化工熱力學課程思政教學探索與實踐

劉金昌，曹俊雅，解 強

[中國礦業(yè)大學(北京) 化學與環(huán)境工程學院，北京 100083]

一、前言

黨的十八大以來，黨中央明確指出要利用好課堂教學這個主渠道，引導大學生樹立正確的理想信念、政治認同、家國情懷、文化素養(yǎng)、憲法法制意識、道德修養(yǎng)[1]。在此背景下，以立德樹人為根本、以協(xié)同育人為理念的課程思政建設工作在全國各高校陸續(xù)展開。課程思政要求以專業(yè)知識內容為載體，深入挖掘其中的思政元素，并以此作為思政教育資源，構建具有思政元素的教學體系，使學生在專業(yè)知識的學習中能夠逐漸做到明確“四個正確認識”、增強“四個意識”以及樹立“四個自信”[2]。然而，在某些專業(yè)性強、學習難度大的專業(yè)課程教學過程中，在引入課程思政內容時易生搬硬套、代入感差，部分學生學起來覺得味同嚼蠟，喪失學習興趣，反而增加了專業(yè)課的教學難度。與此同時，在課程思政教育過程中，如果任課教師忽略了“學生中心，產出導向和持續(xù)改進”的要求，即忽略了基于學習產出(Outcomes-based Education, OBE)的教育理念[3]，勢必難以達到培養(yǎng)優(yōu)秀專業(yè)人才的目標。

化工熱力學是化學工程與工藝、能源化工等專業(yè)的專業(yè)必修課，理論性強、抽象概念多、公式推導復雜[4]，是典型的教起來難、學起來苦的課程。在化工熱力學教學過程中，引入課程思政的內容難度大，尤其體現(xiàn)在難以挖掘恰當合理的思政元素以及選擇合適的依托點將思政元素融入課程內容中去。

本文將化工熱力學課程內容本質特點與課程思政基本要求相結合，以OBE教育理念為準則，從設計適用于化工熱力學思政教學的構建方法著手，挖掘化工熱力學課程內容中蘊藏的思政元素，尋找合適的依托點融入思政元素，并通過問卷調查收集學生的反饋意見，對課程思政的教學內容、教學方法和教學效果進行深入分析評價，對化工熱力學課程思政教學開展探索與實踐研究。

二、化工熱力學課程思政教學設計

化工熱力學課程思政教學設計流程如圖1所示，整個流程可劃分為平臺構建、思政融入和效果檢驗三個模塊。

圖1 化工熱力學課程思政教學設計流程圖

平臺建設模塊是以化工熱力學課程為主體，從畢業(yè)要求觀測點出發(fā)，規(guī)劃課程目標，確定教學內容中的重點與難點；把教學內容拆分成知識點，明確每個章節(jié)、每個課時著重講授的知識點。教學內容是挖掘思政元素的對象，知識點是融入思政元素的載體。從為人處世的道理、社會主義核心價值觀以及實現(xiàn)民族復興的理想與責任三個角度挖掘思政元素。根據(jù)化工熱力學教學內容挖掘思政元素是推進課程思政教育的首要步驟，要求任課教師具備挖掘和升華知識內涵的能力；但思政元素也必須有合適的知識點為依托，脫離知識點的思政元素便會成為言不及義、夸夸其談。

在明確思政元素及其依托點后，通過設計將思政元素巧妙地融入化工熱力學各個知識點中也是非常關鍵的步驟。思政元素融入的恰到好處可以起到潤物細無聲的作用，學生自然會放下抵觸情緒，主動地接受和參與到課程思政內容的學習中。教學方法可以保證教學效果和教學質量，注入式教學等傳統(tǒng)的教學方法在講授課程思政時效果不佳，而引導學生自己去感悟和體會思政元素的內涵往往會收到奇效。在化工熱力學教學過程中，可以使用討論式、探究式等啟發(fā)式教學方法講授課程思政內容。因而，挖掘思政元素、明確依托點、融入思政元素、確定教學方法和講授思政內容五個單元組成了思政融入模塊。

效果檢驗模塊包括教學效果評價和教學評價兩部分。教學效果評價通常由平時表現(xiàn)、平時作業(yè)和最終考核構成。對于化工熱力學，思政元素難以在最終考核中體現(xiàn)，因而可以在平時表現(xiàn)和平時作業(yè)中考查，例如考查學生平時的學習態(tài)度、個人品質、作業(yè)質量等方面的表現(xiàn)。中國礦業(yè)大學(北京)的教學評價是由學生評教、領導評教、同行評教和督導評教四個部分組成。一般情況下，領導評教、同行評教和督導評教無法實現(xiàn)全流程的跟蹤評價，很難實現(xiàn)全局性的評價和關注每一個思政元素的教學實施效果。學生參與了所有課程內容的學習，因而學生評教可以覆蓋到每一個思政元素，可以基于學生評教建立課程思政教學實踐的效果評價方法。

總之，平臺構建是思政融入的基礎，而思政融入可以拓展平臺構建的范疇與內容；同樣，思政融入也豐富了教學效果檢驗的內容與形式，而教學效果檢驗反饋的結果可以指導思政融入的修正。無論如何，化工熱力學課程思政探索與實踐的整個過程必須以OBE理念為準則，才能設計出圍繞學生中心、產出導向、持續(xù)改進的思政內容，進而服務于培養(yǎng)合格的、全面的高素質專業(yè)型人才。

三、化工熱力學課程思政元素的挖掘

化工熱力學內容多，通常講授48學時。思政元素的設置要根據(jù)章節(jié)和課時做好分布，為了保證教學效果和質量，每一個章節(jié)設置2至4個思政元素為宜，如表1所示。

表1 化工熱力學各章節(jié)思政元素的挖掘

從表1中可以看出，雖然化工熱力學中有一些章節(jié)的知識內容不太容易挖掘思政元素，也必須做好分布，不能集中講授思政內容。另外，化工熱力學中思政元素的屬性并不豐富，無法覆蓋到所有的課程思政要點，例如無法體現(xiàn)與信仰馬克思主義相關的思政內容。

總的來說，化工熱力學的思政內容可以覆蓋家國情懷、個人品格、科學發(fā)展觀、社會主義核心價值觀等方面，也涉及碳達峰、碳中和等時事思政內容。

四、化工熱力學課程思政教學實踐案例

化工熱力學主要用于解決物質利用極限和能量利用極限的問題，流體的p-V-T關系是熱力學的基礎，在熱力學研究中具有舉足輕重的作用。以流體的p-V-T關系的相關內容為例，對化工熱力學課程中的思政教學進行探索與實踐。

根據(jù)圖1中化工熱力學思政教學構建方法的設計流程開展設計，具體內容如表2所示，其中蘊含的思政元素是我國及華裔學者在狀態(tài)方程發(fā)展中做出了巨大貢獻。

表2 流體的p-V-T關系章節(jié)內容的課程思政教學實踐案例

彭定宇和羅賓森(Robinson)于1976年提出了Peng-Robinson方程(PR方程)，PR方程在計算飽和蒸氣壓、飽和液體密度及臨界壓縮因子等方面具有非常優(yōu)異的準確度，目前也是工程中計算相平衡的最常用的狀態(tài)方程[5]。1955年侯虞鈞和馬丁(Martin)提出了MH方程(MH-55型方程)，并在此基礎上對方程進行了修正，于1981年提出了MH-81型方程。MH型方程對于高密度的流體，包括液相的流體都具有極高的準確性；MH-81型方程還可以同時用于汽液兩相的計算，計算精度高、適用范圍廣，甚至對量子氣體都適用[5]。1982年童景山和劉裕品合作建立了童景山方程，在計算液體性質和極性流體方面具有極高的準確性。1991年蘇志軍和嚴加騄提出了更適合用于計算極性流體性質的蘇志軍方程[6]。

20世紀中期至末期，我國的科技水平不高，科研條件極為有限，在此情況下，仍然涌現(xiàn)出一大批像約彭定宇、侯虞鈞、童景山、劉裕品、蘇志軍和嚴加騄一樣的科學家，為科學事業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻，并影響深遠。這是一種對于本職工作的責任感和使命感在督促他們一直艱苦工作、默默奉獻；也正是他們對科學積極探索、勇于創(chuàng)新的精神以及對科學真理不斷追求的價值觀，讓他們在本領域取得了卓越的成績。老一輩科學家用實際行動表達了克服困難、奮斗進取、努力實現(xiàn)夢想的民族精神，鼓勵學生們要以自己的專業(yè)知識和技能為祖國的現(xiàn)代化建設而努力，要腳踏實地為早日實現(xiàn)中國夢而奉獻。

五、化工熱力學課程思政教學實踐評價

為評估化工熱力學課程思政教學的效果，設計了課程思政教學實踐的調查問卷，讓參與化工熱力學課程學習的2018級61名學生對課程思政教學實踐的內容、過程及效果進行問卷調查，結果如表3所示。

表3 化工熱力學課程思政教學實踐問卷及調查結果

從影響程度看，有28%的學生認為融入課程思政元素對學習化工熱力學課程有非常明顯的影響，有64%的學生認為影響比較明顯。學生反饋的主要原因是通過課程思政的學習讓他們更加肯定了所學專業(yè)的價值，從而端正學習態(tài)度，努力學習。

從能否體會到任課教師融入了思政元素的角度分析，有87%的學生都能夠明顯體會到在學習中融入思政元素相對應的內容。這種效果好壞參半，優(yōu)點是思政元素體現(xiàn)比較明顯，對學生的感觀沖擊比較強烈，學生能夠集中精力參與到課程思政內容的討論與學習中；缺點是一些思政元素的提出過于明顯和強烈可能給少部分學生造成有意而為之的感覺，從而認為與課程本身的教學內容相脫離，產生抵觸情緒。

思政元素的講授應該做到言簡意賅、不言而喻。41%的學生認為在化工熱力學中融入的思政元素非常恰當合理，56%的學生認為比較恰當合理，只有3%的學生不太恰當合理。化工熱力學課程內容理論性強、公式繁多、思政元素不好挖掘和融入，在這方面學生也可能體會到了，因而給予認可的態(tài)度。

對于思政元素在專業(yè)必修課起到的作用，有16%的學生認為提升了學習興趣，61%的學生認為增加了專業(yè)認同感，有23%的學生認為提高了人文素養(yǎng)，這與在調查內容1時學生反饋的結果符合，大多數(shù)學生是因為課程思政內容讓他們增加了專業(yè)的認同感、自豪感，認為學習化工熱力學對以后的就業(yè)和發(fā)展很有幫助，所以更加認真學習。這也再次印證了課程思政教育對培養(yǎng)專業(yè)人才的重要意義。因此，有52%的學生認為在專業(yè)必修課中引入課程思政內容對于提高學習成績有明顯影響。學習信心和學習興趣是內在動力，能夠驅動學生認真學習。

在對課程思政內容教學方法調研時，有56%的學生認為目前的教學方法合理，不需調整，但有28%的學生認為需要微調，16%的學生認為目前的教學方法不合理需要調整。化工熱力學受到內容特點和課程學時的限制，無法像思政課程那樣，拿出大段的時間來討論課程思政內容，因而需要結合專業(yè)課程本身的特性選擇合適的教學方法。根據(jù)學生的口頭反饋，僅有少部分學生愿意在課后花時間調研和學習課程思政內容。總之，任課教師要控制和協(xié)調好學生在課后投入課程思政學習的精力分配，讓學生不能忽視專業(yè)課本身的學習，避免本末倒置。

六、結語

化工熱力學是化工類專業(yè)的必修課程。課程教學的開展不僅要關注專業(yè)知識的講授，更應該結合課程思政教育為培養(yǎng)更多理想信念堅定、專業(yè)技能過硬的專業(yè)人才而發(fā)揮重要作用。化工熱力學蘊含的思政元素少，挖掘和融入課程思政內容的難度大。本文以OBE教育理念為準則，構建了化工熱力學思政教學的設計方法，挖掘了每一個章節(jié)中蘊藏的思政元素，并選擇了合適的依托點融入思政元素。以流體的p-V-T關系的相關內容為例，討論了化工熱力學課程思政教學的實踐方法；并通過問卷調查分析了學生對于課程思政內容的意見與建議。研究發(fā)現(xiàn)化工熱力學課程思政教學過程必須以OBE理念為準則，圍繞學生中心、產出導向、持續(xù)改進的基本要求，挖掘思政元素、展開教學設計，進而才能服務于合格、全面、高素質專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。同樣，課程思政教學也需要持續(xù)改進，摒棄內容落后的思政元素，與時俱進、緊追時代前沿，將最合適的內容傳授給學生，才能使學生對于課程思政的學習都持積極的態(tài)度，并普遍認為課程思政的引入對端正自己的學習態(tài)度、提升專業(yè)認同感和自信心具有不可替代的作用。