能力培養與價值引領有機結合的化工原理課程思政建設

尹永恒，李小東，張紅秀，牟善良，夏其英

1臨沂大學化學化工學院，山東 臨沂 276005

2臨沂市技師學院，山東 臨沂 276005

中國特色社會主義進入新時代，我國的發展也步入新階段。在新時代背景下共筑中華民族偉大復興夢，教師要利用好課堂教學這個主渠道，使理論課程與思想政治同向同行[1]，將知識傳授與價值引領相結合[2]，以落實立德樹人的根本任務。

培養專業能力強、勇于創新、具有家國情懷和國際視野的卓越人才是教師義不容辭的責任[3]。化工原理是化學工程與工藝、應用化學、材料工程、制藥工程等專業的重要課程之一，起到由基礎課到專業課、由理到工的橋梁作用[4]。除了傳授知識，該課程還著重培養學生理論結合實踐的能力和設計能力，為將來從事科研或生產打下堅實基礎[5]。目前已有較多高校教師對化工原理的“思政教學”進行了嘗試與探索，根據所發表的相關教學論文，筆者總結了本課程的思政教育框架：(1) 培養愛國主義情懷和文化自信[6]；(2) 培養工匠精神和科學精神[7]；(3) 增強安全意識[8]；(4) 強化環保理念[9]。在此基本思路的基礎上，筆者結合工科類專業的特點及化工原理課程的性質，將能力培養和價值引領有機結合，采用傳授知識、培養能力、引領價值、教育終身這一層層遞進的方法進行課程思政建設，力求實現全程育人、全方位育人，能為其他理工科類課程的思政建設提供參考和借鑒。

1 思政建設整體思路

化工原理課程包含諸多重要的基本概念、計算公式等，還對常用化工設備進行了介紹。通過多年化工原理教學，筆者發現學生在本課程學習過程中普遍存在以下3個問題：(1) 學生對課程內容理解不深刻，難以抓住重點；(2) 學生對純理論知識興趣不高，更無法將理論與實踐相結合；(3) 學生對所學內容死記硬背，遺忘迅速。針對上述3個問題，以思政建設為主線，對化工原理課程的教學進行了頂層設計：首先，深入挖掘課程重點內容涉及的思政元素(如表1所示)，并將思政元素與重點內容巧妙結合，在有限的課時內幫助學生高效理解、掌握重點理論知識；其次，利用啟發式、任務驅動式、討論式、案例式等多種生動活潑的教學手段將思政元素融入化工原理課堂教學，在傳授知識的同時進行能力培養和價值引領，將實踐能力、創新能力、文化自信、工匠精神等思政教育全面映射到整個教學過程中；再次，思想政治教育與理論學習相似，課程過后教師應繼續給予學生充分關注，促使學生養成終身學習的習慣。基于上述思路，筆者提出1 + 2N + 1理念，即以知識傳授為基礎，以能力培養和價值引領為核心，以長效追蹤為責任。課程利用1 + 2N + 1理念進行全程、全方位育人，達到潤物無聲的育人效果。整體思路如圖1所示。

表1 化工原理專業知識與思政元素的有機融合

圖1 思政建設整體思路示意圖

2 思政教學的主要內容及實施方法

2.1 善用馬克思主義哲學觀，強化實踐操作能力

自然科學的進步是馬克思主義哲學形成和發展的前提，而馬克思主義哲學對自然科學的發展具有重要指導意義[10]。授課過程中，注重引導學生利用馬克思主義哲學觀思考科學問題，掌握認識和實踐之間的辯證關系，培養學生理論聯系實際的能力。

(續表1)

本課程所涉及的馬克思主義哲學主要包括五對范疇(內容和形式、現象和本質、原因和結果、可能性和現實性、偶然性和必然性)、三大規律(對立統一規律、量變質變規律、否定之否定規律)和三個觀點(聯系的觀點、發展的觀點、一分為二的觀點)。例如講解管路的試差計算時，提示學生只有找準初始值并使用合適的迭代方法才能使結果從可能性向現實性轉化；講解雷諾準數時，通過實驗裝置向學生展示流速逐漸增大時流動類型從層流到湍流的過渡，引導學生體會量變與質變之間的轉化規律；將牛頓黏性定律、傅里葉定律和菲克定律進行對比，指出公式中的推動力分別是速度差、溫度差和濃度差，引導學生善用聯系的方法進行總結和記憶。

相比理科課程，工科課程具有更強的實踐性[11]。授課過程中指導學生親自操作虛擬仿真軟件(如圖2所示)，引導學生將理論知識與生產實踐相結合。例如，講解精餾塔時，指導學生操作虛擬工廠中的精餾設備進行乙醇-水混合物分離，學生通過檢查生產設備穩定性是否符合要求、全面分析生產流程，在實踐中發現問題、分析問題、解決問題，進而豐富、拓展理論知識。此外，課堂上適當引入化工廠安全事故相關的報道和視頻(如3·21響水化工企業爆炸事故、內蒙古東興化工4·24爆炸事故等)，引導學生分析事故原因，提高謹慎細微的觀察能力，強化安全生產意識。

圖2 虛擬仿真實踐操作界面

2.2 聚焦科學前沿，激發創新意識

在中國特色社會主義新時代背景下，科技創新成為發展的第一動力。作為一名高校教師，面對朝氣蓬勃、具有強大創新潛力的年輕人，更要擔負起鼓勵學生科技創新的使命。授課過程中注重引入與化工原理相關的科學前沿研究，倡導學生利用創新手段為綠色化工發展和生態文明建設貢獻自己的力量。

例如，講解輻射傳熱時，介紹國際熱核聚變實驗堆計劃，即人造太陽計劃(如圖3a所示)，如果發明一種可以承受上億度溫度的裝置并且穩定控制氘和氚聚變，就能像太陽一樣給人類提供無限清潔的能源[12]；此外，進一步介紹世界領先的傳熱材料，科羅拉多大學的尹曉波和楊容貴發明了一種無需制冷劑、無需電力就可以為建筑降溫的薄膜，其工作原理為“輻射冷卻”，相關成果發表在世界頂級科研雜志《科學》上(如圖3a所示)。通過科學前沿成果介紹，激發學生的創新熱情和意識。流體輸送機械章節，介紹國際上先進的自動化技術(如圖3b所示)，講述這一新興技術如何在社會經濟發展中發揮重要作用。結合化工領域的溶劑回收再利用、綠色經濟路線等工程目標，引導學生樹立生態文明理念，利用創新思維走可持續發展道路。

圖3 課堂融入科學前沿教育

2.3 增強文化自信，培養愛國情懷

建國以來，尤其是改革開放40年來，我國的科技實力顯著提升，部分領域已進入世界先進行列[13]，為經濟發展、社會進步、改善民生和國家安全提供了重要支撐。教學中，結合我國優秀傳統文化，引入科學家在崢嶸歲月中不忘初心、科技報國的事跡，使學生在學習專業知識的同時增強“四個意識”，堅定“四個自信”，培養愛國主義情懷。

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

圖4 課堂植入文化自信培養及愛國主義教育

充分利用與中國科學家有關的經驗公式或相關原理進行教學，如講解物料衡算時，請學生討論侯氏制堿法與索維爾制堿法相比有哪些優勢，引入中國重化學工業的開拓者侯德榜先生的事跡；講解摩擦系數時，請學生留意顧毓珍公式；總結精餾設備時，介紹化學工程學家、教育家蘇元復的故事。通過圖片、短視頻的形式講述我國老一輩科學家為振興中華所做的卓越貢獻，培養學生的愛國主義情懷。

注重結合時事熱點進行教學，如講解吸收速率時，向學生介紹我國兩會期間提出的“碳達峰”“碳中和”概念(如圖4b)，這是我國向全世界作出的鄭重承諾，在課堂上讓學生牢記自己在全國環保事業中所承擔的重要角色；恒壓過濾一節，請同學們討論口罩的動力學原理，講述抗擊新冠疫情期間，中國向世界提供的口罩超過700億只，充分展現了大國擔當，進一步激發學生的民族自豪感。

2.4 學習工匠精神，恪守職業道德

從最初的工藝試差應用，到單元操作的提出、“三傳一反”的凝練，這兩百多年的時間里，無數的科學家和工程師為經典理論、定律、方程的創立和化工的發展做出了不可磨滅的貢獻[14]。將相關科學家頑強拼搏、勇攀高峰的精神映射進理論教學，對培養學生正確的世界觀、人生觀和價值觀具有重要作用。

如講解伯努利方程時，介紹數學史上最著名的家族——伯努利家族，丹尼爾·伯努利對一切知識孜孜不倦的學習精神以及謙虛的品質對學生的人格培養有很好的啟示作用；熱傳導一節，引入法國著名數學家、物理學家傅里葉的勵志故事；介紹壓縮機時，利用翻轉課堂請學生展示壓縮機在空調中的重要作用，并介紹“空調之父”威利斯·開利對空調的鉆研探索之路。通過這些科學家、發明家的相關故事，向學生傳達對待科學應具備百折不撓、持之以恒的鉆研精神。

愛因斯坦曾說：“科學究竟給人帶來幸福還是災難，全取決于人自己，而不取決于工具。”科學技術注定是一把雙刃劍，在課堂上傳授知識的同時，教師們也應告誡學生進行科學研究要守好倫理之門。例如在講解氣體吸收時，以哈伯制氨法中二氧化碳和氫氣的吸收分離為例，引入德國化學家弗里茨·哈伯的故事，作為第一個從空氣中制造出氨的科學家，哈伯為加速世界農業的發展做出了重要貢獻，然而，一戰中哈伯又研制毒氣并用于戰爭中，造成百萬人傷亡，成為人類的罪人，通過此類故事引導學生思考應該怎樣進行科學研究，這一過程對教育學生守住倫理道德底線、恪守職業道德具有重要意義。

3 化工原理課程思政建設成效

筆者已經連續兩年對化工原理課程進行思政建設，并通過授課中問卷調查、提問以及結課后線上交流、研討等多種方式對思政建設成效進行了考查。最近一次的問卷調查結果顯示，96.4%的學生認為通過該課程的學習，培養了自身的愛國情懷和工匠精神，其中92.9%的學生表示該課程的價值引領沒有“硬植入”，91.1%的學生認為課程的思政教育“非常自然”；通過課上討論及配套的實驗課程，發現學生的實踐能力有了大幅度提高，也有相當一部分同學開始注意到需要提高自身創新能力，有志通過進一步讀書深造完善自我。利用長效追蹤機制，與部分學生進行長期有效交流，統計發現，結課一年后，約80%的學生能夠記得教師在授課過程中講過的科學家相關事跡，其中70%表示對相應的知識點印象深刻。這充分表明，課程思政建設對知識傳授、能力培養和價值引領起到了良好的作用。然而，將學生培養成具有終身學習意識的卓越人才，仍是我們繼續努力的目標和方向。

4 結語

本門課程深入挖掘了馬克思主義哲學、工匠精神、職業道德、愛國情懷、文化自信、工程安全、探索創新等思政元素，并通過現場教學、師生互動、現代信息技術等多種手段將其有機融入教學過程，在傳授知識的同時實現實踐、創新能力培養和全方位價值引領，達到思政教育目標的同時強化課程總體目標，使學生潛移默化接受思政教育，達到“潤物細無聲”的效果。希望通過對本課程的系統建設，使學生在強化綜合能力的同時，錘煉高尚品格，成為實現中國夢的偉大推動者、重要參與者。