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《胶体与表面化学》课程思政的融入与实践

2023-04-05王祥荣

科教导刊·电子版 2023年2期
关键词:分散相乳状液胶体

张 涛,王祥荣

(苏州大学纺织与服装工程学院,江苏 苏州 215123)

课程思政作为一种综合教育理念,要求专业课老师不仅以教学为中心,还应以育人为己任,真正落实“教书育人”。在基础课、专业课教学中对本科生世界观、人生观、价值观进行引领,传递正确价值导向,让中国特色社会主义核心价值观进课堂,构建全员育人、全程育人和全方位育人的“三全育人”,具有重要意义。《胶体与表面化学》是物理化学的重要分支学科,是轻化工程、环境科学、医药、选矿、油田化学、应用化学、生命科学等相关专业的专业基础课,对人才培养起着承上启下的重要作用。目前,课程思政建设已在全国高校开展起来,课程思政理念已逐步得到大家的共识[1-3]。可是,在具体操作方面对思政元素的挖掘明显不足,课程教学内容与思想教育两张皮,缺乏系统设计等问题[3]。在此背景下,笔者在近四年的《胶体与表面化学》教学实践过程中,积极探索将思政元素融入专业知识中,努力做到寓教于无形、润物细无声。在提升教学效果的同时,更注重学生的价值观与家国情怀的培养。一点感悟与心得在这里与同行交流,但愿能起到抛砖引玉的作用。

1 课程思政教学内容与目标

1.1 课程教学内容与目标

使学生了解胶体与表面化学的研究对象、研究内容及发展,并掌握学习方法。理解胶体等分散体系的性质,掌握胶体、凝胶、纳米材料的制备原理和方法。理解界面现象基本理论,掌握表面活性剂种类、特点、性能及应用等。

1.2 课程思政目标

激发学生爱国精神、家国情怀,培养学生的辩证思维、科学思想,倡导绿色发展理念、增强环保意识,提高专业自信、民族自信、道路自信;通过感受中华传统文化,提高文化自信,增强科技强国的社会责任意识,提高学生的科学素养、培养抽象思维能力和分析问题解决问题的能力,并最终形成创新能力。

2 教学过程中思政内涵的融入与案例设计

《胶体与表面化学》的发展应用及理论建立过程中包含了丰富的思政元素和科学思想。在知识传授时,教师可充分发掘思政元素,并将思政元素融合于课程知识体系中,通过有机结合开展课程思政教育[4]。正如习近平总书记所言“好的思想政治工作应该像盐,但不能光吃盐,最好的方式是将盐溶解到各种实物中自然而然吸收。”

2.1 爱国主义、家国情怀

同系物在溶液表面的吸附规律等相关内容是表面吸附的重要内容。讲授该部分内容时,可顺势引入我国胶体科学主要奠基人傅鹰的故事。作为物理化学家和化学教育家,傅鹰率先发现了同系物吸附规律有时与著名的特劳贝(Traube)规则完全相反。傅鹰先生还研究了矿物浮选、石油钻井泥浆的流变性等国家建设急需的应用课题,解决了生产实践中的一系列问题;并率先提出了通过测定润湿热评定固体粉末比表面的方法和公式,该方法比BET吸附法早了近十年。此外,傅鹰先生先后两次拒绝美国挽留,毅然回国,一心报国,被誉为“美国两次都留不住的科学家”[5]。抗美援朝战争爆发后,傅鹰先生率先响应了政府号召,把在美国的存款全部转回国内,以支援抗美援朝事业和社会主义新中国的建设,并亲赴朝鲜慰问解放军。以傅鹰先生的爱国精神、家国情怀和求真务实的科学精神使学生明白“科学无国界,但科学家有祖国”的思想内涵,并鼓励学生不负韶华,努力学习报效伟大祖国。

2.2 辩证思想、科学思维

胶体与表面化学中许多教学内容都体现了辩证唯物主义思想。如增加乳状液分散相总体积,可提高乳状液粘度,减少分散相粒子的碰撞合并进而提高乳状液稳定性。但是,当分散相体积分数超过某一临界值时,乳状液稳定性大大降低并发生相反转,如从水包油型乳状液转变为油包水型乳状液。可表达为“月满则亏,水满则溢,花满则衰,爱满则痴”,很好地体现了量变引起质变的辩证思想。进一步地,相反转意味着难以获得分散相体积分数高的乳状液,但是,“塞翁失马焉知非福”,通过合理地利用相反转,成功制备了油包水包油型和水包油包水型双重乳状液,从而满足制备新型多孔材料和多孔微粒的需求。这里体现了丰富的马克思哲学原理:一切矛盾的双方无不在一定条件下向它自己的对立面转化。从而可教育学生切不可处顺境而得意忘形,处逆境而心灰意懒。

引导学生对乳状液的相反转进一步地思考,以达到锻炼科学思维、引导科学创新的目的。根据相反转的科学解释:随着分散相的增加,两亲性表面活性剂更多的溶于分散相,连续相中活性剂浓度降低,使得乳状液失去稳定性,发生相反转。在这一基础上,可引导学生思考并了解前沿科学。如请学生思考如何提高乳状液分散相体积分数而不引起相反转,引导学生通过选用仅溶于连续相的表面活性剂,获得高内相乳液(分散相体积总分数高于74%的乳状液)。请学生思考高内相乳液定义中74%对应的是相同硬球以最紧密方式堆积于容器中的临界值。进一步引导学生选用不同直径的球或具有弹性的球在容器中进行堆积,从而了解可获得分散相总体积分数高达99%的乳状液。在这一过程中,将辩证思想和科学思维相结合可激发学生学习热情,鼓励学生勤于思考,不断学习新知识,勇于开拓创新。

2.3 倡导绿色发展理念,增强环保意识

绿色与环保日益深入人心,是必须重视的课题。早在多年前,习近平总书记就不断强调“绿水青山就是金山银山”。在胶体与表面化学课程中,可选择合适切入点,灌输绿色发展理念,增强学生环保意识。如讲授吸附剂时,以工厂废气排放的图片和视频引入废气对环境的破坏性,进而讲授吸附剂在废气净化和环境保护的重要性。通过图片和视频,以强烈的视觉效果触动学生,使学生认识到环境污染对生态影响的严重性,增强学生的责任感意识和生态文明意识。

也可将本专业相关实例引入课堂,增强学生环保意识。如以具有“绸都”美称的苏州盛泽为例,历史上它曾“日出万匹、衣被天下”闻名于世。但是,由于传统印染具有能耗高、水污染问题等问题,大量印染厂被关停。近年来,通过纺织人一代又一代的不懈努力,通过研发引进新技术新设备,大大降低了印染过程中的能量和水消耗,使得印染行业对环境的影响日益降低,实现了盛泽纺织产业不但大而且强的特点。进而鼓励学生努力学习,增强本领,建设美好家园。在未来工作中,认真深入贯彻环保意识,并取得更大胜利。倡导学生在生活上从自身做起,从现在做起,做到“一粥一饭,当思来之不易;半丝半缕,恒念物力维艰”,将绿色发展理念和环保意识落实在现在、落实在实际行动中。

2.4 专业自信、民族自信、道路自信

尽管我国在近代科学领域略有落后,但在新中国成立后,我国在胶体与表面化学领域取得了显著的成就。在知识讲授过程中,适时引入相关成就,可提高学生专业自信、民族自信和道路自信。如在新中国成立前,我国活性炭完全依赖进口。新中国成立后,我国于20世纪50年代初实现了活性炭的国产化,到80年代,总生产能力达到近十万吨。而且,活性炭的应用范围被迅速拓展,从单一通用型发展为糖炭、净水炭、试剂炭、味精炭、针剂炭、黄金炭、载体炭等专用型。不仅满足了国内市场需要,还进入了国际市场,中国国标更成为活性炭四大检测标准之一,使我国不仅成了活性炭大国更是强国。从而,促使学生认识到社会主义国家集中力量办大事的制度优势,从而可激发学生的民族自信和道路自信。进一步地指出在非典期间,我国还利用活性炭口罩进行防护,从而使活性炭从大工业走入日常生活中。对于纺织相关专业学生,可激励学生对专业的认同感和专业自信。积极引导学生了解我国口罩等各种物资供应充足的情况和经济快速恢复的事实,激发学生爱党爱国意识,提高学生对特色社会主义制度的道路自信。

特别地,可结合二十大报告讲解,在我党领导下,我国取得了举世瞩目的伟大成就,经济实力实现了历史性跃升。如我国经济总量占比高达世界总量的18.5%,稳居世界第二;一些关键核心技术实现突破,战略性新兴产业不断发展壮大,我国已进入了创新型国家行列等。通过这些成果,激发学生的民族自信和道路自信。并可结合“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”等重要论断,使学生认识到我国的发展理念是与时俱进,进一步提高学生的道路自信,并鼓励学生积极创新,为中华民族伟大复兴而不断努力拼搏。

2.5 感受中华传统文化,增强文化自信

中华传统文化历史悠久,内涵博大精深,其中诗歌具有韵律美、文字美、意境美的特点,它们言简意赅、朗朗上口、寥寥数词就能描绘出美好的意境和强烈的思想情感,还充满了哲理和智慧。讲述润湿时,可借助“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”(《爱莲说》,宋,周敦颐);“霏微晓露成珠颗,宛转田田未有风。任器方圆性终在,不妨翻覆落池中。”(《观荷叶露珠》,唐,齐己)。提出荷叶上水珠呈现圆形的原因的是什么呢?引出自然界中露珠在荷叶上的不润湿现象,形象地展现出接触角与润湿性能的对应关系[6]。并可提出带走灰尘的应用又有哪些呢?指出荷叶的表面布满了极小的凸起和表面张力的存在,液珠在荷叶上成球形,球形的液珠在荷叶上滚动时带走附着在表面的泥土和灰尘,实现所谓的自清洁。引入前沿课题,如对光滑表面进行微纳修饰,是改变固液接触角及浸润性不可或缺的方法之一。并可引入前沿知识,如超疏现象和亲水-疏油现象,及超疏水织物、亲水-疏油织物的发展和应用,在增强专业认同感的同时,提高文化修养和文化认同感。

以家喻户晓的“随风潜入夜,润物细无声”(《春夜喜雨》,唐,杜甫)切入润湿,带学生领略春风带雨在夜晚悄无声息地下了起来,滋润着万物的场景。其诗句的“润物”恰当地表达了雨滴与植物叶茎和土地接触时的接触现象。于是,一幅动静交融,生机盎然的画卷跃然眼前,可见浸润是滋养万物至关重要的因素之一。雨水落于地上、与空气构成了固、液、气三相面,在三相面之间达到平衡而浸润。通过古人诗人对自然现象的细微观察和对润湿科学朦胧的认识,让学生在沉浸在优美诗句中,在潜移默化中增强其文化自信。

3 课堂思政的实践

要做好胶体与表面化学的课堂思政,不仅需要“备好料”,要有“好厨艺”,还要保证加“盐”适量,才能使“汤”味鲜美[4,7]。课堂思政要求高校教师,特别是教授胶体与表面化学课程的高校教师要在“教学全周期”内关注学生德育培养。于是,作为教师必须舍得花时间花精力,不断结合本课程内容深入思考、加大挖掘、广泛收集思政素材,巧妙寻找和胶体与表面化学知识的融合点与交叉点,设计“育人”内容,寓教于无形,避免出现课程教学内容与思想教育两张皮的现象[3]。

在课程安排上,考虑到课堂教学时间有限,引入思政教育与讨论不可避免地会占用部分课堂时间,需要从各方面进行平衡。在专业内容上可通过突出知识主干、强调实际应用、略讲或不讲细节内容等手段适当做“减法”;同时,借助互联网上丰富的教育教学资源,要求学生自学部分知识点,实现教学的“线上线下”结合,从而有效缩减课程教学时间,留下足够时间引入思政内容[7-8]。当然,胶体与表面化学思政内容应本着“适时、适当、适量”的原则,合理规划组织,使其与教学内容有机自然融合,引起学生共情,实现“润物细无声”的教育目的。

4 结语

总之,在胶体与表面化学课程教学中,通过深入挖掘思政素材并合理融入,加强设计,合理安排课程,可有效地进行课程思政。结合课程思政,教师可逐渐提高业务能力和育人水平,并以爱为载体,培养出爱国、自信、具有强烈社会责任感、能担当民族伟大复兴的时代新人。

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