“化工原理”课程与思政一体化的教学探索与实践

王 洁 徐 勇 顾晓利 吴 鋆 姚建峰 陈慕华 李力成 丁美丽

(1. 南京林业大学 化学工程学院，江苏 南京 210037； 2. 华东理工大学 化工学院，上海 200237)

“化工原理”是化工类及相关拓展专业的一门必修专业基础课程，是综合利用高等数学、物理化学、化工热力学等基础知识系统分析与处理化工过程中各类单元操作问题的工科课程。“化工原理”课程以化工传递过程的基本原理与科学方法论为主线，重点研究化学工程生产中单元操作的基本原理及其经典设备的设计、运行和调节规则。“化工原理”课程重点培养学生的工程应用观念、定量运算、实验操作以及设计能力，要求学生理论联系生活，解释生活中与化工原理相关的现象，在工程设计实践过程中培养学生分析问题和解决问题的能力[1]。南京林业大学化学工程学院的“化工原理”课程面向全校8个工科专业，涉及学生人数众多，“化工原理”课程与思政的一体化教学在工科类思政教育建设体系中起着至关重要的作用。

“化工原理”教学与思政一体化建设，把化工原理基础知识和思政教育知识有机融合，使学生用科学的辩证思维来看世界，用正确的人生观来对待人生，用合理的方法论来处理实际问题，达到培养有责任、有担当、有爱国情怀的高素质应用型人才的目的。

1 课程思政教育的重要性及目标

1.1 “化工原理”课程思政建设的重要性

思政教育对青年大学生建立端正的世界观、人生观和价值理念，确定自己的人生成长发展目标和职业发展志向，提高青年大学生的整体综合文化素养，都发挥着难以取代的重要功能。学校作为思政教育与德育工作的主阵地，高校教师必须肩负起立德树人的重担。在“化工原理”课程中融入思政教育，既可以使学生掌握化学工程生产中的基本理论专业知识和从事化工相关产业工作所需要的基本技能，又可以使学生建立良好的职业素养和正确的职业道德观念，在继续深化社会主义核心价值观的同时强化学生在化工等相关行业的安全责任意识。

1.2 “化工原理”课程思政建设的目的

高等院校课程思政建设的目的是把思政德育渗透到专业课程教学的重要环节，以做到立德树人、润物无声。

2 “化工原理”课程思政内容

“化工原理”课程思政的目的，不仅培养学生用辩证唯物主义思维和科学的方法论去分析和解决工程实践问题，掌握生产中各物理过程处理的相关专业基础知识，培养学生的工程观念、实验技巧、设计能力和安全意识，还培养学生成为有高尚的爱国情操、团队协作意识、工匠精神、勇于担当、为国家服务、德才兼备的“新工科”人才。

2.1 从化工产品研发和产业落地培养学生的辩证唯物主义思维和团队协作意识

“化工原理”课程蕴含着丰富的哲学思想，例如辩证唯物主义思想和科学方法论。这些哲学思想有利于学生更加客观地看待复杂系统，帮助学生分清主要矛盾和次要矛盾，同时培养学生的想象力、创造力和批判力[2]。在化工产品研发的经典设备——精馏塔操作中，如果增加回流比，精馏操作线和提馏操作线都偏离平衡线，理论板数减小，相应设备耗费也降低，但是冷凝器和再沸器的热负荷会增大，相应操作费用提高。可见，设备耗费与操作耗费既彼此联系又互相制约，反映着矛盾的对立统一规律。 此外，化工产品的研发需要不同专业人才之间紧密合作，持之以恒地分析问题和解决问题才能实现产业落地。将“化工原理”课程的知识点进一步拓展到实际应用的化工产品研发和产业落地两方面，培养学生运用辩证唯物主义思维和科学的方法论分析和解决系统复杂问题，并强化学生的团队协作意识。

2.2 从学术前沿成果和多学科交叉融合培养学生的开拓创新和工匠精神

将最新的科研成果融入“化工原理”课程的教学中，以学术造诣开启学生智慧之门，培养学生的科学意识。材料学科与化工学科的交叉融合能解决众多系统里的传热难题。在讲授“化工原理”课程热传导时，选择学术前沿成果——气凝胶和石墨烯解决电子产品、建筑、航天航空等领域的热传导问题作为分析案例。新型高性能保温材料气凝胶的保温原理，是因为多孔气凝胶内部80%被空气占据，而空气热导率非常小，所以气凝胶可以弱化热量传递，同时有效阻止空气的对流传热和固相传热，其在建筑和航天航空等领域应用广泛。此外，热导率高达5 300 W·m-1·K-1的石墨烯材料被华为公司应用在手机散热系统里，取得了非常出色的散热效果。石墨烯被大面积镀在手机的背面内部钢板上，高热导率的石墨烯材料与较大的传热面积相结合，从而确保较大的传热速率，能够及时将芯片产生的热量传导出来，所以手机在使用的时候不会有明显的温度升高。宇航员的太空服也用到了多种隔冷隔热材料，各个国家关于太空服材料的制备都属于保密技术，我国的太空服制备技术也取得了一定的成就，但与西方技术还有差距，鼓励学生需奋发图强，追赶或超越西方技术，形成具有自主知识产权的高科技技术储备。在众多高精尖的技术里都需要解决热传导这一共性问题，新材料的开发是最佳的解决方案之一。鼓励学生要拓宽知识面，跨学科学习、开拓创新以解决工程应用中散热问题和保温问题。科研前沿成果与热传导基础知识相结合，不仅能够增强学生的科研兴趣，还能够激发学生的创新思维，鼓励学生在掌握专业基础知识的基础上精益求精，追赶或超越西方技术，使我国成为科技强国，培养学生的工匠精神。

2.3 从“双碳”目标需求培养学生的勇于担当、科技报国、绿色环保意识和社会责任感

在讲授“化工原理”课程的精馏基础知识时，结合目前我国碳达峰、碳中和目标需求和发展绿色低碳经济的背景，以CO2低温液化纯化精馏工艺为工程实践案例，不仅强化学生的工程观念，还可以让学生了解精馏技术在CO2回收应用中的工艺流程和价值。从工业生产废物中回收的二氧化碳纯度高达99.999%，可应用于食品行业，实现变废为宝，减少CO2在空气中排放，降低温室效应。相关绿色化工案例的介绍有利于增强学生环保意识，有助于学生树立绿色化工理念。此外，在讲授化工原理课程的湿空气性质时，以先进绿色的氢燃料电池技术为案例，引出湿空气的技术价值。由于湿空气的湿度和温度相互关联，实现温度和湿度的同步精准调节，仍是技术难题。鼓励学生奋发图强，在弄清机理的基础上，寻找卡脖子技术的突破口，实现温度和湿度的精准调节。在树立为国家服务的意识前提下，学生要努力学习专业基础知识，为研究新技术做准备，努力提高我国的科学技术水平，科技报国。

2.4 从中国石油化工和基础建设工程的发展培养学生的家国情怀

中国石油化工集团公司是国内最大的成品油和石化产品供应商以及第二大油气制造商，同时是世界第一大炼油公司和第三大化工公司。在“化工原理”课程讲授时介绍我国石油化工的发展历史和当前我国石油行业的地位，让学生对石油化工技术建立民族自信心，培养学生的爱国主义精神。化工行业的发展也带动了我国基础建设的快速发展，以青藏高速铁路的低温热棒工程技术为案例进行分析，低温热棒工程技术由江苏中圣集团公司研制成功，破解了长期困扰我国科研人员和青藏铁路建设者的重大工程技术难题——青藏铁路地基不稳定，源于冻土层存在夏季融沉、冬季冻胀问题。低温热棒是我们中国人自己的冻土治理技术，作为青藏铁路冰川侵蚀处理的唯一技术储备。低温热棒工程实践案例的透析，不仅有助于学生掌握传热的理论基础知识，强化工程观念，还让学生对中国人自己的热管技术建立强烈的民族自信。

2.5 从老一辈科学家的故事培养学生的科学精神和历史使命感

在老一辈科学家的不畏艰险、自力更生、团结协作、攻坚克难的革命奉献精神的鼓舞下，我国科学家不仅取得了一系列重要的基础科学成果，还实现了化工产业化落地，解决了化学品短缺等问题。我国化工学科开拓者时钧院士，一生辛勤耕耘和教书育人，为我国化工领域培养了16名院士。“时钧精神”一直激励化工学子们争当时代楷模和报效祖国[3]。在讲授“化工原理”课程众多的定律与公式时，同时拓展介绍发现这些定律的科学家的故事，他们的经历都饱含着奋发图强、勇攀高峰和不屈不挠的科学精神。例如：雷诺、牛顿、拉乌尔、道尔顿、斯托克斯、傅里叶、时钧、范旭东、侯德榜、顾毓珍、吴蕴初、苏元复等人，他们的故事不仅可以鼓励学生奋发图强、勇于探索和克服困难挑战学科前沿，还可以培养学生严谨的治学态度和强烈的历史使命感。

2.6 从化学品制造、存储和使用安全培养学生的安全意识、法治意识和职业道德

安全是头等大事。在“化工原理”课程讲授时，穿插化工厂事故案件，强化学生的安全意识。江苏响水“3·21”事故因老旧固废仓库长期违法贮存的硝化废料持续积热升温导致自燃而引发重大爆炸，这场事故的主要原因是化工产品制造公司缺乏足够的安全意识和法律意识，在重大安全风险排查管控工作方面存在不全面、不深入、不扎实等问题，从而导致人员伤亡和重大经济损失[4]。在“化工原理实验”课程中，明确实验室安全要求，要求学生严格按照规范操作，强调错误操作可能威胁到大家的生命安全。实验结束后，及时指出学生在实验过程中违反规定的不安全行为和存在的安全隐患。定期给学生开展实验室安全教育讲座，帮助学生掌握安全防范和应急处理方法和强化安全防护，确保学生的生命安全[5]。在化工原理课程讲授精馏单元操作时，穿插不法分子制造假酒或毒品的案例，含有甲醇的假酒会导致失明，毒品可以从化学试剂中提炼，无论是假酒的制造还是毒品的提炼都会危害社会，是违法行为，警告学生不要踩法律的红线。鼓励学以致用，但一定要在合法的基础上，不可唯利是图，培养学生崇高的职业道德[6]。

3 结语

从人到人才，教育是必经之路。如何为国家培养不仅具有扎实化工专业理论基础，同时具备高尚的爱国情操和工匠精神的德才兼备“新工科”人才，是每个化工高等教育工作者需要深思的问题。作为在化工高等教育教学与科研一线工作的优秀青年教师，要把最新的科学技术成果融合到化工原理课程的教学中，要以专业造诣打开学生的智力之窗，培养学生的学习兴趣和科学思维，要通过透析工程技术案例来提高学生的工程技术观念，增强学生认识问题、分析和解决问题的能力以及提高学生的安全意识、法治意识和职业道德，要以人格魅力吸引学生的心灵，要把马克思主义辩证思想、家国情怀和科学精神润物细无声地渗透到化工原理课程教学之中，从而实现培养有责任、有担当、有爱国情怀和工匠精神的适应未来可持续发展的高素质应用型绿色化工人才的目的。