化工类课程思政教学探析

□刘惠青 李 林

(山西开放大学,山西 太原 030027)

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，高校的立身之本在于立德树人，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程[1]。在专业课程教学中，与思想政治理论课一道，将思想政治教育融入课程教学的各环节、各方面，为学生“扣好人生第一粒扣子[2]”。因此，教师如何用好课堂教学，发掘专业课程中的思政元素，发挥专业课程在思政教育中的作用，是当前高校思想政治教育工作重点之一。例如《化工热力学》是化学工程类专业必修的一门专业基础课，是以热力学基本定律为基础，研究化工过程中有关平衡的问题：体系状态发生变化的趋势、达到平衡的条件以及平衡时的状态等；研究化工过程中各种能量的相互转换及其有效利用规律的一门学科。这门课程的学习对学生化工专业知识结构的建立起着极其重要的作用。热力学的本质是有关热和力之间的关系，研究如何将热转化为力以及在热转化为力的过程中怎样提高其效率、能够达到最大效率的极限等问题。化工热力学集化学热力学和工程热力学之大成，从各种物质的物性出发，结合反应体系特性及联系的状态方程，进行相关热力学性质的关联和计算，用热力学的基本原理和方法分析化工过程中有关平衡问题[3]。如何将“课程思政”的理念逐步融入《化工热力学》课程的教学过程之中，如何在教学过程中提高学生的马克思主义哲学思想、树立他们的科学社会主义世界观，增强他们的民族自豪感，培养他们积极向上的生活态度等对于化工教育工作者来说是一项长期而艰巨的任务。笔者在多年的化工教学生涯中对此进行了积极而有意义的实践和探索，现从以下四个方面对《化工热力学》课程思政进行研究。

一、通过我国古代科技实例，增强学生民族自豪感

热力学是人类通过探索热现象的应用而形成的一门自然学科，有近300年的历史。力转变为热是一个自发的过程，人们在生产生活中自觉或不自觉地就可以实现，无需复杂的设备或高深的理论指导。例如，古代人类“钻木取火”、冬季人们摩擦生热等现象都是由力转化为热的实例。但是，由热转化为力则不然，需要有专门的机械才能实现。古老灿烂的中华文明在热转化为力的实践中完全不逊色于西方文明。在我国古代的文字记载中有关热转变为力的实践大量存在，这充分显示了中华民族的智慧和创造力，显示了中华文化的灿烂文明。

习近平同志指出[4]：“在绵延5000多年的文明发展进程中，中华民族创造了闻名于世的科技成果。我们的先人在农、医、天、算等方面形成了系统化的知识体系，取得了以四大发明为代表的一大批发明创造。”

早在1000年前的南宋时期，在吴自牧的著作《梦粱录》里就有走马灯的明确记载。他在述及南宋京城临安夜市时，已指出其中有买卖走马灯的。同时对走马灯做了描述。在一个或方或圆的纸灯笼中，插一根铁丝作立轴，轴上方装一个叶轮，其轴中央装两根交叉细铁丝，在细铁丝的末端黏上人、马之类的剪纸。当灯笼内灯烛点燃后，热气上升，形成气流，从而推动顶端的叶轮旋转，于是剪纸随轮轴转动。这些剪纸的影子投射到半透明的灯笼纸罩上。从外面看便成为所谓“车驰马骤、团团不休”的景况。走马灯这种利用空气热胀冷缩形成的气流流动带动转动机转动的工作原理与现代喷气式飞机采用涡轮发动机以及燃气轮机的工作原理如出一辙，是热转变成力的生动实例之一。

热转化为力的另一个生动实例是火箭。大约公元9世纪前后宋朝时期，当时的人们利用火药燃烧技术产生的动力将药筒绑在箭支上，或直接在箭杆内装上火药，点燃引火线后射出去，在飞行中借助于火药燃烧向后喷火所产生的反作用力使箭支飞得更远，这种向后喷火、利用反作用力助推的箭支，与现代意义上的火箭具有基本相同的原理，可以说是现代火箭等喷气推进器的鼻祖。事实上，现代我国航天人员利用我国自主研发的火箭系统将神舟飞船等送向外太空的基本工作原理与传统意义上的火箭发射原理是一致的，不同的是采用的燃料不同，后者采用的是火药，而前者则采用了更高能量的液态氢燃料等。1840年以来，由于帝国主义的侵略和封建主义的愚昧，我们的国家从世界强国变成为半封建半殖民地国家，我们的民族不断地经历了外敌欺辱，我们的人民动荡不安、流离失所遭受欺凌。我国屡次与科技革命失之交臂，许多怀抱科学救国、教育救国理想的人们报国无门，留下了深深的遗憾。

新中国成立以来，特别是改革开放以来，在伟大的中国共产党正确领导下，经过几代人的艰苦奋斗，我国科技发展取得了举世瞩目的伟大成就，科技水平正处于从量的积累向质的飞跃的重要时期，中华民族伟大复兴的中国梦将从这里开始实现。在课堂教学中，通过对古代中华民族的优秀事迹、近代我国遭受的屈辱以及新中国崛起的讲述，激发学生对古老灿烂的中华文明的自豪感，增强学生的爱国热情，以及为祖国坚持不懈、努力奋斗的精神。

二、通过化工热力学基本定律，提高学生对马克思主义哲学的认识

热力学第一定律[3]指出，在一个孤立体系中，能量既不会产生也不会消灭，可以相互转化，总能量是守恒的。1850年，德国物理学家克劳修斯(1822—1888)在系统研究能量守恒及转化定律以及卡诺提出的可逆热机工作原理之后发现，虽然能量是守恒的、是可以相互转化的，但这种转化是有方向性的，即热从冷物体转向热物体时，必须付出一定的代价，这个结论就被称为热力学第二定律。克劳修斯进一步提出“熵”的概念，得出熵增原理，将热力学第二定律定量化，即：ΔS孤立≥0，亦即在孤立体系中，熵是永增不减的，这是克劳修斯的伟大贡献。热力学两个基本定律的确定，奠定了物理学中的热力学部分作为一门科学的基础。但是，克劳修斯随后错误地将热力学第二定律的应用范围无限放大，提出了“热寂说”的观点[5]。热寂说认为，宇宙的能永远守恒，宇宙的熵永远增大，当宇宙的熵处于极大，进一步变化的能力就变小；若最后达到极限状态，任何进一步的变化都将不再发生，整个宇宙将进入一个死寂的状态。“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，这一推论是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。热寂说一经提出就遭到马克思主义哲学家的批判。恩格斯针对克劳修斯在宇宙学上对热力学的推论，在《自然辩证法》[6]中指出“克劳修斯的第二原理等等，无论以什么形式提出来，都不外乎是说：能消失了，如果不是在量上，那也是在质上消失了。”

现代的宇宙学观点和宇宙发展的客观事实也已经证明了“热寂说”的荒谬所在。一方面我们不能简单地假定宇宙是一个孤立系统；另一方面，更不能确定宇宙是一个平衡体系。科学的发展进一步证明，马克思、恩格斯辩证唯物主义哲学的先进性，对于指导学生建立马克思主义的世界观有十分重要的意义。

三、通过熵增原理，培养学生正确的人生观和价值观

熵是表征体系混乱程度的物理量。熵的物理意义表示，在孤立体系内发生的一切变化都是向着熵增加的方向进行的。一个体系的熵越小，表明它所处的状态越有序；体系的熵越大，它所处的状态越是无序。热力学基本定律告诉我们，系统总是自发地向熵值增大的状态转变，或者说自发的从有序状态转向无序状态。这就是孤立系统“熵增原理”的微观物理意义[3]。物理学家薛定谔[7]指出，人体是一个巨大的化学反应库，在人体的生命化学活动中，自发和非自发过程同时存在，相互依存，因为熵增的必然性，生命体不断地由有序走回无序，最终不可逆地走向老化死亡。认为生命过程就是一种非平衡系统并以负熵为生的概念。

我们每一个人在个人的成长中，都要意识到“熵增”，应该学习“熵减”，并成为一个熵减高手，这样你才能清晰的认知到哪些事情是重要的，哪些是应该快速攻破的。生命的维持本身需要不断地摄入低熵体，排出高熵体。必须明确，个体对熵减的追求，绝不意味着是对热力学第二定律的反动！事实上，每一个个体均是一个敞开的体系，只有结合与其相关的环境一道才会构成一个大的孤立体系，个体的熵减就意味着环境的熵增，总的孤立体系是熵增加的。因此，一般而言，一个生命的存在会使非己环境的熵增大。简单说，牺牲环境，成全自己。从这个角度而言，生命的本性是自私的。平衡态是一个人“熵”最大的时候，看似平稳安逸，实则假性繁华，危机重重。运动很痛苦但结果很美好；欲望如火，如果不加以克制和引导，人的生命就会很快化为灰烬；躺在沙发上非常的舒服，让自己静下来安静做一件事情就非常难；有的人一个月可以胖10斤，但是减5斤就变得非常的不易。

怠惰是熵增，奋斗是熵减，我们要懂得如何掌握节奏。为此，我们需要自我克制。人的价值在于奉献，不在于索取。因为奉献使社会系统的熵减小，而索取会使社会系统的熵增大。人应当和自然和谐相处。因为过度索取资源，会使自然系统的熵增大，是坏的。认真观察，世上所有的事物都是从“有序”变得无序，比如一星期不出门，屋子照样会变得混乱，我们一直在强调自律，可是却只有极少人做到。

在一个系统中，无序和有序其实是相对的。为什么很多文章有的人看得非常容易，而有的人却看不懂；为什么科学家可以解释复杂的问题，而我们却不能，这取决于个人的认知程度，即识别信息的核心能力。作为一个普通人，我们只有持续的学习，提升自身的认知，才能获得更多高于别人的视角去看世界，这样对自己来说才能“熵减”。熵值越大，你的大脑就越混乱，就越不想进步，就会待在舒适区，久而久之，认知就会不断下降。学会跟自己较真，人生就是一场对抗“熵增”的旅程，熵减了形成复利，你的生活将变得有序，熵增了或许你将变的“碌碌无为”。这个熵增的过程，对于人来说，就是生长、衰老、死亡的过程。事实上，每一个人，都是无时无刻不在对抗熵增。每一个人，为了延长生命，为了更好的生活，必须不断地进行熵减，熵减就是一个非自发过程，这个过程是非常痛苦的，体现在思想上就是要奋斗和不断学习，体现在身体上和生活、工作中则是要严格自律，你对自己管理越好，就越能延长自己的生命时间。随波逐流是能量的释放，逆流而上是能量的重新凝聚，古人说顺则成人逆则成仙，逆水行舟，不进则退，就是这个道理。逆流而上才是熵减，才有希望。

四、利用“有效能”概念，培养学生的节能环保意识

2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植物造树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

节能降耗减排是实现碳中和的重要手段。对化工过程及其他一切用能过程如何做到节能降耗，进行热力学分析是非常重要的一环。由热力学基本定律引申的理想功、损失功以及有效能的定义和概念，对于能量消耗的实质意义做出了明确的揭示。物质具有的能量不仅有数量的大小，而且有品位的高低，即各种不同形式的能量转换为功的能力是不同的。有效能就是一个度量能量中的可利用度或比较在不同状态下转换为功的能量大小的单位名称。通过有效能概念及内涵的学习，指导学生计算能量消耗过程中有效能的变化，利用有效能分析法找出用能过程中有效能损失的部位、大小及原因，从而在本质上提出改进的措施，指出节能降耗的真正方向，避免能量的无偿降级。这种实践计算过程不仅培养了学生的节能降耗意识，而且为他们今后实际工作中无论是遇到新产品、新工艺、新技术的开发还是老工艺、老设备的改造，都始终保持“能尽其用”的理念，力争实践中物尽其用，为实现我国“双碳目标”及生态保护做出自己应有的贡献。

五、结语

专业课程与思想政治课程相结合，是新时代高校思想政治教育工作的新模式。中国特色的社会主义大学培养的学生应当是有理想、有担当、甘于为社会主义建设做奉献的一代新人。他们将是国家建设的接班人，担负着历史重任，是百年复兴中国梦的缔造者；教师是人类灵魂的工程师，承担着为国家培育高素质人才的使命。在专业知识教学的过程中，不仅传授学生专业知识和技能，而且让学生树立正确的人生观、价值观，增强他们的民族自豪感以及探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感；提高他们对马克思主义哲学先进性的认识，为民族复兴铺路架桥，为祖国建设添砖加瓦。