宋文靜 李昱達(dá) 郭 琳 賴偉坤

(1. 武漢工程大學(xué) 化工與制藥學(xué)院 綠色化工過程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430205;2. 廈門大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 醇醚酯化工清潔生產(chǎn)國家工程實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361005)

世界處于大發(fā)展大變革大調(diào)整時期,各種思想文化頻繁交流交融交鋒,更加凸顯了文化軟實(shí)力在綜合國力競爭中的戰(zhàn)略地位。黨的十八大以來,以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視文化走出去工作,提出新形勢下提高國家文化軟實(shí)力和中華文化影響力的一系列明確要求[1]。黨的十九大報(bào)告又指出“堅(jiān)定文化自信”。此背景下,我國對文化輸出的重視程度也在不斷增強(qiáng),強(qiáng)調(diào)“文化自信”。中國有句古話叫“落其實(shí)思其樹,飲其流懷其源”。要推動中華文化走出去,必然要堅(jiān)定文化自信。優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是文化自信之根。作為高校教師,我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生具有滿足國家重大戰(zhàn)略和地方發(fā)展需求的專業(yè)技能,在當(dāng)前復(fù)雜外部局勢下,還應(yīng)要求學(xué)生具有國家民族的自信及文化自信,將文化的基因根植在他們的社會觀、價(jià)值觀、人生觀、世界觀中,培養(yǎng)學(xué)生的正確價(jià)值取向。這也正是我們學(xué)科建設(shè)的根本任務(wù)——人才培養(yǎng)。因此,在文化強(qiáng)國和課堂思政改革的當(dāng)下,更要營造多維度、多方面、多層次的思政教學(xué)思考。

近年來,隨著國家對科研支持力度的加大,中國的科技論文數(shù)量與質(zhì)量也逐年提升。能源科學(xué)在其中占據(jù)了重要地位。一方面由于能源是國家急需且高度關(guān)注的戰(zhàn)略領(lǐng)域,事關(guān)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的能力和水平,決定著國家能否長治久安。另一方面,能源科學(xué)也是國際重大科學(xué)前沿,Science?？匾鈱ⅰ叭绾渭昂螘r替代石油”列為未來最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題之一。能源問題的關(guān)鍵支撐學(xué)科是化學(xué)和化學(xué)工程。能源化工作為熱門方向,研究較多,高水平論文較多?？萍紓鞒?文化輸出,建立文化自信成為一種流行趨勢[2]。越來越多的高?？蒲泄ぷ髡咴诎l(fā)表自己研究成果時,將中國元素設(shè)計(jì)在刊物封面[3],這不但形象生動地闡述了化學(xué)變化過程或機(jī)理研究內(nèi)容,而且深入挖掘了中華文化內(nèi)涵,切實(shí)弘揚(yáng)了中國精神。期刊封面上中國元素的大量涌現(xiàn)是廣大科研工作者對中華文化的自信驕傲,同時也是我國文化軟實(shí)力建設(shè)的一大表現(xiàn)。梳理化學(xué)知識邏輯和中華文化的深入自然聯(lián)系,將更有助于增強(qiáng)研究生等廣大青年學(xué)生的文化自信和對專業(yè)的認(rèn)可,同時可以促進(jìn)能源化工學(xué)科的整體思政建設(shè)。

1 文化自信在高?？蒲泄ぷ鞒晒械妮敵雠c體現(xiàn)

1.1 神話歷史故事

中華傳統(tǒng)神話故事反映出了中華民族的特性,從“女媧補(bǔ)天”[4]、“愚公移山”[5]、“哪吒鬧?！盵6]、“鯉魚躍龍門”[7]、“草船借箭”[8]、“松齡鶴壽”[9]等故事,可以看出中華民族是一個自強(qiáng)不息、富有希望的民族。借助中華傳統(tǒng)神話故事,表達(dá)出科研工作者對科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的美好向往。

廈門大學(xué)王野團(tuán)隊(duì)[10]以一張“鯉魚躍龍門”的封面圖重點(diǎn)體現(xiàn)了能源轉(zhuǎn)化過程中使用功能耦合策略的雙功能催化劑成功將合成氣及CO2轉(zhuǎn)化制成液體燃料和烯烴、芳烴等化學(xué)品的過程(圖1)。作者將反應(yīng)物合成氣和CO2化身為兩條鯉魚,而兩扇大紅門分別代表由Co、Ru、金屬碳化物等費(fèi)托納米粒子和SAPO-34/SSZ-13/ZSM-5等沸石分子篩組成的催化劑。鯉魚(反應(yīng)物)躍過紅門(催化劑)時,經(jīng)過門的擇形作用,選擇性地變身成仙鶴(液體燃料和精細(xì)化學(xué)品),翱翔而去。該設(shè)定生動形象地表明了偶聯(lián)策略的重要性,以及作者對能源轉(zhuǎn)化過程的美好愿景。

圖1 鯉魚躍龍門(合成氣制燃料及化學(xué)品)、哪吒鬧海 (電解水析氧)、鵲橋相會(電化學(xué)合成氨)封面圖

清華大學(xué)研究生院楊誠等[6]用“哪吒鬧?！钡男蜗笳故倦娊馑鲅醴磻?yīng)(OER)(圖1)。電解水技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用受限于陽極氧析出反應(yīng)速率較小,尤其是在大電流密度工作環(huán)境下,OER所需要的過電位更大,因此開發(fā)高性能的OER電催化劑意義重大。封面圖作者以“妖龍”代表被分解的水,“哪吒”代表NiFe納米線陣列催化劑電極,氣球則為分解產(chǎn)物“H2”和“O2”。該圖充分體現(xiàn)哪吒舍生取義(用催化劑來加速奪取氫氣和氧氣)、為民服務(wù)的精神。

合成氨過程對于我們今天經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性毋庸置疑。目前,工業(yè)上氨是以Haber-Bosch工藝,通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接合成,此方法造成了大量的能源消耗和二氧化碳排放。電化學(xué)固氮反應(yīng)由于反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好且過程可持續(xù)而具有重要意義,但它需要一種高效的催化劑來克服N2活化的困難。寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院羅民等[11]形象地用鵲橋相會描述了這一過程(圖1)。橋代表作者制備的空心微管結(jié)構(gòu)的雙功能電催化劑MOF-derived C@NiO@Ni,在浩瀚銀河(0.1 mol·L-1KOH電解液)中,牛郎代表H+,織女代表N2,在電催化過程中不斷產(chǎn)生NH4+中間體(蝴蝶),其中橋(催化劑)對于高效電催化固氮的NH3產(chǎn)率具有重要作用。

1.2 文化符號

除了基于我國的歷史神話故事,高校工作者的科研展示工作還主動傳承了民族特色的文化符號和文化中博大精深的哲學(xué)思想。

廈門大學(xué)王野等[12]在描述生物燃料制備化學(xué)品這一過程中,以二氧化鈦材料為太極,二氧化鈦表面氧空位缺陷為陽極,富氧空位為陰極,生物質(zhì)基香草醛和糠醛等醛基與富氧空位處強(qiáng)相互作用,進(jìn)而C—C耦聯(lián),加氫生成芳香族和呋喃族醇(圖2)。太極圓居中,整個催化材料循環(huán)體系貫通且具有一種柔中帶剛的力量感。幾片飄散的綠葉象征著綠色生物質(zhì)能源,巧妙融合、有機(jī)統(tǒng)一,暗示生物質(zhì)光催化過程生生不息、周而復(fù)始的特質(zhì),表達(dá)了綠色可持續(xù)的社會主義價(jià)值觀。

圖2 太極圖、龍馬精神、龍戲珠、川劇變臉等文化符號 在高校能源化工過程科研工作中的體現(xiàn)

極具中國特色的水墨畫近年來也愈發(fā)頻繁地被高校工作者用來展示科研工作。北京理工大學(xué)唐愛偉等[13]以龍騰馬躍的水墨畫形象生動地闡述了其關(guān)于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)在電子器件和能量轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用(圖2)。龍表示Cu2+,其向油/水界面的遷移速度更快,馬In3+由于帶電荷數(shù)較大,移動緩慢,此處檸檬酸的加入猶如黑馬的雙翼助其展翅高飛,迅速提高In3+的遷移率,象征著檸檬酸的加入是形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。龍馬在畫面上不停地穿梭,猶如化學(xué)變化過程中陽離子交換反應(yīng)引導(dǎo)Cu31S16-CuInS2HNS的各向異性生長。此畫意蘊(yùn)生動,氣勢雄渾,同時也表達(dá)了科研人員的龍馬精神。重慶大學(xué)張育新等以水墨畫為背景,傳統(tǒng)龍珠代表MnO2,龍珠外墨層包裹,墨龍纏繞,構(gòu)筑新穎的NiMn Oxide@MnO2,與電閃雷鳴一起,象征著具有高贗電容性能的納米陣列材料[14]。這一表達(dá)既體現(xiàn)了傳統(tǒng)“龍戲珠”的主題,又暗示著文章中材料與氧化石墨烯組成的非對稱器件的高循環(huán)穩(wěn)定性。而整個龍珠的光電散發(fā),則與文中電氣連接相對應(yīng)。

重慶大學(xué)更是將我國川劇人物變臉以及唐代詩人李白描寫的我國十大風(fēng)景名勝之一的長江三峽景觀生動地體現(xiàn)在異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料電解水制氫過程中(圖2)[15]。川劇變臉是我國表演藝術(shù)中重要的組成部分,是歷代川劇藝人共同創(chuàng)造并傳承下來的藝術(shù)瑰寶。尋求一種清潔和可再生的能源系統(tǒng)對于解決能源困境,以及緩解日益惡化的環(huán)境污染問題至關(guān)重要。作者以變臉隱喻異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料,以其多變、創(chuàng)新的形式比喻異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成的多樣性。同時,作者用一幅水墨三峽風(fēng)光為背景,變臉的藝人屹立于長江之中,并細(xì)致地在重山頂峰加上電,暗指異質(zhì)結(jié)催化劑催化電解水制氫這一過程。江上左右兩邊用兩種明暗不同的色彩表示江水,泛起兩只小舟,不由讓人想起李白“千里江陵一日還”“輕舟已過萬重山”的豪放曠闊的詩句,有種“行看流水坐看云”的流暢輕快,再融入江山的壯麗多姿,不禁讓人感慨中華文化的博大精深。山石上用中華藝術(shù)繁體字鐫刻著“研究學(xué)術(shù) 造就人才 佑啟鄉(xiāng)邦 振導(dǎo)社會”這一重慶大學(xué)的辦學(xué)定位理念,為廣大青年學(xué)生做榜樣,樹立起重大超前而堅(jiān)實(shí)的精神支柱。這種以變和融為原則進(jìn)行的創(chuàng)新,將感性體悟融入自然科學(xué)的理性感知的文化傳播,可能更能引導(dǎo)受眾開悟啟慧,感受中國科研工作者對中國傳統(tǒng)文化的深厚理解。

1.3 山水建筑

隨著綠水青山、生態(tài)治理的綠色發(fā)展理念深入人心,高校工作者也致力于污水處理項(xiàng)目的開發(fā)。針對水資源鈾污染問題,東華理工大學(xué)郭亞丹教授等選用艷陽天下桂林的青山綠水圖為背景,展示了“孤舟蓑笠翁”的形象,把石墨烯與氧化鐵復(fù)合的催化劑比作輕舟,在陽光的作用下,通過漁翁手中的線傳輸電子,促進(jìn)了輻射性的U (VI)的還原,將含鈾廢水中溶解的U6+為轉(zhuǎn)化為不可溶的U4+,以沉淀形式析出,從根本上降低鈾在水和自然環(huán)境中的遷移(圖3)[16]。工作醒目突出,又融為一體,呼吁大家關(guān)注水污染與水治理。綠水青山,就是金山銀山。在科研工作者和公眾的共同努力下,青山常在綠水長流,桂林山水仍可甲天下。

圖3 桂林山水甲天下和故宮大紅門在環(huán)境保護(hù)和 我國開放的大國氣象精神的體現(xiàn)

除了宣傳我國的秀麗山水,我國獨(dú)特的建筑風(fēng)格,如長城[17]、四合院[18],也被科研工作者搬上科研的大屏幕。大連理工大學(xué)孫立成教授等以我國北京故宮大紅門為背景,左右兩側(cè)大門分別標(biāo)識著分子催化劑和半導(dǎo)體,橫幅是水裂解,預(yù)示著將分子催化劑和半導(dǎo)體有機(jī)復(fù)合,才能有效地開啟水分解的大門,頗有一番“水分解大門常打開,開放懷抱等你”的意境,展現(xiàn)了大國情懷[19](圖3)。光電催化水分解產(chǎn)氫是目前極具前景的將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的手段。文中綜述了近年來多種分子催化劑和半導(dǎo)體復(fù)合物電極的研究進(jìn)展,包括陰極和陽極的催化劑電極的復(fù)合策略以及催化性能,同時也提出了該領(lǐng)域的研究挑戰(zhàn)以及展望。

隨著科研工作者的不斷努力創(chuàng)新,更多具有中國特色的文化象征,如用剪紙工藝技術(shù)設(shè)計(jì)的含龍圖騰、鯉魚等[20],熊貓、鳳凰、青花瓷,甚至東漢張衡的地動儀[21]都被拿來做封面,言簡意賅地讓冰冷的自然科學(xué)有了豐富多彩的一面,潛移默化中用中國特色表達(dá)出各種化學(xué)反應(yīng)中存在的不可言狀的美。

2 如何加強(qiáng)文化自信融入能源化工學(xué)科教學(xué)工作

在教學(xué)過程中,將傳統(tǒng)文化與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合,創(chuàng)造性地探索挖掘更多優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的表現(xiàn)形式。在實(shí)際教學(xué)中靈活選擇教學(xué)素材,使教學(xué)內(nèi)容更加豐富。如講到吸放熱反應(yīng)時,涉及硝酸銨與2020年黎巴嫩貝魯特港口大爆炸的實(shí)例。我們可以將硝酸銨形象地比喻成孫悟空,是一種身份多變的化學(xué)物質(zhì)。教會學(xué)生使用思辨的視角科學(xué)認(rèn)識和看待硝酸銨,它可“上天”作為航天助力器氧化劑,推動航天事業(yè)更加輝煌,也能“入地”,作為氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。它造福于人類生活質(zhì)量和航天事業(yè)的發(fā)展,是天使。同時,它也是第二次世界大戰(zhàn)時炸藥制造的必備材料,留下了慘痛的記憶,是魔鬼。在講鋰金屬電池這一章節(jié)時,鋰電池的有機(jī)碳酸鹽電解質(zhì)受高溫易燃燒。這時以鳳凰浴火重生比喻新型智能液體電解質(zhì),其在熱暴露下可自我重塑,迅速轉(zhuǎn)化為固態(tài),表現(xiàn)出出色的安全性,死灰中復(fù)活,愈發(fā)美艷[22]。在講授鉀離子混合型電容器時,為了形象地展示鉀離子在電極材料間的遷移,將用于鉀離子存儲的雙雜原子摻雜的三維多孔碳納米片比喻為舟,魚的游動代表鉀離子的遷移,最終放電點(diǎn)亮船尾的燈籠。用中國古代的傳統(tǒng)垂釣文化“閑來垂釣碧溪上,忽復(fù)乘舟夢日邊”的動靜變化向同學(xué)們傳達(dá)鉀離子電容器中的科學(xué)之美[23]。介紹石化行業(yè)常用的催化材料分子篩結(jié)構(gòu)時,可形象地將各種具有8元環(huán)、10元環(huán)、12元環(huán)和20元環(huán)的納米多級孔分子篩,比喻成《西游記》中常見的盤絲洞,體現(xiàn)互連孔結(jié)構(gòu)[24]。能源化工學(xué)科的課程內(nèi)容中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)史事,通過融入能源化工史實(shí)的學(xué)習(xí),可以讓學(xué)生了解能源化工知識發(fā)展的過程,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究精神和科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成。教師從自己的教學(xué)活動出發(fā),滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要,針對性實(shí)施教學(xué),既鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識,又提高知識文化層次。比如課本中介紹煤化工、石油化工、生物質(zhì)能源及電池的時候,用發(fā)展、探究精神講述能源科學(xué)史實(shí),同時分辨主要矛盾和次要矛盾,學(xué)會用對立統(tǒng)一的視角看待能源發(fā)展過程,并引入中國在相應(yīng)方面科學(xué)前沿中的研究案例,介紹相應(yīng)的中國科學(xué)家團(tuán)隊(duì)及成果,如:關(guān)于煤化工的發(fā)展,大連化物所的劉中民等以煤為原料制合成氣,經(jīng)甲醇制得低碳烴的成果;潘秀蓮、包信和等及廈門大學(xué)王野等在合成氣制低碳烯烴、高碳醇等方面的成果。千千萬萬個化學(xué)工作者腳踏實(shí)地地從事著相關(guān)工作,為中國科研發(fā)展貢獻(xiàn)力量,從而增強(qiáng)學(xué)生的參與感和代入感,激勵學(xué)生熱愛能源化工,堅(jiān)定民族自信心。

在制作教學(xué)課件的過程中,為了提升課件的吸引力,將中華傳統(tǒng)文化應(yīng)用到枯燥的化學(xué)教學(xué)中,利用其獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格會極大提高學(xué)生的課堂注意力。如,氧化物、金屬、合金材料等可以以中國傳統(tǒng)文化中的圍棋為例,以白棋黑棋的排布代表原子的排布,不同的棋子組合代表不同的原子組合,形象地說明具有原子分散性的負(fù)載貴金屬,因其具有最大的原子效率和獨(dú)特的反應(yīng)活性而在催化方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值[25]。通過引入中國特色的文化符號,使多媒體化學(xué)教學(xué)要達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。這對于學(xué)生的發(fā)散性思維有很好的促進(jìn)作用,也能更有效地幫助學(xué)生填充知識框架。

3 文化自信背景下,青年教師在能源化工學(xué)科的思考

青年教師,應(yīng)注重自身文化素質(zhì)提高,加強(qiáng)自身對傳統(tǒng)文化及現(xiàn)代社會主義核心價(jià)值觀的系統(tǒng)學(xué)習(xí),透徹領(lǐng)會核心文化價(jià)值觀的精髓。文化自信需要人們清醒認(rèn)識自己的文化從哪里來、現(xiàn)處何處、又將走向何方,在此基礎(chǔ)上自覺承擔(dān)文化責(zé)任。堅(jiān)定信心講好中國故事,樹立當(dāng)代中國青年良好形象。在自己擅長的科學(xué)領(lǐng)域找到切入點(diǎn),將所授專業(yè)課程的知識點(diǎn)及所從事的科學(xué)研究方向有機(jī)融合,堅(jiān)定文化自信和持續(xù)輸出,提高文化軟實(shí)力,方可實(shí)現(xiàn)建設(shè)具有強(qiáng)大感召力和影響力的中華文化軟實(shí)力的最終目標(biāo)。

廣大高校工作者要與時俱進(jìn),采用多種教學(xué)方式,深入推進(jìn)智慧教學(xué),既要運(yùn)用好課堂直觀手段傳播文化知識,同時也要將個人科學(xué)研究內(nèi)容以文字、圖片、視頻等形式呈現(xiàn)給大眾,達(dá)到以身作則的傳播效果。習(xí)近平總書記在高度稱贊中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化時,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展。毫無疑問,高?？茖W(xué)工作者在科研工作中,熟練地在化學(xué)變化過程中滲透中國獨(dú)特的文化內(nèi)涵,以論文封面的形式、用科學(xué)藝術(shù)的語言講好中國故事。這不僅能呈現(xiàn)出中華傳統(tǒng)的光輝和中華人民的良好品格力量,而且有利于擴(kuò)大中國文化輸出,進(jìn)而引起世界各國人民的共鳴,擴(kuò)大中國的文化影響力。

4 結(jié)語

全球化背景下,文化軟實(shí)力建設(shè)已被列入我國國家發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是中國文化軟實(shí)力最深厚的資源。大學(xué)作為文化傳播建設(shè)的陣地,加快文化和科技的深入融合發(fā)展,要培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)技術(shù)展示輸出中國文化的能力,提升我國的文化軟實(shí)力。中國傳統(tǒng)文化底蘊(yùn)博大精深,化學(xué)之變凸顯中國文化元素富有彈性的內(nèi)涵闡釋,教師要讓人文精神融匯在科學(xué)精神中,讓科技力量融匯在自然力中,實(shí)現(xiàn)中國傳統(tǒng)文化藝術(shù)的科技轉(zhuǎn)化與價(jià)值,培養(yǎng)出一大批致力于能源化學(xué)研究、開發(fā)、應(yīng)用,具有民族文化自信的高素質(zhì)人才,以服務(wù)于國家能源戰(zhàn)略發(fā)展,滿足社會需求。