基于化工热力学课程教学思政教育的实践思考与教学改革_叶鹤琳.pdf

第 51 卷第 3 期2023 年 2 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.3Mar.2023基于化工热力学课程教学思政教育的实践思考与教学改革叶鹤琳,赵娟娟,张稳刚(兰州城市学院化学工程学院,甘肃 兰州 730070)摘 要:化工热力学作为化工专业的核心课程蕴含着丰富的思想政治元素。为了落实立德树人的根本任务,本文以化工热力学的发展史,重要性,基本内容和研究方法,以及未来发展方向等内容为切入点,深入挖掘化工热力学在这些教学环节中的思政元素,充分发挥化工热力学课程培育新时代化工人才的功能,不仅加强了化工专业学生的工程能力,还提高了学生的人文素养。将基础知识、思维培养和价值导向、人文情怀等相融合,对化工专业课程的思政改革进行了一定的探索和思考。关键词:化工热力学;课程思政;思政元素;新工科中图分类号:G420 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)03-0227-05 基金项目:兰州城市学院本科教学研究与改革项目(2019-jy-08);甘肃省教育科学规划“党的二十大精神诠释”专题研究项目(GS2023GHB0030)。第一作者:叶鹤琳(1981-),女,博士,副教授,主要从事材料合成,化学化工的教学与研究。Practical Thinking and Teaching Reform on Ideological and PoliticalEducation Based on Chemical Engineering ThermodynamicsYE He-lin,ZHAO Juan-juan,ZANG Wen-gang(School of Chemical Engineering,Lanzhou City University,Gansu Lanzhou 730070,China)Abstract:As the core course of Chemical Engineering,Chemical Engineering Thermodynamics contains richideological and political elements.In order to implement the fundamental task of building morality and cultivating people,the development history,importance,basic contents,research methods and future development direction of ChemicalEngineering Thermodynamics were taken as the starting point,the ideological and political elements of ChemicalEngineering Thermodynamics in these teaching links were deeply excavated,and the importance of Chemical EngineeringThermodynamics course to cultivate chemical talents in the new era was fully played.It not only strengthened theengineering ability of Chemical Engineering students,but also improved their humanistic quality.Combining basicknowledge,thinking cultivation with value orientation and humanistic feelings,some exploration and thinking were madeon the ideological and political reform of Chemical Engineering courses.Key words:Chemical Engineering Thermodynamics;course ideology and politics;ideological and politicalelements;new engineering化工热力学是化工专业的核心课程,是化工领域应用性最强的课程之一。由于21 世纪能源问题和环境问题是社会发展的两个关键问题,而化工热力学对这两个重大问题的研究是很有用的,其在本科的学习过程中理论性和实践性都很强,受众面很广。化工热力学是将工程热力学和化学热力学结合起来,应用于化工、能源、环境、材料、信息与生物等的交叉范畴,它是化工过程设计、开发以及化工生产的重要理论依据,也是化学工程学的重要内容之一。众所周知,化工热力学概念抽象,公式较多较难,逻辑性强,学生在学习过程中常常感到难以理解,枯燥乏味。化工热力学开展课程思政,并非生搬硬套,其初衷仍然是向学生传授化工热力学在化工中的重要性,其发展历史,基础知识和学习方法,介绍其应用与展望,培养学生的分析问题和解决问题的能力,创新精神和工程能力与设计素养,培养能够解决实际工程问题的优秀化工人才,造福社会。思政教育融入高等学校课程当中,是新时代大学生培养的必由之路,也是当前教学改革的重点和热点1。课程思政既是一种教学理念,也是一种责任,它不是新增一门课,也不是增设一项活动,而是将思想政治元素融入到每门课程教学的各个方面、各环节,实现“春风化雨,润物无声”的效果,达到立德树人的目标2。对于理工学科的课程来说,其课程体系具有逻辑性强,完整度高,专业程度高,自洽性强的特征,且教师在教学过程中侧重技能忽略了思政元素的挖掘,教学思维固化影响了思政育人的开展,教学方法具有惯性,德育意识不强,给课程思政带来了一定挑战。对于一门课程,每个老师对课程思政如何开展都有自己的想法,总而言之,师生应把握好课堂教学的“主战场”,借助课程载体,以显性教育和隐性教育相结合228 广 州 化 工2023 年 2 月的方法,立体多元的结构,协同育人的理念加上科学创新的思维,将专业教学和思政育人多重渗透,完美融合3。本文结合在化工专业课程教学中的实际,提出化工热力学课程框架和基本思路展开的思政教育的实践和思考,为其他课程的思政教育开辟思路,也有利于学生梳理课程内容,提高学生的学习兴趣。1 课程德育目标进行化工热力学的教学思政改革,首先从培养方案的制定、课程大纲的修订以及课程说明的撰写上就要融入课程思政的理念,将课程思政的思想内容编入课程标准中。围绕社会主义核心价值观,马克思主义哲学、唯物辩证法,深入学习习总书记对课程思政的指示精神,经过潜心思考及深入挖掘,化工热力学课程中蕴含的思政元素以政治认同、人类命运共同体意识、民族自信、工匠精神、环保意识、节能意识、创新精神、科研精神、工程伦理与职业道德为重点内容,在课程的整体框架和学科思路以及各个环节的课程规划设计中不断接近教学育人的目标4。2 课程思政教育融入点 化工热力学的学习,是一种提高理解能力及阐明应用的过程。是建立模型,选择计算方法体系,学习思维方式,开拓分析问题、解决问题能力,发展创新能力,培养学生基本工程能力及设计素养的过程。在学习之初,将化工热力学在化工中的重要性,发展简史及科学家贡献、课程的主要内容、学科的研究方法及学习方法、未来发展和展望,以总纲的形式串联起来,深入发掘课程思政元素,设计思政教育的环节,找准切入点,以点带线,以线带面,实施嵌入式,多样化有内涵的思政教育。2.1 热力学发展简史和化工学家渗透人文精神北大吴国盛教授曾说过:“如果不了解科学史,我们无法理解“能量”这一概念的普遍性,它在全部自然科学中的地位,它对于人类理解自然现象的意义。“能量”概念提醒我们自然科学的统一性,提醒我们不要深陷在各门学科的技术细节中,忘记了自然科学的根本任务是为人类建立一个关于外在世界的统一的整体图像。”在学科分化愈演愈烈的今天,人们尤其需要这种统一的图像。可见每个学科的发展史都有着举足轻重的地位。表 1 化工热力学课程发展史中重要科学家的贡献及思政评价举例Table 1 Contributions of important scientists and examples of Ideological and political evaluation in the developmenthistory of chemical thermodynamics重要人物主要事迹重要贡献思政评价英国物理学家和政治家 Benjamin Thompson本 杰 明 汤 普 森(1753-1814)反对热质说,做了一系列炮筒钻孔实验,提出了热运动学说,开辟了能的转化与守恒定律。研究热量与做功的关系,并定量测定其转化系数,促使能量守恒定律的正式确立。敢于质疑权威,质疑热质守恒的正确性,坚信实验的真理,最终使得能量守恒定律的确立。英国化学家 HumphryDavy 汉 弗 里 戴 维(1778-1829)借助在真空中冰的摩擦实验,研究功转换为热。研究组成物质的基本粒子元素(element)制备分离了钠和钾。否认了热质说,确立了热的运动学说。伦福德的研究为后来许多科学家如迈尔、焦耳、亥姆霍兹等确立能的转化与守恒定律开拓了道路。他才思敏捷,富于创造和实践的能力,在实验中的大胆行为是颇为有名的,他在做实验时几乎忘记了危险,具备勇于探索,敢于牺牲的精神。法 国 陆 军 工 程 师Nicholas Lonard SadiCarnot 卡诺发表了“关于火的动力”的研究论文。是第一个将热和动力联系起来的科学家。根据他构想理想卡诺热机,分析得出卡诺定理。被誉为热力学的奠定人之一。在研究热机最大效率问题的过程中,他提出的可逆热机模型和得到的卡诺定理在物理和工程领域仍发挥着作用。一生奉献于科学事业的研究,他的研究在能源节约方面起到了决定性的作用,使能源的利用率大大提高,对社会有着卓越的贡献。法 国 工 程 师 BenltPaul Emile Clapeyron(1799-1864)以解析图的形式表示卡诺循环,1834年赋予卡诺理论以易懂的数学形式,使卡诺理论显出巨大意义。研究了汽液平衡。导出了克拉佩隆方程,1834 年克拉佩隆由气体的实验定律归纳出了理想气体的状态方程。他对蒸汽机有特殊的兴趣,并最先对卡诺的工作给予了充分的注意。有着坚忍不拔的意志,在化工热力学方面有着重大的贡献。JamesPrescottJoule(1818-1889)焦耳准确测定了热功当量。证明了能量守恒和转化定律。做了一系列热功,发展了热一定律。用实验证明了“热动说”正确性,为人类正确认识热现象铺平了道路。以他的名字命名能量单位。坚持不懈,善于观察的科学精神。谦虚真诚的为人。德国物理学家 RudolfJ.Clausius(1822-1888)在1854 年给出了热力学第二定律的数学表达式,1865 年提出“墒”的概念。他是历史上第一个精确表示热力学定律的科学家。他在热学、电磁学及它们的工程应用方面的研究最为出色。对待科学问题严谨缜密,用数学手段证明了很多热力学问题。具有开拓精神和前瞻性的眼光。英国 物 理 学 家 LordKelvin(1824-l907)提出了热力学第二定律。给出了热力学第一定律的数学表达式。开尔文是热力学的主要奠基人之一,在热学、电磁学等方面做出贡献。热力学温标设为开尔文温标,热力学温度以开尔文为单位。他不迷信权威,在会上大胆发表自己的见解。在科研方面持之以恒,意志坚强;不畏困难,不怕失败,不达目的不罢休。美国耶鲁大学数学物理 学 教 授 JosiahWillard Gibbs创立了向量分析将其应用于数学物理中。将理论与工程实践相结合。发表了“论非均相物体的平衡”一文。是化学热力学的奠基人,提出了吉布斯自由能和吉布