《工程熱力學(xué)》課程思政之我見

（上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院 上海 200000）

習(xí)總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)：“要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。”通過專業(yè)課程來開展思想政治教育，主要體現(xiàn)的是課程思政的隱性教育性質(zhì)，當(dāng)下的青年學(xué)生更傾向于在專業(yè)能力養(yǎng)成中接受思想政治教育，在專業(yè)素質(zhì)提升中形成正確的世界觀、人生觀。因此，老師把政治態(tài)度、政治認(rèn)同思想融入到專業(yè)課程教學(xué)中，梳理各門專業(yè)課程中蘊(yùn)含的思想政治教育元素和承載的思想政治教育功能，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，自覺接受思想政治教育，從而實(shí)現(xiàn)潛移默化的教育效果。

1 《工程熱力學(xué)》課程思政的必要性

熱力學(xué)是研究熱現(xiàn)象中物質(zhì)系統(tǒng)在平衡時(shí)的性質(zhì)和建立能量的平衡關(guān)系，以及提高能量轉(zhuǎn)換效率途徑的一門基礎(chǔ)理論學(xué)科。《工程熱力學(xué)》的理論基礎(chǔ)主要包括熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，其基本理論的應(yīng)用是根據(jù)熱力學(xué)基本定律，結(jié)合工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)熱能和其他能量轉(zhuǎn)換的各種熱力過程進(jìn)行熱力學(xué)分析及計(jì)算，最終尋找提高能量轉(zhuǎn)換效率的途徑與方法。

該課程是能源與動(dòng)力等專業(yè)的主要基礎(chǔ)專業(yè)課之一，學(xué)習(xí)好這門課程不僅能掌握基本的專業(yè)知識(shí)，也能夠解決生活、工程實(shí)踐中的問題，同時(shí)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前，熱力學(xué)研究的范圍涉及化工、冶金、超導(dǎo)、電磁、生物、暖通空調(diào)及低溫工程等各個(gè)領(lǐng)域，這些與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)。例如，人類社會(huì)的發(fā)展離不開能源的出現(xiàn)和使用，我國(guó)作為人口眾多的發(fā)展中國(guó)家，能源和環(huán)境問題一直成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約因素。而《工程熱力學(xué)》中關(guān)于能量轉(zhuǎn)換和利用過程的能量守恒和能質(zhì)貶值，對(duì)于當(dāng)今社會(huì)所提倡的綠色低碳發(fā)展具有重要的指導(dǎo)作用。因此，在學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》課程要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、環(huán)保、節(jié)能的意識(shí)。

2 《工程熱力學(xué)》課程與思政內(nèi)容關(guān)聯(lián)

2.1 科學(xué)家對(duì)熱力學(xué)的貢獻(xiàn)

在《工程熱力學(xué)》的發(fā)展長(zhǎng)河中，很多人為其作出了卓越的貢獻(xiàn)，如著名的焦耳、卡諾、克勞修斯等，這些科學(xué)家嘔心瀝血，經(jīng)過一次又一次的推論、實(shí)驗(yàn)、到得出結(jié)論，他們不畏困難，推動(dòng)力工程熱力學(xué)一步一步向前發(fā)展。

卡諾提出的卡諾定律在物理和工程領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，卡諾循環(huán)證實(shí)了單一熱源的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的，且所有工作在同溫?zé)嵩春屠湓粗g的可逆熱機(jī)，熱效率都一樣，不會(huì)因?yàn)楣べ|(zhì)不同而有所不同?？ㄖZ循環(huán)與卡諾定理在熱力學(xué)研究和指導(dǎo)熱機(jī)實(shí)踐中具有重大理論價(jià)值，同時(shí)為后來的研究學(xué)者提供了寶貴的思想。然而縱觀卡諾的一生，他在物理學(xué)史上的認(rèn)可程度似乎并沒有他的貢獻(xiàn)大，在克勞修斯的工作之前，卡諾對(duì)熱的本質(zhì)的正確的理解并沒有得到重視，即使沒能引起重視，卡諾仍沒停止他的研究，正是他這種永不言棄的精神，才能有如此卓越的成果，是他奠定了熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)。聯(lián)系卡諾的事跡，我們不難發(fā)現(xiàn)成功不是一蹴而就的，有時(shí)候即使不被認(rèn)可，也要堅(jiān)持自己，不忘初心，牢記使命，勇敢探索新道路，在新道路上砥礪前行。

克勞修斯是熱力學(xué)的主要奠基人之一，他重新闡述了卡諾定理，把熱理論推至一個(gè)新的高度?？藙谛匏乖?850年發(fā)表的論文中，首次明確指出熱力學(xué)第二定律的基本概念，他在1865年引進(jìn)了熵的概念，利用熵這個(gè)參數(shù)，證明了：在任何孤立系統(tǒng)中，熵只能增加或者不變，不能減少。他從青年開始，就決定對(duì)熱力學(xué)進(jìn)行一系列的研究以提高熱機(jī)的效率，因此在學(xué)生時(shí)期就為以后的發(fā)明研究打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?？藙谛匏沟慕?jīng)歷告訴我們應(yīng)該找準(zhǔn)奮斗目標(biāo)、人生方向，并為此不斷努力，社會(huì)主義的偉大建設(shè)需要人才，學(xué)生在青少年時(shí)期應(yīng)該努力學(xué)習(xí)，充實(shí)自我，為社會(huì)主義建設(shè)添磚加瓦。

2.2 研究方法

熱力學(xué)的研究方法分為兩種，一種是宏觀方法，另一種是微觀方法。這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，本書的內(nèi)容主要采用宏觀平衡的經(jīng)典熱力學(xué)法，在對(duì)其不足之處，用微觀方法加以彌補(bǔ)。比如統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)法能解釋經(jīng)典熱力學(xué)法中不能解釋的熵增原理、比熱原理等，彌補(bǔ)了經(jīng)典熱力學(xué)法的不足。工程熱力學(xué)中所采用的研究方法讓學(xué)生明白任何事物都有辯證的關(guān)系，要善于抓重點(diǎn)，集中力量解決主要矛盾，并學(xué)會(huì)統(tǒng)籌兼顧，主次矛盾兩者可相互轉(zhuǎn)換、相輔相成。

熱力學(xué)通過對(duì)熱力系統(tǒng)、過程進(jìn)行簡(jiǎn)化，使復(fù)雜問題以量化并得以研究，比如絕熱系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)、可逆過程、卡諾循環(huán)等，并通過研究系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)變化，得到系統(tǒng)內(nèi)外交換的能量，如可逆過程的功量變化W=∫pdv；對(duì)這些熱力學(xué)概念、理論的講解，可以教會(huì)學(xué)生研究問題的方法、視角，啟發(fā)、培養(yǎng)學(xué)生研究問題的思維模式。學(xué)習(xí)是一個(gè)由淺入深的過程，通過對(duì)表面現(xiàn)象的觀察，進(jìn)而深入學(xué)習(xí)了解事物的內(nèi)部本質(zhì)，正如分析熱力過程的目的在于根據(jù)過程特點(diǎn)和狀態(tài)方程來確定狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，從而揭示變化規(guī)律與能量傳遞的一般性結(jié)論。當(dāng)掌握透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力時(shí)，再去學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》這門課程時(shí)會(huì)容易很多，學(xué)習(xí)也更有效率。

2.3 熱力學(xué)原理的指導(dǎo)意義

熱力學(xué)定律包括熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律及熱力學(xué)第三定律，其中最重要的是熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換及守恒定律，它從能量的數(shù)量方面揭示了能量轉(zhuǎn)換的客觀規(guī)律。熱力學(xué)第二定律從能量質(zhì)的角度出發(fā)，得出能量轉(zhuǎn)換時(shí)能的質(zhì)要貶降，解決了與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程能夠進(jìn)行的方向、條件、限度的問題。熱力學(xué)的第一、第二定律系統(tǒng)地闡述了為什么能量是守恒的我們?nèi)匀灰?jié)約資源。能量在轉(zhuǎn)換的過程中雖然數(shù)量是守恒的，但其質(zhì)量不斷衰退。因此，我們要加強(qiáng)對(duì)低品位能的利用，合理用能，提高能的品質(zhì)。熱力學(xué)定律讓學(xué)生明白能源并不是取之不盡、用之不竭的，一定要節(jié)約用能、合理用能。

熵是熱力學(xué)中表征物質(zhì)狀態(tài)的參量之一，在孤立的熱力學(xué)系統(tǒng)中，熵總是增大或者不變，不能減少，這就是著名的熵增原理。熵增過程是一個(gè)自發(fā)地由有序向無需發(fā)展的過程，因此能用熵增原理來判斷過程進(jìn)行的方向。熵增原理有兩個(gè)重要的前提是在孤立系統(tǒng)中且無外力做功。熵增原理具有重要的哲學(xué)意義，無論是對(duì)個(gè)人或社會(huì)，都有很大的啟迪作用。薛定諤曾說過：“人活著就是在對(duì)抗熵增定律，生命以負(fù)熵為生?！币?yàn)槭虑榭偸浅卦龅姆较蜻M(jìn)行，所以符合熵增的似乎都變得很容易。生活中我們會(huì)遇到各種各樣的問題，如果我們不去解決這些問題，任其發(fā)展，生活就會(huì)一團(tuán)糟，人也會(huì)變得焦慮不安，最終迷失自我，渾渾噩噩地過完這一生。因此為了實(shí)現(xiàn)生命的熵減，我們要嚴(yán)于律己、修身養(yǎng)性，通過自我約束來抵抗這種不可逆轉(zhuǎn)的熵增。從社會(huì)的角度出發(fā)，社會(huì)的發(fā)展就是一個(gè)熵增的過程，如果沒有國(guó)家的干預(yù)和管理，社會(huì)就會(huì)變得混亂不堪，所以需要各種法律和政策來維持社會(huì)的秩序。熵增是一種自然規(guī)律，人和社會(huì)持續(xù)不斷的進(jìn)步就是在與熵增做對(duì)抗，對(duì)抗熵增只有打破孤立系統(tǒng)且對(duì)外做功，才有可能實(shí)現(xiàn)熵減，讓生活、生命變得更精彩。

3 《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)方法的改革

在該課程教學(xué)中，教師根據(jù)不同專業(yè)的需求合理地設(shè)計(jì)教學(xué)方案，制定教學(xué)計(jì)劃，重點(diǎn)教會(huì)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法和技巧，讓學(xué)生舉一反三，靈活變通。比如在學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律的表述時(shí)，讓學(xué)生用反證法去證明為什么說克勞修斯的說法和開爾文-普朗克的說法是完全一致的，學(xué)生在證明的過程當(dāng)中會(huì)深刻理解其本質(zhì)，進(jìn)而明白熱力學(xué)第二定律的其他表述，如能量降級(jí)原理、微觀說法等。這是一個(gè)“授人以漁”的過程，遠(yuǎn)比讓學(xué)生死記硬背各種表述說法好，教導(dǎo)學(xué)生不管是在學(xué)習(xí)中還是在日常生活中，規(guī)矩都是死的，但人是活的，要學(xué)會(huì)變通，變則通，通則久。

在科技高速發(fā)展的今天，教師也要與時(shí)俱進(jìn)，調(diào)整自己的教學(xué)模式，善于利用互聯(lián)網(wǎng)與學(xué)生進(jìn)行線上線下的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在當(dāng)今社會(huì)，學(xué)生幾乎人手一部手機(jī)，且手機(jī)越來越智能化，因此很多學(xué)生都變成了“低頭族”。為了改善這種狀況，課堂上老師可以利用手機(jī)上的各種學(xué)習(xí)軟件，如釘釘、學(xué)習(xí)通等進(jìn)行搶答、抽答，調(diào)動(dòng)課堂氛圍，課下還可以通過QQ、學(xué)習(xí)通等布置作業(yè)，調(diào)查了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于老師及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。今年的疫情來勢(shì)洶洶，學(xué)生無法去學(xué)校上課，很多學(xué)校為了不耽誤學(xué)生學(xué)習(xí)選擇了線上教學(xué)的方式，線上教學(xué)有利有弊，一方面學(xué)生可以不受時(shí)間和空間的限制隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)，另一方面線上教學(xué)缺少互動(dòng)性和真實(shí)性，很多學(xué)生不適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的模式，對(duì)于那些本就不熱愛學(xué)習(xí)的學(xué)生，線上的課堂教學(xué)成為了他們枕邊的安眠曲?；ヂ?lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)是一把雙刃劍，善于利用的同學(xué)能夠通過網(wǎng)絡(luò)豐富眼界，學(xué)習(xí)到更多的知識(shí)，不善于利用的同學(xué)則會(huì)沉溺于網(wǎng)絡(luò)的紛雜世界中而無心學(xué)習(xí)。這就像《工程熱力學(xué)》課程中的不同的的熱力過程，能量的轉(zhuǎn)換形式也不一樣，通過對(duì)能量轉(zhuǎn)換的講解，告訴學(xué)生手機(jī)、電腦等不是只能用來玩的，還可以用來學(xué)習(xí)，讓手機(jī)成為我們變得優(yōu)秀的工具而不是成為墮落的源泉。

4 結(jié)論

大學(xué)思政課是大學(xué)教育的基礎(chǔ)，能提高學(xué)生的精神覺悟，轉(zhuǎn)變學(xué)生思想，為其樹立正確的人生觀、世界觀、價(jià)值觀。《工程熱力學(xué)》這門課程中包含了許多思想道德哲理，學(xué)生通過對(duì)《工程熱力學(xué)》的學(xué)習(xí)，將進(jìn)一步深化了解我們?yōu)槭裁匆?jié)源資源、保護(hù)環(huán)境，同時(shí)在學(xué)習(xí)熱力學(xué)基本原理和科學(xué)家的貢獻(xiàn)時(shí)，能深刻體會(huì)到每一個(gè)成功都來之不易，需要不忘初心地去堅(jiān)守。把思想政治教育貫穿《工程熱力學(xué)》教學(xué)全過程，在課程中融入思政內(nèi)容，在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行德育滲透，讓學(xué)生學(xué)好文化課的同時(shí)進(jìn)行道德政治教育，這需要學(xué)校、老師、學(xué)生的共同努力。