《化工原理》課程思政教學(xué)在學(xué)生德育培養(yǎng)中的作用研究*

李小菊，武 蕓，李惠成，胡浩斌，李治軍，張 兵，王麗朋，余軍霞，池汝安

(1 隴東學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽(yáng) 745000；2 武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430200；3 武漢工程大學(xué)興發(fā)礦業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430000)

德育教育是人才培養(yǎng)過(guò)程的重要方面，要發(fā)揮各個(gè)角度把專業(yè)課程與思政教育融入課堂教學(xué)，是目前德育教育實(shí)施的重要舉措[1]，所以充分發(fā)揮課程的育人功能是十分必要的。我們?cè)谑谡n過(guò)程中注重學(xué)生使命感，責(zé)任感，安全感的教育，把立德樹人，即德育的培養(yǎng)放在首位，這樣才能在德育教育方面夯實(shí)基礎(chǔ)。《化工原理》是聯(lián)系化工理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐的橋梁，是化學(xué)化工專業(yè)的主干課程，且課程橫跨時(shí)間長(zhǎng)，開展課程思政教育獨(dú)具優(yōu)勢(shì)[2]。在《化工原理》課程的教學(xué)過(guò)程中讓德育貫穿始終，且讓化工惠及全人類[3]，是在講述理論知識(shí)的過(guò)程中要一直銘記的。因化工是國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)，是資金密集型的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，它為能源、紡織、輕工、建材等工農(nóng)業(yè)和人民日常生活提供配套服務(wù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，人們的衣食住行離不開化工[4]，但化工又因其特殊性具有一定的危險(xiǎn)性，如各種原輔材料及產(chǎn)品的易燃易爆性；高溫操作帶來(lái)的危險(xiǎn)性；高壓運(yùn)行帶來(lái)的危險(xiǎn)性；原材料本身引起的中毒窒息性等。所以在《化工原理》的教學(xué)中納入思政的安全，責(zé)任，法制，綠色，環(huán)保等理念顯得尤為重要。

1 《化工原理》課程思政的實(shí)施方案主要從以下八大思政維度出發(fā)，分別進(jìn)行闡述

(1)把家國(guó)情懷，政治理念，專業(yè)自豪感融入《化工原理》課程教學(xué)

在講述《化工原理》課程的知識(shí)點(diǎn)如萃取劑，吸收劑的選擇和蒸餾中最小回流比大小的制定中從國(guó)家對(duì)化工行業(yè)的最新政策解讀。化工行業(yè)的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，操作方式，原材料的要求等方面發(fā)生了翻天覆地的變化，這些都是從習(xí)總書記以人為本，綠色發(fā)展的理念出發(fā)的。在課程講述中給學(xué)生講述這次疫情正是因?yàn)閲?guó)家政策的頒布，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人及時(shí)的應(yīng)對(duì)，全民眾共同的努力，我們才能重新坐到明亮的教室里學(xué)習(xí)。我們也發(fā)現(xiàn)不管是消毒液，酒精，口罩的生產(chǎn)還是新疫苗的研發(fā)都跟化工息息相關(guān)。從這些方面增強(qiáng)學(xué)生的政治認(rèn)同感，名族自豪感，專業(yè)自豪感[5]。愛國(guó)主義精神是中華民族精神的核心，要大力弘揚(yáng)，學(xué)生感受到個(gè)人前途與國(guó)家命運(yùn)的同頻共振、不可分割；體會(huì)到 “國(guó)家好，大家才會(huì)好”，從而激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，為中華民族復(fù)興而奮斗的擔(dān)當(dāng)[6-7]。

圖1 八大思政維度

(2)把可持續(xù)發(fā)展，綠色發(fā)展融入《化工原理》課程教學(xué)

把綠色發(fā)展融入《化工原理》課程教學(xué)，提升學(xué)生的綠色環(huán)保意識(shí)[8]。《化工原理》中的很多單元操作都涉及廢棄物的排放，原材料的重復(fù)利用，如萃取，吸收，蒸餾等章節(jié)，傳熱，干燥單元中廢熱的循環(huán)使用等，讓同學(xué)們深刻意識(shí)到追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變和資源的日益緊缺，作為一個(gè)化工環(huán)境人，需要擔(dān)負(fù)更多的社會(huì)責(zé)任，因?yàn)槲覀儽纫话闳烁靼孜廴編?lái)的危害。啟發(fā)學(xué)生樹立環(huán)保領(lǐng)域主人翁的意識(shí)，樹立一種大局觀和社會(huì)責(zé)任意識(shí)，從合格的“化工環(huán)境人”這個(gè)角色出發(fā)。使用便宜但會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物的技術(shù)，亦或是高成本投入研發(fā)但是不會(huì)產(chǎn)生二次污染的綠色技術(shù)[9]。將社會(huì)主義核心價(jià)值觀潤(rùn)物無(wú)聲地融入《化工原理》專業(yè)課程當(dāng)中，在潛移默化中引導(dǎo)學(xué)生理解、認(rèn)同并踐行一個(gè)“環(huán)境人”的責(zé)任與使命。

(3)安全，嚴(yán)謹(jǐn)，精益求精的工匠精神，法治意識(shí)以及以人為本的生態(tài)工程倫理

在《化工原理》的單元講述中選擇一些化工事故方面的案例，提高學(xué)生的職業(yè)安全意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在操作中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)，安全，精益求精，一絲不茍的操作理念。將工程倫理道德融于《化工原理》教學(xué)全過(guò)程，將工程師價(jià)值觀和工程倫理教育寓于實(shí)踐之中。《化工原理》講述中工程倫理的教育應(yīng)該成為課程思政教育的重點(diǎn)，只有培養(yǎng)具有倫理意識(shí)以及具有可持續(xù)發(fā)展理念的現(xiàn)代工程師[10-11]，才能讓化工更好地造福人類。例如，工廠的氣體排放要經(jīng)過(guò)事先處理，配備合適的處理系統(tǒng)和設(shè)備，這可能比較昂貴，但對(duì)于整個(gè)環(huán)境和人類的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，這個(gè)成本顯然要低得多，且讓同學(xué)們意識(shí)到，任何一項(xiàng)工程，不管是設(shè)計(jì)、建造還是實(shí)施階段，都要對(duì)周圍的生命和環(huán)境保持理解和尊重[12-13]，只有這樣，才能避免因?yàn)槟暽鸬脑S多社會(huì)問(wèn)題。

(4)科學(xué)精神——通過(guò)科學(xué)家生平，鼓勵(lì)同學(xué)們持之以恒，不斷求索

通過(guò)介紹相關(guān)單元中科學(xué)家的小傳，體會(huì)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘛Ｍㄟ^(guò)各種理論的發(fā)展簡(jiǎn)史體會(huì)科學(xué)發(fā)展是不斷探索，曲折發(fā)展的過(guò)程。在教學(xué)中要把科學(xué)精神滲透到《化工原理》教學(xué)中。通過(guò)介紹中外科學(xué)家的典型事跡，讓學(xué)生理解，科學(xué)探索是一個(gè)長(zhǎng)期、艱苦的過(guò)程，它需要付出辛勤的勞動(dòng)。科學(xué)家小傳：壓強(qiáng)單位-帕斯卡；流體流動(dòng)的機(jī)械能守恒-伯努利家族；熱傳導(dǎo)理論奠基人-傅里葉；傳熱量綱分析奠基人-努賽爾；邊界理論奠基人-普朗特；牛頓黏性定律-牛頓；泊謖葉方程-泊謖葉；道爾頓分壓定律-道爾頓；層流和湍流的基本結(jié)構(gòu)-雷諾[14-15]。各種理論的發(fā)展簡(jiǎn)史：流體力學(xué)發(fā)展史; 傳熱學(xué)發(fā)展史；導(dǎo)熱簡(jiǎn)史；對(duì)流給熱簡(jiǎn)史；輻射傳熱簡(jiǎn)史；塔設(shè)備發(fā)展簡(jiǎn)史；膜分離發(fā)展史；泵的發(fā)展史等。主要以泵的發(fā)展簡(jiǎn)史舉例，利用離心力輸水最早是列奧納·多達(dá)芬奇，1851-1875年，帶有導(dǎo)葉的多級(jí)離心泵相繼被發(fā)明，公元前3世紀(jì)，阿基米德發(fā)明的螺旋桿[16]。

(5)《化工原理》課程中文化自信，全球視野的融入

《化工原理》講授中中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承，如在講授流體力學(xué)原理時(shí)引入有關(guān)古代水利工程的介紹，如大禹治水的故事，禹采取疏通河道，拓寬峽口的方法，讓洪水能更快地通過(guò)，而這也正符合我們?cè)诹黧w力學(xué)中學(xué)習(xí)到的連續(xù)性方程原理，即流體流徑越大，流速約小。禹采用了“治水須順?biāo)裕跃拖拢瑢?dǎo)之入海 “高處鑿?fù)ǎ吞幨鑼?dǎo)”的治水思想，這也運(yùn)用到了我們所學(xué)習(xí)的流體阻力的一些基本原理。

2 把辯證唯物主義的哲學(xué)思想融入《化工原理》課程，化工原理知識(shí)在哲學(xué)中的體現(xiàn)主要有以下幾個(gè)方面

(1)主要矛盾和次要矛盾、對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律

從流體通過(guò)顆粒層的壓降，管內(nèi)強(qiáng)制湍流，對(duì)流給熱系數(shù)，高度湍流時(shí)摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)，相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系等，可以領(lǐng)略到解決問(wèn)題抓主要矛盾的哲學(xué)理念[17-18]。三傳的相似性、雷諾實(shí)驗(yàn)揭示的流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理想流體、理論板、雙膜理論等反映了主要矛盾與次要矛盾的內(nèi)涵[19-20]。從而我們會(huì)發(fā)現(xiàn)以“單元操作”為核心的《化工原理》，在科學(xué)體系的建立方面為其他工程學(xué)科樹立了典范。

圖2 哲學(xué)思想

(2)量變到質(zhì)變和大道至簡(jiǎn)、知易行難的哲學(xué)情懷

流化床從固定床的過(guò)程，沸騰過(guò)程，蒸發(fā)過(guò)程，精餾過(guò)程，液液萃取過(guò)程，吸收過(guò)程，干燥中濕份的脫除過(guò)程，膜分離過(guò)程等，都是濃度漸變過(guò)程，富含著從量變到質(zhì)變的哲學(xué)思想。速度梯度、溫度梯度、濃度梯度的科學(xué)定義，對(duì)數(shù)平均面積、對(duì)數(shù)平均溫度差、對(duì)數(shù)平均分壓、對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力等，無(wú)不反映出“大道至簡(jiǎn)、知易行難”的哲學(xué)情懷。三傳中蘊(yùn)含的大道至簡(jiǎn)、知易行難的哲學(xué)情懷，管道或單元設(shè)備設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含的工程倫理等，都蘊(yùn)含著一定的哲學(xué)情懷[21]。

3 寓教于樂(lè)——?jiǎng)?chuàng)新案例庫(kù)的建設(shè)

把生活，工程經(jīng)典案例融入《化工原理》課程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。讓學(xué)生體會(huì)學(xué)以致用的樂(lè)趣，讓他們意識(shí)到化工原理知識(shí)并不是空泛的，學(xué)的知識(shí)都是為以后的生活更好的服務(wù)。

圖3 創(chuàng)新案例

自然融入生動(dòng)活潑，喜聞樂(lè)見的生活案例，學(xué)生在引人入勝中潛移默化受到感染。伯努利原理實(shí)際應(yīng)用中對(duì)應(yīng)的案例有：臺(tái)風(fēng)掀翻屋頂或壓垮橋梁，香蕉球(弧線球)，列車(高鐵、地鐵)安全黃線，船吸現(xiàn)象等[22-23]； 吸收解吸案例：“打開汽水瓶會(huì)冒泡”，這是由于汽水中含有氣體而造成的，空氣中游蕩的CO2加了很大的壓力后，它就溶解在水里，即水吸收了CO2氣體，當(dāng)打開瓶子時(shí)，外面的壓力小，汽水中的CO2就會(huì)往外跑，這時(shí)就會(huì)看到氣泡像鍋溢了一樣翻騰，CO2從水中解吸出來(lái)，所以打開汽水瓶會(huì)冒泡；在火力發(fā)電中燃燒煤炭產(chǎn)生的大量煙氣含有大量的硫氧化物和氮氧化物，直接排放到空氣中會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[24-25]，在化工操作單元中一般用吸收來(lái)除去這些有害氣體；蒸餾案例：牛奶濃度的提純，名酒五糧液的產(chǎn)生，都離不開蒸餾。所以同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)化工單元操作跟我們的日常生活息息相關(guān)[26]。從而增加學(xué)生對(duì)《化工原理》課程學(xué)習(xí)的興趣感，讓他們有學(xué)以致用，帶著問(wèn)題去探索的動(dòng)力。

4 《化工原理》考核方式、教學(xué)方式以及課程體系的改變

思政考核的體現(xiàn)主要從課程設(shè)計(jì)的方面考核，如課程設(shè)計(jì)換熱器，吸收塔，填料塔等的考核主要從經(jīng)濟(jì)成本，國(guó)家各種安全法規(guī)，綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)方面考慮，也可以從實(shí)踐教學(xué)中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)保，節(jié)能，操作的嚴(yán)謹(jǐn)度等方面考察。教學(xué)方式：結(jié)合科技發(fā)展，引入MOOC，翻轉(zhuǎn)課堂，線上線下的混合式教學(xué)，結(jié)合互動(dòng)式，討論式，探究式；通過(guò)深度討論、角色體驗(yàn)與情感模擬等探索，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)式思考，感受《化工原理》單元教學(xué)中加入思政過(guò)程的重要性[27]。如在講授公式推導(dǎo)的過(guò)程中，要求學(xué)生保持一種嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的態(tài)度，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)些微的差錯(cuò)，將會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的錯(cuò)誤；再比如化工生產(chǎn)中事故的發(fā)生就是因?yàn)橐恍┬〉膯?wèn)題沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致后續(xù)災(zāi)難的發(fā)生，一定要養(yǎng)成防微杜漸，將工作的精準(zhǔn)、精確、精細(xì)和人民生命等價(jià)起來(lái)，不惜花費(fèi)時(shí)間和精力，反復(fù)改進(jìn)修改，深刻的感悟精益求精的工匠精神。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)八大思政維度，哲學(xué)思想，案例教學(xué)，考核方式等的改變等多維度的應(yīng)用，在化工原理的教學(xué)中培養(yǎng)具有演繹歸納的邏輯思維能力，安全嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)，耐挫堅(jiān)持的科學(xué)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有正確的人生觀，價(jià)值觀，具有家國(guó)情懷的新時(shí)代的工程師。在《化工原理》教學(xué)中融入課程思政教育，豐富了課程教學(xué)內(nèi)容，活躍了課堂教學(xué)氣氛，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力和德育等課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。最后，隨著課程思政的深入，同學(xué)們對(duì)于專業(yè)知識(shí)的興趣和接受度也有了很大提高。