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课程思政背景下的“化工原理”教学探索与实践

2024-09-05 9 上传者：管理员

摘要：针对化工原理传统教学存在的重知识传授、轻思政教育的问题，通过教学改革有机融合知识传授和价值引领两个维度，将思政元素融入课堂教学.研究内容包括化工原理课程思政建设的必要性分析，课程思政教学元素的挖掘，及以“追本溯源引兴趣、辩证思维增逻辑、奋发图强添动力、精益求精强基础、节能减排促应用、家国情怀为责任”为主线的教学案例建设.最终，教学达到专业教育与思政教育相互交融的效果.

关键词：
专业教育
化工原理
应用型人才
教学元素
课程思政
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在高等教育的培养体系中，专业教育是培养应用型人才的重要途经.其中，思想政治教育的融入对于学生正确价值观的培养具有重要意义.新时代的高等教育，应当高举中国特色社会主义伟大旗帜，全面贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，弘扬伟大建党精神，自信自强、守正创新，踔厉奋发、勇毅前行，为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴而团结奋斗[1].习近平总书记在十八大就指出，实现“两个一百年”的奋斗目标，必须依靠教育，依靠人才.为进一步贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，教育部于2020年5月颁布了《高等学校课程思政建设指导纲要》(以下简称《纲要》),要求高校将思政教育贯穿到人才培养的整个体系中，发挥好专业课程的育人作用，为国家的快速发展做出应有的贡献.在党的二十大报告中，习近平总书记明确提出：“用社会主义核心价值观铸魂育人，完善思想政治工作体系，推进大中小学思想政治教育一体化建设.”

近十年来，随着社会生产力的快速增长，国家经济得到了迅猛发展.与此同时，化工类行业逐渐朝高集成化、高科技化转变.因此，高水平、高素质的复合型人才俨然成为现阶段各类化工企业发展的重要因素[2].《纲要》指出，课程思政的推进和建设是落实立德树人培养理念的重要举措和全面提升人才培养质量的重要任务.在化工类人才的培养过程中，思政元素的融入对学生的成长、成才都起着至关重要的作用.以往，专业课和思政课交集较少；如今，课程思政可以作为新时代“立德树人”的主要手段，使专业课与思政课携手同进，进而实现三全育人的目标[3].

1、化工原理课程思政建设的必要性

在化工类人才(化学工程与工艺、应用化学、材料化学、高分子材料与工程等专业)的培养过程中，化工原理是学生接触的第一门专业课，也是后续化工类专业课程的基础，涉及面广，受众多.以往的教学，教师更注重学生的专业知识掌握，对于学生思想政治方面的教育偏少，所以，要想更好地培养化工类人才的综合能力，就必须要先解决专业教育和思政教育相互独立的问题.化工原理教学过程中，课程思政的融入可以使学生在学习基础理论知识和基本技能的同时，树立正确的价值观和职业道德观，并强化学生的安全意识，造就良好的职业素养[4].

尤其是在当下化工类专业工程认证的背景下，思政教育与课堂教学的融合势在必行.日常备课中，教师应当积极挖掘化工原理课程中蕴含的思政元素，把价值引领和知识传授同时贯穿于课程教学中，脚踏实地地促进“课程思政”在化工原理课程中的落地生根.同时，教师也应当将课程目标分为专业理论目标和思政育人目标.专业理论目标是为培养学生具有扎实的理论和技能，思政育人目标是以立德树人为核心，增强学生的实践能力、社会责任感和创新精神[5].

2、化工原理课程思政元素的探索与实践

化工生产过程包含“三传一反”,化工原理则涉及其中的“三传”:动量传递、热量传递和质量传递.化工生产中的各类单元操作都属于三传的范畴，特别是过程设计中包含的物料衡算、热量衡算和过程控制等内容都具有极强的工程性.并且，该门课程包含有较多的工程案例，教学过程中需要讲解的数学模型和原理也都比较多.教学实践告诉我们，即使受众是高年级学生，传统的化工原理教学对于首次接触专业课的学生来说都是很抽象，很难理解.并且，三传的知识要点并不是前沿科技，学生在学习过程中很容易产生学无用处的思想，从而出现抵触的心理，失去学习兴趣.为了激起学生的学习兴趣，变“枯燥无味的课堂”为“多姿多彩的知识殿堂”,作者所在教学团队充分利用化工原理课程的育人优势，积极挖掘与“三传”相关的思政要素.从单元操作基本教学要点出发，确定思政教学目标，搜集相应的工程实例和应用并融入思政元素，同时利用理论知识-工程案例式翻转教学和课内教学-课后反思问题式教学模式，使得理论知识通俗化、课堂教学生动化、知识要点情感化，最终实现思政与专业的共振[6-8].

2.1 追本溯源引兴趣

在化工学科发展的历史中，先后经历了“单元操作”“三传一反”两大里程碑.在此基础上，化工学科又结合材料、能源和环保等行业逐渐演变出“三传一反+”和“产品工程”等新阶段，初步形成了以高等数学、大学物理、大学化学和生物学为基础，以传递过程与反应工程为核心的学科知识体系.

在绪论章节的讲解中，教师应当首先从化工学科的发展出发，引导学生了解化工学科的演变，以及前沿科技给传统化工学科带来的机遇和改变，增强学生对自己所学专业的认知，从而激发学生的学习热情和兴趣.

2.2 辩证思维增逻辑

化工生产过程是一个复杂的流程，任何微小的变化都会导致较大的结果差异，正所谓失之毫厘，差之千里.因此，在化工设计阶段就需要设计者具有良好的逻辑思维，才能保证整个流程的完整性和合理性.习近平总书记指出，无论时代如何变迁、科学如何进步，马克思主义依然显示出科学思想的伟力，依然占据着真理和道义的制高点.尤其在化工原理课程中，富含有众多的哲学元素，如果教师能在课堂教学中正确指导学生运用马克思主义的价值观与方法论去分析化工过程中的常见问题并进行有效解决，能让学生更加深刻地领悟课程的重难点.

在流体流动一章中，教师可以运用唯物辩证法中的对立统一概念来讲授流体流动的相关概念和规律.较多学生在学习这部分内容时习惯于将伯努利方程与流体静力学基本方程式分离开.首先要告知学生，运动是绝对的，静止是相对的.进而引导学生学习流体流动的基本定理伯努利方程.这里要告知学生，流体静止是流体流动的特例(流速为零),流体静力学基本方程式是伯努利方程的特例.在学习过程中，应当从理想流体入手，抓住主要矛盾，掌握流体流动的基本规律，清楚伯努利方程的本质就是能量守恒.在理想流体的伯努利方程基础上，再逐渐衍生出静力学基本方程式和实际流体的伯努利方程.层层递进式的学习方式可以将知识点化繁为简，加速学生对知识更好的理解和掌握；运用马克思主义哲学对流体流动的相关知识进行分析，学生更容易理解.量变是质变的基础，质变是量变的必然.静力学和动力学的差异就在于量变和质变的差异.在教学过程中，我们要鼓励学生脚踏实地做好事，这样才能在未来实现“质”的飞跃.

此外，本质与现象间的辩证关系对于引导学生分析问题，并快速找到解决方案具有重要作用.例如“离心泵的结构与操作”一节，“气缚”和“汽蚀”是离心泵工作中常见的两大故障，但是由于二者都含有“qi”音，很多同学认为二者没有区别.然而，实际情况是：离心泵在启动前由于未灌泵，使泵内含有空气而发生空转(空气密度小，产生的离心力小),无法供液；发生“汽蚀”现象的主要原因是，液体到达叶轮入口内缘时压力降至饱和蒸气压以下，部分液体发生汽化，从而造成无法供液.虽然两种现象都与气相关，但是汽蚀会快速破坏泵的本体.所以，在讲解中，需要提醒学生，遇到不同的问题，要去分析其现象背后的本质，这样才能有效寻找解决问题的方法和关键.

2.3 奋发图强添动力

化工原理课程中有大量的定律是以科学家名字命名的，如牛顿黏性定律、伯努利方程、傅里叶定律、拉乌尔定律、道尔顿分压定律、菲克定律和顾毓珍公式等.这些定律/规律的推导和发现都离不开科学家持之以恒和坚定不移的信念，以及不畏艰辛和坚守科学的精神.1726年，瑞士科学家丹尼尔·伯努利通过无数次实验发现了“边界层效应”,也因此被称为“伯努利效应”.此外，伯努利将大量的数学知识运用到流体动力学，所以流体动力学基本方程式被冠名为伯努利方程.法国科学家傅里叶，在9岁时便成为了孤儿，其凭借自己顽强的意志和缜密的逻辑，提出了经典的传热机理，被后人称之为傅里叶定律.我国科学家顾毓珍，在其博士毕业论文中推导出流体在光滑圆管内流动时摩擦系数与雷诺准数的关系，化工界称之为“顾氏公式”.

任何学科的发展和进步都离不开各界科学家的辛勤努力和不懈奋斗.通过向学生介绍各界优秀的科学家，能激发学生对科学的热情，激励学生在科学的道路上努力向前、勇攀高峰.

2.4 精益求精强基础

安全的化工生产建立在精细的推理和计算上，从业人员只有具备精益求精的计算基础，才能保证在未来的设计和生产中做到零错误.以试差法为例，在化工计算中其是一种解决复杂问题的有效方法，包括流体流动中求管径、传热中求壁温、吸收中求填料层高度、精馏中求理论板数等.但是试差法在计算时需要做多次迭代(假设与验算),仍较为繁琐.因此，在教学过程中，我们要引导学生，不能遇到困难就放弃，应当认准精益求精的目标，勇于挑战.可以给学生举一些惨痛的事例，引起学生们的注意力，如1998年美国宇航局发射卫星失事，原定于1999年9月23日抵达预定轨道，但是由于设计过程中的疏忽(数据计算错误)导致卫星偏航，造成的直接损失就高达1亿多美元.通过这些惨痛的教训，教导学生要有匠人精神，精益求精.同时，在学生培养过程中，应当结合专业特点，适时强调安全意识，为养成良好的职业习惯打下基础.

2.5 节能减排促应用

随着科技的发展和社会的进步，人民的生活水平越来越高，但是接踵而至的则是愈发严峻的环境问题.习近平总书记早在2019年就提出“绿水青山就是金山银山”的经济发展思路.鉴于传统化工具有的高污染和高耗能等特点，新型化工的发展一定是朝着节能减排的方向.化工原理课程所涉及的传热、精馏、干燥及蒸发等单元操作能耗都较大，为此，在讲解这部分知识点的时候，教师应当强调节能减排的重要性及相关的措施，以培养学生的绿色化工发展观.例如，流体流过管件、阀门和设备时，会因为流动阻力造成能量损耗，所以减少阻力损失是降低流体输送能耗的重要手段，进而向学生讲解相关节能方法：增大管径、减少局部阀件等.再比如，在教学非均相混合物分离的相关知识点时，向学生介绍，重力沉降与超重分离(离心)可以有效处理工厂的三废污染物，强调从源头进行设计和处理.

2.6 家国情怀为责任

学史以明智，鉴往知未来.在化工原理课程教学中，适当的引入一些历史事件，能更好的激发学生的爱国情怀.例如，教师在讲授连续性方程这一知识点时，可以提前给学生布置任务，让学生查阅红军在湘江战役中的渡江史实，并向学生发问，红军当年选择了哪些渡口.课上分析，红军当年分别选择了界首渡口和凤凰嘴渡口，但是结果却截然相反.通过界首渡口时，红军借着急流搭建浮桥顺利通过；到达凤凰嘴渡口，却付出惨重的代价.根据连续性方程，其原因是，凤凰嘴渡口江面宽，水流缓(流速小),敌军有优势；界首渡口江面窄，水流急(流速大),敌军难防守.再如，我国于1976年首次在卫星上应用热管，以保证飞船舱内的环境温度，合理调控飞船内的热量传输.神舟系列飞船就是在此基础上采用了对流换热.这些案例都能激发学生为国争光的学习热情，在教学中，对学生强调，只有扎实的掌握专业知识，才能在未来的工作中为祖国化工事业做出一丝奉献.

3、课程思政教学的示范成效

团队在化工原理课程的教学实践表明，通过分析传统教学中存在的问题，在不同章节根据教学目标融入相应的课程思政案例，实施融入式教学，取得了较显著的教学成效.课程思政在化工原理教学中的示范成效主要体现在以下几个方面：(1)通过追本溯源式教学，让学生在学习专业知识的同时，了解化工学科的发展历程，潜移默化地引起学生们的兴趣；(2)教师运用唯物辩证法的相关理念引导学生进行学习，能够让学生更好的吸纳知识点，并通过增强逻辑思维达到事半功倍的学习成效；(3)大量科学家的事迹能够给学生起到榜样的作用，努力学习、勇于探究、积极跟随前沿科技，已经成为学生的常态；(4)思政教育在专业教育中的融入，能让学生透过现象看本质，对专业知识活学活用；(5)思政教育和专业教育在课程教学改革中的共融，能够提高教学的整体素质和教学水平；(6)通过教学改革激发学生学习热情，鼓励学生积极参与各级各类化工赛事并获奖，如，在全国化工设计大赛华东赛区多人次获得二等奖，化工实验技能大赛华东赛区多人次获得二等奖.

综上所述，课程思政教学改革能够为培养合格的社会主义建设者和接班人提供有力保障.

参考文献:

[1]习近平.高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗[N].人民日报,2022-10-26.

[2]龚一鸣.课程思政的知与行[J].中国大学教学,2021(05):77-84.

[3]韦洪发,王晓宇.论“课程思政”中的“三个统一” [J].江苏高教,2022(04):96-105.

[4]黄英,王艳丽,张军平,等.“化工原理”课程思政教学融合过程实践探索[J].教育教学论坛,2022(42):145-148.

[5]孟秀霞,张津津,庄淑娟,等.聚焦学生解决复杂工程问题能力培养的化工原理课程三维立体式教学模式探索与实践 [J].化工高等教育,2022,39(05):84-90+143.

[6]胡云虎,徐迈,梁铣.基于OBE理念的化工原理实验教学改革实践:以淮南师范学院为例[J].淮南师范学院学报,2022,24(02):121-125.

[7]张晓艳,梁铣,刘道富.课程思政在化学师范类课程教学中的探索与思考[J].商丘师范学院学报,2021,37(12):89-90.

[8]梁铣,张晓艳,魏亦军,等.“互联网+” 背景下《化工原理》教学模式的探索与实践[J].商丘师范学院学报,2021,37(09):91-93.

基金资助:安徽省教育厅质量工程(2020kcszjxtd71); 安徽省质量工程(2020szsfkc0814); 安徽省质量工程重点教研项目(2021jyxm1367); 2020年淮南师范学院重点教研项目(2020hsjyxm04);

文章来源:梁铣,张晓艳,魏亦军.课程思政背景下的“化工原理”教学探索与实践[J].商丘师范学院学报,2024,40(09):96-98.