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[摘要]在“雙碳”目標背景下，化工專業的核心課程建設對化工人才培養、化工行業低碳化轉型具有十分重要的意義。本文以案例教學為手段，對化工分離工程課堂教學進行改革探索：在專業知識內容方面，通過項目式和PBL式案例教學法，重點培養學生自主學習、工程實踐及團隊創新方面的能力；在課程思政方面，充分考慮了思政元素與科學知識的交叉融合，積極引導學生樹立正確的核心價值觀，心懷祖國的奉獻精神，為我國化工行業發展貢獻力量。

[關鍵詞]雙碳；節能減排；化工分離工程；案例教學；項目式

中國高度重視氣候變化應對與環境污染治理，國家主席在2020年時已宣布中國將力爭在2030年使二氧化碳排放量達到峰值，2060年前實現碳中和目標[1]。目前，我國碳排放量達到100億噸/年，其中化工行業排放量接近5億噸/年[2]。降低廢棄物排放，開發新型可再生能源，使國民經濟向低碳化轉型，均離不開技術創新。在此背景下，化工行業也將迎來新的機遇和挑戰，以碳中和為目標，開發綠色化工過程，加快廢物資源化利用，推動化學工業向高質量、綠色可持續方向發展，將對國民經濟發展和實現“雙碳”目標具有重要意義。因此，加速化工專業課程建設，提高化工高等教育水平，加強化工人才培養力度，才能有效促進化工行業高新技術發展，實現化工行業碳中和目標。化工分離工程是一門與工程技術密切相關的化工專業課程，涉及大量的工程實踐問題。作為化工專業的核心課程，如何在“雙碳”目標的大背景下，探索本課程教學的新模式，實現“新工科+工程教育專業認證+課程思政”指導下的人才培養目標，是擺在所有化工類高等院校面前亟需解決的關鍵問題。新工科建設為本課程提出了“瞄準化工前沿技術、注重學科交叉融合”的課程建設方向；工程教育專業認證為本課程提出了“以學生為中心、以產出為導向、持續改進”的課程教學標準；課程思政為本課程提出了“全程育人和全方位育人”的課程教育理念[3-5]。因此，本文擬從課程內容與課程思政兩方面探索案例教學模式，培養學生科學研究能力、工程實踐能力、創新創業能力，引導學生心懷國家、甘于奉獻，為我國社會發展而努力奮斗。

1案例教學的必要性

案例教學法是一種通過分析案例、啟發思考、引出結論的教學形式。任課教師可鼓勵學生對案例進行深入討論，培養學生分析和解決實際問題的能力，并掌握相關知識點。由于在學習化工分離工程專業核心課程之前，學生已經掌握了基礎化學、有機化學、物理化學、化工原理等專業基礎課程的相關知識，因而任課教師應該主動摒棄傳統的灌輸式教學方法，給予學生更多的獨立思考機會，引導學生從化工生產的案例中學習課程內容知識，或者運用所學知識解決案例中出現的實際問題，這樣才能啟發和喚醒學生對化工分離工程課程的學習熱情，提升學生活學活用的工程實踐能力。另一方面，課程思政是本科課程建設質量控制的重要環節，專業課程的課堂教學均應在種好責任田的基礎上，將思想政治理論貫穿其中，做到同向同行、協同發展。但是，如何能在專業課程講授過程中，使學生很自然地接受思想理論知識，甚至引起感情共鳴，對專業課的普通教師而言仍然具有挑戰。因此，任課教師也可采取案例教學的方式，像“鹽溶于水”一樣，將思政元素與專業課程內容有機結合，避免生搬硬套地堆砌思想理論知識。

2課程內容的案例教學

化工分離工程以化工傳質過程為主要內容，包括了精餾、吸收、萃取、吸附、膜分離等化工單元操作，同時涵蓋了熱力學、相平衡等基礎知識。化工分離工程與化工原理課程的主要區別在于，本課程主要解決化工實際生產過程中非理想物系中混合物的分離與提純問題，因此學習難度較高，學生往往不知從哪學，最后導致學不下去，使課程教學質量大打折扣。采用案例教學法，能極大地豐富教學活動內容，激發學生的學習驅動力，增強課堂教學效果。

2.1項目式案例教學

膜分離技術是化工分離工程課程中唯一涉及速率分離的內容，極具代表性。該技術不僅廣泛應用于工業生產，而且正加速進入尋常百姓家中，例如家用凈水裝置中就包含了微濾、超濾、反滲透等膜分離器件，因此學生對此較為熟悉，容易融入本次案例教學。在課堂教學中，任課教師可采用項目式案例教學方式，請學生設計一套合理膜分離凈水流程，使家用生活廢水實現零排放。教師首先可分別講授膜分離技術中各種膜分離器件的分離原理、異同點、優缺點、成本價格等知識，使學生充分了解各種膜分離器件的特點。根據上述知識，學生繼續通過查閱文獻資料，對膜分離技術加深了解，并結合項目目標，整理出1~2套備選工藝流程，經最終比選學生可提交一份自己設計的膜分離凈水流程。任課教師應認真批閱，從完成度、合理性、經濟性等方面評估學生項目作品，并對共性問題展開講解相關知識點，最后任課教師對整個項目式案例教學內容作總結發言，完成本次膜分離技術的案例教學實踐。通過項目式案例教學方式，學生能具有自主學習的能動力，在項目設計中深入學習膜分離技術的相關知識點，達到更好的教學效果。

2.2PBL式案例教學

吸收是化工分離工程課程中的重要傳質單元操作，該技術廣泛應用于化工行業中氣體分離過程。例如，針對易引起環境污染的SO2、NOx氣體，以及易引發溫室效應的CO2氣體，工業上常采用堿性溶液作為吸收劑處理工業尾氣，減少污染物的排放。在課堂教學中，可采用PBL式(ProblemBasedLearning)案例教學法，以脫碳為目標，請學生解決合成氨化工生產中二氧化碳減排的實際問題[6]。首先，任課教師可根據酸性氣體的特點，介紹MEA溶液、MDEA溶液、熱鉀堿溶液、燒堿溶液等堿性吸收劑供學生選擇使用。然后，教師以MDEA溶液為例，介紹吸收脫碳原理，即利用MDEA溶液在高壓常溫條件將天然氣或合成氣中的CO2吸收，同時CO2可在降壓和升溫的情況下從溶液中解吸出來，使溶液再生循環。最后，教師可指導學生采用其它吸收劑，分析分離原理，并進行分離工藝設計，重點考慮吸收后富液的解吸問題，貧液與半貧液流程設計，以及能耗投資費用等綜合因素。經過上述的案例教學，學生將對吸收原理、吸收-解吸流程、傳質過程有更深刻的理解，從而提高學生對本知識點的掌握程度。

3課程思政的案例教學

為貫徹對高等教育中立德樹人環節要求，實現全程育人與全方位育人目標，教育部于2020年5月頒布了《高等學校課程思政建設指導綱要》，要求從專業課程教學中開展思政教育，加快推進高校思政工作建設[7]。化工專業課程教學中，也應密切結合課程內容要點，深入挖掘思政內涵，將思政元素悄然融入課堂教學中，實現自然科學與思想政治教育的完美融合。下面將以案例教學為例，為學生培養愛國主義精神，樹立社會主義核心價值觀。

3.1情境式案例教學

萃取是化工分離工程中課程中對液體混合物的分離操作，具有廣泛的應用價值。我國采用萃取手段進行分離的案例最早可追溯至秦漢時代，古人將本草用水煎煮可入藥，實際上就是將本草中的藥用活性成分溶解于水中。本內容授課時可設計一幕在東晉時代有人感染瘧疾的場景，采用情境式案例教學法，請學生回答如果大家穿越回到古代，可以用什么方法治療瘧疾呢？這時，大家會馬上想到我國諾貝爾生理學或醫學獎得主屠呦呦女士，是她帶領研究組經歷380多次的實驗，190多個樣品的測定，終于在1971年利用乙醚溶劑從青蒿素中低溫萃取出青蒿素，并發現其對瘧原蟲具有完全的抑制作用。任課教師將以萃取青蒿素為例，講述了老一輩科學家埋頭苦干，不懼困難，無私奉獻的真實故事，鼓勵學生應樹立正確的民族自信、文化自信，堅持和認同優秀中華傳統歷史文化。進一步，教師可引申到在中國共產黨成立95周年大會上所提出的“四個自信”、“四個意識”、“四個全面”等重要論述與核心內涵，使學生充分感受到我國的制度優勢，鼓舞學生心懷國家、敢于奉獻、開拓進取，為實現“兩個一百年”奮斗目標而努力[8]。

3.2討論式案例教學

在“雙碳”目標背景下，綠色化工過程是大勢所趨，原材料的凈化、“三廢”的資源化利用，對實現化工生產的綠色循環經濟、甚至實現真正的零排放至關重要。任課教師可采用討論式案例教學方式，請學生自行資料查閱制作PPT完成匯報，通過相互討論的方式，證明化工分離工程在綠色化工生產中的重要作用，引導學生形成低碳環保意識，樹立低碳生活的價值觀，推進我國生態文明建設，促進社會全面發展。其次，教師還可教導學生擁有正確的科學觀，自覺培養創新意識，求真務實地刻苦研究，不斷探索新知識新領域，儲備知識學好本領，更應該為我國化工行業的高新技術發展貢獻自己的一份力量。

4總結

在“雙碳”目標背景下，化工分離工程課程的案例教學應從課程內容與課程思政兩方面進行開展。通過引入項目計劃，引導學生解決實際問題等方式，調動學生自主學習的能動力，促進課程教學計劃的實施。另一方面，采用情景化教學方式、組織案例討論等方式，引導學生關注綠色發展、加強社會使命感，為祖國社會主義建設做出貢獻。

作者:張逸 戢峻 熊蕓 鄧伏禮 丁一剛 單位:武漢工程大學化工與制藥學院