“環(huán)境工程原理”與思政教育融合的教學(xué)初探

李偉

（百色學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色533000）

環(huán)境似水，生民若舟；水能載舟，亦能覆舟。然而由于人類對(duì)環(huán)境的過度開發(fā)，當(dāng)今社會(huì)正面臨嚴(yán)重的環(huán)境威脅。縱觀各種生態(tài)破壞與環(huán)境污染事件，不外乎利令智昏，其中不乏有環(huán)境從業(yè)者或見利忘義、或?yàn)^職無為。面對(duì)今日嚴(yán)峻的環(huán)境問題，人類命運(yùn)共同體不僅要求環(huán)境從業(yè)人員具備過硬的專業(yè)素質(zhì)，而且對(duì)環(huán)境人才的道德修養(yǎng)提出了更高的要求。習(xí)近平總書記于2016年首次提出“課程思政”的概念，一年后這個(gè)概念上升為國家的戰(zhàn)略部署，隨后教育部相繼于2018年、2020年點(diǎn)名“課程思政”。作為一種新的教育理念，課程思政將思想引導(dǎo)與人格培育潛移默化到課堂中，拓展了課程的廣度和高度，同時(shí)也對(duì)教師提出了更高的要求。課程思政如春風(fēng)化雨，潤(rùn)物無聲，沐浴其中，既可增見識(shí)、長(zhǎng)技能，亦可修德行、全人格、正三觀。“環(huán)境工程原理”是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的核心課，對(duì)各種環(huán)境污染物的控制發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而傳統(tǒng)的教學(xué)過程，重知識(shí)技能培養(yǎng)而輕思政教育。同時(shí)，在本課程中，盡管思政元素較為豐富，“過濾”的課程思政卻鮮有報(bào)道。因此，本文以“過濾”這一章為例，深入挖掘其中的思政元素，探索開展課程思政的有效途徑。

1 課程性質(zhì)及蘊(yùn)含的思政元素

“環(huán)境工程原理”是百色學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)一門重要的專業(yè)必修核心課程，它探索各種環(huán)境污染控制技術(shù)共同的工程學(xué)基礎(chǔ)、基本過程和現(xiàn)象，以及污染控制裝置的基本原理，是從基礎(chǔ)到專業(yè)、從理論到工程的“渡輪”。本課程不僅涉及動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞三大傳遞原理及相關(guān)的單元操作，而且涉及化學(xué)反應(yīng)工程和生物反應(yīng)工程。由于本課程綜合性強(qiáng)、概念抽象、模型公式多、計(jì)算繁雜，很多學(xué)生對(duì)其望而生畏。然而本課程蘊(yùn)含豐富的思政元素，可以利用思政教育緩解其畏難情緒，同時(shí)增加其學(xué)習(xí)的趣味性。譬如三大分子傳遞定律，都是冠以科學(xué)家姓名，課堂教學(xué)中可以通過視頻介紹相關(guān)科學(xué)家的生平，激勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成堅(jiān)韌不拔的攻堅(jiān)精神。利用三大分子傳遞定律的形式一致性，啟迪學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理定律的協(xié)調(diào)之美，培養(yǎng)學(xué)生的審美意識(shí)。此外還可以利用類比思維，以學(xué)生較為熟悉的歐姆定律、電阻計(jì)算公式和串聯(lián)電路的特點(diǎn)來解讀晦澀的分子傳遞定律，溫故而知新，不僅能夠降低理解的難度，還增加了課程的趣味性。同時(shí)還可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考這種相似性的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生鉆研探索和思辨的科學(xué)精神。在計(jì)算摩擦系數(shù)時(shí)用到了試差法，這種計(jì)算方法可以提高學(xué)生的逆商，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，將工匠精神與科學(xué)精神融入到課堂中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的操作技能，還能培養(yǎng)學(xué)生的守規(guī)習(xí)慣、安全意識(shí)、負(fù)責(zé)意識(shí)、求實(shí)意識(shí)、團(tuán)隊(duì)意識(shí)等職業(yè)素質(zhì)以及創(chuàng)新精神。

2 開展課程思政的有效途徑

2.1 提升教師的德育能力

一名理工科的教師不僅可以推得了公式，解得了難題，而且也應(yīng)該能錦心繡口，腹有詩書氣自華。通過業(yè)余時(shí)間自修相關(guān)的國學(xué)課程，教師可提升個(gè)人的道德修養(yǎng)和文化素養(yǎng)。誠然，一名合格的教師首先應(yīng)當(dāng)向古圣先賢學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)他們高尚的情操，學(xué)習(xí)他們的知行合一，學(xué)習(xí)他們的言傳身教。在提升個(gè)人修養(yǎng)的路上，需要天天提醒自己懲忿窒欲，閑邪存吾誠；提醒自己進(jìn)德修業(yè)，修辭立吾誠；提醒自己要三省吾身，有過則改，見善則遷；提醒自己應(yīng)立不易方，知行合一，精益求精；提醒自己做事要心無旁騖，用志不分，乃凝于神。沐浴在優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化中，教師會(huì)漸漸養(yǎng)成嘉言善行的習(xí)慣，不僅能夠領(lǐng)悟出更多的思政元素，而且能以博雅的君子風(fēng)范，從容自若地熏陶學(xué)生。

除了“博古”，還應(yīng)“通今”。教師除了筑牢自身的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)關(guān)注時(shí)政，了解環(huán)境污染控制的現(xiàn)狀與進(jìn)展。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注時(shí)政熱點(diǎn)，利用自身專業(yè)知識(shí)服務(wù)國家，服務(wù)社會(huì)，這就培養(yǎng)了學(xué)生的奉獻(xiàn)精神與愛國情懷；教師堅(jiān)持正確的政治方向，把課堂建成弘揚(yáng)主旋律、傳播正能量的營(yíng)地。

2.2 充分挖掘思政元素

這里以“過濾”為例，深入挖掘其中蘊(yùn)含的思政元素。在講解概念時(shí)，可列舉生活中的例子：表面過濾如用濾網(wǎng)分離豆?jié){與豆渣，還比如釀酒時(shí)用紗布分離糟粕與酒。舉例時(shí)也應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與各種勞動(dòng)實(shí)踐，增長(zhǎng)見聞。表面過濾啟示我們：濾盡渣滓，方顯精華。在生活中，我們要?jiǎng)裾]學(xué)生濾除負(fù)能量，留下正能量；在信息爆炸的今天，要學(xué)會(huì)濾除各種干擾信息，留下富有建設(shè)性的信息。

在表面過濾過程中，因?yàn)檫^濾速率可能隨時(shí)間變化，所以過濾速率的定義式采用了微分的形式，運(yùn)用了“以不易之幾代變易之巨”的微分思想。過濾速率的計(jì)算利用了速率=推動(dòng)力/阻力的計(jì)算通式，反映出“變有道，道可知”的哲理。在所有的傳遞過程中，推動(dòng)力都是決定過程發(fā)展的關(guān)鍵物理量。對(duì)于過濾來講，通過擠菜汁的例子很容易判斷出其推動(dòng)力為兩側(cè)的壓強(qiáng)差，這反映出實(shí)踐出真知的哲理。阻力的計(jì)算除了考慮過濾介質(zhì)的阻力、濾餅的阻力，還應(yīng)考慮濾液的阻力，這就培養(yǎng)了學(xué)生周密嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)。通過豆?jié){的過濾可以發(fā)現(xiàn)，無論是過濾介質(zhì)還是濾餅，其阻力大小都與厚度有關(guān)，于是順勢(shì)提出比阻的概念。

比阻的概念實(shí)際上也是利用了“強(qiáng)度量”分析方法。強(qiáng)度量，如比熱容、比容、密度、摩爾質(zhì)量、摩爾體積等，是用物質(zhì)的某個(gè)廣度量除以其物質(zhì)的量，亦可用物質(zhì)的某個(gè)廣度量除以其另一個(gè)廣度量。強(qiáng)度量與物質(zhì)的數(shù)量無關(guān)，能用于對(duì)比不同物質(zhì)的相同性質(zhì)的大小。類似地，以通量表示的過濾速率及過濾機(jī)的生產(chǎn)強(qiáng)度，能夠衡量過濾設(shè)備的工作強(qiáng)度，可用于不同過濾機(jī)性能的對(duì)比。此外，濾餅的比濾液體積也借鑒了這種分析方法。

過濾介質(zhì)的當(dāng)量厚度與虛擬濾液量的概念體現(xiàn)了等效替代思想的運(yùn)用。Ruth過濾方程的分母項(xiàng)——過濾的阻力表達(dá)式較為復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化表達(dá)式，這里將在過濾過程中不變的過濾介質(zhì)的厚度以變化的濾餅的厚度來表示：將過濾介質(zhì)等效成一定高度的濾餅層，該濾餅層提供的阻力與過濾介質(zhì)相同。公式推導(dǎo)過程中，還將過濾介質(zhì)對(duì)應(yīng)的虛擬濾液量等效成相應(yīng)厚度的濾餅層所對(duì)應(yīng)的濾液體積。這種等效替代的思想也見于顆粒的三種當(dāng)量直徑、非圓形管道的當(dāng)量直徑的計(jì)算等。當(dāng)然，可以啟發(fā)學(xué)生提出這種思想的應(yīng)用實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維與舉一反三的能力。

因?yàn)樗俾识x式有濾液體積，而其計(jì)算式卻只有濾餅的厚度。這里可以啟發(fā)學(xué)生思考二者之間的關(guān)系。通過一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)條件下，濾液體積和濾餅體積呈線性關(guān)系，這就為濾餅厚度和濾液體積搭建了橋梁。這里還需啟發(fā)學(xué)生思考此物理量與懸濁液的固液比的關(guān)系，這便培養(yǎng)了學(xué)生的思辨能力。

比阻的計(jì)算式涉及內(nèi)因和外因的分析方法論：?jiǎn)挝粔翰畹谋茸鑼儆趦?nèi)因，在實(shí)驗(yàn)條件下為常數(shù)；而壓差屬于外因，是可調(diào)節(jié)的操作因素；壓縮因子則反映了比阻對(duì)壓差的敏感程度。根據(jù)濾餅對(duì)壓差的敏感性將濾餅分為了兩類：一類如豆渣、糟粕等受壓易變形，比阻與壓差有關(guān)的可壓縮濾餅；另一類是理想的不可壓縮濾餅。兩種濾餅可比擬為兩種類型的人：可壓縮濾餅象征了受到外界壓力就惴惴不安、惶惶不可終日的心理脆弱型，也即《莊子·天地》所謂的“風(fēng)波之民”；而不可壓縮濾餅則象征了“天下之非譽(yù)、無益損焉”的心理強(qiáng)大型，也即是《莊子·天地》所謂的“全德之人”。這里可順勢(shì)寄語學(xué)生提升自身心理素質(zhì)，勇于面對(duì)挫折與非議，做一個(gè)理想型的“不可壓縮濾餅”。此外，可引導(dǎo)學(xué)生課外自學(xué)提升心理素質(zhì)的方法，進(jìn)一步引導(dǎo)其探究心理學(xué)的療法對(duì)于改善可壓縮濾餅的抗壓能力是否有借鑒意義。這樣既能提升學(xué)生的心理素質(zhì)，還能培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通的能力。

過濾常數(shù)的測(cè)定中，利用數(shù)學(xué)方法把比濾液體積與時(shí)間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)橐子谔幚淼木€性關(guān)系，壓縮指數(shù)的求解也運(yùn)用了相似的思路，而這種方法也應(yīng)用于Langmuir和Freundlich吸附等溫線參數(shù)的求解。這就培養(yǎng)了學(xué)生化繁為簡(jiǎn)、化難為易的思維能力。

過濾實(shí)驗(yàn)中濾板、濾框和濾布等必須按照正確的順序安裝，否則會(huì)造成漏液或局部壓力過高；壓縮空氣通入配料罐時(shí)，一定要緩慢開啟閥門，并且按住頂蓋，否則容易造成懸濁液的噴濺；一定要注意壓力罐泄壓閥的開合，否則可能造成無法氣動(dòng)攪拌或無濾液流出等問題，此外其他閥門的開合時(shí)機(jī)也很重要。通過實(shí)驗(yàn)技能可以培養(yǎng)學(xué)生遵守規(guī)章的職業(yè)素養(yǎng)和安全意識(shí)。此外，還應(yīng)要求學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能篡改或者編造數(shù)據(jù)，這就培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

2.3 考核體現(xiàn)雙向性

首先，在對(duì)教師的考核中，考查教師能否達(dá)到立德樹人的教學(xué)要求，能否深入挖掘思政元素，寓德于教，實(shí)現(xiàn)技能培養(yǎng)與德育乃至美育的統(tǒng)一；其次，在學(xué)生進(jìn)行課程考核時(shí)，也應(yīng)考慮其思政水平的高低，如實(shí)驗(yàn)中的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、儀器操作的規(guī)范性、數(shù)據(jù)記錄的嚴(yán)謹(jǐn)性、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫的規(guī)范性等方面進(jìn)行綜合考查。此外，可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，提高課程思政的效果。

3 結(jié)束語

在“環(huán)境工程原理”思政建設(shè)的探索中，需要教師不斷挖掘其中蘊(yùn)含的思政元素，實(shí)現(xiàn)課程思政與專業(yè)知識(shí)技能培養(yǎng)的水乳交融，同頻共振。此外，還需要學(xué)校對(duì)教師開展培訓(xùn)，并建立相應(yīng)的考核機(jī)制。積極開展課程思政既是執(zhí)行新時(shí)期黨和國家對(duì)教育的重要指示，也能滿足社會(huì)對(duì)育人質(zhì)量的要求，最終為社會(huì)輸送更多全方位的優(yōu)秀人才。