写在前面的话
教师简介
何世伟，安徽工业大学冶金工程学院副教授，硕士生导师，有色金属冶金系主任。
课程介绍
《物理化学D》是面向冶金工程、资源循环科学与工程两个专业开设的专业基础课程，其先修课程为高等数学、大学物理，后续课程为冶金物理化学、钢铁冶金原理、有色冶金原理。该课程被多数冶金院校选为考研初试专业课，一直是冶金工程专业重点建设的课程。
近年来，我校《物理化学D》课程建设成效显著，先后获批国家级一流本科课程（首批）、省级课程思政示范课程、省级教学示范课程、省级线下开放课程和省级智慧课堂。课程组成员包括孔辉、何世伟、李娜、廖直友、李媛和章俊等，通过集体备课、相互研讨，不断提升教学水平和育人能力，入选了安徽省教学团队，其中何世伟同志获全国高校教师教学创新大赛三等奖、安徽省高校青年教师教学竞赛一等奖、安徽省高校教师教学创新大赛一等奖，安徽省教坛新秀等荣誉及奖励。此外，团队成员还先后获得了安徽省教学名师、安徽省教科文卫体系统师德先进个人、宝钢优秀教师奖等荣誉称号。
物理化学是化学学科的一个重要分支，它从物理现象和化学现象的联系入手，运用物理学的基本原理和实验方法来研究化学变化的一般规律问题。物理化学是冶金工程专业重要的专业基础课程，让学生利用先修课程获得的基本原理，学习物理化学的基本概念及计算方法，培养学生分析、研究、解决生产实际中有关物理化学方面问题的能力。该课程内容包括：热力学三定律、化学平衡、多组分系统热力学、相图、表面现象、电化学、化学动力学和分散系统等。
课程特色与创新
1、课程思政实时更新，构建价值引领的桥头堡，做立德树人和铸魂育人的“急先锋”。
物理化学是冶金工程专业学生最早接触的专业基础课，在低年级开设，这一阶段学生急需专业教师在人生观价值观、工程伦理、专业认同，可持续性发展理念上给予引导。因此，课程组从“专业优势地位”、“严谨科学精神”、“前辈科学家爱国情怀”、“继续深造”几个方面开展课程思政建设。
通过介绍我国在冶金领域的优势地位，提升学生的民族自豪感和自信心。改革开放后，我国通过“产能提升、“技术进步”、“理论创新”逐渐从“冶金弱国”转变为“冶金大国”，并逐步转变为“冶金强国”。冶金工业的改变，只是我国经济和社会发展的一个缩影，让学生从根本上产生民族自豪感和自信心，培养专业认同感。此外，通过介绍冶金产业的省域优势，进一步提升学生的专业自信。
注重在热力学公式推导的过程中锻炼学生的科学思维和严谨的工作态度，培养学生的“专业工匠精神”。通过宣传魏寿昆、柯俊、徐光宪、邱定蕃等前辈科学家的爱国情怀，融入爱国主义教育。此外，由于物理化学是大部分冶金专业硕士研究生入学考试的初试专业课，教师在授课时注重强化选拔性考试中的核心考点，并以本课程为切入点，对研究生入学考试的形式等进行分析，帮助学生尽快确立目标。
2、知识结构深度重构，绘制课程知识的脉络图，做基础课程和专业课程的“大动脉”。
物理化学是冶金工程专业的第一门专业基础课，在大一下学期开设。此时，学生对于本专业还没有清醒的认识，对“高等数学”、“大学物理”、“基础化学”等基础课程与后续专业理论课程“冶金原理”、“传输原理”、“冶金设备”、“冶金工艺类课程”之间关联性的理解还不够深入。
因此，课程以发挥“桥梁”“纽带”作用为导向，对物理化学的知识体系进行重构，形成课程知识的脉络图。例如，“相平衡的移动”这节中通过“克拉佩龙方程”、“克劳修斯-克拉佩龙方程”判断相平衡时温度和压强的变化规律。该部分内容在讲解时，辅以冶金案例“锌精矿加压浸出”、“铝土矿高压溶出”、“真空冶金”，帮助学生理解相平衡移动的概念，并提前理论联系实际，为后续“冶金原理”等课程打下基础。在讲授“动力学”这部分内容时，融入“铝合金耐腐蚀原理”、“过程工程的动力学控制”、“冶金反应的传质”等内容，扩展学生的“动力学思维”，为后续“传输原理”及“冶金工艺类课程”打下基础。
3、教学方法多元融合，形成授课技能的专家库，做以教为主到以学为主的“催化剂”。
物理化学作为一门传统的基础课，需要循序渐进的开展授课方式的创新。近年来我们一步一步不断创新，逐渐形成了适宜于本课程的多元教学方法，即“线上”“线下”相结合，从“以教为主”到“以学为主”。根据本门课程的特征，“线上”主要用于课前预习和课后习题（以概念题为主），“线下”包括课堂教学和线下作业（以计算题为主）。在一些重要的知识点，为了加深学生的理解和灵活运用程度，采用“翻转课堂”的教学方法。
重点推进从“以教为主”到“以学为主”的转化。例如，在推导“卡诺热机”时，采用翻转课堂的方式，让学生推导并讲述四个可逆过程，通过可逆过程的推导，加深学生对热力学第二定律提出过程所对应模型的理解，也可以通过严密的模型构建，公式推导培养学生的“科学思维”和“工匠精神”。在介绍相图时，可以让学生上讲台标相区、画步冷曲线、写相变反应，该过程可以加深学生对相变过程的理解，也为学生深度理解冶金中的相变过程打下了坚实的基础。在介绍动力学时，可以让学生推导反应级数为整数的反应的动力学方程，通过方程的推导，加深学生对动力学模型的理解，对基元反应动力学方程和半衰期表达式的认识。
取得成效
1、“思政”教学影响深远，“道路自信”逐步明确。
课程组在授课过程中引入“课程思政三分钟”模块，并将该模块在全课程体系中布局，每个“课程思政三分钟”模块又分为“问题引入”、“‘平语’近人”、“逻辑思考”三个环节。以1.5节相变过程的课程思政为例，三个环节如下。
（1）问题引入：以“天宫课堂”过饱和乙酸钠溶液结晶实验为例，引出我国航天工业蓬勃发展，增强民族自信，同时，点出非平衡态的特殊性质。
（2）“平语”近人：航天科技是科技进步和创新的重要领域，航天科技成就是国家科技水平和科技能力的重要标志。航天科技取得的创新成果极大鼓舞了中国人民的创新信念和信心，为全社会创新创造提供了强大激励。（会见天宫二号和神舟十一号载人飞行任务航天员及参研参试人员代表时的讲话，2016年12月20日）
（3）逻辑思考：平衡态包括多种平衡：力平衡、热平衡、相平衡、化学平衡。一个系统受力不平衡就会处于运动状态，在运动的状态中合力逐渐降低，并最终趋于力平衡。一个系统内部偏离热平衡状态，在局部温差的驱动下，会最终趋于热平衡。以“力平衡”和“热平衡”为例，分析总结非平衡态到平衡态的驱动力，变化方向，并主动思考“相平衡”和“化学平衡”的意义。深入理解非平衡态相变，以及与其相关的状态变化中热力学过程的构建。
通过思政案例“天宫课堂”及太空“冰雪实验”的引入，获得了以下成效：同学们对“平衡态”与“非平衡态”的概念理解更加深刻，对“非平衡态”与“平衡态”相变的规律更加明晰，对转化过程中的热量传递行为理解加深。飞天梦想的实现，离不开祖国一代代的科技工作者，孜孜不倦的奋斗，这其中也包括冶金学家们不断突破原有的化学冶金和物理冶金瓶颈，为飞天梦提供了“脊梁”。学生的专业认同感得到提升。“天宫课堂”的授课方式是“天地对话”，受课群体是全国中小学生，这种授课模式的成功实施，是各行各业齐心协力办大事的集中体现，也充分展现了社会主义制度的优越性。从该角度出发，学生的民族自信心，民族自豪感进一步加强。
2、“桥梁”作用逐步凸显，“理-工”结合日益深化。
随着教学改革的逐步推进，物理化学课程的“桥梁”作用渐渐凸显，重点体现在两个方面。
第一是“承上”，作为传统的基础课程，在讲授过程中需要大量的应用“微积分”、“量子力学”、“密度泛函”的成熟理论，这既可以巩固“高等数学”及“大学物理”等理论课程的知识要点，又可以应用科学理论推导其它的科学原理，使学生的科学思维得到锻炼。
第二是“启下”，作为“一流专业”下开设的“一流课程”，“启下”的作用更加突出。冶金工程是一个工科专业，大部分毕业生还是要走上生产技术岗位，因此，加强“理-工”结合的课程建设，打造“理”服务于“工”的教学理念，显得尤为重要。在每一章的授课内容中，课程组都会展示该理论在冶金工程领域的实际应用。例如，在讲授“相平衡的移动”这节时，以 “锌精矿加压浸出”为例，应用“克拉佩龙方程”阐述“气-液”相平衡规律，增大压强可以提高溶液的“气-液”相平衡温度，从而提高浸出过程时精矿和酸液的“固-液”反应温度。这种案例的系统分析，对后续课程“重金属冶金学”产生了积极影响，强化了“理-工”结合。在讲授“电化学”这章时，以 “铜的电解精炼”为应用案例，系统分析了阳极粗铜在溶解时的电化学溶出原理，阴极铜在沉积时的电化学结晶原理，以及铜离子和杂质离子在电解质中所遵循的传质原理。这部分案例的系统分析，对后续课程“有色冶金原理”产生了积极影响。
3、课程成绩稳步提升，升学深造持续高位。
本课程在硕士研究生入学考试分值中所占比例达30%。课程组通过“价值引领”和“能力塑造”，全景分析当前形势，引导同学正确选择未来发展方向，分类别对学生进行培养。准备考研的同学可以更加注重解题能力的提升，准备就业的同学可以更加关注课程与冶金工程专业的结合点。在课程基础建设中，课程组也不断完善课程的教学内容和教学方法，实实在在提高学生的复杂问题分析解决能力，为选拔性考试做充分的准备。该专业学生近3年的考研录取率保持在45%以上，“一流专业”和“一流课程”的育人成效逐步凸显。
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安徽工业大学
来源：安徽工业大学教务处
编辑：吴海波
责编：韩 慧 徐 静 叶 璐
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