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三觀教育在工業(yè)催化課程思政建設中的探討與實踐

2021-06-23 10:32邵先釗王偉李志洲劉軍海張海冉
化工管理 2021年16期
關鍵詞:催化劑課程教育

邵先釗,王偉,李志洲,劉軍海,張海冉

(陜西理工大學化學與環(huán)境科學學院,陜西 漢中 723000)

0 引言

2019年3月,習近平總書記在北京主持召開學校思想政治理論課教師座談會,在大會上,習總書記特別強調(diào),應將顯性教育和隱性教育有機統(tǒng)一,同時深入挖掘各個課程內(nèi)容和有關教學環(huán)節(jié)中蘊含的思想政治教育資源,進而實現(xiàn)全體學生全方位多角度的綜合素養(yǎng)的提升。為了更好地學習和貫徹落實習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上重要講話精神,2019年8月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》,全文重點強調(diào)了要促進學校思政領域的改革,充分發(fā)揮學校課程的育人功能[1]。2020年6月,教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設指導綱要》,要求各個高校全面推進落實課程思想政治理論教育,明確了高校課程思想政治理論建設的目標要求和重點內(nèi)容,為落實立德樹人根本任務,進而實現(xiàn)全體學生全方位多角度的綜合素養(yǎng)的提升提供了具體可行的指導意見和實施方案[2]。

化工專業(yè)作為理工科教育教學的重要組成部分,其課程思想政治教育更是具有舉足輕重的作用,重視化工專業(yè)學科的思政教育,才能更好地激發(fā)學生熱愛國家的情懷和責任感,從而培養(yǎng)更多的具有高尚道德品格、大國工匠精神和優(yōu)秀科學素養(yǎng)的化學化工專業(yè)人才?;诹暱倳浀奶栒俸徒逃康牟渴?,各高校都加強了對化工原理、化工工藝學、化工設備、化工過程分離等課程的思想政治建設,對其進行了積極地探索和實踐,取得了良好的教學效果[3-6]。工業(yè)催化作為催化科學的一部分,近年來對于人類社會科技發(fā)展進步起著重要的推動作用,工業(yè)催化自從被獨立作為一個學科開始,就表現(xiàn)出與人類社會的需求和發(fā)展息息相關的鮮明特點[7]。科學家研究出一種新型催化劑或催化工藝通常會引發(fā)工業(yè)性的革命變革,并為人類和社會帶來極大的經(jīng)濟利益。催化劑主要功能體現(xiàn)在應對當今世界能源消耗危機、環(huán)境污染等一系列問題中發(fā)揮著舉足輕重的作用。工業(yè)催化課程是化學工程與工藝專業(yè)中一門重要的專業(yè)選修課,其不斷地發(fā)展、改進、創(chuàng)新,通過與其他學科交叉融合、互相促進發(fā)展,使其專業(yè)知識越來越精進的同時,也富有濃厚的人文氣息。也正因為如此,構建“工業(yè)催化”課程思政教育體系,幫助學生樹立正確科學的世界觀、人生觀和價值觀,才能朝著向全方面高素質(zhì)人才的方向發(fā)展,立足于社會,為社會、為國家做出貢獻。工業(yè)催化課程涉及多學科,知識面廣,課程教學團隊從課堂講授、催化科學前沿問題討論和創(chuàng)新實踐能力三個方面進行了探索和實踐,將三觀教育融入課堂教學中,取得較好的教學和育人效果。

1 以三觀教育為引領,發(fā)掘工業(yè)催化課程思政元素

1.1 結合催化科學發(fā)展史,開展世界觀教育

為了使學生感受到學習的樂趣,同時對學生進行潛移默化的思想政治教育,進而促進學生形成正確的人生觀、價值觀和世界觀,提高學生的社會責任感,實現(xiàn)立德為始、樹人為成,工業(yè)催化課程利用專業(yè)性和學術性知識教學的同時,不斷深入挖掘課程知識與教學環(huán)節(jié)中的思想政治教育元素,通過講述催化科學發(fā)展史、對學科前沿進行介紹、研究動態(tài)跟蹤、組織課堂討論、培養(yǎng)學生對學科前沿綜述的撰寫等教學形式,激發(fā)學生學習興趣的同時,潛移默化地培養(yǎng)學生思想政治教育建設,從而有效增強學生的愛國主義精神、歷史責任感和綠色發(fā)展理念,進而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力,在向?qū)W生傳授課程知識的同時,融入三觀教育。表1列出了工業(yè)催化課程中的相應章節(jié)、知識點和相對應的思政元素。圖1列舉出了三觀教育與催化科學相關的案例,特別是近年來我國科學家在催化領域取得的重要進展。

圖1 三觀教育與催化科學相關事例

如在世界觀的教育中,我們引入合成氨催化劑的案例。合成氨鐵基催化劑是世界上研究最成功、最詳細的催化劑之一。Haber、Bosch和Ertl因?qū)铣砂贝呋瘎┑难芯?,三次獲得諾貝爾化學獎,表明追尋科學的真理是永無止境的,我們要用辯證唯物主義的觀點來看待催化領域中的重要概念和進展。同時,Haber作為一名杰出的科學家雖然發(fā)明了合成氨催化劑,但他過于熱愛自己的祖國,在第一次世界大戰(zhàn)中,Haber之所以研究氨主要用于制備炸藥,而且在他擔任德國化學兵工廠廠長時,主要負責研制并生產(chǎn)氯氣、芥子氣等毒氣,德國將這些毒氣在戰(zhàn)爭中大量使用,導致近百萬人感染傷亡。表明科學技術是把雙刃劍,只有科技工作者堅持不忘初心,才能為人類社會的發(fā)展作出應有的貢獻,教育學生要用歷史唯物主義看待科學家的發(fā)明創(chuàng)造,客觀評價科學發(fā)現(xiàn)。

表1“工業(yè)催化”課程思政元素舉例

1.2 將我國在催化領域取得的重要進展引入課程中,進行價值觀融入

價值觀是對人的思想和行為的真?zhèn)?、善惡和美丑的評價及判斷,在教學過程中,教學團隊在對課程相關知識點進行介紹時,通過總結我國在催化領域中取得的一系列重要成果,從而培養(yǎng)學生樹立正確的價值觀,即通過老一輩科學家艱苦奮斗的科研歷程,培養(yǎng)學生的愛國主義情懷,立志于科研成果為人民服務。如在講授我國合成氨催化劑的研究進展時,以浙江工業(yè)大學劉化章教授四十年如一日開發(fā)我國自主的合成氨催化劑為例,劉化章教授從20世紀70年代開始,致力于合成氨催化劑及其技術領域的基礎研究和開發(fā)應用。他突破傳統(tǒng)催化劑體系,發(fā)明了世界首創(chuàng)、國際領先的新一代Fe1-xO基氨合成催化劑;在制備化學和工業(yè)應用關鍵工程技術等方面取得系列創(chuàng)新成果,成立了以單相原理為核心的Fe1-xO催化劑理論體系;催化劑產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)廣泛應用,取得巨大的經(jīng)濟和社會效益,為保障國家糧食和能源安全及中國和世界合成氨工業(yè)技術進步作出了杰出貢獻。

在講授分子篩催化劑時,中科院大連化學物理研究所劉中民院士帶領團隊立足于我國國情,從我國能源安全戰(zhàn)略出發(fā),開發(fā)了具有獨立自主知識產(chǎn)權的甲醇制烯烴(DMTO)技術,并率先在世界上實現(xiàn)工業(yè)化。截至2017年底,實現(xiàn)技術實施許可24套裝置,烯烴產(chǎn)能1 386萬噸/年,引導并促進了煤制烯烴新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。領導開發(fā)了甲醇制乙醇(DMTE)技術,完成了世界首套10萬噸/年煤基乙醇工業(yè)示范項目,為百萬噸級工業(yè)裝置建設奠定了基礎。為保障我國的能源安全,實現(xiàn)“煤代油”,擺脫對石油資源的嚴重依賴做出了突出貢獻。

例如在講授航天催化劑時,結合我國重大任務背景和特點,張濤院士領導團隊系統(tǒng)開展了航天航空催化劑的應用基礎研究,針對毫秒時間尺度的推進劑快速分解氣體膨脹反應過程,在孔徑可控的新型有序介孔氧化鋁、有序介孔炭材料、具有類貴金屬性質(zhì)的過渡金屬碳/氮/磷化物催化劑研究方面取得較大進展;他率領科研團隊在催化科學和技術研究中做出創(chuàng)造性成果,拓展了催化劑的應用領域,使其在航天工程中發(fā)揮著重要作用。在實現(xiàn)航天飛行器姿態(tài)控制方面,世界上僅有少數(shù)幾個國家可以做到,但如今我國也位列其中,極大提升了我國的綜合國力。

1.3 將我國杰出催化科學家事跡引入課程中,樹立正確人生觀

人生觀是人們對人生目的和意義的根本看法,具體表現(xiàn)在信仰觀、理想觀、幸福觀和利益觀等方面。在課程教學中,我們將我國科學家在催化領域的重大發(fā)現(xiàn)、研發(fā)過程、科學家的勵志故事與人生觀教育有機結合。如在講授我們催化發(fā)展史時,我們將我國催化科學的奠基人張大煜院士的事跡介紹給學生。張大煜院士作為我國工業(yè)化學的先驅(qū),他的一生可以說是謀篇布局“化”神奇。20世紀初,我國正處于社會動蕩時期,張大煜懷著“工業(yè)興國”“科技救國”的熱切期望遠赴德國留學,不斷汲取專業(yè)知識,豐富自己的學識。新中國成立后,百廢待興,于是他創(chuàng)辦工廠、建設研究所、招賢納才,他之所以堅定不移地奮力前行主要源自他的救國之志、鑄學科之責。他對我國內(nèi)地科研事業(yè)的發(fā)展作出了卓越貢獻,為大連化物所的創(chuàng)立和發(fā)展鑄就了堅實根基,是我國催化科學的主要奠基人。又如在講授光催化的章節(jié)時,中國科學院大連化物所李燦院士自2001年起,就一直著重研究太陽能轉(zhuǎn)化和利用等方面,主要包括太陽能光(電)催化分解水、二氧化碳還原等人工光合成研究和新型太陽能電池探索研究等。他提出了許多新概念,如異相結、雙功能助催化劑和晶面間促進光生電荷分離等,在國際上引起了強烈的反響,在光電催化領域,他也提出了助催化劑、空穴儲存層、界面態(tài)能級調(diào)控等重要策略,為構筑高效太陽能轉(zhuǎn)化體系提供了科學基礎。并于2020年10月在蘭州建成全球首套液態(tài)太陽燃料合成示范項目,項目達產(chǎn)后可每年生產(chǎn)“液態(tài)陽光”甲醇1 440 t。通過實例讓學生體會到只要堅持理想,終究有實現(xiàn)的可能。再如在能源催化領域,包信和院士領導團隊在煤化工催化領域中首次創(chuàng)建氧化物和分子篩納米復合催化劑及其催化過程(Ox-Zeo),成功將煤基合成氣一步轉(zhuǎn)化直接制得低碳烯烴,創(chuàng)立了一條煤轉(zhuǎn)化新途徑,這從原理上可以減少水的消耗。在石油化工領域,閔恩澤院士指導開發(fā)了硅鋁催化劑、鉑重整催化劑,Y型分子篩催化劑等,不僅解決了我國急需問題,還打破了國外試圖對我國進行技術封鎖,限制我國科技發(fā)展問題,同時使我國煉油催化劑能夠快速地趕上世界先進水平,實現(xiàn)了我國煉油催化劑的跨越式發(fā)展。使學生真切感受到這些科學家的人格魅力和愛國情懷,培養(yǎng)學生樹立正確的幸福觀和利益觀。

2 將學科前沿與課程教學相結合,提高學生的學習興趣

催化是化學工業(yè)和影響人類未來的關鍵技術,催化科學的發(fā)展目標之一是不斷開發(fā)新的高效催化劑。2011年,中科院大連化物所張濤院士、清華大學李雋教授及其合作者在國際上首次提出了“單原子催化”的概念,迅速成為催化研究的前沿[8]。與傳統(tǒng)催化劑相比,單原子催化劑具有原子最大利用效率、活性位點和組成相對單一,提高了目標產(chǎn)物的選擇性、具有高活性和高選擇性,穩(wěn)定易分離,可循環(huán)使用等優(yōu)點,在各種加氫反應、CO2還原、CO氧化、電催化等領域得到應用。該概念一經(jīng)提出,便被認為有望成為架起多相催化和均相催化之間的橋梁,受到研究人員的廣泛關注,研究發(fā)展進行的非常迅速。教學中引入催化前沿方向,在提高學生的學習興趣的同時,還具有以下思政教育意義。首先,單原子催化化繁為簡,是我國科學家提出的一個重要概念,激發(fā)學生的愛國主義,引導廣大青年學生樹立社會主義核心價值觀;其次,張濤院士和李雋教授作為陜西理工大學的杰出校友,是一所普通高校培養(yǎng)出的優(yōu)秀人才,可以引導廣大學生勤學、修德、明辨、篤實,形成良好的校風、教風、學風,激發(fā)學生挑戰(zhàn)學科前沿的勇氣,培養(yǎng)學生的使命感;最后,單原子有最大的原子利用率,培養(yǎng)學生團隊協(xié)作意識、安全、環(huán)保意識,提高學生綠色催化教育理念的形成和發(fā)展,培養(yǎng)學生具有崇高的職業(yè)道德、良好的專業(yè)素養(yǎng)和強烈的社會責任感和使命感。

3 以學生為中心,指導開展大學生創(chuàng)新實驗,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力

在課程思想政治教育教學過程中,應時刻謹記學生是課堂的主體部分,教師作為主導者,要及時調(diào)動學習的氣氛,掌控學生學習的動態(tài),使學生能夠積極主動融入到課堂之中,這樣才能達到理想的教學效果。教學團隊在指導學生進行相關學科背景前沿的調(diào)查后,分小組積極踴躍的發(fā)言,進而結合課堂所講授的教學知識,通過討論或辯論的形式讓學生各抒己見,加深對所學知識的理解,隨后老師對大家的發(fā)言給出相關意見和建議,并指導學生利用課余空閑時間對所收集的材料作進一步的完善和總結,在每周的最后一節(jié)課留出20 min的時間,10 min用于學生對材料的改進說明以及所得到的經(jīng)驗知識的總結,另外10 min用于教師對學生的匯報情況進行點評并啟發(fā)學生討論思考。在學生討論的過程中,教師應有目的的提出問題,引導啟發(fā)學生將所學知識與相關學科前沿背景有機結合起來,激發(fā)學生學習興趣,感受催化科學的奧妙,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和開放性思維。2020年春季學期選修課程的學生為了檢驗學習成果和提高自身的科研水平,全部申請了省級和校級“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目”,10余名學生主動聯(lián)系導師并進入實驗室,在導師的指導下將在課堂中學到的理論知識應用到實踐中,通過借助于陜西省催化基礎與應用重點實驗室的表征平臺,開展多項科研訓練,學生的創(chuàng)新思維和實踐能力均得到了顯著的增強和提高。

4 結語

“工業(yè)催化”課程利用專業(yè)性和學術性知識教學的同時,不斷深入挖掘課程知識與教學環(huán)節(jié)中的思想政治教育元素。以三觀教育為切入點,通過講述催化科學發(fā)展史、對學科前沿進行介紹、研究動態(tài)跟蹤、組織課堂討論、培養(yǎng)學生對學科前沿綜述的撰寫等教學形式,激發(fā)學生學習興趣的同時,潛移默化地加強學生思想政治教育建設,從而有效增強學生的愛國主義精神、歷史責任感和綠色發(fā)展理念,培養(yǎng)學生具有正確的世界觀、價值觀和人生觀,切實提高本科教學質(zhì)量。

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