環保意識在化工熱力學課程教學中的滲透*

慈成剛，臧杰超，張 琦

(黔南民族師范學院化學化工學院，貴州省計算催化化學重點實驗室，貴州 都勻 558000)

化學工業為人類發展做出巨大貢獻的同時，也為人類環境保護提出了巨大難題。化工生產過程中排放的大量廢棄物，造成了大氣、土壤和水的污染，對生態圈產生了巨大影響。目前，環境保護已經成為人類日益面對的主要問題之一。在化學工程與工業專業的高等教育中，明確環保意識，樹立綠色發展的化學化工觀念既是人才培養重要目標之一，也成為實現未來綠色化工生產的重要途徑之一[1-2]。《化工熱力學》作為一門兼具基礎性和應用性的核心課程，從基礎理論到實際生產，都與環境緊密銜接，在化學工程與工藝專業人才培養中扮演了重要角色[3-4]。因此，在《化工熱力學》課程中強調環境保護，既可以培養學生環保意識和環保能力，又可以提高學生學習興趣。本文主要以黔南民族師范學院2015至2017級三屆化學工程與工藝專業學生為授課對象，從環保意識的引進途徑到滲透方法，以及注意事項等方面討論環保意識在《化工熱力學》課程中的滲透。

1 環保意識的滲透途徑

在《化工熱力學》課程教學引進環保意識，滲透途徑的選擇要符合教學大綱，即在教學目的，教學內容和教學環節中引進環保意識，使環保教育充分滲透到《化工熱力學》課程教學中。

1.1 教學目的中滲透環保意識

《化工熱力學》課程的教學目的是培養化學工業的專門人才，使其能夠有效處理化工過程能量轉換，混合物分離的相平衡和原材料到產物轉化的化學平衡等問題。在教學目的加入環保教學，從根源上強調教學中環保意識的重要性，提醒教師時刻關注環保教育，有助于強化化工人才未來實際生產中的環保意識。例如，在講授流體的PVT性質、純組分和混合物熱力學性質時，通過介紹污染物流體的性質預測，讓學生了解和掌握混合污染物分離、富集的理論基礎。在講授流體動力循環和化工過程能量分析時，讓學生了解和掌握提高化工生產效率，降低污染物排放和節約能源的基礎理論，從而在學生思想深處厚植下環保種子，為未來綠色化工專門人才培養打下堅實基礎。

1.2 教學內容中滲透環保意識

合理修改教學目的為滲透環保意識提供了指導。接下來，教師還需通過教學內容的適當增加，來實施環保教學。因為在合適的教學內容中引入敏感性環境問題，既可以引起學生對環境保護的重視，也可以促進學生將理論知識與實際問題緊密結合，提高學生學習的獲得感和成就感。在這里，環境保護的材料選取以及與相關教學內容有機銜接則成為教學內容中滲透環保意識關鍵。

在環保教育材料選取方面，中華人民共和國生態環境部，貴州省環境保護廳的大數據具有可靠說服力，成為環保教育素材的重要來源。再者，震撼的環境污染圖片和視頻，特別是針對本地區的環境問題可以激發學生關于環境保護重要性的共鳴。例如，貴州黔南地區擁有亞洲重要磷礦資源，磷礦開采，磷化工生產的持續開展已經對環境造成影響。在教學內容中適當增加磷礦污染相關材料，并針對這些問題，開展討論如何利用所學知識消除或減輕磷礦污染對環境的影響，既增強了學生學習的成就感，也賦予學生學習的獲得感，最終成為學生學習的興趣激發點。

在教學內容與環境保護銜接方面，需要在恰當的知識點與相關環保素材恰當銜接。如《化工熱力學》課程前半部分的熱力學定律等章節理論性強，大量引入環保教育，會分散學生注意力，影響教學效果。而混合物熱力學性質部分，選取環境污染性強的氣體作為算例，進行實際氣體狀態方程(EOS)計算，讓學生從理論層面了解污染物氣體物理性質的計算方法，進而提出控制其擴散的理論依據，在學生感受環境保護的緊迫性和必要性的同時，也讓學生掌握環境治理的可行性方案，既培養了學習興趣，也提高了課堂教學效果。

1.3 教學環節中滲透環保意識

將教學目的和教學內容中的環保意識滲透給學生，需要具體的教學環節來有效實現。因此，課前，課上，課間，課下到考試評價等教學環節都成為環保教育的關鍵。以黔南民族師范學院2015-2017級化學工程與工藝專業的《化工熱力學》教學實踐為例。課前，針對性選取相關資料來要求學生閱讀。例如，讓學生查找磷化工生產中涉及的氣體類型，間接的讓學生接觸磷化工對大氣的潛在污染。課上，實際的環境問題與教學目標結合，在講授和討論環節可以見縫插針的介紹相關知識點與環境的關系，既了解有害物質對環境的潛在危害，也驗證環境治理的理論基礎。例如，流體相平衡計算部分，設計討論理論計算與流體化工廢料處理相關例題，利用計算結果對相關的環境問題進行討論。在課間休息，可播放5～8分鐘的短視頻，介紹涉及化工熱力學的環境問題。在課下，多種形式的作業，如化工設計，小論文，調查報告等，都成為環境保護教育良好方式。考試評價時，學生注意力高度集中，記憶效果好，選取環境相關試題可有效增強學生對環境保護的記憶。

2 化工熱力學課程中學生環保意識的滲透方法

為了在《化工熱力學》課程教學達成環保意識滲透的目的，教學方法的選擇要具有可操作性，能夠根據教學內容，分階段、分章節、分課時的靈活選擇。同時，結合學校周邊地區環境問題，最大限度的發揮和運用教學環境的功能。此處，我們主要通過情境設置法、主題教育法和啟發探究法來介紹環保意識在《化工熱力學》課程的滲透。

2.1 情景設置法

基于滲透環教意識的教學目的，科學適度的創設教學情境，激發學生的好奇心和求知欲，進而培養學生在實際化學工業中解決環境問題的創造意識和探究意識。例如，在相律和混合物多相平衡組成的教學中，展示黔南地區磷礦污染的圖片或視頻，結合相圖和冷卻曲線知識點(此部分內容學生已在第三學期的物理化學課程中學習)，組織學生討論磷石膏分離提純的可行性方案。進而，在混合物組成的教學中，通過對有毒、有害、高溫、高壓等極端條件下，組分含量的計算，組織學生討論化工生產中，有害物質的存在形式和可能的環境影響，討論各種治理方法，如污染氣體排放的控制，凝聚態污染物的富集和回收。總之，通過環境保護情境的創設，讓學生對環境保護產生好奇心，并通過解決具體問題增強學生的獲得感和成就感。

2.2 主題教育法

通過創設環保主題來培養學生對《化工熱力學》課程的原理與方法的掌握。主題教育法通過在具體知識的教學中，設計新穎的知識探索過程，引導學生在建立自身知識框架時植入環保意識，讓學生獲得自主且完整思考的學習體驗。例如，以我校2015-2017級三屆化學工程與工藝專業學生為研究對象，在第五章非均相系統熱力學性質計算或第六章流動系統的熱力學原理及應用的習題課上，以環境保護和修復為主題，討論《化工熱力學》與環境問題的銜接，培養學生在實際化工生產中考慮環保問題的習慣，幫助學生突破單純追求產率的思維定式，緊密結合教學重點和難點，幫助學生消化知識點。通過對三屆本科生的主題教育，我們發現銜接的意義、方式、內容、對策等四個方面在主題教育中扮演了重要角色。例如，選取的環境問題資料既要意義深刻，還要與課程內容高度切合。黔南地區的磷化工相關產業問題成為了首選資料。銜接的內容一定要與教學重點和難點緊密結合，避免主題教育脫離課程教學。銜接的方式要具有多種形式，閱讀、討論、考試、觀看視頻、課后作業等都成為與環保問題的銜接途徑，既加深學生印象，又強化了知識點。

2.3 啟發探究法

美國教育學家杜威最早提出在教學中使用探究方法[5]。教師根據教學目的和內容，設立核心問題，通過創設情境，開展學習活動。進而，教師通過及時引導，培養學生主動進行探究學習的能力在過程中扮演重要角色。具體的，在《化工熱力學》課程教學進度完成基礎理論學習的前四章后，為了避免學生對復雜知識的學習產生厭煩心理，主要通過創新作業減輕學生學習心理負擔。通過開放性問題情境(主要圍繞環境問題)的設置，幫助學生擬定調研計劃，介紹調查報告的寫作方法，提供相關資料及其查詢途徑。啟發學生通過思考，閱讀，討論，再思考，在閱讀，再討論的循環途徑自行發現化工熱力學與環境保護之間的關系，幫助學生在建立認知模型和學習方法架構的同時，充分考慮到環境問題。有趣的是，經過三年的教學對比實踐，我們發現班級人數接近50人時，啟發探究法教學效果并不理想。盡管可以采用分組形式，仍難以避免渾水摸魚的情況。而小班教學(14～20人)啟發探究法教學效果較好，可以做到選擇性的分層次布置創新作業，確保教師全程指導，啟發學生獨立探究。

3 教學中滲透環保意識的常見問題及建議

在教學目的，教學內容和教學環節中滲透環保意識，既培養了學生的環保素養，又使理論知識聯系實際應用，有助于培養環保型的化工專門人才。然而，滲透環保意識不是《化工熱力學》課程的主要教學目標和內容，機械性引入會占用大量課時，本末倒置，容易使化工熱力學課程變成環境化學。因此，教學目的，教學內容和教學環節中引入環保意識需要配合教學理念的及時更新。

3.1 抓住重點，做好銜接

環保教育在《化工熱力學》課程中的滲透，其目的是培養學生的環保意識，因此，在教學大綱修改時，環保教育不能成為教學重點或教學難點，應作為了解性知識點。在教學內容和教學環節中，環保教育的素材應做到見縫插針的引入，討論和強調，而非大篇幅的刻意講授，做到潤物細無聲。

3.2 改變定向思維，重視環保

化學工程作為與時俱進的學科，刻意的追求高效的化學反應活性和產物選擇性限制了學生關于科學倫理的正確認識。化工生產不僅是國民經濟的重要組成，也是國民生活的重要組成。通過化工熱力學的計算和設計，可以為化工生產降低能耗，提高效率，也能為化工廢料的處理提供理論基礎。教師在實際教學中，需要制定合適的教學方法，改變學生定向思維，重視環保。

3.3 理論聯系實際，培養學生主動學習

基于我們前期關于物理化學課程、化工熱力學課程和化工專業英語課程引入前沿科技成果的相關研究，可以發現環保意識在化工熱力學課程中的滲透也要注意“教”與“學”的辯證關系[6-7]。教學是一種主動建設的過程，而不是一種“告訴”和“被告訴”的事情，避免教學活動和實際應用被割裂，從做中學。

4 結 語

化學工業人才的培養在未來環境保護。和治理工作中能夠扮演重要的角色。化工熱力學是化學工程的重要分支，而《化工熱力學》課程則是理論與實際緊密結合的重要專業基礎課程，在學生強化基礎、啟發思維、引導創新等方面具有重要作用。在《化工熱力學》課程中，從教學目的、教學內容到具體的教學環節等各方面細致入微的滲透環境保護意識。同時，結合有效的滲透方法，如情境設置法、主題教育法和啟發探究法，及時更新教學理念。既強化了學生對環保問題的關注度，也為培養學生在化工生產中體現環保意識奠定了思想基礎。