材料加工冶金傳輸原理課程思政探索與實(shí)踐
——以熱量傳輸?shù)幕痉绞胶鸵?guī)律為教學(xué)案例

李方杰 李九霄 楊東野張 艷 劉 敏

（1.上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院 上海 201602；2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 上海 201418）

2020年6月1日，教育部頒發(fā)了《高等學(xué)校課程建設(shè)指導(dǎo)綱要》，旨在全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)[1]。該《綱要》指出高校要深化教育教學(xué)改革，充分挖掘各類課程的思想政治資源，重點(diǎn)發(fā)揮每門課程的育人作用，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。課堂教學(xué)是課程思政建設(shè)的主要渠道，要把課程思政建設(shè)在課堂教學(xué)中真正的落實(shí)到各方面，貫穿于人才培養(yǎng)各環(huán)節(jié)?！安牧霞庸ひ苯饌鬏斣怼笔遣牧瞎こ虒W(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)基礎(chǔ)課，以高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)等公共基礎(chǔ)課程為基礎(chǔ)，涵蓋并優(yōu)化了專業(yè)改革前的“流體力學(xué)”“傳熱學(xué)”及“傳質(zhì)學(xué)”課程的內(nèi)容[2-4]。課程主要講授流體流動(dòng)過程、傳熱過程以及傳質(zhì)過程的基本理論和基本方程，以及三種傳輸現(xiàn)象的類比分析，并結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿及最新技術(shù)介紹了它們?cè)诓牧霞庸ぜ耙苯鸸こ虒?shí)踐中的主要應(yīng)用，為學(xué)生架構(gòu)了動(dòng)量、熱量及質(zhì)量傳輸?shù)奈⒂^機(jī)理與材料加工及冶金中宏觀應(yīng)用的橋梁。材料加工冶金傳輸原理課程與思想政治理論課應(yīng)該同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，在傳輸課堂專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也進(jìn)行思想政治教育。

1 課程育人目標(biāo)

“材料加工冶金傳輸原理”是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課[5-6]，在該課程中深挖思政元素，厚植愛國情懷具有重大意義。開展課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)，以培養(yǎng)理想信念為核心，基于立德樹人的根本，將傳輸原理中蘊(yùn)含的思政教育內(nèi)涵與傳輸原理專業(yè)知識(shí)有機(jī)融合在一起，獲得傳道受業(yè)與價(jià)值觀引領(lǐng)的有機(jī)統(tǒng)一，強(qiáng)化高校為黨育人、為國育才的立身之本。具體的育人目標(biāo)如下：

（1）在知識(shí)傳授層面上，主要講授動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?、基本原理和?guī)律，培養(yǎng)學(xué)生掌握動(dòng)量、熱量及質(zhì)量傳輸?shù)幕驹?，了解材料加工及冶金過程中的各種傳輸現(xiàn)象，以及各因素對(duì)傳輸過程的影響規(guī)律，為今后的就業(yè)及進(jìn)一步深造打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

（2）在技能培養(yǎng)層面上，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用動(dòng)量、熱量及質(zhì)量傳輸?shù)幕纠碚摵脱芯糠椒ㄈシ治?、解決實(shí)際工程和科學(xué)問題的能力。如應(yīng)用課程中的“非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱理論”理解高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)過程、利用課程中的“分子擴(kuò)散和對(duì)流傳質(zhì)理論”避免出現(xiàn)昆山中榮金屬制品有限公司特別重大的鋁粉塵爆炸以及鋼水精煉爐內(nèi)冷卻水管爆裂，蒸汽導(dǎo)致壓力容器爆炸等事故。

（3）在價(jià)值觀引領(lǐng)層面上，培養(yǎng)學(xué)生善于運(yùn)用馬克思主義的立場、觀點(diǎn)和方法發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在課程的講授過程中，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。如在管路計(jì)算及傳熱計(jì)算等章節(jié)涉及到的試差計(jì)算方法，可以引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)自身抗挫能力，養(yǎng)成精益求精的科學(xué)探索精神；穿插國家航空航天重大工程中的傳熱問題，提高學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感；講述鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，使大學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到中國鋼鐵行業(yè)逐漸發(fā)展變強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)學(xué)生立足冶金行業(yè)全面趕超世界先進(jìn)水平而努力學(xué)習(xí)和奮斗。

2 知識(shí)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的思政要素

2.1 理解熱的本質(zhì)

思政要素：歷史上，人們對(duì)“熱究竟是什么”一直爭論不休。古希臘人認(rèn)為熱、火、燃燒是指同一種物質(zhì)；中國古代的五行之說，也是將火作為一種物質(zhì)看待。也有人從摩擦起火出發(fā)，認(rèn)為“木與木相磨則燃”。這就是關(guān)于熱的兩種觀點(diǎn)——物質(zhì)觀和運(yùn)動(dòng)觀。后來，科學(xué)家布拉克提出了“熱質(zhì)說”，認(rèn)為熱質(zhì)從高溫物體流向低溫物體，直至兩者溫度相等，并且傳遞過程中熱質(zhì)守恒。盡管這一學(xué)說可以解釋冷卻和熱輻射等多種熱現(xiàn)象，但仍然無法解釋摩擦生熱現(xiàn)象，尤其是兩個(gè)冰塊摩擦生熱化成水的現(xiàn)象。直到“熱動(dòng)說”提出熱是運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，并且精準(zhǔn)用實(shí)驗(yàn)測定了熱和運(yùn)動(dòng)的定量關(guān)系，熱的概念才確立起來。通過介紹古往今來國內(nèi)外科學(xué)家們對(duì)于熱本質(zhì)的不懈研究，向?qū)W生傳輸科學(xué)家們這種不斷靠近真理的探索精神，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)素養(yǎng)、系統(tǒng)的思維能力及精益求精的科學(xué)精神。

2.2 理解熱量傳輸?shù)闹匾饔?/h3>

思政要素：2003年2月1日美國東部時(shí)間上午9時(shí)，“哥倫比亞”號(hào)魂斷歸途，在得克薩斯上空解體墜毀，7名宇航員全部遇難，在悲傷的同時(shí)我們更應(yīng)該弄清事故的原因。“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)事故調(diào)查委員會(huì)公布的調(diào)查報(bào)告稱，在起飛階段，外部燃料箱表面脫落的一塊泡沫材料擊中航天飛機(jī)左翼前緣的名為“增強(qiáng)碳碳”（即增強(qiáng)碳-碳隔熱板）的材料。當(dāng)航天飛機(jī)返回時(shí)，經(jīng)過大氣層，產(chǎn)生劇烈摩擦使溫度高達(dá)1400℃的空氣在沖入左機(jī)翼后融化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使機(jī)翼和機(jī)體融化，導(dǎo)致了悲劇的發(fā)生。“哥倫比亞”號(hào)在太空飛行的16天中，NASA有足夠的時(shí)間對(duì)發(fā)射期間擊中航天飛機(jī)左側(cè)熱保護(hù)層的殘骸進(jìn)行研究分析。但在NASA負(fù)責(zé)人看來，這一殘骸對(duì)航天飛機(jī)造成的危險(xiǎn)“無關(guān)緊要”。通過介紹熱量傳輸基本規(guī)律的理論知識(shí)在航天飛機(jī)上的重要應(yīng)用，以及工程項(xiàng)目決策者在趨利心態(tài)下的錯(cuò)誤行為造成不可挽回的重大損失，鞭策學(xué)生成為一個(gè)造福人類和持可持續(xù)發(fā)展理念的現(xiàn)代工程師，在面對(duì)道德困境時(shí)，能夠做出正確的判斷和選擇。

2.3 掌握熱量傳輸?shù)幕疽?guī)律

思政要素：在講解熱阻類比電阻的結(jié)論中，得到了單層平壁中單位面積導(dǎo)熱熱阻與平壁的厚度成正比。聯(lián)想到實(shí)際生活應(yīng)用中挑選鍋的實(shí)例，為了獲得較低的導(dǎo)熱熱阻，是否意味著我們?cè)谔暨x鍋的時(shí)候要越薄越好呢？實(shí)際上，基于熱量傳輸中的熱阻分析法而言，這是正確的。但是若鍋的厚度過薄，鍋就很容易被燒壞。所以，我們做任何事情都要綜合考慮，鍛煉自我整體思維能力，既把握事物的主要矛盾，又不至于超出事物“度”的范圍，抓關(guān)鍵的同時(shí)聯(lián)系實(shí)際。從多方面綜合思考問題，在熱量傳輸理論的教學(xué)過程中充分體現(xiàn)辯證思維。再比如提高熱量傳輸效率的方法有很多，主動(dòng)強(qiáng)化傳熱需要消耗更多的外部功耗，被動(dòng)強(qiáng)化傳熱雖然沒有或者可以減少這些功耗，但是對(duì)傳熱對(duì)象要求更高的加工制造要求。即換熱過程中的高效、經(jīng)濟(jì)、可靠等指標(biāo)既相互促進(jìn)又相互制約，需要進(jìn)行整體的綜合評(píng)價(jià)。在講解這部分內(nèi)容時(shí)，我們要向?qū)W生傳達(dá)綜合全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)整體平衡的思想。

3 教學(xué)反思

通過學(xué)生的課堂表現(xiàn)，可以看出“熱本質(zhì)”的探索歷程激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在介紹“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)墜毀事件時(shí)，學(xué)生們感到十分悲痛和可惜，并深深認(rèn)識(shí)到熱量傳輸相關(guān)理論知識(shí)的重要應(yīng)用價(jià)值和在航天等各行業(yè)中的核心地位。在講解熱量傳輸?shù)幕疽?guī)律時(shí)，通過提問題和聯(lián)系生活實(shí)際的教學(xué)方法，學(xué)生保持了較高的學(xué)習(xí)興趣。然而，課程教學(xué)還存在以下值得進(jìn)一步提升的地方。

（1）在介紹熱本質(zhì)的研究歷程時(shí)，應(yīng)增加核心關(guān)鍵詞的板書，如“熱動(dòng)說”“熱質(zhì)說”來深化學(xué)生的理解和記憶，在學(xué)生的心里搭建“熱”的相關(guān)知識(shí)網(wǎng)。

（2）注意搜集有關(guān)熱量傳輸基本規(guī)律的具體實(shí)例，注意實(shí)例與理論的緊密關(guān)聯(lián)性以及與時(shí)俱進(jìn)程度，及時(shí)更新實(shí)例內(nèi)容。

（3）進(jìn)一步完善學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的反饋與評(píng)價(jià)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和思政導(dǎo)入的接入點(diǎn)，使得思政內(nèi)容能夠潤物細(xì)無聲的涌入學(xué)生的心房，如借助調(diào)查問卷、學(xué)生心聲小貼紙及時(shí)關(guān)注學(xué)生對(duì)課程思政元素導(dǎo)入的反應(yīng)和意見，以便更好的改善教學(xué)手段和教學(xué)方法，從而進(jìn)一步提高教學(xué)水平。