能力培養(yǎng)與價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)結(jié)合的化工原理課程思政建設(shè)

尹永恒，李小東，張紅秀，牟善良，夏其英

1臨沂大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東 臨沂 276005

2臨沂市技師學(xué)院，山東 臨沂 276005

中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，我國(guó)的發(fā)展也步入新階段。在新時(shí)代背景下共筑中華民族偉大復(fù)興夢(mèng)，教師要利用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，使理論課程與思想政治同向同行[1]，將知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)相結(jié)合[2]，以落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。

培養(yǎng)專業(yè)能力強(qiáng)、勇于創(chuàng)新、具有家國(guó)情懷和國(guó)際視野的卓越人才是教師義不容辭的責(zé)任[3]。化工原理是化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、材料工程、制藥工程等專業(yè)的重要課程之一，起到由基礎(chǔ)課到專業(yè)課、由理到工的橋梁作用[4]。除了傳授知識(shí)，該課程還著重培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的能力和設(shè)計(jì)能力，為將來(lái)從事科研或生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。目前已有較多高校教師對(duì)化工原理的“思政教學(xué)”進(jìn)行了嘗試與探索，根據(jù)所發(fā)表的相關(guān)教學(xué)論文，筆者總結(jié)了本課程的思政教育框架：(1) 培養(yǎng)愛國(guó)主義情懷和文化自信[6]；(2) 培養(yǎng)工匠精神和科學(xué)精神[7]；(3) 增強(qiáng)安全意識(shí)[8]；(4) 強(qiáng)化環(huán)保理念[9]。在此基本思路的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合工科類專業(yè)的特點(diǎn)及化工原理課程的性質(zhì)，將能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)結(jié)合，采用傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、引領(lǐng)價(jià)值、教育終身這一層層遞進(jìn)的方法進(jìn)行課程思政建設(shè)，力求實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，能為其他理工科類課程的思政建設(shè)提供參考和借鑒。

1 思政建設(shè)整體思路

化工原理課程包含諸多重要的基本概念、計(jì)算公式等，還對(duì)常用化工設(shè)備進(jìn)行了介紹。通過多年化工原理教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在本課程學(xué)習(xí)過程中普遍存在以下3個(gè)問題：(1) 學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容理解不深刻，難以抓住重點(diǎn)；(2) 學(xué)生對(duì)純理論知識(shí)興趣不高，更無(wú)法將理論與實(shí)踐相結(jié)合；(3) 學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容死記硬背，遺忘迅速。針對(duì)上述3個(gè)問題，以思政建設(shè)為主線，對(duì)化工原理課程的教學(xué)進(jìn)行了頂層設(shè)計(jì)：首先，深入挖掘課程重點(diǎn)內(nèi)容涉及的思政元素(如表1所示)，并將思政元素與重點(diǎn)內(nèi)容巧妙結(jié)合，在有限的課時(shí)內(nèi)幫助學(xué)生高效理解、掌握重點(diǎn)理論知識(shí)；其次，利用啟發(fā)式、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式、討論式、案例式等多種生動(dòng)活潑的教學(xué)手段將思政元素融入化工原理課堂教學(xué)，在傳授知識(shí)的同時(shí)進(jìn)行能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)，將實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、文化自信、工匠精神等思政教育全面映射到整個(gè)教學(xué)過程中；再次，思想政治教育與理論學(xué)習(xí)相似，課程過后教師應(yīng)繼續(xù)給予學(xué)生充分關(guān)注，促使學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。基于上述思路，筆者提出1 + 2N + 1理念，即以知識(shí)傳授為基礎(chǔ)，以能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)為核心，以長(zhǎng)效追蹤為責(zé)任。課程利用1 + 2N + 1理念進(jìn)行全程、全方位育人，達(dá)到潤(rùn)物無(wú)聲的育人效果。整體思路如圖1所示。

表1 化工原理專業(yè)知識(shí)與思政元素的有機(jī)融合

圖1 思政建設(shè)整體思路示意圖

2 思政教學(xué)的主要內(nèi)容及實(shí)施方法

2.1 善用馬克思主義哲學(xué)觀，強(qiáng)化實(shí)踐操作能力

自然科學(xué)的進(jìn)步是馬克思主義哲學(xué)形成和發(fā)展的前提，而馬克思主義哲學(xué)對(duì)自然科學(xué)的發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義[10]。授課過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生利用馬克思主義哲學(xué)觀思考科學(xué)問題，掌握認(rèn)識(shí)和實(shí)踐之間的辯證關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

(續(xù)表1)

本課程所涉及的馬克思主義哲學(xué)主要包括五對(duì)范疇(內(nèi)容和形式、現(xiàn)象和本質(zhì)、原因和結(jié)果、可能性和現(xiàn)實(shí)性、偶然性和必然性)、三大規(guī)律(對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律、量變質(zhì)變規(guī)律、否定之否定規(guī)律)和三個(gè)觀點(diǎn)(聯(lián)系的觀點(diǎn)、發(fā)展的觀點(diǎn)、一分為二的觀點(diǎn))。例如講解管路的試差計(jì)算時(shí)，提示學(xué)生只有找準(zhǔn)初始值并使用合適的迭代方法才能使結(jié)果從可能性向現(xiàn)實(shí)性轉(zhuǎn)化；講解雷諾準(zhǔn)數(shù)時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)裝置向?qū)W生展示流速逐漸增大時(shí)流動(dòng)類型從層流到湍流的過渡，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)量變與質(zhì)變之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律；將牛頓黏性定律、傅里葉定律和菲克定律進(jìn)行對(duì)比，指出公式中的推動(dòng)力分別是速度差、溫度差和濃度差，引導(dǎo)學(xué)生善用聯(lián)系的方法進(jìn)行總結(jié)和記憶。

相比理科課程，工科課程具有更強(qiáng)的實(shí)踐性[11]。授課過程中指導(dǎo)學(xué)生親自操作虛擬仿真軟件(如圖2所示)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。例如，講解精餾塔時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生操作虛擬工廠中的精餾設(shè)備進(jìn)行乙醇-水混合物分離，學(xué)生通過檢查生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定性是否符合要求、全面分析生產(chǎn)流程，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，進(jìn)而豐富、拓展理論知識(shí)。此外，課堂上適當(dāng)引入化工廠安全事故相關(guān)的報(bào)道和視頻(如3·21響水化工企業(yè)爆炸事故、內(nèi)蒙古東興化工4·24爆炸事故等)，引導(dǎo)學(xué)生分析事故原因，提高謹(jǐn)慎細(xì)微的觀察能力，強(qiáng)化安全生產(chǎn)意識(shí)。

圖2 虛擬仿真實(shí)踐操作界面

2.2 聚焦科學(xué)前沿，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)

在中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代背景下，科技創(chuàng)新成為發(fā)展的第一動(dòng)力。作為一名高校教師，面對(duì)朝氣蓬勃、具有強(qiáng)大創(chuàng)新潛力的年輕人，更要擔(dān)負(fù)起鼓勵(lì)學(xué)生科技創(chuàng)新的使命。授課過程中注重引入與化工原理相關(guān)的科學(xué)前沿研究，倡導(dǎo)學(xué)生利用創(chuàng)新手段為綠色化工發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

例如，講解輻射傳熱時(shí)，介紹國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，即人造太陽(yáng)計(jì)劃(如圖3a所示)，如果發(fā)明一種可以承受上億度溫度的裝置并且穩(wěn)定控制氘和氚聚變，就能像太陽(yáng)一樣給人類提供無(wú)限清潔的能源[12]；此外，進(jìn)一步介紹世界領(lǐng)先的傳熱材料，科羅拉多大學(xué)的尹曉波和楊容貴發(fā)明了一種無(wú)需制冷劑、無(wú)需電力就可以為建筑降溫的薄膜，其工作原理為“輻射冷卻”，相關(guān)成果發(fā)表在世界頂級(jí)科研雜志《科學(xué)》上(如圖3a所示)。通過科學(xué)前沿成果介紹，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和意識(shí)。流體輸送機(jī)械章節(jié)，介紹國(guó)際上先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)(如圖3b所示)，講述這一新興技術(shù)如何在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。結(jié)合化工領(lǐng)域的溶劑回收再利用、綠色經(jīng)濟(jì)路線等工程目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生樹立生態(tài)文明理念，利用創(chuàng)新思維走可持續(xù)發(fā)展道路。

圖3 課堂融入科學(xué)前沿教育

2.3 增強(qiáng)文化自信，培養(yǎng)愛國(guó)情懷

建國(guó)以來(lái)，尤其是改革開放40年來(lái)，我國(guó)的科技實(shí)力顯著提升，部分領(lǐng)域已進(jìn)入世界先進(jìn)行列[13]，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、改善民生和國(guó)家安全提供了重要支撐。教學(xué)中，結(jié)合我國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，引入科學(xué)家在崢嶸歲月中不忘初心、科技報(bào)國(guó)的事跡，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)“四個(gè)意識(shí)”，堅(jiān)定“四個(gè)自信”，培養(yǎng)愛國(guó)主義情懷。

例如，在講述簡(jiǎn)單蒸餾之前，引入我國(guó)悠久的釀酒歷史及蒸餾酒的發(fā)展過程(如圖4a)，學(xué)生通過思考釀造、蒸餾兩種制酒工藝的區(qū)別體會(huì)蒸餾的操作原理，鼓勵(lì)學(xué)生課下閱讀古典釀酒書籍，如《北山酒經(jīng)》，將文化自信厚植學(xué)生內(nèi)心。

圖4 課堂植入文化自信培養(yǎng)及愛國(guó)主義教育

充分利用與中國(guó)科學(xué)家有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式或相關(guān)原理進(jìn)行教學(xué)，如講解物料衡算時(shí)，請(qǐng)學(xué)生討論侯氏制堿法與索維爾制堿法相比有哪些優(yōu)勢(shì)，引入中國(guó)重化學(xué)工業(yè)的開拓者侯德榜先生的事跡；講解摩擦系數(shù)時(shí)，請(qǐng)學(xué)生留意顧毓珍公式；總結(jié)精餾設(shè)備時(shí)，介紹化學(xué)工程學(xué)家、教育家蘇元復(fù)的故事。通過圖片、短視頻的形式講述我國(guó)老一輩科學(xué)家為振興中華所做的卓越貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷。

注重結(jié)合時(shí)事熱點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，如講解吸收速率時(shí)，向?qū)W生介紹我國(guó)兩會(huì)期間提出的“碳達(dá)峰”“碳中和”概念(如圖4b)，這是我國(guó)向全世界作出的鄭重承諾，在課堂上讓學(xué)生牢記自己在全國(guó)環(huán)保事業(yè)中所承擔(dān)的重要角色；恒壓過濾一節(jié)，請(qǐng)同學(xué)們討論口罩的動(dòng)力學(xué)原理，講述抗擊新冠疫情期間，中國(guó)向世界提供的口罩超過700億只，充分展現(xiàn)了大國(guó)擔(dān)當(dāng)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。

2.4 學(xué)習(xí)工匠精神，恪守職業(yè)道德

從最初的工藝試差應(yīng)用，到單元操作的提出、“三傳一反”的凝練，這兩百多年的時(shí)間里，無(wú)數(shù)的科學(xué)家和工程師為經(jīng)典理論、定律、方程的創(chuàng)立和化工的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)[14]。將相關(guān)科學(xué)家頑強(qiáng)拼搏、勇攀高峰的精神映射進(jìn)理論教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀具有重要作用。

如講解伯努利方程時(shí)，介紹數(shù)學(xué)史上最著名的家族——伯努利家族，丹尼爾·伯努利對(duì)一切知識(shí)孜孜不倦的學(xué)習(xí)精神以及謙虛的品質(zhì)對(duì)學(xué)生的人格培養(yǎng)有很好的啟示作用；熱傳導(dǎo)一節(jié)，引入法國(guó)著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家傅里葉的勵(lì)志故事；介紹壓縮機(jī)時(shí)，利用翻轉(zhuǎn)課堂請(qǐng)學(xué)生展示壓縮機(jī)在空調(diào)中的重要作用，并介紹“空調(diào)之父”威利斯·開利對(duì)空調(diào)的鉆研探索之路。通過這些科學(xué)家、發(fā)明家的相關(guān)故事，向?qū)W生傳達(dá)對(duì)待科學(xué)應(yīng)具備百折不撓、持之以恒的鉆研精神。

愛因斯坦曾說(shuō)：“科學(xué)究竟給人帶來(lái)幸福還是災(zāi)難，全取決于人自己，而不取決于工具?！笨茖W(xué)技術(shù)注定是一把雙刃劍，在課堂上傳授知識(shí)的同時(shí)，教師們也應(yīng)告誡學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究要守好倫理之門。例如在講解氣體吸收時(shí)，以哈伯制氨法中二氧化碳和氫氣的吸收分離為例，引入德國(guó)化學(xué)家弗里茨·哈伯的故事，作為第一個(gè)從空氣中制造出氨的科學(xué)家，哈伯為加速世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，然而，一戰(zhàn)中哈伯又研制毒氣并用于戰(zhàn)爭(zhēng)中，造成百萬(wàn)人傷亡，成為人類的罪人，通過此類故事引導(dǎo)學(xué)生思考應(yīng)該怎樣進(jìn)行科學(xué)研究，這一過程對(duì)教育學(xué)生守住倫理道德底線、恪守職業(yè)道德具有重要意義。

3 化工原理課程思政建設(shè)成效

筆者已經(jīng)連續(xù)兩年對(duì)化工原理課程進(jìn)行思政建設(shè)，并通過授課中問卷調(diào)查、提問以及結(jié)課后線上交流、研討等多種方式對(duì)思政建設(shè)成效進(jìn)行了考查。最近一次的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，96.4%的學(xué)生認(rèn)為通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了自身的愛國(guó)情懷和工匠精神，其中92.9%的學(xué)生表示該課程的價(jià)值引領(lǐng)沒有“硬植入”，91.1%的學(xué)生認(rèn)為課程的思政教育“非常自然”；通過課上討論及配套的實(shí)驗(yàn)課程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的實(shí)踐能力有了大幅度提高，也有相當(dāng)一部分同學(xué)開始注意到需要提高自身創(chuàng)新能力，有志通過進(jìn)一步讀書深造完善自我。利用長(zhǎng)效追蹤機(jī)制，與部分學(xué)生進(jìn)行長(zhǎng)期有效交流，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，結(jié)課一年后，約80%的學(xué)生能夠記得教師在授課過程中講過的科學(xué)家相關(guān)事跡，其中70%表示對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)印象深刻。這充分表明，課程思政建設(shè)對(duì)知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)起到了良好的作用。然而，將學(xué)生培養(yǎng)成具有終身學(xué)習(xí)意識(shí)的卓越人才，仍是我們繼續(xù)努力的目標(biāo)和方向。

4 結(jié)語(yǔ)

本門課程深入挖掘了馬克思主義哲學(xué)、工匠精神、職業(yè)道德、愛國(guó)情懷、文化自信、工程安全、探索創(chuàng)新等思政元素，并通過現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、師生互動(dòng)、現(xiàn)代信息技術(shù)等多種手段將其有機(jī)融入教學(xué)過程，在傳授知識(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)和全方位價(jià)值引領(lǐng)，達(dá)到思政教育目標(biāo)的同時(shí)強(qiáng)化課程總體目標(biāo)，使學(xué)生潛移默化接受思政教育，達(dá)到“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”的效果。希望通過對(duì)本課程的系統(tǒng)建設(shè)，使學(xué)生在強(qiáng)化綜合能力的同時(shí)，錘煉高尚品格，成為實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)的偉大推動(dòng)者、重要參與者。