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《物理化学实验》课程思政教学案例

一、课程简介

“物理化学实验”是一门重要的基础实验课，也是化学化工类专业主干课，

其目的在于培养学生掌握物理化学实验的基本知识和研究方法，训练学生掌握

物理化学的基本实验技术与技能。本课程阶段性地开设3至4个物理化学实验

方法和实验技术的讲座，要求学生完成15至16个综合性实验（包含热力学、

电化学、动力学、表面与胶体、物质结构等方面内容）和2至3个探究式实验。

教学团队还不断更新教学理念，“以学生为中心”、将教书育人贯穿于专业教

学的全过程。课程以“加强基础、注重应用、增强素质、培养能力”为理念，

在传授专业知识的同时，注重培养学生的综合素质和创新能力。

相关思政元素：环保意识、科学精神

二、教学目标

通过实验课，学生学会正确处理实验数据和分析实验结果，加深对物理化

学（含结构化学）基本原理和概念的理解，初步了解物理化学的研究方法，从

而增加用实验解决化学问题的能力。通过实验验证，巩固和深入理解所学的物

理化学理论知识，培养学生仔细观察现象、正确测试数据和记录、处理数据以

及合理的结果分析的能力，培养学生独立工作和思考的能力，养成严谨的科学

态度和良好的科学思维习惯。“因材施教”以提高学生实验研究能力和创新精

神，为培养合格的综合创新型人才打下坚实的基础。

绿色新能源:锂电池与2019年诺贝尔化学奖

一、案例（材料）简介

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2019年度诺贝尔化学奖授予来自美国得州大学奥斯汀分校约翰•古迪纳

夫（JohnBGoodenough）教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校斯坦利•惠廷厄

姆（M.StanleyWhittlingham）教授和日本化学家吉野彰（AkiraYoshino）

三人，以表彰他们在锂离子电池的发展方面作出的贡献。锂离子电池主要由阴

极、阳极、电解液、隔膜、外电路等部分组成，依靠锂离子在阴阳极之间的移

动产生电流。电池阴阳极材料的选择对于能效和安全性至关重要。目前最普遍

的可充电锂离子电池，使用钴酸锂材料为阴极，碳材料为阳极，具有能量密度

高、循环寿命长、安全可靠等优点。

早在二十世纪七八十年代，三位研究者就确立了现代锂离子电池的基本框

架，20世纪90年代起，锂离子电池开始大规模进入市场，如今已几乎无处不

在。伴随锂电池以及相关技术不断进步，高性能、长里程电动车成为可能。

目前，我国新能源汽车市场保有量和增量双双位居世界第一，电动汽车的

“油箱”备受关注。20世纪，传统化石能源的无序发展和使用导致环境污染严

重，新型清洁能源和大规模储能系统成为当前新的发展热点，需要具有优良电

化学性能、绿色环保、价格低廉的二次电池来构建“电力银行”。二次电池是

新型清洁能源交通的核心技术，5G移动通讯、航空航天等领域都对其安全性、

能量密度、环境适应性等性能提出更高要求。科学家一直致力于提升电池“电

力”，从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池，再到锂离子电池，通过理论突破、

材料创新，电池的能量密度一直不断提高。

随着锂电池的规模化、高镍化，其价格也越来越低。过去10年中，电池

的价格已经降至原来的十分之一，材料溢价的部分日益减少，这意味着电池材

料中的金属元素价格已经越发接近电池价格。目前，锂离子电池的回收技术在

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常规消费领域已经存在，但动力电池的材料和系统不一样，亟待进一步研发来

解决问题。废旧电池的处理不应再走先污染后治理的老路。电池在设计制造源

头要选择对环境非常友好的绿色材料，同时要兼顾电化学性能，构筑绿色电池

体系，通过再设计、再利用、再回收,真正达到电池的绿色指标。

二、案例（材料）点评

（一）适用范围

本案例适用于“物理化学实验”之“原电池电动势的测定及其应用”的教

学。通过案例法，学生牢牢树立绿色环保的强烈意识，在发展绿色能源的同时

也要注意节约资源和爱护环境（旧电池回收）观念，同时引导学生学习科学家

们坚持不懈、勇于攻克难关的精神。

（二）思政元素

1.绿色环保意识

如案例所述，新型绿色环保电池在生活应用过程中必须具有无毒害（环境

友好）、无污染、高性能等方面的特点。作为典型代表，锂离子电池能够进行

多次充电、反复使用，充电速度比较快，充电效率能够达到