化學(xué)工程的基礎(chǔ)課程思政教育探索

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摘要：《化學(xué)工程基礎(chǔ)》是應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境、制藥和食品工程等理工科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課。結(jié)合《化工基礎(chǔ)課程》的教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)，本文探索了《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程中的思政元素，有針對性地開展了課程思政教育的探索，實(shí)現(xiàn)了化工專業(yè)知識與課程思政元素的有機(jī)結(jié)合，從而有效的將思想政治教育貫穿到專業(yè)課程教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)工程基礎(chǔ)；教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)；課程思政；探索

高校思政教育的指導(dǎo)性文件《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》在2020年5月28日由教育部審議通過，頒布執(zhí)行?！罢n程思政”是一種課程教學(xué)理念，它要求各類課程以“立德樹人”為價值旨?xì)w，通過挖掘、提煉課程內(nèi)蘊(yùn)藏的家國情懷、社會責(zé)任、倫理規(guī)范、科學(xué)和人文精神等思想政治教育資源，實(shí)現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一[5]。作為高?；ぜ捌渌嚓P(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)課，《化學(xué)工程基礎(chǔ)》旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)能力，達(dá)到用科學(xué)的方法考察、分析、處理工程實(shí)踐中出現(xiàn)的實(shí)際問題，并引導(dǎo)學(xué)生形成辯證唯物主義哲學(xué)觀[6]，兼顧、平衡“授業(yè)”與“傳道”無疑是《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程在新時期的重要使命。《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程中蘊(yùn)含著眾多的思政元素，應(yīng)結(jié)合《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，在教育教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中，將思想政治教育有機(jī)的貫穿于化工原理的教學(xué)過程，從而實(shí)現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)[7]。本文結(jié)合近年來《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)的改革和實(shí)踐，進(jìn)一步挖掘了《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)中的思政元素，并探討了其教學(xué)實(shí)踐活動，以期實(shí)現(xiàn)思政教育與專業(yè)知識傳授在教學(xué)工作中的有機(jī)結(jié)合。

1《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程中“課程思政”元素的挖掘，探索與教學(xué)實(shí)踐

(1)在《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容穿插介紹科學(xué)家典型事跡，傳承愛國主義，科學(xué)精神，獻(xiàn)身精神。例如，在介紹求取流體流動摩擦系數(shù)時，以顧毓珍先生的事跡為例對學(xué)生進(jìn)行愛國主義、理想信念和科學(xué)精神的教育。在介紹流體流動摩擦系數(shù)時，以顧毓珍先生的事跡為例對學(xué)生進(jìn)行愛國主義、理想信念和科學(xué)精神的教育。經(jīng)驗(yàn)公式是《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程的一大特色，是解決工程問題的有效手段，顧毓珍先生早年在美國MIT期間，針對摩擦系數(shù)(范寧因子f)、直管相對粗糙度以及雷諾數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，總結(jié)出了著名的顧毓珍公式。顧先生獲博士學(xué)位后，毅然決然的回到祖國，選擇報(bào)效國家。在講解流體流動形態(tài)時，介紹科學(xué)家雷諾的事跡，傳播科學(xué)家的探索精神和堅(jiān)忍不拔的精神。1880~1883年間，雷諾通過改變實(shí)驗(yàn)中流體的類型、流體流經(jīng)的管徑、流體流動速度等因素進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了后來以他的名字命名的準(zhǔn)數(shù)---雷諾數(shù)，通過該數(shù)可以明確流體的流動形態(tài)，對指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究做出了巨大的貢獻(xiàn)。在介紹對流傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式時，講解科學(xué)家努塞爾的事跡，培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍、精益求精的工匠精神。量綱分析可用于研究有關(guān)無量綱數(shù)群之間的準(zhǔn)則關(guān)系，它是對強(qiáng)制對流和自然對流的基本微分方程及邊界條件進(jìn)行研究的基本方法，在無量綱準(zhǔn)則關(guān)系式的指導(dǎo)下，1909到1915年努塞爾開辟了一種用實(shí)驗(yàn)法求解對流傳熱問題的模式，使這一問題得到了極大的簡化，正是他不懈的努力才促進(jìn)行了對流換熱研究的發(fā)展。在《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，用這些科學(xué)家的探索精神以及為科研的獻(xiàn)身精神激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷，鼓勵他們?yōu)樽鎳奈磥矶^斗，敢于面對困難敢于迎接挑戰(zhàn)，凝結(jié)學(xué)生的民族情愫和使命擔(dān)當(dāng)。

(2)在《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容穿插環(huán)保、健康、安全以及社會責(zé)任等德育元素，提升學(xué)生生態(tài)保護(hù)意識，強(qiáng)化學(xué)生的社會責(zé)任感。化工過程是一個追求經(jīng)濟(jì)效益最大化的過程，但在追求效益的同時不能忽視環(huán)境、資源的有效利用，化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須要與自然和諧共生，要堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路?！熬G水青山就是金山銀山”，在教學(xué)過程中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識，傳遞并踐行“綠水青山就是金山銀山”的綠色環(huán)保理念[8]。例如在講解精餾、吸收等單元操作時，化工過程排放的廢棄物包括廢氣(VOCs即揮發(fā)性有機(jī)物)、固廢和廢水，若非達(dá)標(biāo)違法排放勢必造成環(huán)保事件。教學(xué)過程中應(yīng)注重加強(qiáng)學(xué)生綠色化工理念的教育和培養(yǎng)，使學(xué)生充分認(rèn)識到可持續(xù)發(fā)展的重要性；在精餾過程中，關(guān)于回流比的確定中，告訴學(xué)生寧愿增加設(shè)備費(fèi)用等一次性投資費(fèi)用，也要盡量減少操作費(fèi)用以節(jié)約能源；以熱泵精餾為例，在講授“精餾”單元操作時，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)精餾過程中廢熱的循環(huán)利用，以降低精餾中的能耗。同時，以印度博帕爾農(nóng)藥污染事件(1984年，一家美國公司造成有史以來最嚴(yán)重的工業(yè)災(zāi)難，它在印度的博帕爾直接導(dǎo)致2.5萬人死亡，間接導(dǎo)致55萬人死亡，永久性殘廢20多萬人，)為例，告訴學(xué)生，環(huán)境一旦被污染，治理將是一個漫長的過程，并且將會付出慘痛的代價，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，增強(qiáng)其社會責(zé)任感。在教學(xué)過程中，始終強(qiáng)調(diào)，確定一個工程能不能實(shí)施時，除了要考慮經(jīng)濟(jì)效益，還要考慮環(huán)保因素、法律以及安全問題，引導(dǎo)學(xué)生從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性，社會責(zé)任等方面分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能環(huán)保的理念以及創(chuàng)造美的能力，樹立社會主義核心價值觀。

(3)科學(xué)的思維方式有助于做好思想政治教育工作，《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，也必須要注重學(xué)生科學(xué)思維方式的培養(yǎng)?；瘜W(xué)工程基礎(chǔ)課程中有大量的科學(xué)思維方法。①將未知問題轉(zhuǎn)化為已知問題來解決。在介紹對流傳熱內(nèi)容時，以牛頓冷卻定律為例。它在研究對流傳熱過程中，設(shè)定有一定厚度的靜止流體膜(傳熱有效膜)存在，擬考查的對流傳熱過程的熱阻與該靜止流體膜的熱阻恰好相當(dāng)。運(yùn)用傳熱有效膜的概念，為將原本復(fù)雜未知的對流傳熱問題轉(zhuǎn)化為有效膜內(nèi)已知的熱傳導(dǎo)問題進(jìn)行研究；傳熱中，對數(shù)平均推動力的計(jì)算也是將難于測量的流體主體溫度用易于測量的流體進(jìn)出口溫度進(jìn)行代替；在傳質(zhì)過程中，將復(fù)雜的未知的湍流擴(kuò)散問題通過雙模理論假設(shè)來分析。(a)氣、液兩流體間相接觸時，接觸處存在有穩(wěn)定的相界面，各有一層很薄的穩(wěn)定的氣膜或液膜在界面兩側(cè)附近，以分子擴(kuò)散的方式溶質(zhì)能通過該兩膜層；(b)相界面上沒有傳質(zhì)阻力，界面上的氣、液兩相呈平衡狀態(tài)；(c)氣、液兩相主體區(qū)在膜層以外無傳質(zhì)阻力，即分壓梯度(或濃度梯度)為零。雙膜理論把整個相際傳質(zhì)過程簡化為溶質(zhì)通過兩層有效膜的分子擴(kuò)散過程來研究。在授課過程中，這有利于啟示學(xué)生在科學(xué)研究中，要善于轉(zhuǎn)化思維，創(chuàng)新思維，力求做到化繁為簡，轉(zhuǎn)未知為已知。②分步分段解析法。一般而言，影響化工問題的因素很多，對于復(fù)雜的化工問題可以按一定條件將其拆解為多個簡單問題，然后逐一擊破。在講解精餾過程中，將精餾塔分為精餾段和提餾段兩部分分別研究的分段研究方法，使精餾精餾段和提餾段操作線方程計(jì)算過程得到簡化，為精餾時理論塔板層數(shù)的計(jì)算提供了方便；在流體流動過程中，計(jì)算流體流動阻力時，按流體流動路徑分為直管阻力和局部阻力分別計(jì)算；在直管阻力系數(shù)計(jì)算時又按照流體流動方式不同分為層流和湍流分別計(jì)算，經(jīng)過分解，使得原本復(fù)雜的化工問題變得條理清晰，易于解決。在授課過程中，勉勵學(xué)生在科學(xué)研究中，要從實(shí)際出發(fā)，善于拆解歸納，培養(yǎng)他們的科學(xué)邏輯思維能力。③在復(fù)雜問題研究過程中，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。如在流體流動單元中，湍流條件下流體流動阻力的計(jì)算，傳熱過程中，對流傳熱系數(shù)的確定以及傳質(zhì)過程中，傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算都使用了量綱分析法(因次分析方法)。該方法是一種數(shù)學(xué)分析方法，通過量綱分析，可以正確的分析各變量之間的關(guān)系，簡化試驗(yàn)和成果整理過程。量綱分析的本質(zhì)是一種數(shù)學(xué)分析方法，在簡化試驗(yàn)和成果整理過程的同時，它可以正確的分析各變量之間的關(guān)系。分析判斷事物間數(shù)量關(guān)系所遵循的一般規(guī)律時必須根據(jù)一切量所必須具有的形式是量綱分析的基本特征，在計(jì)量方面量綱分析可以檢查并反映物理現(xiàn)象規(guī)律方程的正確性，甚至于物理現(xiàn)象某些規(guī)律的線索也能被提供，這極大地簡化了實(shí)驗(yàn)過程，在教學(xué)過程中將這些科學(xué)的思維方式穿插其中，讓學(xué)生掌握科學(xué)的思維方式。在授課過程中，注重訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算方法以及思維能力，進(jìn)一步培養(yǎng)他們的工程職業(yè)素養(yǎng)。

(4)結(jié)合自然科學(xué)與哲學(xué)素材，將哲學(xué)觀點(diǎn)滲透到化工基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容中，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的世界觀和方法論看待化學(xué)工程問題。2020年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確指出：“理學(xué)、工學(xué)類專業(yè)課程，要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認(rèn)識問題、分析問題和解決問題的能力?！比魏问挛锒加衅鋬擅嫘?，課堂上注重培養(yǎng)學(xué)生用辯證的觀點(diǎn)看待問題。例如，在流體流動過程中，如果管徑一定，要提高流量，必然需要增加流體在管中的流速，而流速增加會導(dǎo)致流體在管路中流動的阻力增大，這要求提供的動力也相應(yīng)增加，因此，流體在管中的流速要綜合考慮各種因素的影響才能最終確定；如在吸收過程中，為了快速達(dá)到理想的吸收效果，可以加大吸收劑的用量，但這無疑又加大了解吸的難度，同時，如果吸收劑用量過大，吸收塔的塔徑又要增加，設(shè)備費(fèi)用就會增加，但如果吸收劑用量過小，為達(dá)到吸收要求，吸收塔塔體就會很高，設(shè)備費(fèi)用也會增加，所以我們要綜合考慮設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用等各種因素的影響來選擇適宜的吸收劑用量；又如在精餾過程中，如果使用制作工藝條件相對簡單的塔板如篩板塔作為精餾塔塔板，則塔板效率較低，而板效率較高的塔板如泡罩塔的制作工藝又相對復(fù)雜，所以在選擇塔板時也要綜合考慮相關(guān)因素。通過這些例子的講解，充分發(fā)掘?qū)W生的思維創(chuàng)新能力，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，讓學(xué)生能夠用一分為二的觀點(diǎn)看待工程問題，做出合理的選擇。任何事物之間都有普遍聯(lián)系，所以要用聯(lián)系發(fā)展的眼光看問題。例如，在講解塔設(shè)備時，考慮到課時問題，在精餾單元主要以板式塔為例進(jìn)行講解，在吸收單元主要以填料塔為例進(jìn)行講解，而實(shí)際上精餾和吸收都可以用板式塔或填料塔進(jìn)行，這時就需要將板式塔的理論塔板數(shù)和填料塔的傳質(zhì)單元數(shù)對應(yīng)起來，把板式塔的板間距和填料塔的填料層的填料層高度對應(yīng)起來，使學(xué)生能夠?qū)⑦@兩個單元聯(lián)系起來，將兩種塔的使用也聯(lián)系起來；再如，化學(xué)工程中動量傳遞、熱量傳遞與質(zhì)量傳遞的(“三傳”)的基本原理、數(shù)學(xué)模型及求解方法，傳遞速率的理論計(jì)算都具有一定的類比性：這三種傳遞過程有相似的傳遞機(jī)理，相似的數(shù)學(xué)表達(dá)形式。在類比關(guān)系的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)已知的一類傳遞規(guī)律，類推其他兩種傳遞的規(guī)律。通過這些例子的講解，培養(yǎng)學(xué)生能夠用聯(lián)系發(fā)展的觀點(diǎn)看待化學(xué)工程中的科學(xué)問題。

(5)在課程教學(xué)之外，利用學(xué)科競賽，培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。學(xué)科競賽是培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神的有效手段和重要載體，對營造創(chuàng)新教育氛圍，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，協(xié)助作精神和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能具有重要作用。我校積極鼓勵大學(xué)生參加“全國大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽”，該競賽要求五人為一個隊(duì)伍，在隊(duì)伍中，所有人分工不同，由隊(duì)長統(tǒng)一協(xié)調(diào)進(jìn)度，在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生要查閱各種化工資料，互相協(xié)作，要能夠熟練利用Aspenplus軟件進(jìn)行化學(xué)工藝流程設(shè)計(jì)，能夠用CAD軟件和3D軟件對工廠進(jìn)行布局，通過環(huán)評軟件對自己設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行環(huán)境評價，通過實(shí)踐來發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際工程問題。參加該競賽既鍛煉了學(xué)生的寫作能力和邏輯思維能力，又對學(xué)生的表達(dá)能力、組織能力、實(shí)踐能力以及分工合作的團(tuán)隊(duì)精神等素質(zhì)的培養(yǎng)起著巨大的作用，極大地提高了《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)質(zhì)量?？偟膩碚f，在課程講授過程中要將化工基礎(chǔ)專業(yè)知識和社會主義價值觀、科研獻(xiàn)身精神、科學(xué)思維方式、環(huán)保、健康和安全以及法律規(guī)范等德育元素、職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)等進(jìn)行深度結(jié)合，同時要利用學(xué)科競賽對學(xué)生科研創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神進(jìn)行培養(yǎng)，有針對性地進(jìn)行課程思政教育，實(shí)現(xiàn)化工專業(yè)知識與課程思政元素的有機(jī)結(jié)合。

2結(jié)束語

隨著教育教學(xué)改革的不斷深入，課程思政教育的不斷探索，實(shí)踐證明，《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)中蘊(yùn)藏著豐富的思政教育元素，是對大學(xué)生思想政治課程的強(qiáng)有力補(bǔ)充。通過《化學(xué)工程基礎(chǔ)》課程中的思政教育，讓學(xué)生時時處處受到思政教育的熏陶，為其人生的健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者:李淑萍 單位:西安電子科技大學(xué) 先進(jìn)材料與納米科技學(xué)院