融合思政与双创教育的化工专业课程教学案例设计

杨 纯 , 瞿春华 , 李广利 , 刘 军 , 刘四化*

(1.湖南工业大学 生命科学与化学学院 , 湖南 株洲 412007 ; 2.湖南省醴陵第一中学 , 湖南 株洲 412200)

思政教育、创新创业教育与专业课程三者的有机融合是顺应时代发展和高等教育发展的必然趋势,是构建以“立德树人”为根本任务的人才培养新格局的重要举措。然而,目前高校化工类专业课程思政的研究与改革工作,主要集中在专业基础课及必修课,如四大化学及其相应的实验等课程,在专业选修课中进行课程思政的探索与实践工作鲜有报道。并且,很多高校本科教学只注重专业知识的讲授,而忽视了与思政元素、创新创业的有机融合。针对以上问题,以环境化工技术及应用课程中的国内外废水处理技术及发展趋势一节为例,结合“化工企业退城搬迁入园”为背景,以“立德树人”为根本任务,挖掘出教学内容中蕴含的思政元素,以专业课程教学为载体,将课程思政、创新创业与专业课程有效融合,以课程思政指导创新创业,以创新创业实践课程思政,引导鼓励更多的学生树立社会主义核心价值观,积极参与创新活动和创业实践,积极探索科学与技术前沿等问题。

1 教学设计的主要思路

1.1 课程基本信息

教学对象:化工、应化专业本科生;使用教材:《石油石化工业废水处理与回用技术》,中国石化出版社;学分学时:2学分/32学时;课程类别:专业选修课。

1.2 分析本节课教材

以选用教材第一章第四节国内外废水处理技术及发展趋势为例,主要分为以下内容:①国内外主要废水处理技术。深度氧化法、Fenton氧化法、电化学氧化法、光化学氧化法、光化学催化氧化法、光电协同催化氧化技术。②废水处理技术的发展趋势。高级氧化技术、基因工程、膜分离技术、生态处理与生态修复、各种单元技术的优化组合。

第一章概论教学是本课程教学的开篇,是学生对本课程形成整体认识的良好开端,承载着激发学生学好这门课程的兴趣和信心这一重要功能。这节课,在环境化工技术及应用中,起到了培养学生的创新创业思维和能力、拓宽学术视野的作用。

1.3 教学目标

将知识目标、能力目标、价值目标相融合,设定本节课教学目标。①目标:理解各种废水处理方法的精髓;辩证地认识不同方法技术的优缺点,培养学生分析问题的能力;加强学生努力学好专业知识的内动力,树立“新化学化工人”,为人民幸福、为实现中华民族伟大复兴而努力奋斗的信念,立志在化工生产绿色化中实现自我价值。②了解废水处理的发展趋势特点与规律;培养环境化工技术及应用的基本素养及文献检索和资料分析能力;增强学生的国际视野、创新创业意识,追求勇于探索、精益求精的科学精神和合作共赢的团队精神。

1.4 教学重点、难点

重点:深度氧化法、Fenton氧化法、电化学氧化法、光化学氧化法、光化学催化氧化法、光电协同催化氧化技术等不同方法的使用条件、适用范围和主要优缺点。难点:均相光化学催化氧化法和非均相光化学催化氧化法的基本原理。

1.5 教法、学法

在教学中,为了讲清重点、难点,使学生能达到本节设定的教学目标,着重采用讲授、提问、故事、案例、启发、讨论等多种教学的方法来引导学生,有针对性地将思政观点融入专业知识教学。特别重视引导学生用对比学习法、悬念法、讨论法、自主探究法等不同方法进行学习。

2 教学实施过程

2.1 课程导入

采用提问法,以“如何破解化工企业退城搬迁入园'后遗症'?”为切入点,引发学生思考:有何“后遗症”?又如何破解?讲述中国化工行业要想不依赖进口,被“卡脖子”,就必须创新,把技术掌握在自己手上,但在落实国家的化工企业退城入园升级改造政策的同时,留下了“后遗症”,即化工企业的废水排放处理问题,要想发展投产新项目,该问题就必须解决。播放视频“常州:建应急废水处置中心,解决化工企业搬迁后遗症”给出了解决方案的参考。通过提问——分析——视频给出解决方案,让学生充分认识到本门课程的重要性。同时启发学生:关系中华民族永续发展的根本大计的生态文明建设,一个企业、行业单打独斗是有天花板的。需要建立高水平多学科交叉的研发平台,促进化学、化工等传统行业的交叉融合,牢固树立绿水青山就是金山银山的理念,不断创新发展,切实担负起生态文明建设政治责任,才能最终治愈化工行业企业退城搬迁入园的“后遗症”。激发学生自觉担当起民族复兴的重任,立志科技报国。

2.2 国内外主要的废水处理技术

在讲授深度氧化法、Fenton氧化法、电化学氧化法、光化学氧化法、光化学催化氧化法、光电协同催化氧化技术时。采用对比法,突出不同方法的使用条件、适用范围和主要优缺点,同时挖掘教材中的思政元素融入教学过程。

2.2.1提炼总结不同方法中蕴含的哲理

例如,在介绍每种技术方法的优点后,提出问题让学生思考这种技术是否完美,缺点有什么?在这个过程中融入事物的两面性,对立统一的辩证关系。

在介绍本节课的重点和难点——光化学催化氧化法时,不仅要使学生“知其然”而且要使学生“知其所以然”。作为重点和难点内容要进一步讲清方法背后的原理。均相法:从UV/H2O2联合法到UV/Fenton试剂联合法,产生·OH的能力和UV单独使用或以前方法相比,都在不断优化加强,体现了否定之否定的辩证关系。通过联系方法技术的不断改进优化,启发学生勇于探索、精益求精的工匠精神。

在讲授光化学催化氧化法中非均相法的原理时,介绍以TiO2为例的光催化反应模型,其禁带宽度为3.2 eV,当光的能量超过一定值λ<400 nm,便激发价带电子跃迁,产生空穴-电子对与吸附在表面的H2O和O2反应产生高氧化性活性物种,这些活性物种进一步与有机污染物反应。体现了质量互变的辩证关系。拓展类比到每一个人,每个人都像TiO2,学生学习就像接受光照,只有接受了足够能量的知识(光)的沐浴,才能最终从普通→不凡→有所作为。从而激发学生的内在学习动力、脚踏实地学好专业知识。

2.2.2从技术发展史中挖掘思政元素

在介绍Fenton氧化法时,可以延伸到Fenton氧化法由来与发展的故事。科学的发现不一定马上能看到实际应用价值,但随着人们认识的提高,多年后可能发现其在本领域或其他行业领域具有重要意义,科学历史上也不乏类似的例子。引导学生学习科学技术知识切勿急功近利,要建立多学科交叉意识,树立科学理论——技术方法——工程实践相统一的创新思想,提高将科学知识转化的能力,最终提高生产力的科学精神。在讲授光电协同催化氧化技术部分时,介绍其发展进程,这个过程经历了漫长的衍变,在此过程中以科学家先后的科学发现为三个时间点分几个阶段。每个发现都经过了思考、实验论证、结论提出、再发现再思考的过程,该过程深刻反映了辩证唯物主义理论中的否定之否定规律。

中国也不乏存在该领域的专家学者,涌现出一大批饱含家国情怀和使命担当的科学家。除此之外,还有众多从国外学成再回祖国报效的中国学者专家的身影,赵进才、付贤智、邹志刚等。通过详细讲述赵进才院士承担中科院战略先导专项牧区饮用水净化工程项目,改善了巴林右旗境内6万多农牧民饮用水健康问题,大力推进脱贫致富工程的故事。引导学生学习将专业知识和科学技术研究与国家民族需要紧密联系起来。

2.3 各种单元技术的优化组合

一个成功的工程建设是系统性的,绝不是单一技术可以完成。这部分知识的讲授主要建立学生的系统工程观和科学思维。总结出该发展趋势的特点:强强联合、优势互补、互利共赢。然后进一步升华到个人也应该秉承这种观念,加强合作,共谋发展,并启发学生把理论知识学习融入到实际工程实践中去,立志科技报国。

2.4 课堂和课后讨论

PPT展示一些学生团队参加“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”等大赛设计制作的水处理工艺设备的作品,引导学生思考“完成这样一个技术作品需要具备哪些专业知识和个人品质能力?”。并开启雨课堂弹幕和发布讨论任务,学生同时在线上线下、课内课后表达看法,讨论情况综合反映到平时成绩考核中。鼓励学生组建团队,积极参与到科研项目中,开展项目创新参加各类竞赛或为毕业论文/设计的课题做准备。帮助学生埋下以后自主设计并研发水处理技术的种子,引导学生勇攀科技高峰。

2.5 作业布置

查阅最新的国内外废水处理技术英文文献,在看到中国废水处理技术快速发展和取得重大成就的同时,引导学生必须清醒认识到存在的短板,部分关键核心技术依然是实现我国强国梦的卡脖子工程,还要大胆承认自己的差距,努力学习。布置作业:搜索1篇最新的国内外废水处理技术英文文献,在课程后期开展讨论,作业情况和讨论课情况也综合反映到平时成绩考核中。

3 教学效果及反思

本门课程面向2015、2016、2017级化学工程与工艺专业的学生已经开设了三年,开设以来一直注重课程思政元素的融入和创新创业能力的培养,并且融入到课前、课上、课后和期末考试全方位的教学过程中,每一轮教学都有新的收获和改进,同时结课后也得到了学生的普遍认可,并给予很好的评价。

在化学化工专业选修课程教学中,对课程思政和专创融合的探索还处在起步阶段,如何挖掘更加丰富的思政元素,如何在实践教学中融入思政元素,以课程思政指导创新创业,同时用创新创业实践课程思政,关系到能否使高校思想政治工作“立德树人”和“培养什么人”开展到一个新高度。作为专业课教师,应当要铭记教书育人的职责,拓宽专业方面宏观视野、丰富自身辩证唯物主义哲学基础、关注国家时事与时俱进,以高度负责的态度,言传身教,帮助学生将社会主义价值观和理念化作自身的行动指南,使专业文化素养与思想道德素养同向同行全面提升。