“催化原理”課程思政體系建設(shè)與考核設(shè)計

王歡，崔文權(quán)，劉利，葛明，高會元

（華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，河北 唐山 063210）

課程思政是指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式，將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念，是我國高校構(gòu)建“三全育人”格局的必經(jīng)之路[1]。當(dāng)前我國高校專業(yè)教育在課程思政方面存在如下兩方面問題：①思想政治教育與專業(yè)教育相互隔絕，形成了“孤島效應(yīng)”，專業(yè)課程與思想政治教育融合度低，不能將專業(yè)知識與價值導(dǎo)向有效結(jié)合；②各類課程還沒有形成具有專業(yè)課程特色的思政體系，專業(yè)課程整體設(shè)計缺乏，效果評價環(huán)節(jié)薄弱，思政內(nèi)容機(jī)械、死板，教學(xué)效果良莠不齊。這些問題嚴(yán)重制約了課程思政建設(shè)在高校教育教學(xué)中的健康發(fā)展。

隨著社會進(jìn)步，化工方面的新知識和新理論不斷拓展，如何順應(yīng)化工行業(yè)的發(fā)展需求和培養(yǎng)新型化工行業(yè)人才，創(chuàng)新和完善高?！按呋怼闭n程教學(xué)是一個重要課題?！按呋怼闭n程是一門催化理論和催化實踐并重的應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，也是華北理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的核心課程之一。本課程的主要任務(wù)是教會學(xué)生掌握催化作用的基本規(guī)律，了解催化過程的化學(xué)本質(zhì)，熟悉工業(yè)催化技術(shù)的基本要求和特性，為培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)、化工工藝類專業(yè)工程師提供堅實的理論基礎(chǔ)，把學(xué)生培養(yǎng)成具有創(chuàng)新能力與家國情懷并重的工程師。目前，國內(nèi)許多高校對“催化原理”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與考核方式等進(jìn)行了初步改革，努力打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高了教學(xué)質(zhì)量[2-3]，但是仍存在一些問題制約了該課程教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高：①課程思政案例不能系統(tǒng)融入教學(xué)過程中，思政案例機(jī)械、死板，缺乏頂層設(shè)計，導(dǎo)致學(xué)生獲得感和認(rèn)同感不足；②教學(xué)案例不能緊跟當(dāng)前工業(yè)發(fā)展和科技進(jìn)步動態(tài)，“科研反哺教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”案例內(nèi)容缺乏、滯后，導(dǎo)致學(xué)生不能有效將所學(xué)基本理論與工業(yè)應(yīng)用、最新進(jìn)展相關(guān)聯(lián)[4]；③考核方式以期末考試為主，過程性考核體系不夠系統(tǒng)和完善，課程思政元素不能有機(jī)融入考核過程，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)成效不能得到全面評價。

本文以“催化原理”課程為研究對象，從課程思政教學(xué)目標(biāo)、案例體系教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、考核體系和評價指標(biāo)、教學(xué)效果和案例推廣等方面對華北理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)“催化原理”專業(yè)核心課程教學(xué)改革進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，積極推動課程思政案例體系建設(shè)在我國工科專業(yè)課程課堂教學(xué)中健康、快速發(fā)展。

1 課程思政教學(xué)目標(biāo)

立足課程思政的現(xiàn)代課程觀，“催化原理”課程在知識性和能力性目標(biāo)之外，還將“立德樹人、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科研反哺教學(xué)”的課程思政目標(biāo)融入其中，貫穿于課程教學(xué)大綱的始終，實現(xiàn)了課程思政建設(shè)與教學(xué)目標(biāo)的完美契合。通過課程思政教學(xué)設(shè)計，在學(xué)生完成知識和能力目標(biāo)的基礎(chǔ)上，以“催化原理”三個思政教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，實現(xiàn)立德樹人的根本目的：

（1）使學(xué)生養(yǎng)成良好的自我學(xué)習(xí)和信息獲取的能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生追求真理、實事求是、勇于探究與實踐的科學(xué)精神，提升學(xué)生團(tuán)隊精神和開拓創(chuàng)新意識。

（3）堅定學(xué)生理想信念，增強(qiáng)政治認(rèn)同感，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展理念和環(huán)境保護(hù)意識，勇于奮斗、愛崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

2 課程思政教學(xué)設(shè)計

在教學(xué)過程中，將“催化原理”課程內(nèi)容分成催化劑與催化作用的基礎(chǔ)知識、催化劑設(shè)計與合成、新型催化技術(shù)三大模塊，根據(jù)各個教學(xué)單元的內(nèi)容特點，選取與專業(yè)特色和課程特色更切合的課程思政案例融入，并配合以相應(yīng)的教學(xué)活動設(shè)計，促進(jìn)知識、能力和課程思政教學(xué)目標(biāo)的同步有效達(dá)成。具體教學(xué)設(shè)計如圖1。

圖1 “催化原理”課程思政教學(xué)設(shè)計圖

（1）模塊一：各類催化劑與催化作用

在“催化原理”課程緒論（首堂課）部分，通過對催化歷史和有關(guān)理論及技術(shù)建立過程的講解，了解前輩們在催化發(fā)展過程中如何思考，如何克服所遇到的障礙，解決人類社會發(fā)展過程中遇到的科學(xué)難題，將勇于探究、自強(qiáng)不息、銳意進(jìn)取的改革創(chuàng)新、科學(xué)精神等思政元素融入教學(xué)環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)“立德樹人”目標(biāo)。在講解各類催化劑的教學(xué)過程中，介紹我國在該領(lǐng)域涌現(xiàn)的科學(xué)家故事。如在分子篩催化劑章節(jié)介紹思政案例：中科院大連化學(xué)物理研究所劉中民院士研制甲醇制烯烴分子篩催化劑，開發(fā)了具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴（DMTO）技術(shù)，并率先在世界上實現(xiàn)工業(yè)化，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(yán)重依賴做出了突出貢獻(xiàn)。在石油化工領(lǐng)域，閔恩澤院士指導(dǎo)開發(fā)了硅鋁催化劑、鉑重整催化劑、Y型分子篩催化劑等，打破了國外試圖對我國進(jìn)行技術(shù)封鎖，實現(xiàn)了我國煉油催化劑的跨越式發(fā)展。在金屬氧化物催化劑章節(jié)介紹思政案例：中科院大連化物所李燦院士團(tuán)隊研發(fā)了電催化分解水制氫技術(shù)和二氧化碳加氫制甲醇催化技術(shù)，其中，二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)采用李燦團(tuán)隊自主研發(fā)的固溶體雙金屬氧化物催化劑（ZnO-ZrO2），該催化劑可實現(xiàn)二氧化碳高選擇性（選擇性大于90%）、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。該技術(shù)應(yīng)用于全球首套千噸級規(guī)模太陽燃料合成示范項目，并在蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)試車成功，該項目為可再生能源轉(zhuǎn)化為綠色液體燃料工業(yè)化生產(chǎn)邁出第一步。包信和院士領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊在煤化工催化領(lǐng)域中首次創(chuàng)建氧化物和分子篩納米復(fù)合催化劑及其催化過程，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。包信和院士團(tuán)隊20余年攻關(guān)獲得的“納米限域催化”成果榮獲2020年度國家自然科學(xué)一等獎，為我國能源轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。通過催化學(xué)科發(fā)展過程中涌現(xiàn)的典型科學(xué)人物、科學(xué)家故事，重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)等案例的分享，幫助學(xué)生建立科學(xué)的思維方法以及工作中勇于面對挑戰(zhàn)、勇往直前的奮斗精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和社會主義核心價值觀，以銳意進(jìn)取的精神投身到祖國建設(shè)中。

在模塊一各個單元的學(xué)習(xí)過程中，主要通過啟發(fā)式、案例式教學(xué)方法介紹各類催化劑及催化作用的理論知識，使學(xué)生對催化劑與催化作用的知識有一個全面了解。教學(xué)過程中融入各類催化劑（如酸堿催化劑、金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、絡(luò)合催化劑等）的學(xué)科前沿動態(tài)，在每部分課堂設(shè)計中安排新型催化劑學(xué)科前沿動態(tài)欣賞5～10分鐘。每部分教學(xué)過程中，以O(shè)BE教學(xué)理念為導(dǎo)向，鼓勵學(xué)生查閱、分析文獻(xiàn)資料，針對新型催化劑學(xué)科前沿、催化劑應(yīng)用進(jìn)展等展開討論，真正將“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的思政元素融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，同時可采取翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，提高學(xué)生課堂參與度，活躍課堂氣氛，使學(xué)生養(yǎng)成良好的自我學(xué)習(xí)和信息獲取的能力，從而實現(xiàn)思政教學(xué)目標(biāo)。

（2）模塊二：催化劑設(shè)計與合成

在模塊二“催化劑設(shè)計與合成”教學(xué)過程中，主要通過啟發(fā)式、案例式教學(xué)方法介紹催化劑的設(shè)計思路、催化劑合成方法，培養(yǎng)學(xué)生追求真理、實事求是、探索未知、自主創(chuàng)新的科學(xué)精神。同時，結(jié)合教師在“催化新材料”研究領(lǐng)域的科研成果與心得以及最新催化研究動態(tài)，通過案例式教學(xué)使學(xué)生掌握催化劑的設(shè)計思路與合成方法。比如：講到金屬催化劑的制備方法時，通過給學(xué)生欣賞最新科研文獻(xiàn)、科技視頻報道等形式，向?qū)W生展示新型單原子金屬催化劑具有最大化的原子利用率、獨特的電子結(jié)構(gòu)以及超高的催化活性，在二氧化碳加氫、甲烷轉(zhuǎn)化等催化反應(yīng)中有重要應(yīng)用潛力，單原子金屬催化劑的出現(xiàn)為解決我國能源危機(jī)問題奠定了重要基礎(chǔ)。而制備單原子催化劑最大的問題就是制備方法沒有普適性，可重復(fù)性低，限制了單原子金屬催化劑的實際應(yīng)用。通過最新科研案例，講解中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授的研究團(tuán)隊通過電化學(xué)沉積法成功制備出了34種單原子金屬催化劑，極大推動了單原子金屬催化劑在催化領(lǐng)域的實際應(yīng)用。正是他們這種鍥而不舍、開拓創(chuàng)新、科技報國的工匠精神，才能使得他們的科研成果被世界認(rèn)可，該成果也發(fā)表在了《自然·通訊》雜志上。通過典型科研案例講解，培養(yǎng)學(xué)生追求真理、實事求是、科技報國、責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)目茖W(xué)精神和大國工匠精神。

（3）模塊三：新型催化技術(shù)

目前能源短缺與環(huán)境污染已成為我國實現(xiàn)全面建成小康社會的絆腳石。習(xí)近平總書記一直強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”，就是要盡最大可能維持經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的精細(xì)平衡，走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的路子。然而目前我國大氣污染、水污染狀況依然很嚴(yán)重，據(jù)中華人民共和國環(huán)保部統(tǒng)計，僅2015年我國工業(yè)廢水排放量為199.5億噸。工業(yè)廢水不僅對生態(tài)環(huán)境的危害較大，還會污染地下水，影響我國人民身體健康。

在模塊三中，以生態(tài)文明、健康中國為出發(fā)點，從催化學(xué)科對我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展作用的角度出發(fā)，介紹新型光催化技術(shù)、電催化技術(shù)、催化燃燒技術(shù)等新型催化技術(shù)。以杰出貢獻(xiàn)者研究工作、教師科研成果為載體，通過環(huán)境催化、催化新材料發(fā)展方面知識的學(xué)習(xí)，將“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、科研反哺教學(xué)”貫穿新型催化技術(shù)教學(xué)始終，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實、創(chuàng)新的科學(xué)精神。比如：在介紹新型光催化技術(shù)教學(xué)內(nèi)容時，結(jié)合教師在“能源與環(huán)境催化”研究領(lǐng)域的研究成果，將光催化技術(shù)的課堂教學(xué)與教師科研緊密結(jié)合，有效實現(xiàn)“科研反哺教學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、環(huán)保意識，突出價值引領(lǐng)、知識傳授和能力培養(yǎng)。

通過習(xí)近平總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”“科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐”，我國“十四五”規(guī)劃建議中明確提出力爭在2030年實現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060年實現(xiàn)“碳中和”等國家戰(zhàn)略，激發(fā)學(xué)生勇于探究、開拓創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生認(rèn)識到人類與自然的和諧共存以及綠色發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學(xué)生建立可持續(xù)發(fā)展的理念，引導(dǎo)他們正確地認(rèn)識世界，樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀，增強(qiáng)職業(yè)道德責(zé)任感和愛國主義情懷，實現(xiàn)“立德樹人”。

3 考核體系和評價指標(biāo)

“催化原理”課程傳統(tǒng)的考核方式主要以期末考試為主，評價過程較單一，不能全面評價授課教師和學(xué)生在教與學(xué)過程中對專業(yè)知識和催化學(xué)科動態(tài)等方面的教授和掌握情況，也不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力。

通過“催化原理”考核體系和評價指標(biāo)的改革，以考核學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)和課程思政教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成為主要目的，突破傳統(tǒng)考核方式，建立多元考核體系，注重過程考核?？己税ㄆ綍r考核和期末考核兩部分，平時考核包括課后作業(yè)、課堂測評、課堂專題討論、課程論文四部分，期末考核包括期末考試成績考核（開卷）。在各考核環(huán)節(jié)，結(jié)合催化學(xué)科專業(yè)知識，有效融入思政元素考核，檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度以及在解決催化領(lǐng)域?qū)嶋H問題的專業(yè)知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，考核學(xué)生在情感、價值觀等方面受到的影響和內(nèi)化情況[5]。課程具體考核環(huán)節(jié)、成績構(gòu)成及評價指標(biāo)見表1。

表1 課程考核環(huán)節(jié)及評價指標(biāo)

4 教學(xué)效果

（1）在教學(xué)過程中通過介紹催化學(xué)科發(fā)展史中涌現(xiàn)的科學(xué)家精神，培養(yǎng)學(xué)生艱苦奮斗、自強(qiáng)不息的科學(xué)精神、民族自豪感和當(dāng)代大學(xué)生的社會責(zé)任感。

（2）通過對典型催化科研案例的查閱、總結(jié)歸納與分析，實現(xiàn)對學(xué)生過程性考核的目的，培養(yǎng)學(xué)生勇于探究、嚴(yán)謹(jǐn)求實、開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神。

（3）將教師最新催化研究成果以及研究過程中存在的問題通過教師“科研反哺教學(xué)”的方式分享給學(xué)生，通過討論、質(zhì)疑、分析等形式，鼓勵學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、勇于探究的科學(xué)精神。

（4）結(jié)合我國在當(dāng)今發(fā)展過程中遇到的能源與環(huán)境問題，向?qū)W生介紹“碳達(dá)峰、碳中和”“綠水青山就是金山銀山”“科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐”等國家戰(zhàn)略，使學(xué)生認(rèn)識人類與自然的和諧共存、綠色發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學(xué)生建立可持續(xù)發(fā)展的理念，培養(yǎng)學(xué)生社會責(zé)任感和使命感。

通過精心設(shè)計課程教學(xué)，保障授課教學(xué)效果并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在教學(xué)過程中，課程思政內(nèi)容根據(jù)學(xué)科發(fā)展動態(tài)持續(xù)更新，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)催化基礎(chǔ)知識的同時汲取新思想、新思路，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)精神。始終堅持教書與育人相統(tǒng)一，挖掘并積累思政元素，以“春風(fēng)化雨、潤物無聲”的形式，隱性融入“催化原理”課程課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷豐富課程思政的內(nèi)涵，在傳授專業(yè)知識的同時，引領(lǐng)學(xué)生思想、塑造學(xué)生價值觀、培養(yǎng)學(xué)生家國情懷。

5 結(jié)論

通過“催化原理”課程三個模塊的精心設(shè)計，以學(xué)生為中心，通過線上線下、課堂內(nèi)外、面授翻轉(zhuǎn)、科研反哺等多種形式，將基礎(chǔ)知識、科學(xué)前沿和催化工業(yè)典型案例相結(jié)合，提升了學(xué)生解決復(fù)雜催化問題的能力。將社會主義核心價值觀、國家戰(zhàn)略觀融入教育教學(xué)全過程，為培養(yǎng)我國工科專業(yè)實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力突出、具有團(tuán)隊協(xié)作精神和家國情懷的復(fù)合型人才奠定重要基礎(chǔ)。本課程融合隱性思政的教學(xué)模式，可供其他工科類課程借鑒并推廣應(yīng)用，使專業(yè)課程與思政教育同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。