散系統(tǒng)的教學(xué)過程中，基于包頭市“稀土之都”與“綠色硅都”的豐富稀土與硅資源優(yōu)勢(shì)，在講解相應(yīng)的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上結(jié)合稀土溶膠以及硅材料的氣固吸附工藝，使授課對(duì)象對(duì)理論知識(shí)的掌握更加深入。結(jié)合“雙碳”的發(fā)展目標(biāo)，激發(fā)授課對(duì)象在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上優(yōu)化相應(yīng)工藝，進(jìn)一步達(dá)到“雙碳”的目標(biāo)。

（三）引入思政元素

“物理化學(xué)”課程作為化學(xué)專業(yè)的核心課程，是培養(yǎng)高素質(zhì)化學(xué)專業(yè)人才的主陣地［7］。在“物理化學(xué)”課堂上要把握住思政教育的豐富內(nèi)涵，將思政元素落實(shí)在教學(xué)過程的環(huán)節(jié)當(dāng)中，充分發(fā)揮“物理化學(xué)”課程的育人功能。近年來，綠色環(huán)保的發(fā)展理念已經(jīng)成為發(fā)展的核心內(nèi)容，利用與“物理化學(xué)”原理有關(guān)的社會(huì)生活應(yīng)用對(duì)學(xué)生進(jìn)行思政教育。如，在學(xué)習(xí)表面現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)時(shí)，通過近年來全國各地出現(xiàn)的嚴(yán)重霧霾這一天氣現(xiàn)象，講解霧霾出現(xiàn)所涉及的表面“物理化學(xué)”中知識(shí)，讓學(xué)生樹立起“金山銀山不如綠水青山”的綠色環(huán)保理念，建立起可持續(xù)科學(xué)發(fā)展觀和綠色生態(tài)觀。在講授電化學(xué)知識(shí)時(shí)，適當(dāng)?shù)亟榻B電池在生活中的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。也可以借助地方“綠色硅都”的優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生將電化學(xué)與硅材料結(jié)合，開發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)碳、零碳、低碳和脫碳知識(shí)，樹立綠色低碳理念，加深對(duì)“雙碳”的了解，真正讓“雙碳”融入課堂和生活。同時(shí)通過德育、思政及專業(yè)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從身邊做起，傳播綠色低碳育人文化，踐行綠色低碳發(fā)展理念，為化學(xué)專業(yè)課程的“雙碳”發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的思想保證。

（四）激發(fā)產(chǎn)教結(jié)合

“物理化學(xué)”是一門理論知識(shí)抽象但與實(shí)際應(yīng)用關(guān)系緊密的學(xué)科。在“雙碳”的時(shí)代大背景下，“物理化學(xué)”課程不僅要注重教與學(xué)，更應(yīng)該面向地方科研資源優(yōu)勢(shì)，將“產(chǎn)”作為課程的主要組成部分。依托既有資源和優(yōu)勢(shì)，以能源、環(huán)境、綠色化工、綠色材料為基礎(chǔ)，注重與社會(huì)、行業(yè)企業(yè)的需求相結(jié)合，并強(qiáng)調(diào)特色教育、因材施教，滿足學(xué)生的特色化發(fā)展。把“雙碳”理念融入教學(xué)過程，結(jié)合太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能、核能及相關(guān)低碳能源發(fā)展技術(shù)，利用物理化動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)理論知識(shí)，讓學(xué)生更加深刻地理解“雙碳”的發(fā)展背景。在此基礎(chǔ)上，與地方特色資源研發(fā)企業(yè)合作，構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)踐平臺(tái)，開展校企結(jié)合的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，將校內(nèi)的“物理化學(xué)”課程內(nèi)容與特色企業(yè)實(shí)踐融合，建立產(chǎn)教結(jié)合的合作機(jī)制，促進(jìn)高校和企業(yè)之間的緊密合作，將學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力與企業(yè)需求相結(jié)合，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和學(xué)生就業(yè)，激發(fā)“雙碳”背景下的產(chǎn)教結(jié)合的培養(yǎng)模式，開展融合創(chuàng)新研究，突破“雙碳”研究壁壘，為培養(yǎng)復(fù)合型低碳人才提供優(yōu)勢(shì)。

（五）提升就業(yè)向?qū)?/p>

傳統(tǒng)的“物理化學(xué)”課程教學(xué)方法相對(duì)單一，雖然能夠保證學(xué)生對(duì)既定知識(shí)的學(xué)習(xí)和吸收，但容易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)“物理化學(xué)”課程學(xué)習(xí)興趣降低、學(xué)習(xí)積極性不高及學(xué)習(xí)效果不理想等問題。隨著將“雙碳”目標(biāo)融入人才培養(yǎng)過程中，傳統(tǒng)的課程設(shè)置和時(shí)代的發(fā)展產(chǎn)生了相當(dāng)大的差距。不同的時(shí)代背景對(duì)化學(xué)專業(yè)人才的要求各不相同，“物理化學(xué)”與時(shí)代發(fā)展結(jié)合緊密，了解科研資源優(yōu)勢(shì)與科研成果，跟隨“雙碳”時(shí)代背景，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，鼓勵(lì)企業(yè)和高校、科研機(jī)構(gòu)等相互交流與合作，共同研發(fā)解決實(shí)際問題，將科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到學(xué)生畢業(yè)即就業(yè)的目標(biāo)。在這樣的模式下，學(xué)生在科研基礎(chǔ)、理論知識(shí)方面擁有較高的競(jìng)爭(zhēng)力，成就感和歸屬感得到增加，同時(shí)也滿足市場(chǎng)對(duì)相應(yīng)人才的需求，從而提升其就業(yè)導(dǎo)向。

結(jié)語

“物理化學(xué)”課程作為一門應(yīng)用性課程，對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、動(dòng)手能力以及應(yīng)用能力的掌握具有很高的標(biāo)準(zhǔn)要求，如果僅僅依靠學(xué)校教師的理論教學(xué)、校內(nèi)課程實(shí)驗(yàn)以及校外實(shí)習(xí)等傳統(tǒng)教學(xué)模式去培養(yǎng)學(xué)生，將很難滿足市場(chǎng)崗位對(duì)學(xué)生能力和職業(yè)素養(yǎng)的要求。因此在“雙碳”背景下基于地區(qū)科研資源對(duì)“物理化學(xué)”課程進(jìn)行符合時(shí)代潮流的改革，就是要在課程內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)、產(chǎn)教結(jié)合以及就業(yè)導(dǎo)向方面進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以適應(yīng)綠色低碳的發(fā)展需求。將“雙碳”目標(biāo)納入相關(guān)課程的教學(xué)體系，在豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，有助于探索課程教學(xué)改革的新路徑，為進(jìn)一步培養(yǎng)新時(shí)代的低碳化學(xué)專業(yè)人才提供有力保障，為我國高等教育領(lǐng)域人才培養(yǎng)“多主體、強(qiáng)合作、共發(fā)展”的多元協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)奉獻(xiàn)一份力量。

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基金項(xiàng)目：包頭師范學(xué)院科研啟動(dòng)金項(xiàng)目（BTTCRCQD?2020008）；內(nèi)蒙古自治區(qū)本科教學(xué)改革項(xiàng)目（JGYB2022?053）；內(nèi)蒙古自治區(qū)“十四五”規(guī)劃課題（NGJGH2021229）

作者簡(jiǎn)介：郭雅丹（1991—?），女，內(nèi)蒙古包頭人，博士，包頭師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院講師，研究方向：納米材料的構(gòu)建及其生物應(yīng)用；劉麗靜（1972—?），女，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，包頭師范學(xué)院化學(xué)學(xué)院教授，研究方向：納米材料的構(gòu)建及應(yīng)用。