融合思政與雙創(chuàng)教育的化工專業(yè)課程教學案例設計

楊 純 , 瞿春華 , 李廣利 , 劉 軍 , 劉四化*

(1.湖南工業(yè)大學 生命科學與化學學院 , 湖南 株洲 412007 ; 2.湖南省醴陵第一中學 , 湖南 株洲 412200)

思政教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)課程三者的有機融合是順應時代發(fā)展和高等教育發(fā)展的必然趨勢,是構(gòu)建以“立德樹人”為根本任務的人才培養(yǎng)新格局的重要舉措。然而,目前高?；ゎ悓I(yè)課程思政的研究與改革工作,主要集中在專業(yè)基礎課及必修課,如四大化學及其相應的實驗等課程,在專業(yè)選修課中進行課程思政的探索與實踐工作鮮有報道。并且,很多高校本科教學只注重專業(yè)知識的講授,而忽視了與思政元素、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的有機融合。針對以上問題,以環(huán)境化工技術(shù)及應用課程中的國內(nèi)外廢水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢一節(jié)為例,結(jié)合“化工企業(yè)退城搬遷入園”為背景,以“立德樹人”為根本任務,挖掘出教學內(nèi)容中蘊含的思政元素,以專業(yè)課程教學為載體,將課程思政、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與專業(yè)課程有效融合,以課程思政指導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐課程思政,引導鼓勵更多的學生樹立社會主義核心價值觀,積極參與創(chuàng)新活動和創(chuàng)業(yè)實踐,積極探索科學與技術(shù)前沿等問題。

1 教學設計的主要思路

1.1 課程基本信息

教學對象:化工、應化專業(yè)本科生;使用教材:《石油石化工業(yè)廢水處理與回用技術(shù)》,中國石化出版社;學分學時:2學分/32學時;課程類別:專業(yè)選修課。

1.2 分析本節(jié)課教材

以選用教材第一章第四節(jié)國內(nèi)外廢水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢為例,主要分為以下內(nèi)容:①國內(nèi)外主要廢水處理技術(shù)。深度氧化法、Fenton氧化法、電化學氧化法、光化學氧化法、光化學催化氧化法、光電協(xié)同催化氧化技術(shù)。②廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。高級氧化技術(shù)、基因工程、膜分離技術(shù)、生態(tài)處理與生態(tài)修復、各種單元技術(shù)的優(yōu)化組合。

第一章概論教學是本課程教學的開篇,是學生對本課程形成整體認識的良好開端,承載著激發(fā)學生學好這門課程的興趣和信心這一重要功能。這節(jié)課,在環(huán)境化工技術(shù)及應用中,起到了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維和能力、拓寬學術(shù)視野的作用。

1.3 教學目標

將知識目標、能力目標、價值目標相融合,設定本節(jié)課教學目標。①目標:理解各種廢水處理方法的精髓;辯證地認識不同方法技術(shù)的優(yōu)缺點,培養(yǎng)學生分析問題的能力;加強學生努力學好專業(yè)知識的內(nèi)動力,樹立“新化學化工人”,為人民幸福、為實現(xiàn)中華民族偉大復興而努力奮斗的信念,立志在化工生產(chǎn)綠色化中實現(xiàn)自我價值。②了解廢水處理的發(fā)展趨勢特點與規(guī)律;培養(yǎng)環(huán)境化工技術(shù)及應用的基本素養(yǎng)及文獻檢索和資料分析能力;增強學生的國際視野、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識,追求勇于探索、精益求精的科學精神和合作共贏的團隊精神。

1.4 教學重點、難點

重點:深度氧化法、Fenton氧化法、電化學氧化法、光化學氧化法、光化學催化氧化法、光電協(xié)同催化氧化技術(shù)等不同方法的使用條件、適用范圍和主要優(yōu)缺點。難點:均相光化學催化氧化法和非均相光化學催化氧化法的基本原理。

1.5 教法、學法

在教學中,為了講清重點、難點,使學生能達到本節(jié)設定的教學目標,著重采用講授、提問、故事、案例、啟發(fā)、討論等多種教學的方法來引導學生,有針對性地將思政觀點融入專業(yè)知識教學。特別重視引導學生用對比學習法、懸念法、討論法、自主探究法等不同方法進行學習。

2 教學實施過程

2.1 課程導入

采用提問法,以“如何破解化工企業(yè)退城搬遷入園'后遺癥'?”為切入點,引發(fā)學生思考:有何“后遺癥”?又如何破解?講述中國化工行業(yè)要想不依賴進口,被“卡脖子”,就必須創(chuàng)新,把技術(shù)掌握在自己手上,但在落實國家的化工企業(yè)退城入園升級改造政策的同時,留下了“后遺癥”,即化工企業(yè)的廢水排放處理問題,要想發(fā)展投產(chǎn)新項目,該問題就必須解決。播放視頻“常州:建應急廢水處置中心,解決化工企業(yè)搬遷后遺癥”給出了解決方案的參考。通過提問——分析——視頻給出解決方案,讓學生充分認識到本門課程的重要性。同時啟發(fā)學生:關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的根本大計的生態(tài)文明建設,一個企業(yè)、行業(yè)單打獨斗是有天花板的。需要建立高水平多學科交叉的研發(fā)平臺,促進化學、化工等傳統(tǒng)行業(yè)的交叉融合,牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念,不斷創(chuàng)新發(fā)展,切實擔負起生態(tài)文明建設政治責任,才能最終治愈化工行業(yè)企業(yè)退城搬遷入園的“后遺癥”。激發(fā)學生自覺擔當起民族復興的重任,立志科技報國。

2.2 國內(nèi)外主要的廢水處理技術(shù)

在講授深度氧化法、Fenton氧化法、電化學氧化法、光化學氧化法、光化學催化氧化法、光電協(xié)同催化氧化技術(shù)時。采用對比法,突出不同方法的使用條件、適用范圍和主要優(yōu)缺點,同時挖掘教材中的思政元素融入教學過程。

2.2.1提煉總結(jié)不同方法中蘊含的哲理

例如,在介紹每種技術(shù)方法的優(yōu)點后,提出問題讓學生思考這種技術(shù)是否完美,缺點有什么?在這個過程中融入事物的兩面性,對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。

在介紹本節(jié)課的重點和難點——光化學催化氧化法時,不僅要使學生“知其然”而且要使學生“知其所以然”。作為重點和難點內(nèi)容要進一步講清方法背后的原理。均相法:從UV/H2O2聯(lián)合法到UV/Fenton試劑聯(lián)合法,產(chǎn)生·OH的能力和UV單獨使用或以前方法相比,都在不斷優(yōu)化加強,體現(xiàn)了否定之否定的辯證關(guān)系。通過聯(lián)系方法技術(shù)的不斷改進優(yōu)化,啟發(fā)學生勇于探索、精益求精的工匠精神。

在講授光化學催化氧化法中非均相法的原理時,介紹以TiO2為例的光催化反應模型,其禁帶寬度為3.2 eV,當光的能量超過一定值λ<400 nm,便激發(fā)價帶電子躍遷,產(chǎn)生空穴-電子對與吸附在表面的H2O和O2反應產(chǎn)生高氧化性活性物種,這些活性物種進一步與有機污染物反應。體現(xiàn)了質(zhì)量互變的辯證關(guān)系。拓展類比到每一個人,每個人都像TiO2,學生學習就像接受光照,只有接受了足夠能量的知識(光)的沐浴,才能最終從普通→不凡→有所作為。從而激發(fā)學生的內(nèi)在學習動力、腳踏實地學好專業(yè)知識。

2.2.2從技術(shù)發(fā)展史中挖掘思政元素

在介紹Fenton氧化法時,可以延伸到Fenton氧化法由來與發(fā)展的故事?？茖W的發(fā)現(xiàn)不一定馬上能看到實際應用價值,但隨著人們認識的提高,多年后可能發(fā)現(xiàn)其在本領(lǐng)域或其他行業(yè)領(lǐng)域具有重要意義,科學歷史上也不乏類似的例子。引導學生學習科學技術(shù)知識切勿急功近利,要建立多學科交叉意識,樹立科學理論——技術(shù)方法——工程實踐相統(tǒng)一的創(chuàng)新思想,提高將科學知識轉(zhuǎn)化的能力,最終提高生產(chǎn)力的科學精神。在講授光電協(xié)同催化氧化技術(shù)部分時,介紹其發(fā)展進程,這個過程經(jīng)歷了漫長的衍變,在此過程中以科學家先后的科學發(fā)現(xiàn)為三個時間點分幾個階段。每個發(fā)現(xiàn)都經(jīng)過了思考、實驗論證、結(jié)論提出、再發(fā)現(xiàn)再思考的過程,該過程深刻反映了辯證唯物主義理論中的否定之否定規(guī)律。

中國也不乏存在該領(lǐng)域的專家學者,涌現(xiàn)出一大批飽含家國情懷和使命擔當?shù)目茖W家。除此之外,還有眾多從國外學成再回祖國報效的中國學者專家的身影,趙進才、付賢智、鄒志剛等。通過詳細講述趙進才院士承擔中科院戰(zhàn)略先導專項牧區(qū)飲用水凈化工程項目,改善了巴林右旗境內(nèi)6萬多農(nóng)牧民飲用水健康問題,大力推進脫貧致富工程的故事。引導學生學習將專業(yè)知識和科學技術(shù)研究與國家民族需要緊密聯(lián)系起來。

2.3 各種單元技術(shù)的優(yōu)化組合

一個成功的工程建設是系統(tǒng)性的,絕不是單一技術(shù)可以完成。這部分知識的講授主要建立學生的系統(tǒng)工程觀和科學思維。總結(jié)出該發(fā)展趨勢的特點:強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補、互利共贏。然后進一步升華到個人也應該秉承這種觀念,加強合作,共謀發(fā)展,并啟發(fā)學生把理論知識學習融入到實際工程實踐中去,立志科技報國。

2.4 課堂和課后討論

PPT展示一些學生團隊參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”等大賽設計制作的水處理工藝設備的作品,引導學生思考“完成這樣一個技術(shù)作品需要具備哪些專業(yè)知識和個人品質(zhì)能力?”。并開啟雨課堂彈幕和發(fā)布討論任務,學生同時在線上線下、課內(nèi)課后表達看法,討論情況綜合反映到平時成績考核中。鼓勵學生組建團隊,積極參與到科研項目中,開展項目創(chuàng)新參加各類競賽或為畢業(yè)論文/設計的課題做準備。幫助學生埋下以后自主設計并研發(fā)水處理技術(shù)的種子,引導學生勇攀科技高峰。

2.5 作業(yè)布置

查閱最新的國內(nèi)外廢水處理技術(shù)英文文獻,在看到中國廢水處理技術(shù)快速發(fā)展和取得重大成就的同時,引導學生必須清醒認識到存在的短板,部分關(guān)鍵核心技術(shù)依然是實現(xiàn)我國強國夢的卡脖子工程,還要大膽承認自己的差距,努力學習。布置作業(yè):搜索1篇最新的國內(nèi)外廢水處理技術(shù)英文文獻,在課程后期開展討論,作業(yè)情況和討論課情況也綜合反映到平時成績考核中。

3 教學效果及反思

本門課程面向2015、2016、2017級化學工程與工藝專業(yè)的學生已經(jīng)開設了三年,開設以來一直注重課程思政元素的融入和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng),并且融入到課前、課上、課后和期末考試全方位的教學過程中,每一輪教學都有新的收獲和改進,同時結(jié)課后也得到了學生的普遍認可,并給予很好的評價。

在化學化工專業(yè)選修課程教學中,對課程思政和專創(chuàng)融合的探索還處在起步階段,如何挖掘更加豐富的思政元素,如何在實踐教學中融入思政元素,以課程思政指導創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),同時用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐課程思政,關(guān)系到能否使高校思想政治工作“立德樹人”和“培養(yǎng)什么人”開展到一個新高度。作為專業(yè)課教師,應當要銘記教書育人的職責,拓寬專業(yè)方面宏觀視野、豐富自身辯證唯物主義哲學基礎、關(guān)注國家時事與時俱進,以高度負責的態(tài)度,言傳身教,幫助學生將社會主義價值觀和理念化作自身的行動指南,使專業(yè)文化素養(yǎng)與思想道德素養(yǎng)同向同行全面提升。