化工原理教学中课程思政教育的探索与实践*

2020-03-07周守勇李梅生许家兴贺爱永徐继明

广州化工 2020年9期

胡磊，吴真，周守勇，李梅生，许家兴，贺爱永，徐继明

(1 淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室，江苏淮安 223300；2 淮阴师范学院化学化工学院，江苏淮安 223300)

在当今的“互联网+”时代，海量信息层出不穷，思想潮流复杂多变，多元文化碰撞频繁，高等教育正面临着社会变革、产业革命和新生行业等带来的诸多挑战，过度依赖单一的思想政治课对“网生代”大学生进行正确人生观、价值观及道德观的引导存在明显的局限性。习近平总书记在2016年召开的全国高校思想政治工作会议上指出：“做好高校思想政治工作，要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其它各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[1]”。总书记的这一重要论述进一步拓展了高校思想政治工作的思路，并为高校思想政治工作的持续开展指明了方向，即：高校教育工作者要把思想政治工作贯穿于教育教学的各个环节和各个方面，实现全员、全过程和全方位育人。也就是说，高校思想政治教育绝不只是思想政治课程的“独角戏”和“一家之言”，而是需要各类课程进行“大合唱”和“通力合作”，努力使“思政课程”和“课程思政”在高校思想政治教育中紧密结合，进而达到同频共振与和弦同奏，实现立德树人润物无声[2-3]。

《化工原理》是化学化工类、生物工程类和环境类等专业的一门非常重要的专业基础课，承担着由基础到专业、由理论到工程的桥梁作用。《化工原理》课程中蕴含着众多的思政元素，如何结合《化工原理》课程的内容和特点，在课堂教学过程中，将传授专业知识、培养专业技能和提升专业素质等与家国情怀培养、理想信念塑造和正确价值引领等有机结合起来，进而将思想政治教育柔性恰当的贯穿于《化工原理》的整个授课体系中，实现教书和育人的“无缝对接”，需要进行积极的探索。笔者所在教学团队通过对《化工原理》的“课程思政”教学改革实践，挖掘了一些典型的思政元素，现将课堂教学过程中实施的相关教学案例总结如下。

1 家国情怀和爱国主义的培养

“家国情怀是中华名族优秀传统文化的基本内涵之一，它是个人对家庭、社会和国家所表现出来的深情大爱，是对社会责任和国家前途命运所体现出来的使命和担当[4]”。“爱国主义是中华民族精神的核心，它集中反映了人们对国家的依存关系和对自己故土家园的归属感和荣誉感，是人们对自己国家的深厚感情、认同意识和报效行为的有机统一[5]”。在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会选择性的切入我国老一辈科学家的感人事迹、突出贡献或杰出成就等，在激发学生对所学知识点产生兴趣的同时，潜移默化的培养学生的家国情怀和爱国主义精神。比如，在绪论里讲到《化工原理》课程的发展史以及对化工工业的贡献时，我们会介绍被誉为“中国化工界宗师”时钧先生的光辉人生。时钧先生在七七事变后婉言谢绝了美国麻省理工学院化工系主任怀德曼教授的盛情挽留，于1938年5月回到了灾难深重的祖国，从此献身于中国的教育事业，长期主讲《化工原理》等课程，不仅为中国培养了大批高水平的科技人才，还在90岁高龄时成为了一名优秀的中国共产党党员。时钧先生热爱祖国、一心向党的坚定信念，严谨治学、甘为人梯、对事业不断追求的崇高品质，激励着一代又一代的青年学子。再比如，在流体流动里讲到管内流动阻力的计算时，我们会介绍到顾毓珍先生的生平。1927-1932年，顾毓珍先生在美国麻省理工学院留学期间，提出了“流体在圆管内流动时摩擦系数与雷诺数的关联式”，后被称为“顾氏公式”。由于该公式理论基础可靠且便于实际应用，很快就得到了国际学术界的公认，这是我国科学家在化学工程学科领域做出的杰出贡献之一。更为重要的是，顾毓珍先生学成后便回到了祖国的怀抱，带着最前沿的理念和知识开创了我国的化学工程学科，并与张洪沅先生和丁绪淮先生合编了《化学工业过程及设备》一书，这是我国高等院校第一部化工原理通用教材。顾毓珍先生一生致力于我国化学工程学科的建设和化学工业的发展，亲身实践着一代学者教育报国和科学报国的崇高精神和爱国情操。

2 民族认同感和自豪感的培养

中华民族是一个历史悠久的伟大民族，自古以来就利用超凡的智慧和力量创造了无数的工程奇迹，古代社会如此，现代社会更是如此。在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会介绍我国一些古代的经典工程或现代的重大工程，一方面加深学生对知识点的理解程度，一方面加强学生的民族认同感和自豪感。比如，在流体流动里讲到连续性方程时，我们会切入大禹治水的故事。4000多年前，大禹为了治理黄河流域的洪水泛滥问题，从鲧治水的失败中汲取教训，改变了“堵或水来土挡”的办法，进而采用疏通河道和拓宽峡口的治水策略，让洪水能够更加顺利的通过，这符合连续性方程原理，即流体流径越大，流速越小，洪水通过时的破坏性也就越小。另外，禹采用的“治水须顺水性，水性就下，导之入海”以及“高处凿通，低处疏导”的治水思想，也运用到了一些流体阻力的基本原理。再比如，在传热里讲到换热器时，我们会介绍青藏铁路工程中用到的热管技术。青藏铁路是我国建设的世界上海拔最高且跨度最长的高原冻土铁路。为了解决青藏铁路建设过程中冻土层在夏天融沉和冬天冻胀的问题，我国科学家创造性开发出了神奇的低温热管技术，利用低温热管的单向导热作用，不仅在冬天强化了冻土层的冷冻过程，而且在夏天又不会增加冻土层的融化过程，从而保证了冻土路基的长期稳定，这使得青藏铁路在冻土地区的运行速度始终保持在100公里/小时，远远超过世界同类铁路40公里/小时的平均速度。如今，我国的低温热管技术已经成功推广到了俄罗斯和加拿大等“一带一路”沿线国家。

3 理想信念和科学精神的培养

《化工原理》课程里会涉及众多的定律和方程，比如，“牛顿黏性定律”、“傅里叶定律”、“牛顿冷却定率”、“费克定律”、“伯努利方程”和“康采尼方程”等，这些定律和方程都是以科学家的名字命名的。虽然学生对定律和方程的内容以及科学家的名字都比较熟悉，但是对定律、方程以及名字背后的故事却知之甚少。我们知道，科学家所处年代不同，成长经历也不尽相同，但这其中都隐藏着他们百折不挠、矢志不渝和坚定不移的理想信念以及不畏艰险、坚守真理和勇攀高峰的科学精神。因此，在讲到相应的定律和方程时，我们会以短视频或者微课的方式穿插科学家曲折的人生故事以及在科学道路上的奋斗历程，这样既能活跃课堂气氛，又能春风化雨般引发学生对理想信念和科学精神的思考。

4 抗挫能力和工匠精神的培养

《化工原理》课程里，每个单元操作都有多种形式的计算过程，但不管是管路的计算，还是沉降速度的计算，又或是传热、吸收及精馏中的计算，都会用到试差法。在很多情况下，我们并不能从已知条件直接求得某一个参数，而是需要进行重复不断的探索，循序渐进直到获得最接近最理想的结果。同样，在现实生活中或者工作岗位上，有些问题也不是简简单单就能解决的，我们仍然需要付出大量的努力，坚持不懈，迎难而上。因此，在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会借助试差法的运用教育学生，在生活中遇到困难和挫折时，要敢于面对，勇于挑战，不轻言放弃；在工作中，要有匠人品质，专注执着，追求完美，精益求精。

5 安全意识和职业素养的培养

众所周知，化工产业为中国经济的高速增长和人们生活水平的不断提高立下了汗马功劳。但是，伴随着一系列触目惊心的“爆炸”和“污染”事件的发生，今天的社会往往“谈化色变”，这种现象的出现与化工从业人员缺乏足够的安全意识和严谨的职业素养有很大的关系。在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会通过对不同单元操作过程中的注意事项进行重点讲解和阐述，以便让学生更好的了解和掌握不同单元操作过程中的安全隐患和防范措施，进而提高学生的安全意识，培养学生细致的工作作风和严谨的职业素养。比如，在流体输送机械里讲到离心泵的使用时，我们要告知学生在启动离心泵前和停泵前都应关闭出口阀门，以保护电机和叶轮；在非均相混合物分离里讲到板框压滤机的使用时，我们要给学生强调过滤板、滤框和洗涤板等一定要按照正确顺序安装，否则会造成漏液或局部压力过高；再比如，在传热里讲到换热器时，我们要告知学生换热器开车时，应该先进冷物料，后进热物料，以防止换热器突然受热变形造成危险。另外，除了上述方面，我们也会引入一些灾难性案例(如1912年“奥林匹克”号邮轮和“豪克”号巡洋舰因船吸现象导致两船相撞的海难事件；1996年秘鲁航空603航班因毕托管静压口被胶布贴住导致70人死亡的空难事件)并结合课程中所学的知识给学生讲解灾难中涉及的安全性原理，进一步加强学生的安全意识，为养成良好的职业素养打下坚实的基础。

6 循环利用和成本意识的培养

循环利用是转变经济发展模式的必然要求，是提高资源利用效率的必由之路，也是降低企业生产成本的有效方式。在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会在讲传热时介绍一些化工企业废热利用的案例，也会在讲精馏时介绍塔顶蒸汽或塔底釜残液余热利用的案例，还会在讲气体吸收时介绍解吸操作回收吸收剂的案例，这样都可以有效拓展学生对资源循环利用的理解，并使学生能够更好的将所学理论知识与工业实际应用进行耦联。另外，我们在气体吸收、精馏和萃取单元操作里会分别着重介绍适宜液气比、适宜回流比和适宜溶剂比的确定原则，即设备费和操作费之和最小的原则，这样既可以让学生了解成本对于单元操作顺利进行的重要性，又可以进一步增加学生对成本的关注，培养和提高学生的成本意识。

7 绿色发展和环保理念的培养

绿色发展理念是我国十八届五中全会上提出的“五大发展理念”之一，它要求人类发展活动必须尊重自然、顺应自然，保护自然且与自然和谐共处，这对于推进我国的生态文明建设，构建人类命运共同体具有重大意义。在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会在讲非均相混合物的沉降和过滤分离时，通过短视频或微课的形式切入粉尘和雾霾等污染现象产生的原因、带来的危害及治理的方式，让学生在学习非均相混合物分离途径的同时，引导学生注意身边化工原理理论的应用，促使学生逐步提升自己的环保意识；我们也会在讲气体吸收时，通过翻转课堂的形式让学生了解空气中二氧化硫主要来源于不可再生的化石燃料以及相关的脱除方法，引导学生积极了解洁净煤技术、清洁能源和绿色化工的概念，培养学生牢固树立“保护环境就是保护生产力”和“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念。

8 哲学思维和思辨能力的培养

《化工原理》虽然是一门理工类课程，但是它其中也同样蕴含着丰富的哲学观点。比如，不同的单元操作之间存在共性及所有单元操作均可分解为动量传递、热量传递和质量传递过程和它们的组合，体现了“认识事物，要透过现象抓住本质”的哲学观点；动量传递、热量传递和质量传递过程，体现了“物质是运动的，运动是有规律的，规律是可以认识的”哲学观点；流体静力学方程是流体动力学方程的一种特殊形式或相平衡是一种动态平衡，体现了“运动是绝对的，静止是相对的”哲学观点；欧根方程的使用在床层雷诺数较大和较小时有不同的取舍、固体颗粒床层中流体复杂不规则的流道简化为了一组与床层高度相等的平行细管或连续精馏计算中离开某一塔板时气液两相互成平衡的理论板假定，体现了“解决问题，要抓住主要矛盾”的哲学观点；雷诺实验中流体流动型态由层流发展为湍流过程、固体流态化中颗粒床层由固定床阶段过渡到稀相输送床阶段、填料塔内填料层的持液量随气速的不断增加出现液泛现象或板式塔内气液两相的接触由鼓泡状态转变为喷射状态，体现了“量变到质变”的哲学观点。因此，在《化工原理》的课堂教学过程中，我们会运用哲学的观点剖析所学的知识点，并将各种知识点之间的辩证关系阐述清楚，这样不仅有利于学生抓住课程内容的脉络要领，而且还能提高学生的逻辑思辨能力。