“環(huán)境工程原理”與思政教育融合的教學(xué)初探

李偉

（百色學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色533000）

環(huán)境似水，生民若舟；水能載舟，亦能覆舟。然而由于人類對環(huán)境的過度開發(fā)，當(dāng)今社會正面臨嚴重的環(huán)境威脅?？v觀各種生態(tài)破壞與環(huán)境污染事件，不外乎利令智昏，其中不乏有環(huán)境從業(yè)者或見利忘義、或瀆職無為。面對今日嚴峻的環(huán)境問題，人類命運共同體不僅要求環(huán)境從業(yè)人員具備過硬的專業(yè)素質(zhì)，而且對環(huán)境人才的道德修養(yǎng)提出了更高的要求。習(xí)近平總書記于2016年首次提出“課程思政”的概念，一年后這個概念上升為國家的戰(zhàn)略部署，隨后教育部相繼于2018年、2020年點名“課程思政”。作為一種新的教育理念，課程思政將思想引導(dǎo)與人格培育潛移默化到課堂中，拓展了課程的廣度和高度，同時也對教師提出了更高的要求。課程思政如春風(fēng)化雨，潤物無聲，沐浴其中，既可增見識、長技能，亦可修德行、全人格、正三觀?！碍h(huán)境工程原理”是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的核心課，對各種環(huán)境污染物的控制發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而傳統(tǒng)的教學(xué)過程，重知識技能培養(yǎng)而輕思政教育。同時，在本課程中，盡管思政元素較為豐富，“過濾”的課程思政卻鮮有報道。因此，本文以“過濾”這一章為例，深入挖掘其中的思政元素，探索開展課程思政的有效途徑。

1 課程性質(zhì)及蘊含的思政元素

“環(huán)境工程原理”是百色學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)必修核心課程，它探索各種環(huán)境污染控制技術(shù)共同的工程學(xué)基礎(chǔ)、基本過程和現(xiàn)象，以及污染控制裝置的基本原理，是從基礎(chǔ)到專業(yè)、從理論到工程的“渡輪”。本課程不僅涉及動量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞三大傳遞原理及相關(guān)的單元操作，而且涉及化學(xué)反應(yīng)工程和生物反應(yīng)工程。由于本課程綜合性強、概念抽象、模型公式多、計算繁雜，很多學(xué)生對其望而生畏。然而本課程蘊含豐富的思政元素，可以利用思政教育緩解其畏難情緒，同時增加其學(xué)習(xí)的趣味性。譬如三大分子傳遞定律，都是冠以科學(xué)家姓名，課堂教學(xué)中可以通過視頻介紹相關(guān)科學(xué)家的生平，激勵學(xué)生養(yǎng)成堅韌不拔的攻堅精神。利用三大分子傳遞定律的形式一致性，啟迪學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理定律的協(xié)調(diào)之美，培養(yǎng)學(xué)生的審美意識。此外還可以利用類比思維，以學(xué)生較為熟悉的歐姆定律、電阻計算公式和串聯(lián)電路的特點來解讀晦澀的分子傳遞定律，溫故而知新，不僅能夠降低理解的難度，還增加了課程的趣味性。同時還可以引導(dǎo)學(xué)生進一步思考這種相似性的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生鉆研探索和思辨的科學(xué)精神。在計算摩擦系數(shù)時用到了試差法，這種計算方法可以提高學(xué)生的逆商，同時也能培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。在實驗課教學(xué)中，將工匠精神與科學(xué)精神融入到課堂中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的操作技能，還能培養(yǎng)學(xué)生的守規(guī)習(xí)慣、安全意識、負責(zé)意識、求實意識、團隊意識等職業(yè)素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。

2 開展課程思政的有效途徑

2.1 提升教師的德育能力

一名理工科的教師不僅可以推得了公式，解得了難題，而且也應(yīng)該能錦心繡口，腹有詩書氣自華。通過業(yè)余時間自修相關(guān)的國學(xué)課程，教師可提升個人的道德修養(yǎng)和文化素養(yǎng)。誠然，一名合格的教師首先應(yīng)當(dāng)向古圣先賢學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他們高尚的情操，學(xué)習(xí)他們的知行合一，學(xué)習(xí)他們的言傳身教。在提升個人修養(yǎng)的路上，需要天天提醒自己懲忿窒欲，閑邪存吾誠；提醒自己進德修業(yè)，修辭立吾誠；提醒自己要三省吾身，有過則改，見善則遷；提醒自己應(yīng)立不易方，知行合一，精益求精；提醒自己做事要心無旁騖，用志不分，乃凝于神。沐浴在優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化中，教師會漸漸養(yǎng)成嘉言善行的習(xí)慣，不僅能夠領(lǐng)悟出更多的思政元素，而且能以博雅的君子風(fēng)范，從容自若地熏陶學(xué)生。

除了“博古”，還應(yīng)“通今”。教師除了筑牢自身的專業(yè)知識，還應(yīng)關(guān)注時政，了解環(huán)境污染控制的現(xiàn)狀與進展。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注時政熱點，利用自身專業(yè)知識服務(wù)國家，服務(wù)社會，這就培養(yǎng)了學(xué)生的奉獻精神與愛國情懷；教師堅持正確的政治方向，把課堂建成弘揚主旋律、傳播正能量的營地。

2.2 充分挖掘思政元素

這里以“過濾”為例，深入挖掘其中蘊含的思政元素。在講解概念時，可列舉生活中的例子：表面過濾如用濾網(wǎng)分離豆?jié){與豆渣，還比如釀酒時用紗布分離糟粕與酒。舉例時也應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與各種勞動實踐，增長見聞。表面過濾啟示我們：濾盡渣滓，方顯精華。在生活中，我們要勸誡學(xué)生濾除負能量，留下正能量；在信息爆炸的今天，要學(xué)會濾除各種干擾信息，留下富有建設(shè)性的信息。

在表面過濾過程中，因為過濾速率可能隨時間變化，所以過濾速率的定義式采用了微分的形式，運用了“以不易之幾代變易之巨”的微分思想。過濾速率的計算利用了速率=推動力/阻力的計算通式，反映出“變有道，道可知”的哲理。在所有的傳遞過程中，推動力都是決定過程發(fā)展的關(guān)鍵物理量。對于過濾來講，通過擠菜汁的例子很容易判斷出其推動力為兩側(cè)的壓強差，這反映出實踐出真知的哲理。阻力的計算除了考慮過濾介質(zhì)的阻力、濾餅的阻力，還應(yīng)考慮濾液的阻力，這就培養(yǎng)了學(xué)生周密嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)。通過豆?jié){的過濾可以發(fā)現(xiàn)，無論是過濾介質(zhì)還是濾餅，其阻力大小都與厚度有關(guān)，于是順勢提出比阻的概念。

比阻的概念實際上也是利用了“強度量”分析方法。強度量，如比熱容、比容、密度、摩爾質(zhì)量、摩爾體積等，是用物質(zhì)的某個廣度量除以其物質(zhì)的量，亦可用物質(zhì)的某個廣度量除以其另一個廣度量。強度量與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，能用于對比不同物質(zhì)的相同性質(zhì)的大小。類似地，以通量表示的過濾速率及過濾機的生產(chǎn)強度，能夠衡量過濾設(shè)備的工作強度，可用于不同過濾機性能的對比。此外，濾餅的比濾液體積也借鑒了這種分析方法。

過濾介質(zhì)的當(dāng)量厚度與虛擬濾液量的概念體現(xiàn)了等效替代思想的運用。Ruth過濾方程的分母項——過濾的阻力表達式較為復(fù)雜。為了簡化表達式，這里將在過濾過程中不變的過濾介質(zhì)的厚度以變化的濾餅的厚度來表示：將過濾介質(zhì)等效成一定高度的濾餅層，該濾餅層提供的阻力與過濾介質(zhì)相同。公式推導(dǎo)過程中，還將過濾介質(zhì)對應(yīng)的虛擬濾液量等效成相應(yīng)厚度的濾餅層所對應(yīng)的濾液體積。這種等效替代的思想也見于顆粒的三種當(dāng)量直徑、非圓形管道的當(dāng)量直徑的計算等。當(dāng)然，可以啟發(fā)學(xué)生提出這種思想的應(yīng)用實例，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維與舉一反三的能力。

因為速率定義式有濾液體積，而其計算式卻只有濾餅的厚度。這里可以啟發(fā)學(xué)生思考二者之間的關(guān)系。通過一個簡單的模擬實驗可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)條件下，濾液體積和濾餅體積呈線性關(guān)系，這就為濾餅厚度和濾液體積搭建了橋梁。這里還需啟發(fā)學(xué)生思考此物理量與懸濁液的固液比的關(guān)系，這便培養(yǎng)了學(xué)生的思辨能力。

比阻的計算式涉及內(nèi)因和外因的分析方法論：單位壓差的比阻屬于內(nèi)因，在實驗條件下為常數(shù)；而壓差屬于外因，是可調(diào)節(jié)的操作因素；壓縮因子則反映了比阻對壓差的敏感程度。根據(jù)濾餅對壓差的敏感性將濾餅分為了兩類：一類如豆渣、糟粕等受壓易變形，比阻與壓差有關(guān)的可壓縮濾餅；另一類是理想的不可壓縮濾餅。兩種濾餅可比擬為兩種類型的人：可壓縮濾餅象征了受到外界壓力就惴惴不安、惶惶不可終日的心理脆弱型，也即《莊子·天地》所謂的“風(fēng)波之民”；而不可壓縮濾餅則象征了“天下之非譽、無益損焉”的心理強大型，也即是《莊子·天地》所謂的“全德之人”。這里可順勢寄語學(xué)生提升自身心理素質(zhì)，勇于面對挫折與非議，做一個理想型的“不可壓縮濾餅”。此外，可引導(dǎo)學(xué)生課外自學(xué)提升心理素質(zhì)的方法，進一步引導(dǎo)其探究心理學(xué)的療法對于改善可壓縮濾餅的抗壓能力是否有借鑒意義。這樣既能提升學(xué)生的心理素質(zhì)，還能培養(yǎng)學(xué)生融會貫通的能力。

過濾常數(shù)的測定中，利用數(shù)學(xué)方法把比濾液體積與時間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)橐子谔幚淼木€性關(guān)系，壓縮指數(shù)的求解也運用了相似的思路，而這種方法也應(yīng)用于Langmuir和Freundlich吸附等溫線參數(shù)的求解。這就培養(yǎng)了學(xué)生化繁為簡、化難為易的思維能力。

過濾實驗中濾板、濾框和濾布等必須按照正確的順序安裝，否則會造成漏液或局部壓力過高；壓縮空氣通入配料罐時，一定要緩慢開啟閥門，并且按住頂蓋，否則容易造成懸濁液的噴濺；一定要注意壓力罐泄壓閥的開合，否則可能造成無法氣動攪拌或無濾液流出等問題，此外其他閥門的開合時機也很重要。通過實驗技能可以培養(yǎng)學(xué)生遵守規(guī)章的職業(yè)素養(yǎng)和安全意識。此外，還應(yīng)要求學(xué)生如實記錄實驗數(shù)據(jù)，不能篡改或者編造數(shù)據(jù)，這就培養(yǎng)了學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。

2.3 考核體現(xiàn)雙向性

首先，在對教師的考核中，考查教師能否達到立德樹人的教學(xué)要求，能否深入挖掘思政元素，寓德于教，實現(xiàn)技能培養(yǎng)與德育乃至美育的統(tǒng)一；其次，在學(xué)生進行課程考核時，也應(yīng)考慮其思政水平的高低，如實驗中的團隊協(xié)作能力、儀器操作的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄的嚴謹性、實驗報告書寫的規(guī)范性等方面進行綜合考查。此外，可以引導(dǎo)學(xué)生進行自評和互評，提高課程思政的效果。

3 結(jié)束語

在“環(huán)境工程原理”思政建設(shè)的探索中，需要教師不斷挖掘其中蘊含的思政元素，實現(xiàn)課程思政與專業(yè)知識技能培養(yǎng)的水乳交融，同頻共振。此外，還需要學(xué)校對教師開展培訓(xùn)，并建立相應(yīng)的考核機制。積極開展課程思政既是執(zhí)行新時期黨和國家對教育的重要指示，也能滿足社會對育人質(zhì)量的要求，最終為社會輸送更多全方位的優(yōu)秀人才。