环保意识在化工热力学课程教学中的渗透*

慈成刚，臧杰超，张 琦

(黔南民族师范学院化学化工学院，贵州省计算催化化学重点实验室，贵州 都匀 558000)

化学工业为人类发展做出巨大贡献的同时，也为人类环境保护提出了巨大难题。化工生产过程中排放的大量废弃物，造成了大气、土壤和水的污染，对生态圈产生了巨大影响。目前，环境保护已经成为人类日益面对的主要问题之一。在化学工程与工业专业的高等教育中，明确环保意识，树立绿色发展的化学化工观念既是人才培养重要目标之一，也成为实现未来绿色化工生产的重要途径之一[1-2]。《化工热力学》作为一门兼具基础性和应用性的核心课程，从基础理论到实际生产，都与环境紧密衔接，在化学工程与工艺专业人才培养中扮演了重要角色[3-4]。因此，在《化工热力学》课程中强调环境保护，既可以培养学生环保意识和环保能力，又可以提高学生学习兴趣。本文主要以黔南民族师范学院2015至2017级三届化学工程与工艺专业学生为授课对象，从环保意识的引进途径到渗透方法，以及注意事项等方面讨论环保意识在《化工热力学》课程中的渗透。

1 环保意识的渗透途径

在《化工热力学》课程教学引进环保意识，渗透途径的选择要符合教学大纲，即在教学目的，教学内容和教学环节中引进环保意识，使环保教育充分渗透到《化工热力学》课程教学中。

1.1 教学目的中渗透环保意识

《化工热力学》课程的教学目的是培养化学工业的专门人才，使其能够有效处理化工过程能量转换，混合物分离的相平衡和原材料到产物转化的化学平衡等问题。在教学目的加入环保教学，从根源上强调教学中环保意识的重要性，提醒教师时刻关注环保教育，有助于强化化工人才未来实际生产中的环保意识。例如，在讲授流体的PVT性质、纯组分和混合物热力学性质时，通过介绍污染物流体的性质预测，让学生了解和掌握混合污染物分离、富集的理论基础。在讲授流体动力循环和化工过程能量分析时，让学生了解和掌握提高化工生产效率，降低污染物排放和节约能源的基础理论，从而在学生思想深处厚植下环保种子，为未来绿色化工专门人才培养打下坚实基础。

1.2 教学内容中渗透环保意识

合理修改教学目的为渗透环保意识提供了指导。接下来，教师还需通过教学内容的适当增加，来实施环保教学。因为在合适的教学内容中引入敏感性环境问题，既可以引起学生对环境保护的重视，也可以促进学生将理论知识与实际问题紧密结合，提高学生学习的获得感和成就感。在这里，环境保护的材料选取以及与相关教学内容有机衔接则成为教学内容中渗透环保意识关键。

在环保教育材料选取方面，中华人民共和国生态环境部，贵州省环境保护厅的大数据具有可靠说服力，成为环保教育素材的重要来源。再者，震撼的环境污染图片和视频，特别是针对本地区的环境问题可以激发学生关于环境保护重要性的共鸣。例如，贵州黔南地区拥有亚洲重要磷矿资源，磷矿开采，磷化工生产的持续开展已经对环境造成影响。在教学内容中适当增加磷矿污染相关材料，并针对这些问题，开展讨论如何利用所学知识消除或减轻磷矿污染对环境的影响，既增强了学生学习的成就感，也赋予学生学习的获得感，最终成为学生学习的兴趣激发点。

在教学内容与环境保护衔接方面，需要在恰当的知识点与相关环保素材恰当衔接。如《化工热力学》课程前半部分的热力学定律等章节理论性强，大量引入环保教育，会分散学生注意力，影响教学效果。而混合物热力学性质部分，选取环境污染性强的气体作为算例，进行实际气体状态方程(EOS)计算，让学生从理论层面了解污染物气体物理性质的计算方法，进而提出控制其扩散的理论依据，在学生感受环境保护的紧迫性和必要性的同时，也让学生掌握环境治理的可行性方案，既培养了学习兴趣，也提高了课堂教学效果。

1.3 教学环节中渗透环保意识

将教学目的和教学内容中的环保意识渗透给学生，需要具体的教学环节来有效实现。因此，课前，课上，课间，课下到考试评价等教学环节都成为环保教育的关键。以黔南民族师范学院2015-2017级化学工程与工艺专业的《化工热力学》教学实践为例。课前，针对性选取相关资料来要求学生阅读。例如，让学生查找磷化工生产中涉及的气体类型，间接的让学生接触磷化工对大气的潜在污染。课上，实际的环境问题与教学目标结合，在讲授和讨论环节可以见缝插针的介绍相关知识点与环境的关系，既了解有害物质对环境的潜在危害，也验证环境治理的理论基础。例如，流体相平衡计算部分，设计讨论理论计算与流体化工废料处理相关例题，利用计算结果对相关的环境问题进行讨论。在课间休息，可播放5～8分钟的短视频，介绍涉及化工热力学的环境问题。在课下，多种形式的作业，如化工设计，小论文，调查报告等，都成为环境保护教育良好方式。考试评价时，学生注意力高度集中，记忆效果好，选取环境相关试题可有效增强学生对环境保护的记忆。

2 化工热力学课程中学生环保意识的渗透方法

为了在《化工热力学》课程教学达成环保意识渗透的目的，教学方法的选择要具有可操作性，能够根据教学内容，分阶段、分章节、分课时的灵活选择。同时，结合学校周边地区环境问题，最大限度的发挥和运用教学环境的功能。此处，我们主要通过情境设置法、主题教育法和启发探究法来介绍环保意识在《化工热力学》课程的渗透。

2.1 情景设置法

基于渗透环教意识的教学目的，科学适度的创设教学情境，激发学生的好奇心和求知欲，进而培养学生在实际化学工业中解决环境问题的创造意识和探究意识。例如，在相律和混合物多相平衡组成的教学中，展示黔南地区磷矿污染的图片或视频，结合相图和冷却曲线知识点(此部分内容学生已在第三学期的物理化学课程中学习)，组织学生讨论磷石膏分离提纯的可行性方案。进而，在混合物组成的教学中，通过对有毒、有害、高温、高压等极端条件下，组分含量的计算，组织学生讨论化工生产中，有害物质的存在形式和可能的环境影响，讨论各种治理方法，如污染气体排放的控制，凝聚态污染物的富集和回收。总之，通过环境保护情境的创设，让学生对环境保护产生好奇心，并通过解决具体问题增强学生的获得感和成就感。

2.2 主题教育法

通过创设环保主题来培养学生对《化工热力学》课程的原理与方法的掌握。主题教育法通过在具体知识的教学中，设计新颖的知识探索过程，引导学生在建立自身知识框架时植入环保意识，让学生获得自主且完整思考的学习体验。例如，以我校2015-2017级三届化学工程与工艺专业学生为研究对象，在第五章非均相系统热力学性质计算或第六章流动系统的热力学原理及应用的习题课上，以环境保护和修复为主题，讨论《化工热力学》与环境问题的衔接，培养学生在实际化工生产中考虑环保问题的习惯，帮助学生突破单纯追求产率的思维定式，紧密结合教学重点和难点，帮助学生消化知识点。通过对三届本科生的主题教育，我们发现衔接的意义、方式、内容、对策等四个方面在主题教育中扮演了重要角色。例如，选取的环境问题资料既要意义深刻，还要与课程内容高度切合。黔南地区的磷化工相关产业问题成为了首选资料。衔接的内容一定要与教学重点和难点紧密结合，避免主题教育脱离课程教学。衔接的方式要具有多种形式，阅读、讨论、考试、观看视频、课后作业等都成为与环保问题的衔接途径，既加深学生印象，又强化了知识点。

2.3 启发探究法

美国教育学家杜威最早提出在教学中使用探究方法[5]。教师根据教学目的和内容，设立核心问题，通过创设情境，开展学习活动。进而，教师通过及时引导，培养学生主动进行探究学习的能力在过程中扮演重要角色。具体的，在《化工热力学》课程教学进度完成基础理论学习的前四章后，为了避免学生对复杂知识的学习产生厌烦心理，主要通过创新作业减轻学生学习心理负担。通过开放性问题情境(主要围绕环境问题)的设置，帮助学生拟定调研计划，介绍调查报告的写作方法，提供相关资料及其查询途径。启发学生通过思考，阅读，讨论，再思考，在阅读，再讨论的循环途径自行发现化工热力学与环境保护之间的关系，帮助学生在建立认知模型和学习方法架构的同时，充分考虑到环境问题。有趣的是，经过三年的教学对比实践，我们发现班级人数接近50人时，启发探究法教学效果并不理想。尽管可以采用分组形式，仍难以避免浑水摸鱼的情况。而小班教学(14～20人)启发探究法教学效果较好，可以做到选择性的分层次布置创新作业，确保教师全程指导，启发学生独立探究。

3 教学中渗透环保意识的常见问题及建议

在教学目的，教学内容和教学环节中渗透环保意识，既培养了学生的环保素养，又使理论知识联系实际应用，有助于培养环保型的化工专门人才。然而，渗透环保意识不是《化工热力学》课程的主要教学目标和内容，机械性引入会占用大量课时，本末倒置，容易使化工热力学课程变成环境化学。因此，教学目的，教学内容和教学环节中引入环保意识需要配合教学理念的及时更新。

3.1 抓住重点，做好衔接

环保教育在《化工热力学》课程中的渗透，其目的是培养学生的环保意识，因此，在教学大纲修改时，环保教育不能成为教学重点或教学难点，应作为了解性知识点。在教学内容和教学环节中，环保教育的素材应做到见缝插针的引入，讨论和强调，而非大篇幅的刻意讲授，做到润物细无声。

3.2 改变定向思维，重视环保

化学工程作为与时俱进的学科，刻意的追求高效的化学反应活性和产物选择性限制了学生关于科学伦理的正确认识。化工生产不仅是国民经济的重要组成，也是国民生活的重要组成。通过化工热力学的计算和设计，可以为化工生产降低能耗，提高效率，也能为化工废料的处理提供理论基础。教师在实际教学中，需要制定合适的教学方法，改变学生定向思维，重视环保。

3.3 理论联系实际，培养学生主动学习

基于我们前期关于物理化学课程、化工热力学课程和化工专业英语课程引入前沿科技成果的相关研究，可以发现环保意识在化工热力学课程中的渗透也要注意“教”与“学”的辩证关系[6-7]。教学是一种主动建设的过程，而不是一种“告诉”和“被告诉”的事情，避免教学活动和实际应用被割裂，从做中学。

4 结 语

化学工业人才的培养在未来环境保护。和治理工作中能够扮演重要的角色。化工热力学是化学工程的重要分支，而《化工热力学》课程则是理论与实际紧密结合的重要专业基础课程，在学生强化基础、启发思维、引导创新等方面具有重要作用。在《化工热力学》课程中，从教学目的、教学内容到具体的教学环节等各方面细致入微的渗透环境保护意识。同时，结合有效的渗透方法，如情境设置法、主题教育法和启发探究法，及时更新教学理念。既强化了学生对环保问题的关注度，也为培养学生在化工生产中体现环保意识奠定了思想基础。