熱工理論基礎(chǔ)課程思政的探索與實踐

周嚇星，楊文斌，饒久平，曾欽志

（福建農(nóng)林大學(xué) 材料工程學(xué)院，福建 福州 350002）

熱工理論基礎(chǔ)是研究熱能在工程上有效利用的一門綜合性技術(shù)科學(xué)，是21世紀(jì)林業(yè)工程類、能源動力類、機械類、交通運輸類、土建類、材料類、化工與制藥類、輕工紡織食品類、環(huán)境與安全類專業(yè)人才工程素質(zhì)的重要組成部分[1]。熱工理論基礎(chǔ)這門課面向木材科學(xué)與工程專業(yè)大二學(xué)生，是專業(yè)必修課，其課程目標(biāo)是掌握熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換和熱量傳遞的規(guī)律性，了解熱工設(shè)備是如何按照熱工理論研究的規(guī)律進行工作，了解提高能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟性的途徑和技術(shù)措施，為學(xué)生今后從事木材工業(yè)的科研工作和解決實際工程問題的初步能力奠定必要的熱工理論基礎(chǔ)。近兩年的教學(xué)工作中，課程團隊教師積極貫徹“三全”育人的教育方針，探索如何在課程教學(xué)過程中實現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)同頻共振、協(xié)同育人，獲批學(xué)校課程思政教改項目，課程思政教學(xué)育人效果良好。

1 熱工理論基礎(chǔ)的課程特點

熱工理論基礎(chǔ)主要包含工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分，工程熱力學(xué)主要研究熱能和機械能之間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律及提高能量轉(zhuǎn)換經(jīng)濟性的途徑和技術(shù)措施；傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的規(guī)律。熱工理論基礎(chǔ)課程理論性強，涉及較多的公式和定律，比較枯燥難懂，而且需要學(xué)生有較強的實踐性，掌握提高能源轉(zhuǎn)換效率、合理利用能源的辦法和途徑。

2 熱工理論基礎(chǔ)課程思政的具體措施

發(fā)揮專業(yè)課程的隱性教育功能，以育人和專業(yè)知識傳授、能力培養(yǎng)為目標(biāo)，探求恰當(dāng)?shù)恼n程思政融入路徑，培養(yǎng)德才兼?zhèn)淙姘l(fā)展的人才具有重要的意義[2]。將“立德樹人”作為教學(xué)工作的中心環(huán)節(jié)，切實增強教師的“育德意識”和思政素養(yǎng)，做好課程的整體規(guī)劃，在理論知識的講述和實驗課程的操練基礎(chǔ)上，無痕地融入思政元素，以學(xué)生的獲得感為“課程思政”改革效果的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，達到“春風(fēng)化雨，潤物無聲”的效果，實現(xiàn)全程育人。

2.1 凝練課程思政目標(biāo)

在課程教學(xué)中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)相結(jié)合，注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約利用能源和資源意識，提升學(xué)生的生態(tài)文明意識，加強學(xué)生節(jié)能減排觀念；弘揚精益求精的大國工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新的科學(xué)思維能力；引導(dǎo)學(xué)生熱愛知識、熱愛科學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、勤于實踐的能力；倡導(dǎo)并踐行社會主義核心價值觀，增強學(xué)生科技強國意識，培養(yǎng)學(xué)生具有一顆感恩的心和科技報國的家國情懷，樹立“強國志，報國行”的遠大志向。

2.2 挖掘與融入思政元素

2.2.1 融入節(jié)能減排意識和生態(tài)文明教育

“節(jié)約資源是我國的基本國策”，節(jié)能減排是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會主義和諧社會的重大舉措，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇，是維護中華民族長遠利益的必然要求。十九大報告中，習(xí)總書記指出堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，推動生態(tài)文明建設(shè)。

2.2.2 融入科學(xué)發(fā)展觀教育

通過講解工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的發(fā)展史，詮釋其所蘊含的以人為本、全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)的發(fā)展觀，引導(dǎo)學(xué)生珍惜大學(xué)四年時光，制定目標(biāo)，規(guī)劃人生。

2.2.3 融入求真務(wù)實的態(tài)度和工匠精神

熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律揭示了第一類和第二類永動機的想法都是徒勞的，強化學(xué)生對“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的理解，培養(yǎng)學(xué)生務(wù)實的科研態(tài)度。工匠精神是一種嚴(yán)謹(jǐn)認真、精益求精、追求完美、勇于創(chuàng)新的精神。引導(dǎo)學(xué)生不僅需要嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，更要勇于創(chuàng)新。

2.2.4 融入科技強國、科技報國理念

闡述熱力學(xué)發(fā)展史，弘揚老一輩科學(xué)家為祖國科研事業(yè)奮斗終身的精神，結(jié)合當(dāng)前科研熱點以及科研改變生活的實例，引導(dǎo)學(xué)生樹立科教興國的意識，培養(yǎng)學(xué)生科技報國的情懷。強化工程倫理教育，深化工程師職業(yè)倫理和社會責(zé)任的價值培育，明確指出工程實踐對人類生存與發(fā)展的重要意義。

2.2.5 融入中華民族傳統(tǒng)高尚品格

“善上若水”“向上向善”“德厚者流光”“勿以善小而不為，勿以惡小而為之”，在課程講解時挖掘古人處世的人生哲理，號召學(xué)生以正確的榮辱觀為指導(dǎo)，堅定正確的行為導(dǎo)向。

2.3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法

2.3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新教學(xué)方法

創(chuàng)新教學(xué)模式、改革教學(xué)手段、優(yōu)化教學(xué)資源，實現(xiàn)“顯性課堂”與“隱性課堂”相結(jié)合[3]。采用普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社李長友主編的《熱工基礎(chǔ)》作為授課教材，采用高等教育出版社張學(xué)學(xué)的《熱工基礎(chǔ)》作為參考教材。在緒論講解能量與能源時[4]，通過數(shù)據(jù)、圖片、視頻等形式展示當(dāng)前我國能源利用現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合全球氣溫變暖，我國能源資源匱乏、環(huán)境污染嚴(yán)重等實例，啟發(fā)學(xué)生思考解決當(dāng)前能源現(xiàn)狀的方法，引導(dǎo)學(xué)生思考自己當(dāng)前是否存在哪些不良習(xí)慣，由學(xué)生回答如何改變?nèi)粘２涣剂?xí)慣。采用教師講授、設(shè)問釋疑、延伸思考、小結(jié)歸納等方法，鼓勵學(xué)生思考除了節(jié)約資源還有哪些方法可以改變當(dāng)前我國能源現(xiàn)狀，有機結(jié)合節(jié)能減排理念宣傳[5]，增強學(xué)生節(jié)能減排的意識。啟發(fā)學(xué)生思考如何提高木材利用率及功能化改良木材，增加木材附加值，解決森林資源的稀缺性和經(jīng)濟發(fā)展對木材剛性需求的矛盾。再圍繞科技是第一生產(chǎn)力、創(chuàng)新發(fā)展理念等思政元素，從發(fā)展生物質(zhì)材料、生物質(zhì)能源角度，進一步啟發(fā)學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)的思考，引導(dǎo)學(xué)生從專業(yè)角度出發(fā)，為節(jié)能減排貢獻一份力量,增強學(xué)生的專業(yè)認同感和成就感。結(jié)合當(dāng)前能源利用率低的問題，引出熱工基礎(chǔ)是研究熱能利用的基本原理和規(guī)律，以提高熱能利用經(jīng)濟性為主要目的的一門學(xué)科，自然而然讓學(xué)生感受到課程學(xué)習(xí)意義，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

第一章基本概念，提到“孤立系統(tǒng)”只是一個理想化的假想系統(tǒng)，在自然界并不存在真正的孤立系統(tǒng)，小到家庭、校園、社會、大到國家、全球，我們的行為都會對別人和社會產(chǎn)生一定的影響，因此我們參與公共生活時，必須舉止文明，尊重他人的需要和公共利益。將抗擊疫情的感人故事融入課程思政教學(xué)中，讓同學(xué)們學(xué)習(xí)抗疫英雄們勇于擔(dān)當(dāng)?shù)木?。我國在疫情期間始終對全國人民生命安全和身體健康負責(zé)，體現(xiàn)了社會主義制度的優(yōu)勢，同時我國始終秉持構(gòu)建人類命運共同體理念，對全球公共衛(wèi)生事業(yè)盡責(zé)，踐行世界大同、天下為公，培養(yǎng)學(xué)生全球格局和胸懷天下的思維。講到“壓力”時，分享蘇東坡的一首詩歌“題西林壁”，告訴學(xué)生要辯證地看待問題，辯證地看到壓力，化壓力為動力。講解“可逆過程”時，提到“耗散效應(yīng)”，向?qū)W生提問一天24 h，你覺得哪些是沒必要做的，而這些事情卻耗散你很多的時間和精力，引導(dǎo)學(xué)生自我反思，珍惜時間，做好規(guī)劃，減少不必要的精力消耗。

第二章熱力學(xué)第一定律，講述熱力學(xué)第一定律發(fā)展過程中涌現(xiàn)的一批批科學(xué)家的典型故事，強調(diào)榜樣力量，強化民族團結(jié)意識和愛國情懷。第一類永動機是不可能制成的，我們“心存高遠”但要“腳踏實地”，以李大釗先生語錄與學(xué)生共勉“凡事都要腳踏實地去作，不馳于空想，不鶩于虛聲，而惟以求真的態(tài)度作踏實的工夫。以此態(tài)度求學(xué)，則真理可明，以此態(tài)度作事，則功業(yè)可就。”

第三章熱力學(xué)第二定律，講到氣體動力論和熱力學(xué)的主要奠基人之一德國物理學(xué)家克勞修斯從小致力于研究熱力理論的故事，引發(fā)學(xué)生對夢想這個話題的討論，鼓勵學(xué)生要有夢想，要規(guī)劃好大學(xué)四年時光，朝著夢想前進。

第四章水蒸氣和濕空氣，水蒸氣來源于水的定壓汽化過程，是熱工技術(shù)上應(yīng)用最廣泛的工質(zhì)。采用啟發(fā)式講解、設(shè)問共情、結(jié)尾點睛的方法，循序漸進、自然融入節(jié)約用水，保護水資源。舉例關(guān)于“水”的古詩詞、成語和哲理，引發(fā)學(xué)生討論，出自《道德經(jīng)》的“上善若水”，《太極拳》的“水靜則柔，動則剛”，荀子的“水能載舟，亦能覆舟”等，希望與學(xué)生共勉，為人處世猶如水一般，善于便利萬物，不與人紛爭不休，有能容天下的胸襟和胸懷天下的氣度。在講到“干度”“過熱度”時，自然談到“凡事講究一個度”。

第五章制冷裝置循環(huán)，從制冷劑的發(fā)展概況，談到制冷劑的使用要考慮減少對臭氧層的破壞，告誡學(xué)生以后從事在選購和使用制冷劑時，要注意燃燒性、爆炸性和毒性等安全性事項，深化工程倫理教育。

第六章熱量傳遞基本方式，注重理論知識與日常生活的聯(lián)系，加深學(xué)生對理論知識的理解和應(yīng)用。提到純銅的導(dǎo)熱系數(shù)為398 W/(m·K)，而黃銅（70%Cu,30%Zn）的導(dǎo)熱系數(shù)為109 W/(m·K)，純鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為236 W/(m·K)，而鋁合金（87%Al，13%Si）的導(dǎo)熱系數(shù)為162 W/(m·K)[6]，純金屬的導(dǎo)熱系數(shù)較大，我們可以通過這個現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的真?zhèn)?。中國建筑能耗約占全國總能耗的33%以上，且建筑能耗占社會總能耗的比例在逐年增長[7]，因此，國家提倡建筑節(jié)能，從2001年10月1日起，國家規(guī)定新規(guī)劃的樓盤必須制作外墻保溫層。木材作為多孔材料，導(dǎo)熱系數(shù)很低，有望作為保溫材料。當(dāng)前，學(xué)院福建省“百人計劃”專家特聘教授英國布魯內(nèi)爾范毜仔教授做了大量的真空絕熱板研究，木材科學(xué)系新來教師張雪霞去年剛獲得國家青年基金項目，研究竹纖維保溫材料，同學(xué)們?nèi)绻信d趣可以去圖書館查閱相關(guān)文獻，也可以加入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗項目，到實驗室中進行科學(xué)研究。

2.3.2 豐富教學(xué)活動

通過討論會、分享會、主題活動、實驗等，激發(fā)并持續(xù)促進學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。如：鼓勵學(xué)生思考解決節(jié)約資源的方法，學(xué)生自己制定蛻變計劃、通過朋友圈打卡、雨課堂發(fā)布照片等形式記錄踐行過程，待課程結(jié)束時，學(xué)生總結(jié)自己這一個學(xué)期是否已經(jīng)改掉原有的壞習(xí)慣，并由其他同學(xué)點評該同學(xué)的蛻變，有哪些還需持續(xù)改進，通過教師點評、學(xué)生反饋、他人點評、教師點評、學(xué)生反思、分享所思所得、教師總結(jié)等辦法，促進學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用電、用水、用紙、環(huán)保出行的好習(xí)慣。期中設(shè)計“時政，我來說”環(huán)節(jié)，學(xué)生以與本課程相關(guān)的時事政治、新聞事件等為內(nèi)容，在課堂上陳述觀點，然后師生點評。

啟發(fā)學(xué)生對生產(chǎn)實踐及日常生活的觀察及思考，鼓勵學(xué)生應(yīng)用傳熱學(xué)知識解釋生活中出現(xiàn)的現(xiàn)象及問題。講到傅立葉定律時，提出問題“傅里葉定律在木材干燥傳熱過程中的指導(dǎo)意義”鞏固學(xué)生理論知識的理解和應(yīng)用；布置傳熱學(xué)觀察實驗“從今天開始，注意觀察你們洗好晾曬的衣服晾干情況，觀察哪部分干的快，哪部分干的慢，并從傳熱學(xué)角度思考是什么原因”，進一步加深學(xué)生對知識的靈活應(yīng)用和融會貫通。

強調(diào)理論與實踐的統(tǒng)一，本課程除了36學(xué)時理論課，還有8學(xué)時實驗課，包含導(dǎo)熱系數(shù)測定和固體小球?qū)α鱾鳠嵯禂?shù)測定2個實驗。實驗成績包括實驗課程表現(xiàn)情況及實驗報告撰寫情況，采用小組自評、小組互評、教師點評等打分方式，調(diào)動每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。要求學(xué)生要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，正確使用符號、單位，如實記錄實驗數(shù)據(jù)，強調(diào)學(xué)術(shù)誠信的重要性。通過學(xué)生的實際操作，讓他們真切感受到如果操作不當(dāng)，實驗結(jié)果會出錯，由學(xué)生自己分析實驗誤差的原因，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的態(tài)度和解決問題的能力。

2.3.3 合理利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

課堂上，讓手機從“低頭的工具”變成“抬頭的利器”[8]。根據(jù)不同知識點，設(shè)計一些判斷題、選擇題和開放性簡答題，利用雨課堂，讓學(xué)生進行線上回答，及時收集學(xué)生的答案。下課前留出一點時間，打開“彈幕”功能，讓學(xué)生表達自己對本節(jié)課堂授課情況的想法，實時了解學(xué)生對授課內(nèi)容的理解情況[9]。老師在學(xué)生完成作業(yè)后，將作業(yè)答案及各章節(jié)歸納的重難點知識上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺供學(xué)生學(xué)習(xí)。課后，學(xué)生有不懂的問題可通過QQ、微信等通信工具隨時與老師保持聯(lián)系，實現(xiàn)在線答疑，引導(dǎo)學(xué)生參與中國大學(xué)慕課精品課程的學(xué)習(xí)，開拓學(xué)生的視野，擴展學(xué)生的知識面。

2.3.4 優(yōu)化考核方式

積極推行學(xué)生成績量化考核管理，細化考核標(biāo)準(zhǔn)，增加考核方式。平時考核占60%，其中：課堂出勤占總評5%，嚴(yán)格執(zhí)行課堂考勤，每缺席1次直接扣3分，遲到或者早退1次扣1分，無故曠課3次、遲到或者早退5次以上不能參加本課程的期末考試；出勤是體現(xiàn)社會主義核心價值觀敬業(yè)的直觀表現(xiàn)；課堂提問、討論和互動占總評10%；課后作業(yè)占總評25%，共有4次作業(yè)，每次作業(yè)為計算題5題，要求認真完成，不抄襲其他同學(xué)作業(yè)，體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實、誠信；實驗成績占總評20%；期末考試占40%，期末考核采用閉卷考試，考試題型靈活多樣，考試題目合理融入思政元素。

2.3.5 切實加強教師思想政治工作

課程思政建設(shè)要取得成效，教師是關(guān)鍵[10]。這兩年，學(xué)校和學(xué)院開展一系列思政教學(xué)培訓(xùn)、課程思政競賽，開展《習(xí)近平總書記教育重要論述講義》的學(xué)習(xí)，目前材料工程學(xué)院木材科學(xué)系已有4門課程獲批學(xué)校課程思政項目，課程團隊教師多次交流、研討課程思政元素的挖掘和教學(xué)方法的設(shè)計，教師也不斷以“四有”好老師的標(biāo)準(zhǔn)鞭策自己，以德立身、以德立學(xué)、以德施教。

3 熱工理論基礎(chǔ)課程思政的成效

通過能源和資源現(xiàn)狀分析，增強學(xué)生節(jié)能減排、保護環(huán)境的意識，養(yǎng)成學(xué)生節(jié)約資源的好習(xí)慣，以往學(xué)生下課后都不關(guān)電燈、不關(guān)空調(diào)，現(xiàn)在學(xué)生下課后能主動關(guān)掉電源；學(xué)生課后自主查閱文獻、參與科研項目，提高學(xué)生科研創(chuàng)新意識，學(xué)生的專業(yè)認識更加深刻，專業(yè)認同感提升，專業(yè)思想更加牢固；通過榜樣力量的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科技強國意識和愛國主義情懷；通過作業(yè)和實驗環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)態(tài)度和解決問題的能力，學(xué)生對熱工理論知識的理解和把握更為積極、主動，學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效果也得到了提高。