新工科融合生态文明理念的化工仪表及自动化课程教学探讨_方嘉声.pdf

人才培养2023年04月|70 引言为培养满足我国工程专业应用人才需求以及能引领我国未来工程技术发展的复合型创新应用人才，各地高校近年来如火如荼地开展新工科体系构建和教改实践研究，大力推进本校特色工科专业建设，以多元化举措投身到高等工程教育强国建设中1。新工科研究和实践需要突破现有工科界定范畴，结合学科专业内涵关联性分析，重视和允许其他学科专业(如：理科、文法、经济、管理、教育、统计、逻辑等)对新工科系统构建的介入、补充和渗透，要求培养成效除了使学生具备专业知识，还应拥有开阔视野、责任意识、爱国情怀和法治生态意识，增强民族自豪感和国家认同感2-3。由此可见，新工科培养模式对高校立德树人以及培育高素质技术技能型人才提出了更高的要求。在高等教育课程教学体系改革的众多案例中，将专业知识和课程思政要素相结合的实践培养模式逐渐显现成效，有力推进了高等教育课程思政教学改革，带动了高校教师深入开展新时代学科专业课程建设和教改实践探索的研究4。众所周知，生态文明教育与人类可持续发展密切相关，生态文明关系人民福祉与民族未来。生态环境保护和生态文明教育的重要性始终在党的十八大以来的工作报告乃至在党的二十大报告中得到体现。党中央高度重视生态文明建设和生态环境保护，将美丽中国的建设和发展视作建设社会主义现代化新工科融合生态文明理念的 化工仪表及自动化课程教学探讨方嘉声，黄卫清(东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院，广东 东莞 523808)摘要：文章分析了东莞理工学院生态环境与建筑工程学院环境工程专业化工仪表及自动化课程知识体系，提出了基于新工科背景下使课程专业知识融合生态文明思政要素的教学理念。通过将生态文明思政要素融入环境工程专业化工仪表及自动化课程教学目标、教学内容、教学方法和考评体系构建中，以生态文明案例作为剖析、渗透和映射课程思政情怀与学生情感价值的载体，开展新工科与生态文明思政教育相融合的教学改革，培养学生自主学习、思维创新、实践应用能力与深层次思想情怀挖掘，拓展环境工程专业知识视野，切身提高该课程的学习效果，以培养具备创新和责任意识的工程综合应用人才。关键词：化工仪表及自动化；新工科；生态文明；教学改革中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)12-0007-04DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.12.003Exploration of Emerging Engineering and Ecological Civilization Concept for Chemical Instrument and Automation CourseFANG Jia-sheng,HUANG Wei-qing(School of Environment and Civil Engineering,Dongguan University of Technology,Dongguan 523808,China)Abstract:The paper analyzes the course knowledge system of chemical instrument and automation for environmental engineering major of our college,and puts forward the teaching idea of integrating the course professional knowledges with the ideological and political elements of ecological civilization under the background of emerging engineering.Through incorporating the case of ecological civilization and ideological key points into the teaching goal,teaching content,teaching methods and assessment system construction of environmental engineering major professional course chemical instrumentation and automation,the ecological civilization cases can be used as carriers to analyze,permeate and reflect the ideological and political feelings as well as students emotional values,thus develop the integration of emerging engineering and ecological civilization education in the teaching reform.The teaching exploration can cultivate students ability of independent learning,thinking innovation,practical application and deep ideological feelings,expand the vision of environmental engineering major professional knowledges,improve the learning effect of the course,so as to cultivate engineering comprehensive application talents with innovation and responsibility consciousness.Keywords:chemical instrument and automation;emerging engineering;ecological civilization;teaching reform人才培养人才培养8|2023年04月强国的重要任务之一5。另一方面，在全国高校思想政治工作会议上，习近平总书记强调“使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应”，要求各地高校在推进高等教育教改建设中务必围绕立德树人根本任务，结合新时代高等教育人 才培养要求，探索实现思政课程与课程思政的紧密结合5。培养学生生态文明价值观，是新时代生态文明教育的重要内容，充分发挥课堂教学的育人功能，把立德树人作为中心环节，把生态文明思政要素和新工科理念贯穿高等工程教育教学全过程，培育满足我国新时代工程技术行业需求的高素质技术技能型人才。本文以东莞理工学院环境工程专业化工仪表及自动化课程为例，从课程知识体系构建和教学实践模式进行改革探索，结合学生综合素质和理解能力水平，广泛了解他们对专业知识和思政教育方面的认知和需求，将新工科理念和生态文明思政要素融入专业知识点讲授和课程案例探讨，制定课程建设规划，明确课程教学目的、教学内容、教学方法和考评体系，开展本课程教学改革。1 思政要素对具体专业知识体系的介入渗透党的二十大报告指出，我国在新时代十年的生态环境保护和生态文明建设发生历史性、转折性、全局性变化，对推动绿色发展，扎实做好污染治理、生态保护和应对气候变化工作提出了新指令，强调必须站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。而培养国民生态意识和加强生态文明教育是促进生态文明建设的前提和保障。作为新时代建设生态文明和美丽中国的重要理论指南，“生态文明思想”是环境工程专业课程思政元素较好的融入素材，涵盖生态保护、环境建设与管理、污染现状与治理、国情特征等方面主要内容6。通过高等教育融合生态文明思政要素，将生态文明教育贯穿大学学科专业课程教学，有助于培养学生的生态意识，提高学生的生态文明素质。本学院环境工程专业化工仪表及自动化课程教学，除了讲授环境工程方向的工业仪表及自动控制理论具体专业知识，在分析探讨环境工程案例过程中融入生态文明思想元素，形成能够提升学生获取知识的能力和培养他们生态文明思想品格素质的新型教学模式，在全课程教学中能够展现对专业知识的探索和情感价值的挖掘，同时融合新工科背景和生态文明理念，其所构建的融入式教学模式的课程改革具有较好的实操性且成效显著。本学院环境工程专业化工仪表及自动化课程授课学时为 24 学时，其教学内容涵盖自动控制基本知识和工业自动化基础理论两大板块。自动控制基本知识结合环境工程原理、环境仪器分析、电子与电工技术等先修课程，讲述自动化系统中检测、控制、执行、信号联锁保护等基本环节以及检测仪表(压力、流量、物位、温度等)、显示仪表、控制仪表和执行器等的基本概念知识。工业自动化基础理论则结合垃圾焚烧、污水处理、环境监测、智慧环保等环境工程案例，介绍自动控制系统的组成和控制基本原理，讲授简单和先进控制系统的基本知识。本课程在具体专业知识授课中充分挖掘教学知识点的课程思政元素，比如在绪论教学主题中，首先以钱学森为代表的国内自动化领域科学家进行科技报国的爱国情怀课程思政元素设置，然后结合后疫情背景下讲述如何利用自动化技术助力社会“动态清零”总方针，讲述全球气候变化应对、中美科技战、国产技术替代等时政热点，深入探讨前沿科学技术自主研发对增强民族自豪感和国家认同感的重要意义。在管道及仪表控制流程图教学主题中，穿插讲解人工智能、工业自动化与环境工程专业的联系和应用，培养学生将课程知识转化为行业领域具体应用的专业素养和工程意识，并服务于解决环境问题的工程思维。在控制系统概论教学主题中，引入国家重大战略和需求、中国制造 2025、国产自动化系统、智慧环保等内容，同时结合习近平生态文明思想和理论解读，激发学生的学习热情，培养学生将所学课程知识服务于国家和民族发展的爱国情怀和民族使命感。教学过程中，学生反馈积极，能够热情参与到课程讨论中，对本课程评价较高，说明了思政元素融入课程教学可以获得较好的课堂教学效果。2 课程教学中融合生态文明理念思政教育建设目标本学院环境工程专业化工仪表及自动化课程教学中融入新工科理念及生态文明思政要素，有机结合并关联专业知识传授和思政价值导向，深入挖掘、关联环境工程方向专业知识点和时政热点，深度梳理生态文明思政素材并能恰好切入教学大纲条目和讲授内容，较好体现立德树人和人才培养的目的与成效，从而实现闭环的全课程育人格局。本课程教学中生态文明理念和思政教育建设目2023年04月|9标主要体现在将生态文明思政要素较好地融入专业知识内容、课程教学形式和情感价值导向中。化工仪表及自动化课程的教学内容紧密结合环境类专业知识，选取典型环境工程案例进行讲解，自然而恰好融入生态文明思想要素，使专业知识内容能涵盖环境领域前沿知识的延伸拓展，结合该领域研究热点和学生的需求，灵活铺设教学大纲的重点和难点知识，提高学生的知识掌握程度以及思政价值育人成效，从而达成专业知识内容与生态文明思政要素的有机融合。为了避免由于灌输式讲授而形成短时间记忆效果的弊端，本课程以生态文明思政要素为引导，注重环境工程案例的讲解、展示和剖析，让学生充分利用所学专业知识，亲身体验探讨和分析问题的全过程，从而达到培养学生分析和解决问题的能力以及创新思维，提升学生灵活运用所学知识和工程实践的能力，从而达成课程教学形式与生态文明思政要素的有机融合。在环境工程专业课程讲授具体专业知识过程中，注重强调情感价值导向引导的重要性。通过融入新工科理念和生态文明思政要素，拓宽学生专业知识面，提升课程教学过程的科学价值，使学生形成科学且正确的价值观、世界观及人生观，具有远大的理想。生态文明思政要素融入专业知识教学内容中，恰好协调统一其所蕴含的人文价值和自然价值，培养学生形成积极健康的人生态度、社会责任感和爱国情怀，同时具有绿色环保、可持续发展的价值追求，从而达成情感价值导向与生态文明思政要素的有机融合。3 生态文明教育融入课程教学内容的探索新工科背景下积极推进工科专业课程教学内容改革探索，巧妙融入生态文明思政要素，实现新工科理念与生态文明教育相融合，是新工科研究和教学改革的一项重要实践内容7。在相关课程的教学教改案例中，充分开发具体专业知识中蕴含的生态文明教育、爱党爱国教育、家国情怀等思政教育资源，是新工科理念与生态文明教育相融合的关键点，也体现了专业知识讲授与生态文明思政教育的双重指导作用8。本课程控制系统概论教学主题中，进入简单控制系统讲授过程时，首先引出课程相关国家重大战略和需求方面的内容。2020 年 3 月 4 日，疫情背景下党中央决策层强调加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建设，使得“新基建”再次成为热词。新华社 瞭望 杂志将“新基建”定义为以 5G、人工智能、工业互联网、物联网为代表的新型基础设施，本质上是信息数字化的基础设施，能支撑传统产业向网络化、数字化、智能化方向发展的信息基础设施。可见，人工智能和工业互联网是新基建重大建设领域，与本课程讲授的侧重于环境工程方向的自动控制基本概念和工业自动化基础两大板块内容息息相关。supOS 是国内首个具有自主知识产权的工业操作系统，也是首个以自动化技术为起点，从下至上推进的开放的以企业为核心的工业互联网平台、大数据平台和人工智能平台。该系统在智慧环保方面可以发挥巨大应用功能。通过介绍国内自动控制技术最新进展以及国产技术替代进程，增强学生的民族自信感和爱国情怀，从而恰好把实现民族复兴的理想和责任融入课程思政教学之中。习近平总书记的“生态文明思想”强调绿水青山就是金山银山，生态环境是关系党的使命宗旨的重大政治问题，也是关系民生的重大社会问题；良好生态环境是最惠普的民生福祉，发展经济是为了民生，保护生态环境也是为了民生9。除了经济增长指标，还要看社会发展指标，特别是人文指标、资源指标、环境指标，要做到生产、生活、生态良性互动。中国制造2025 在绿色发展、生态保护方面，提出推动生态环境保护产业与 5G、人工智能、区块链等产业融合，加快形成新业态、新功能，拉动绿色新基建。控制系统概论教学主题中，课程讲授国内 supOS 工业操作系统在智慧环保方面的应用时，提出了智慧环保与自动化技术相结合的应用平台，可以提供污水处理过程控制、垃圾与固废处理过程控制、环保数据实时监测、超标排放动态预警、突发事件应急协调指挥、网络公众参与平台等功能应用，并以生活垃圾焚烧发电厂为例讲授其在应用服务层、网络传输层和感知互动层的具体关联内容，从而加深学生对于智慧环保概念的理解。随后陆续讲解简单控制系统基本概念、组成、设计以及重要参数的选择，并通过环境工程案例如曝气池溶解氧浓度的控制、活性污泥过程多回路控制系统、初沉池与污泥池过程控制等内容来讲解简单控制系统的具体应用。综上所述，结合环境工程专业背景下思政热点和生态文明理念的拓展知识内容进行层层递进与铺设讲解，开阔了学生的视野，对本课程专业知识的学习更有方向性，端正了学习态度，更加积极参与到课程教学互动中。课后反馈结果显示，学生对控制系统概论教学主题的教学效果和评价普遍反映较好。人才培养10|2023年04月4 本课程教学方法和人才培养模式的构建本学院环境工程专业化工仪表及自动化课程主要采用引导式、融入式和探究式教学方法展开课堂教学全过程的铺设。通过对环境工程专业课程化工仪表及自动化新工科背景下教学环节和教学模式的探索，结合情景教学、小组讨论、翻转课堂、论文汇报等多种课堂教学形式，设置生态文明思政元素和教育映射点，多角度穿插融合课程讲授内容相关的时政热点案例和环境工程案例，构建并形成闭环的“素质能力知识 价值情怀”全过程教学方法和人才培养模式。教师作为课程教学主导者，预先做好本课程教学进度和教学内容规划安排，在教学大纲对应章节内容讲授过程中自然而恰好地将生态文明思政案例进行深度梳理并铺设于所关联的具体专业知识点，在深入讲解过程中巧妙导入生态文明思政案例，引导学生自主思考、分析和体验生态文明思政案例的起因、经过和结果，以及背后的启发和警示意义。同时，教师和学生共同完成生态文明思政案例的解读和注释，无缝衔接切入本节课的课程教学目标和达成度要求，诠释和铺设具体专业知识的重点和难点，深入讲解环境工程方向具体专业知识体系，自然而恰好穿插新工科理念和生态文明思政要素。在特定章节展开分组讨论与成果展示环节，答辩过程采用探究式方法，各小组在课前轮流做好相关资料和素材查阅，结合新工科背景创设生态文明案例，针对具体主题展开小组分析研讨。与此同时，结合授课章节具体专业知识完成对某一特定主题的问题反馈，其他小组的学生进行补充和提问，完成观点汇总后由教师进行最后总结和升华。学生作为课程参与主体，与教师共同作为评委，采用教师评分和学生互评相结合的方式进行量化打分，评分依据涵盖知识、能力、价值目标、汇报和答辩完成度等方面，达成由专业知识到情怀价值再到综合考评的全过程串联，将探索专业知识和挖掘情感价值贯穿全课程教学内容和教学方法，恰好融合新工科理念和生态文明教育，形成让学生能够切身感同身受的融入式学习过程。5 结语新工科背景下将具体专业知识与生态文明思政教育相融合，培养学生生态文明价值观和爱国情怀，增强民族自豪感和国家认同感，是新时代生态文明教育的重要内容，也是落实高校立德树人以及培育高素质技术技能型人才的根本要求。本学院环境工程专业化工仪表及自动化课程结合新工科理念融入生态文明思政要素，从课程教学内容和教学模式进行改革创新探索，制定课程建设规划，明确课程教学目标、教学内容、教学方法和考评体系，开展新工科理念与生态文明思政教育相融合的教学改革。作为高校青年教师，培养新时代社会主义建设者和接班人是根本任务，重视新工科知识体系构建，引导学生以生态文明教育、构建人类命运共同体为己任，培养生态意识，提高生态文明素质，树立正确的价值观、人生观、职业观、生态观，成为新时代推动科学发展和社会和谐、具备创新和责任意识的工程综合应用人才。参考文献：1 黄卫清,方嘉声,彭若斯,等.化工仪表及自动化在线教学及课程思政探索J.广东化工,2020,47(3):210-211.2 郝海刚,郭艳,张晓红,等.新工科背景下化工专业人才培养模式的构建与探索J.化工高等教育,2022(2):53-60.3 杨慧,堵俊,顾菊平,等.论新工科人才培养的集成模式J.教育现代化,2020,7(56):14-16.4 屈莉莉.课程思政视域下高校创新创业类课程改革探索与实施路径J.大学教育,2022(07):27-29,49.5 王颖,徐琳瑜.新工科融合生态文明的教改初探以“饮用水安全保障”课程为例J.环境教育,2021(06):48-51.6 侯颖,丁锦平.以生态文明教育为导向的课程思政教学探索以园林生态学课程为例J.中国教育技术装备,2022,8(07):60-63,67.7 吕慧,赵姗姗,孙连鹏,等.环境工程“新工科智慧教学”模式设计与探索J.高教学刊,2021,7(33):6-10.8 陈蕊,于海琴,巩慧,等.新工科背景下环境工程专业教育与思政教育协同育人模式研究J.中国教育技术装备,2021(18):66-68.9 李杨帆,张倩,欧阳通.新工科导向下生态文明工程师本科人才培养模式探讨J.中国大学教学,2021(10):16-21.作者简介：方嘉声(1988-)，男，博士，讲师，主要从事 环境功能材料设计与污染物治理的应用研究工作。基金项目：东莞理工学院新工科新文科课程“化工仪表及自动化”(202102055)。