化工原理實(shí)驗(yàn)課程思政教學(xué)探索與實(shí)踐*

李致賢，黃錦浩，鄭大鋒

(華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，廣東 廣州 510641)

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議強(qiáng)調(diào)：“辦好中國特色社會主義大學(xué)，要堅(jiān)持立德樹人，把培育和踐行社會主義核心價(jià)值觀融入教書育人全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人，全方位育人”，并指出“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[1]。作為大學(xué)教師，要認(rèn)真貫徹、落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于高校教育的重要論述，正確引導(dǎo)處于“撥節(jié)孕穗期”的大學(xué)生扣好人生第一?？圩覽2]，將知識傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值引領(lǐng)有機(jī)結(jié)合，為培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人做出貢獻(xiàn)。在新的時(shí)代背景下，如何實(shí)現(xiàn)“課程思政”與化工專業(yè)課的有機(jī)融合成為目前化工高等教育研究的重點(diǎn)。

《化工原理》主要以化工單元操作中的質(zhì)量、動量和熱量傳遞理論為基礎(chǔ)，是化學(xué)工程學(xué)科的核心課程。伴隨著化學(xué)類相關(guān)學(xué)科的交叉滲透的熱潮，《化工原理》現(xiàn)已成為能源、材料、環(huán)境等眾多學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。《化工原理實(shí)驗(yàn)》作為化工原理課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用化工原理理論分析和解決化工過程中典型單元操作問題的工程實(shí)踐能力。目前，通過將化工發(fā)展史、人物模范事跡、工程倫理等思政相關(guān)案例到引入到化工原理課程教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了家國情懷、人文素養(yǎng)等思政元素與專業(yè)知識的融合，提升了課程思政的育人成效[3-5]。然而，目前課程思政缺乏系統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，思政元素融入較為零散，與專業(yè)課程知識間的關(guān)聯(lián)性和邏輯性較弱，一定程度上影響了教學(xué)育人成效。

針對以上問題，本文提出了化工原理實(shí)驗(yàn)課程思政教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，通過開展以教師為主導(dǎo)的“思政主題引言”的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)思政元素與專業(yè)知識的有機(jī)融合，進(jìn)一步借鑒工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，對教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，為化工專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)課程思政教育的開展提供參考與借鑒。

1 化工原理實(shí)驗(yàn)課程思政的教學(xué)設(shè)計(jì)

如圖1所示，我們提出了化工原理實(shí)驗(yàn)課程思政的教學(xué)設(shè)計(jì)，將課程思政培養(yǎng)目標(biāo)凝練為“全球視野、家國情懷、工程倫理、創(chuàng)新思維和工匠精神”，開展以教師為主導(dǎo)的“思政主題引言”思政教學(xué)模式，通過“思政總結(jié)感悟”進(jìn)行思政教育評價(jià)，對教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，將思想政治教育精神內(nèi)涵貫穿始終，實(shí)現(xiàn)課程思政與教學(xué)環(huán)節(jié)全過程的協(xié)調(diào)融合。

圖1 化工原理實(shí)驗(yàn)課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)的示意圖

2 課程思政教學(xué)新模式——“思政主題引言”

思政主題引言是以教師為主導(dǎo)進(jìn)行思政融入的主陣地。教師可從具體單元操作實(shí)驗(yàn)的理論與背景出發(fā)，挖掘整理具有邏輯性和聯(lián)系性的思政教育案例，確立2～3個(gè)思政培養(yǎng)目標(biāo)，通過10～15 min的時(shí)間系統(tǒng)講授單元操作實(shí)驗(yàn)的思政背景與內(nèi)涵。以下節(jié)選了部分思政主題引言的實(shí)施案例。

2.1 化工原理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)與安全——“工程倫理意識的培養(yǎng)”

以“工程倫理意識的培養(yǎng)”為主題，通過以小見大地分析關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差、學(xué)術(shù)不端、環(huán)境與安全事故等案例，樹立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、精益求精的工匠精神，培養(yǎng)環(huán)境和安全相關(guān)的工程倫理意識。

(1)實(shí)事求是：化工原理實(shí)驗(yàn)的基本態(tài)度是“實(shí)事求是”，即要求學(xué)生把實(shí)驗(yàn)中觀測到的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等真實(shí)地記錄，不能以任何理由加以修改和編造。然而，實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程通常與教材中的理論存在一定偏差。如在雷諾數(shù)測定實(shí)驗(yàn)中，雷諾數(shù)與流體的實(shí)際流動形態(tài)(層流和湍流)可能存在一定偏差，須要求學(xué)生真實(shí)記錄數(shù)據(jù)，并對偏差加以分析和討論，進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。

(2)學(xué)術(shù)不端：與此同時(shí)，“實(shí)事求是”也是從事科學(xué)研究的基本素質(zhì)。近年來，以剽竊、弄虛作假等為代表的學(xué)術(shù)不端行為屢見不鮮，不僅嚴(yán)重違背了學(xué)術(shù)研究“求真求是”的崇高追求，也對科研資源造成了嚴(yán)重浪費(fèi)，極大阻礙了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。道德倫理底線的崩潰是“學(xué)術(shù)不端”蔓延的“黑洞”，無論是教學(xué)還是科研實(shí)驗(yàn)中均須始終保持“實(shí)事求是”態(tài)度，強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)不端行為帶來的負(fù)面影響，引導(dǎo)學(xué)生從教學(xué)實(shí)驗(yàn)開始養(yǎng)成誠信端正的科學(xué)態(tài)度。

(3)環(huán)保與安全：在化學(xué)工業(yè)的發(fā)展過程中，由于從業(yè)人員環(huán)境、安全工程倫理教育的缺失，給環(huán)境和社會帶來了負(fù)面影響[6]。一方面，化工產(chǎn)業(yè)在飛速發(fā)展過程中不同程度地忽略了環(huán)境成本，對自然環(huán)境資源造成了不可逆的損傷；另一方面，由于違規(guī)操作、違章指揮以及安全管理不到位等原因引起的生產(chǎn)安全責(zé)任事故屢禁不止。因此，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中務(wù)必嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范，只有大家自覺地遵守工程倫理，才能保證國家和社會的和諧發(fā)展。

2.2 對流傳熱系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)—— “構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”

以“構(gòu)建人類命運(yùn)共同體”為主題，通過介紹化工傳熱相關(guān)的溫室效應(yīng)、巴黎協(xié)定和人類命運(yùn)共同體等案例，培養(yǎng)學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)的精神，建立正確的世界觀和國家認(rèn)同感,以中華文明為榮，放眼全球，心系祖國。

(1)溫室效應(yīng)：氣候變暖問題和能源短缺給人類生存和發(fā)展帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何減少溫室效應(yīng)、提高能源利用率尤為重要。熱傳遞的方式主要有對流傳熱、熱輻射和熱傳導(dǎo)，其中對流傳熱在化工過程中占據(jù)重要地位，與以上熱點(diǎn)問題也有著密切地聯(lián)系。如溫室效應(yīng)主要指陽光照射到溫室中，而室內(nèi)難以通過對流傳熱方式傳到外界，由此引導(dǎo)學(xué)生思考關(guān)于溫室效應(yīng)中的傳熱問題。

(2)巴黎協(xié)定：進(jìn)一步可拓展到地球的溫室效應(yīng)，如二氧化碳、甲烷等溫室氣體進(jìn)入到大氣阻礙了正常的能量耗散，從而導(dǎo)致地表溫度升高。為遏制全球變暖趨勢，中國等195個(gè)成員國通過簽署巴黎協(xié)定。中國作為負(fù)責(zé)任的大國積極響應(yīng)巴黎協(xié)定，并在2020年實(shí)現(xiàn)了減排目標(biāo)，兌現(xiàn)了巴黎協(xié)定上的全部承諾。

(3)人類命運(yùn)共同體：對于人類無節(jié)制的能源消耗，大自然已經(jīng)給出了相應(yīng)的反饋，比如冰川消融、海平面上升、土壤污染等嚴(yán)峻的環(huán)境問題。習(xí)總書記在氣候峰會上講話時(shí)談到，“天不言而四時(shí)行，地不語而百物生”、“地球是人類共同的、唯一的家園環(huán)境”，號召各國人民同心協(xié)力，構(gòu)建人類命運(yùn)共同體[7]。

2.3 水-乙醇常壓精餾實(shí)驗(yàn)——“低碳愿景下的精餾節(jié)能”

以“低碳愿景下的精餾節(jié)能”為主題，通過介紹精餾精神、低碳發(fā)展戰(zhàn)略和精餾節(jié)能技術(shù)等案例，發(fā)揚(yáng)不畏艱難、精益求精的進(jìn)取精神，鼓勵學(xué)生針對精餾過程進(jìn)行開拓創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)低碳戰(zhàn)略愿景而奮斗。

(1)精餾精神：精餾的基本原理是根據(jù)各組分揮發(fā)度的差異而實(shí)現(xiàn)分離。其中板式精餾塔的塔板的數(shù)量越多，則產(chǎn)品的純度越高，而分離操作的要求也會隨之增加。因此，目標(biāo)組分只有克服層層塔板帶來的挑戰(zhàn)，才能到達(dá)塔頂，成為人們所追求的高純度產(chǎn)品。而當(dāng)下“萬物皆內(nèi)卷”、“躺平”等不良思潮盛行，須引導(dǎo)學(xué)生擯棄這種不思進(jìn)取的萎靡之風(fēng)，做積極向上的優(yōu)秀青年。

(2)低碳愿景與精餾過程：2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會提出2030年“碳達(dá)峰”和 2060年“碳中和”的宏偉目標(biāo)，揭開了低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的序幕[8]?！暗吞肌庇纱顺蔀榱四茉蠢门c經(jīng)濟(jì)體系的一項(xiàng)重大變革舉措，涵蓋了社會、生活、經(jīng)濟(jì)等多方面。精餾是化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的關(guān)鍵共性技術(shù)[9]，然而其能耗占生產(chǎn)過程總能耗的比例高達(dá)40%以上，因此開發(fā)精餾過程的高效節(jié)能技術(shù)迫在眉睫。

(3)精餾節(jié)能技術(shù)：本實(shí)驗(yàn)涉及的乙醇精餾過程所需要的比能耗在典型化工產(chǎn)品中相對較高，由此鼓勵學(xué)生針對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置，請?zhí)岢龊侠砜尚械墓?jié)能措施。一方面，通過引導(dǎo)學(xué)生思考改變回流比、回收和充分利用精餾裝置的余熱等節(jié)能措施，加深對于精餾節(jié)能技術(shù)的理解；另一方面，鼓勵學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)，調(diào)研目前先進(jìn)的精餾節(jié)能技術(shù)，提高創(chuàng)新思維能力。

2.4 二氧化碳-水吸收與解吸實(shí)驗(yàn)——“純堿與民族化學(xué)工業(yè)的開拓者”

以“純堿與民族化學(xué)工業(yè)的開拓者”為主題，通過索爾維制堿法、索爾維會議、侯氏制堿法等化工技術(shù)發(fā)展史的介紹，激發(fā)學(xué)生對于專業(yè)的興趣和熱情，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)和精益求精的科學(xué)態(tài)度，以及心系祖國的赤子情懷。

(1)索爾維氨堿法與索爾維會議：純堿是重要的基礎(chǔ)化工原料，被譽(yù)為“化工之母”。工業(yè)上最早使用的制堿法是1861年比利時(shí)人索爾維發(fā)明的“索爾維氨堿法”，即將二氧化碳通入到吸收氨氣的飽和食鹽水中，生成碳酸氫鈉后煅燒得到純堿，與本實(shí)驗(yàn)中涉及的二氧化碳的吸收過程聯(lián)系密切。此外，索爾維于1911年在布魯塞爾創(chuàng)辦了“索爾維國際物理學(xué)化學(xué)研究會”一直延續(xù)至今，其中玻爾與愛因斯坦在主題為“電子和光子”的第五次索爾維會議(1927年)上針鋒相對，通過以上案例激發(fā)學(xué)生的專業(yè)熱情。

(2)侯德榜與范旭東：由于制堿技術(shù)長期被“索爾維公會”成員國壟斷，具體的生產(chǎn)工藝被保密，我國在制堿技術(shù)上面臨巨大困難。在范旭東愛國熱情的深深感染下，從海外名校畢業(yè)的侯德榜肩負(fù)名族大義，毅然決然選擇攻克制堿報(bào)效祖國。侯德榜發(fā)揚(yáng)與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新的精神，將合成氨與純堿制備工藝相耦合，經(jīng)過艱苦奮斗終于成功開發(fā)出“聯(lián)合制堿法”，并將研究成果著書公開，為世界人民所共享。作為民族工業(yè)的開創(chuàng)者們，這種開拓創(chuàng)新和心系祖國的精神和情懷值得弘揚(yáng)。

3 改進(jìn)教學(xué)方法和內(nèi)容，提升教學(xué)育人成效

近年來，工程教育專業(yè)認(rèn)證以“產(chǎn)出為導(dǎo)向”、“以學(xué)生為中心”和“持續(xù)改進(jìn)”的指導(dǎo)理念[10]，成為保證和提高高等教育質(zhì)量的重要方法和途徑。受此啟發(fā)，我們針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的問題，以學(xué)生為中心、凸顯思政教育理念，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法，提升教學(xué)育人成效。

3.1 明確實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)重點(diǎn)，體現(xiàn)單元操作的思政背景

當(dāng)前，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告存在著直接抄寫講義的不良現(xiàn)象，不僅削弱了學(xué)生預(yù)習(xí)的積極性，也讓教師難以針對預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行考核評價(jià)。對此，教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行總結(jié)歸納，簡化實(shí)驗(yàn)步驟撰寫，提出對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)流程的意見與建議。與此同時(shí)，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生積極挖掘化工單元操作的潛在思政元素，在預(yù)習(xí)報(bào)告中體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的思政背景和意義。

3.2 總結(jié)課程思政學(xué)習(xí)感悟，深化思政教育內(nèi)涵

目前，實(shí)驗(yàn)報(bào)告是化工原理實(shí)驗(yàn)考核評價(jià)的主要依據(jù)，體現(xiàn)了學(xué)生對于單元操作原理知識和能力掌握情況。然而，僅通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評價(jià)難以體現(xiàn)學(xué)生的德育素質(zhì)。我們將思政總結(jié)感悟作為思政學(xué)習(xí)的評價(jià)方法，納入到總體考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中(占總評分10%)，由此將知識能力和德育素質(zhì)評價(jià)相融合，彌補(bǔ)思政學(xué)習(xí)評價(jià)的缺失。與此同時(shí)，思政總結(jié)感悟?qū)處熣n程思政教學(xué)質(zhì)量起到良好的反饋?zhàn)饔茫兄趯φn程思政教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

4 結(jié) 語

本文探索了以思政主題引言為主導(dǎo)的 “課程思政”教學(xué)模式，以全球視野、家國情懷、工程倫理、創(chuàng)新思維和工匠精神為思政培養(yǎng)目標(biāo)，系統(tǒng)、連貫的闡述化工原理單元操作的思政內(nèi)涵，并通過改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容，凸顯思政教育理念，提高課程思政教學(xué)育人成效，以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會主義思想鑄魂育人，培養(yǎng)具有德智體美勞全面發(fā)展的優(yōu)秀人才。