“化工设备机械基础”课程思政建设的探索与实践

［摘 要］ “化工设备机械基础”是高校化工类专业的主干课程之一，肩负着思政育人的重任。结合课程内容深入挖掘了该课程的思政元素，凝练了思政育人目标，探讨了课程思政具体实施的方法和途径，并尝试把课程思政融入考评体系中，将课程教学效果评价与爱国情怀、安全意识和时代使命感等思政元素结合起来。教学实践证明，思政元素与教学内容的有机融合，不仅实现了课程的育人目标，还提高了专业教学效果。

［关键词］ 课程思政；思政元素；化工设备机械基础

［基金项目］ 2021年度河北工业大学本科教育教学改革研究与实践重点项目“化工设备机械基础课程思政建设的探索与实践”；2021—2022年河北省高等教育教学改革研究与实践项目“新工科背景下基于数字孪生技术的过程装备与控制工程专业实验开发与实践”（2021GJJG033）

［作者简介］ 董俊华（1978—），女，吉林大安人，博士，河北工业大学化工学院讲师，主要从事压力容器及管道强度分析与结构优化研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）21-0099-04 ［收稿日期］ 2022-08-22

化学工业以工艺为先导，以设备为保障。“化工设备机械基础”是高校化工类专业开设的唯一一门综合性的机械类课程，许多院校将其列为化学工程与工艺、应用化学等专业的技术基础课。“化工设备机械基础”课程的教学内容分为工程力学基础、压力容器和典型化工设备三部分［1］。教学目标是使学生具备解决复杂化学工程问题所需的机械方面基础知识，初步具备能够运用所学知识，根据相应标准和规范，对压力容器和化工设备进行选材、设计和管理使用的能力。

“化工设备机械基础”课程有其自身特色，涉及力学、机械、化工、材料和制造等多学科的内容，课程内容丰富，思政元素较多；研究对象是压力容器和化工设备，这些均属于特种设备，一旦失效会对环境、社会经济和人民健康产生极大影响，所以对操作人员安全意识、敬业精神和社会责任感提出了更高的要求；同时其也是一门理论联系实际的课程，工程实践性强，所以更适合挖掘与生产实际密切联系的工程案例作为思政切入点［2-4］。因此，深入研究本课程的思政元素和思政目标，精心设计课程思政教学的实施，把价值观引导有机融入知识传授和能力培养中，可以更好地发挥本门课程立德树人的功能。

一、课程思政育人元素的挖掘

在课程思政建设过程中，课程思政育人元素的挖掘是第一环节，我们紧密结合教学内容和专业培养目标，梳理出的思政元素主要有以下几点。

（一）爱国情怀

在力学部分，讲解材料性能时给出赵州桥和安澜索桥的图片，启发学生思考为什么赵州桥（石材）是拱形的，而安澜索桥是吊桥，从而让学生理解韧性材料和脆性材料力学性能的不同；讲解弹性变形时，引出比胡克定律早1 500多年的东汉时期郑玄对弹性规律的描述；介绍梁的合理截面时，让学生分析讨论矩形截面梁取1.5的高度比是否合理，最后给出答案并说明这是由我国宋代工匠李诫提出来的［5］。通过这些案例，让学生体会我国古代人民的智慧，激发学生的民族自豪感。

讨论如何提高梁弯曲的强度时，可播放一段我国高铁轨道桥梁铺设的录像，让学生分析高铁轨道桥梁为何这样铺设，并引出中国高铁发展现状；由于半潜式钻井平台“蓝鲸二号”的转轴发生的变形主要是扭转变形，因此可以将其作为扭转变形的实例引入，并介绍“蓝鲸二号”实现了哪些突破和重要作用，从而激发学生对祖国快速发展的自豪感，深植爱国情怀［6］。

（二）辩证唯物主义思维

梁的弯曲应力分布规律最早是由伽利略提出的，他认为弯曲正应力是均匀分布的，但这个主张是错误的，后来经过多人研究，143年后才形成正确的结论。利用这个案例可引导学生不迷信权威，应有思辨能力［6］。通过力学中的“刚体”和小变形假设、细长梁剪切弯曲中的正应力和剪应力等体现主要矛盾与次要矛盾的辩证规律［5］，通过材料强度和韧性的矛盾和统一性，让学生了解事物的辩证关系，学会多角度思考问题。

（三）安全意识

在讲授法兰连接部分时会介绍法兰连接的结构和选用，以此告诉学生虽然小小的垫片看似微不足道，但作为密封元件，会直接影响法兰密封效果，如果垫片贴合不严，可能会因介质泄漏而引发中毒、火灾、爆炸等灾难性事故。此时可引入大连某石化企业因换热器管箱法兰检修更换的垫片不符合设计要求且安装不正确而造成原油泄漏并引发大火的事故，明确提出化工行业中安全无小事，学生应该树立安全意识，增强社会责任感，积极学好专业课程，为自觉成为一名合格的化工人而努力。

介绍压力容器焊接结构时，以福建某PX项目因管道焊接质量不良而引发燃爆事故为例，强调焊接结构是压力容器上强度较弱的环节，应予以重视。并说明这次事故与岗位责任不到位、缺乏安全生产意识有直接关系，因为经过严格流程的化工生产不会轻易出现焊缝开裂闪燃的情况［7］。

介绍第15章压力容器的监察管理时，为了说明定期检验的重要性，引入重庆某化工厂氯气泄漏爆炸事故作为反面教材。虽然该事故是由氯冷凝器腐蚀穿孔引起的，但是设备老化、检测检验不规范也是事故发生的重要原因［8］。通过播放该事故抢险纪录片，让学生看到惊心动魄的现场处理过程，并深切感受到该事故的严重后果，从而让学生意识到化工生产要时刻绷紧安全这根弦，必须严格按规定进行化工设备的操作和检验，否则后患无穷。

（四）法治意识

讲解压力容器和化工设备设计时，介绍国内化工设备及压力容器涉及的法律、标准和规范，加强学生对本行业相关政策、法规的理解，让其明白工程师必须遵守的底线，了解保证安全生产的基本规定。另外，可引入一些反面案例，例如，某化工企业长期违法贮存废料，因自燃引发爆炸；某石油化工有限公司违规设计、违规制造气体分馏装置，使用6年后发生爆炸，造成4人死亡。这些事故的发生都是安全生产法规在企业中没有很好地落实、与相关主体责任人法律意识淡薄甚至知法犯法有关。通过正反两方面介绍，让学生意识到严格遵守安全生产规定的重要性，培养学生的法治意识。

（五）职业素养

内压容器壳体壁厚的确定，需要考虑安全性和经济性。让学生讨论当两者不能兼顾时应如何取舍，从而让学生思考合格的工程师应具有哪些工程伦理和职业素养。

环保意识是工程师的基本素养。特别是化工行业污染严重，绿色化工和环保意识的培养很重要。介绍金属材料的腐蚀时，可以引入点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等引发的有毒有害介质的泄漏事故。通过列数据和展示图片的方法，让学生意识到化工污染物的危险性，树立绿色发展的环保理念，增强社会责任感。

（六）科技强国的信心

在材料部分介绍钢材的种类时，可讲授特殊性能钢，如航母用特种钢和航母甲板钢，这类钢材具有普通钢材没有的特点。通过播放视频让学生了解这两类钢的性能要求和制造难度，以及我国科技人员如何通过艰苦奋斗，克服重重困难，解决“卡脖子”技术难题，才使我国成为继美国、俄罗斯之后第三个可以自主研制和生产航母全部用钢的国家［9］。

在介绍化工设备中的塔设备时，引入2007年我国自主研发的大型塔设备，“亚洲第一塔”—年产46万吨煤基烯烃项目中的C3分离塔，该塔不仅在当时创造了多项国内第一，在亚洲同行业内也属首创。经过不断发展，目前我国大型塔器技术已经达到了全球领先水平，在塔制造领域，我们可以自豪地说“中国制造”［10］。

在反应设备章节中，结合加氢反应器介绍反应设备的工作原理和结构，同时展开说明在石油资源日益萎缩、原油品质不断劣化的压力下研发大型化、高参数加氢反应器的战略意义，从而引出2018年我国自主研发的、目前全球最大的石化技术装备——镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器。除此以外，通过播放视频，让学生了解我国2020年研制出全球首台3 000吨超级浆态床锻焊加氢反应器，标志着我国超大吨位石化装备现场制造技术再次领跑国际。

紧密结合教学内容，将这些“大国重器”引入课堂，让学生了解我国科技日新月异的发展及我国科技工作者吃苦耐劳、拼搏向上的精神，从而激发学生的时代使命感，使其树立发愤图强、报效祖国，书写我国科技强国新篇章的信心。

二、筛选主要育人元素，凝练思政教育目标

虽然“化工设备机械基础”可挖掘的思政元素很多，但思政元素过多地、零散地引入课堂，重点不突出可能引起学生反感，因此要对思政元素进行选取。选取的方法是先根据挖掘出的思政元素凝练思政育人目标，然后将与育人目标匹配的思政元素进行详细的思政案例设计，将思政元素润物无声地融入课程。而与教育目标脱嵌的思政元素则应舍弃或者简单地一带而过。

课程中有关爱国情怀的素材较多，而且高校要培养的是热爱祖国的优秀人才，所以把深植爱国情怀、提升民族自豪感作为首要的思政育人目标。

石化工业是我国国民经济的支柱产业，但化工设备若在操作过程中存在泄漏、开裂等失效情况，不仅会影响生产，甚至有可能造成人员伤亡和环境污染。这就要求化工从业人员必须有强烈的安全意识和高度的社会责任感，坚守本职岗位，遵章作业。结合工程事故案例，使学生树立安全意识，培养社会责任感，这是本门课程的重要育人目标。

我国科技工作者突破各种技术封锁，通过自主研发，各种“大国重器”不断涌现。课程中引入这些大国重器，不仅使学生受到精神上的震撼，激发学生科技强国的信心，还能引导学生勇敢地肩负起时代赋予的光荣使命，加强专业知识的学习，为建设祖国做好知识储备。因此增强科技强国信心、激发时代使命感是本门课程的核心育人目标。

三、课程思政实施的方法和途径

思政教育忌生搬硬套、枯燥说教，教师应精心设计，巧妙地将思政元素与教学内容结合，找到合适的教学切入点，并采用不同的方式引入课程，实现专业教学目标和思政育人目标的紧密结合。

上课前通过雨课堂发布课程预习内容和与思政教育相关的资料，预习内容包括本课主要内容提要、学习目标和要求、PPT课件等；与思政教育相关的资料包括视频、图片、论文和资料链接等。并鼓励学生提前查阅资料，有目的地引导学生自主学习。授课过程中，思政案例可以采用问题式教学启发学生思考，可以开门见山直奔主题，还可以组织学生一起讨论，让思政教育真正入耳入眼、入脑入心。课后布置作业进行持续强化。作业可以是心得体会、调研报告、主题幻灯片等。学生在搜索、阅读和整理相关文献资料的拓展学习中，潜移默化地实现思政教学效果的内化。

四、课程思政育人效果的评价

课程思政除了要融入教学设计方案，还要纳入考评体系。课程的考核包含知识、能力和价值观的考核，分别与专业教学目标和思政育人目标对应，体现学生的综合素质。

考核形式分为过程考核与结果考核。过程考核包括网络平台上的学习、课堂讨论、报告、作业和自评等，结果考核以期末考试为主。过程考核和结果考核均包括专业知识和思政育人两方面。通过各章节作业、课堂问答、章节小测验、期末试卷等进行专业知识的考核，考查专业教学目标的达成情况。平时课堂表现、视频观看情况、报告和互评分数可以作为思政目标达成度的主要考核依据。

此外，在期末试卷中也可以加入适当比例的思政主观题目，将此类题目与知识点考题融合。例如，题目中可以给出某化工设备因腐蚀和人为失误导致的爆炸事故的背景材料，让学生分析设备失效的直接原因及预防措施，考查学生对材料防腐知识的掌握情况及运用知识分析问题、解决问题的能力。然后让学生阐明事故中的人为原因有哪些（如未按规定进行设备的定期检验、操作不当等），以及可以从该事故中吸取哪些经验教训，将考题向思政育人方面延伸。

五、课程思政的实践与反馈

通过一学期的课程思政教学改革实践，发现融入思政元素后，促进了学生对课程知识点的深刻理解，并让教学内容变得更加生动有趣，大大提高了学生学习的热情。课堂上学生参与互动的积极性明显提高，大多数学生能认真观看视频、主题幻灯片，积极发表见解；课前学生能按要求完成预习任务，课后能主动完成作业、查阅文献和完成报告；学生的总体成绩明显提高，课程教学目标达成度达到90%以上。