“化工原理”课程思政教学融合过程实践探索

黄 英，王艳丽，张军平，宗 蒙，刘攀博

（西北工业大学 化学与化工学院，陕西 西安 710129）

2020年，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》指出，让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任，守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应，构建全员全程全方位育人大格局［1］。因此，做好化工专业课程思政建设，具有重要的理论和现实意义。“化工原理”是化工及相近专业的一门重要技术基础课，学生通过该门课程的学习，系统掌握化工基本单元操作的原理、计算方法及典型的设备。课程的实用性强，对于提高学生的专业素养及分析问题与解决问题的能力至关重要。

一、“化工原理”课程思政存在的问题与教学改革目标

（一）存在问题

青年一代有理想、有本领、有担当，国家就有前途，民族就有希望，中华民族伟大复兴的中国梦终将在一代代青年的接力奋斗中变为现实。因此，培养什么样的人、如何培养人、为谁培养人是我们作为教师必须要思考的问题。

（二）教学目标

针对“化工原理”课程教学存在的上述问题，我们制订如图1所示的“化工原理”课程育人目标。总体育人目标以立德树人为核心，为实现这一根本目的，从专业育人与思政育人两方面出发。专业育人目标主要从“化工原理”课程的特点及教学要求出发；思政育人目标则从培养学生的社会主义核心价值观、奋斗精神、创新意识、马克思主义哲学观、安全及环保意识等角度出发，通过两者有机融合，将思想政治教育融入教学环节之中，从而达到在专业课程中培养社会主义合格人才的目的。

二、课程思政的教学设计

在课程教学中，我们采用知识点与思政元素融合与渗透式、课堂讨论及启发式、典型案例式、课前与课后布置思考题等教学方式，在讲授专业知识的同时与德育元素进行渗透融合，使学生在专业课程的学习中领会其中所蕴含的哲理，达到启发、引导、培养学生的目的。我们的主要做法如下。

（一）追根溯源

化学工程学科经过百年发展，经历了“单元操作”“三传一反”两个里程碑，进入“产品工程”“三传一反+X”“多（介）尺度理论与方法”等新阶段，初步形成了以化学、物理学、数学和生物学基本原理和方法为基础，以传递过程原理与化学反应工程为核心的学科知识体系［2］。在绪论这一部分内容的讲解中，引导学生了解化学工程学科及其理论基础的形成、演变过程，介绍科技的发展给传统化学工程学科带来的新的发展领域，使学生对专业的发展有了全新的认知，激发了学习热情。

（二）绿色化工

“绿水青山就是金山银山”是习近平生态文明思想中科学自然观和绿色发展观的生动体现。传统的化学工业具有“污染”与“耗能”的特点，科技的飞速发展，带来了化学工业日新月异的变化，习近平总书记关于生态文明建设的重要论述进一步指明了化学工业发展的方向。“化工原理”课程涉及的传热、蒸发、精馏、干燥操作能耗较大，我们在教学中要强调实现节能减排的各种措施、减少污染物排放，践行绿色发展观。

流体流过管道和设备，需克服摩擦阻力和局部阻力，造成损耗功。减少流动阻力损失，是提高流体输送效率的重要方面。可以采取的节能措施有：适当增大管径、设计短而直的管路、尽量少用管件等。在上面的节能措施中，管径的提高对降低管路的能量损失效果最为显著，但实际应用中，需要综合考虑设备费用与动力费用，以达到好的节能效果。

在学习非均相混合物的分离内容时，介绍利用重力沉降与离心分离等方法处理工厂排放的废气、废液等污染物，结合绿色化工的12条原则［3］，强调从源头进行化工过程的设计；同时结合大众广为关注的PM2.5与环境污染之间的关系向学生介绍以下内容：PM2.5的成分复杂，主要来源分为自然源和人为源两种。有研究指出，北京PM2.5的六大直接污染源为土壤尘、燃煤、生物质燃烧、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，贡献分别为15%、18%、12%、4%、25%和26%［4］。因此，我们在工业生产过程中应采用适合企业的PM2.5治理工艺，从源头减少PM2.5的产生，做到对环境“零排放”。

（三）辩证思维

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［5］。“化工原理”课程中蕴含丰富的哲学思想和元素，在课堂教学中指导学生运用马克思主义的世界观与方法论去分析问题、解决问题，能使学生更深刻地领会课程知识点与教学难点，同时也更加深刻地体会马克思主义哲学的魅力。

运动是物质的根本属性，运动是绝对的，静止是相对的。在研究流体的运动规律时，结合伯努利方程的介绍，讲解如何从理想液体入手抓住主要矛盾，获得流体流动的基本规律，进而根据实际流体流动的特点进行修正，得到适用于实际流体的能量衡算式。流体静止是运动流体流速为零的特例，所以静止流体的静力学基本方程式只是实际流体流动时的一种特殊情况。以上对流体的流动规律的分析运用了马克思主义的哲学观点，学生容易理解。

量变是质变的基础和必要准备，质变是量变的必然结果。如气液两相在填料层内流动时，在一定的液体喷淋密度下，当空塔气速低于载点气速时，气体压力降随空塔气速增大的关系与干填料时的直线几乎平行。当空塔气速增大到载点以上，则气体压力降有较大增加，压力降-空塔气速的关系曲线斜率增大。当空塔气速继续增大，将使气体通过填料层的压力降迅速上升，并伴有剧烈的波动，塔内发生液泛，填料塔达到了操作的上限。塔的操作从正常的操作状态向非正常操作状态——液泛的转变过程，体现了事物从量变到质变的变化规律。在教学过程中，我们提醒学生要脚踏实地做好每一件事，这样才能在今后的学习与工作中实现“质”的飞跃，实现自己的人生目标。

现象和本质之间的辩证关系在引导学生识别假象、明辨事物本质方面具有重要作用。离心泵在工作过程中，发生“气缚”现象的本质是离心泵在启动前未充满液体，泵壳内存在空气。发生“气蚀”现象的主要原因是叶轮工作时，其入口处的最低压力降到液体在该处的饱和蒸气压，部分液体发生汽化现象。在讲解流体流动类型时，介绍龙卷风是一种“立式管状旋转涡流”，移动速度快、风速极高。借助以上实例，提醒学生，在遇到问题时，应分析现象出现的本质，这样才能有效寻找解决问题的途径与关键点。

（四）奋发向上

“化工原理”课程中包含大量的以科学家名字命名的原理、定律及公式，如伯努利方程、傅里叶定律、牛顿黏性定律、菲克定律等，这些规律的发现都隐藏着科学家百折不挠、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。

1726年，伯努利通过无数次实验，发现了“边界层表面效应”：流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。为纪念这位科学家的贡献，这一发现被称为“伯努利效应”。伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体，是流体作稳定流动时的基本现象之一，反映出流体的压强与流速的关系。流速与压强的关系：流体的流速越大，压强越小；流体的流速越小，压强越大。科学技术的进步离不开科学家的不懈努力和辛勤汗水。通过介绍优秀的科学家，能极大激起学生的爱国热情、民族自豪感和文化自信，激励学生在科学的道路上不畏艰险、开拓进取、勇攀高峰。

（五）家国情怀

中华人民共和国成立以来，我国社会主义现代化建设取得了举世瞩目的成就，这些重大工程成为中国给世界的新名片。如我国于1970年开始热管研制工作，1976年12月7日在卫星上首次成功应用了热管。热控制系统用于保证飞船各舱仪器设备、结构及乘员所需要的环境温度，合理调配飞船之间的热量传输，并将其排放到宇宙空间。神舟系列飞船的热控制系统采用的为流体对流换热方式［6］。通过介绍这些与教学过程紧密结合的案例，既加深了学生对基本概念的理解，又激发了学生为国争光的学习热情。

在教学过程中，结合我校的“三航”特色介绍流体的流动特点，介绍飞机的设计与发展过程，以鼓励学生积极探索，奋发向上，全面掌握相关领域知识。过去在飞机设计时，气动、推进、结构、操纵、控制等要素是分别对待的。后来人们逐渐发现，这种孤立对待飞机各组成要素的设计方法已发挥到了极限，必须探索全新的设计方法，这就是综合化、一体化设计。一体化设计涉及各个方面，包括气动与隐身一体化设计。以隐身飞机为例，典型的B-2隐形轰炸机就是通过缩小自己的雷达反射截面来实现隐身的，它的雷达反射截面相当于一只水鸟的雷达反射截面，在雷达的接收仪器上只能看到一个光点。第一代隐形飞机F-117以折面设计达到反射雷达波的目的，第二代隐形飞机B-2则将机体改为曲面，同时利用等离子涂料达到吸收与散射雷达波的目的。通过以上实例，强调当代大学生只有掌握丰富的专业知识，才能在未来的职业生涯中有创新、有发展、有作为。

（六）专注执着

试差法是化工计算中常用的有效方法，如管路计算中由流体的流速求适宜的管径、传热过程中壁温的计算、吸收过程中填料层高度的计算、精馏中的回流比与理论板数的计算等。在计算过程中需要进行多次的假设与验算，直至获得最理想的结果。虽然试差法的求解过程较为烦琐，但仍是一种较为有效的求解实际问题方法。我们及时引导学生，在工作及生活中只有认准目标，勇于面对困难和挑战，不轻易放弃方能取得成功。

1998年2月，美国宇航局（NASA）发射探测火星气象的卫星失事，预定于1999年9月23日抵达火星的卫星没有进入预定的轨道。问题出在有些资料的计量单位没有把英制转换成公制，错误起自承包工程的洛克希德·马丁公司。这个“小错误”造成的仅卫星的损失就高达1.25亿美元［7］。因此，我们在工作中，要有匠人品质，专注执着，追求完美，精益求精。

在培养学生细致的工作作风和严谨的职业素养的过程中，我们结合专业特点，适时强调学生的安全意识。如引入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，强调规范操作的重要性，结合课程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。

三、课程的引领示范成效

“化工原理”课程的教学实践表明，通过分析教学中存在的问题和确定课程的育人目标，在教学的各个环节有目的地实施教学工作，取得了较为显著的教学成效。课程的引领示范作用主要体现在以下方面：（1）学生在学习专业知识的同时，在思想上潜移默化地受到了启发与教育，明确了自己的学习与奋斗目标。（2）教师的引导及专业领域杰出科学家的事迹起到了榜样的作用，勤奋学习、不畏困难、探索创新、拒绝“躺平”，已经成为学生新的精神风貌。（3）专业课的思想政治教育，使学生在深入理解专业知识的同时，体会到马克思主义世界观与方法论在解决生产实际问题上的魅力，促使学生能透过复杂的现象认清事物的本质，灵活地学习和运用知识。（4）课程教学改革在实现专业育人目标与思政育人目标的同时，提高了教师的综合素质及教学水平，为建设一支具有良好素质的教师队伍及培养新时代合格的社会主义建设者和接班人提供了有力保障。