《傳熱學》課程思政教學探索與實踐

張墨　唐愛坤　邵霞　張彭崗

為了把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量，2020年5月，教育部印發(fā)了《高等學校課程思政建設指導綱要》。該《綱要》指出，課程思政建設是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務，以堅定學生理想信念，以愛黨、愛國、愛社會主義為主線，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養(yǎng)等課程思政內(nèi)容，進行中國特色社會主義教育、社會主義核心價值觀教育。《傳熱學》課程是能源與動力類專業(yè)的核心基礎課程，在專業(yè)培養(yǎng)體系和學生認知體系中均具有重要作用，如何根據(jù)不同的專業(yè)方向和特色，深度挖掘提煉專業(yè)基礎知識體系中所蘊含的思想價值和精神內(nèi)涵，科學合理拓展專業(yè)基礎課程的深度與廣度，增加課程的知識引領，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，我?！秱鳠釋W》教學團隊的老師們經(jīng)過不斷地學習與摸索，總結(jié)積累了一些課程思政建設的實踐經(jīng)驗，在這里與同行們進行分享與探討。

1.精品教材建設

為了培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越工程科技人才，高等學校要主動服務國家戰(zhàn)略需求，主動服務行業(yè)企業(yè)需求，加快建設發(fā)展新工科，探索形成中國特色、世界水平的工程教學體系，江蘇大學作為兩個主編單位之一，出版了“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目——現(xiàn)代機械工程系列精品教材《傳熱學》。該教材在內(nèi)容上既有廣度，又有深度，將傳熱數(shù)值解法由導熱領域拓展到了對流傳熱領域和輻射傳熱領域，同時又引入了大量傳熱學應用的高新工程案例，例如熱管及其應用，新型空冷傳熱技術(shù)，電動汽車動力電池組的熱管理，太陽能的熱利用，新型導熱和絕熱材料等。教材的優(yōu)化與改進，不僅加深了課程知識體系的內(nèi)容，完善了人才培養(yǎng)方案，更加有利于思政目標的實現(xiàn)，激發(fā)學生學習興趣，引導學生深入思考，激勵學生應用課程所學解決工程實踐問題。

2.課程大綱修訂

我校能源與動力工程專業(yè)正在準備進行專業(yè)認證工作，《傳熱學》課程作為專業(yè)核心基礎課程，根據(jù)工程教育認證標準提出的畢業(yè)要求，教學大綱作了相應修訂，明確把課程思政作為首要課程目標：能說明傳熱學在能源與動力相關(guān)行業(yè)的應用與發(fā)展狀況，理解熱能的高效傳遞對于節(jié)約能源具有重要意義，認識到目前溫度控制以及強化傳熱等領域存在的瓶頸和所面臨的機遇與挑戰(zhàn)，增強學生專業(yè)興趣，培養(yǎng)學生不懼困難勇于攻關(guān)的科學精神和嚴謹求真、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度，激發(fā)學生科技興國的家國情懷和使命擔當。具體到章節(jié)內(nèi)容，明確把思政元素的融入寫進了新的教學大綱，詳細內(nèi)容見下面思政融入點設計及教學案例部分。

3.思政融入設計

將思想政治教育融入專業(yè)教學，使各類課程與思政課程同向同行，將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一，寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，形成協(xié)同效應，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀。本文結(jié)合《傳熱學》課程特點，經(jīng)過細心挖掘，實現(xiàn)思政元素與課程教學內(nèi)容的有機融合。

3.1矢志不移的家國情懷

傳熱學具有廣泛應用的工程背景。傳熱學是研究熱量傳遞規(guī)律的一門學科，在能源、電力、冶金、動力機械、石油、化工、低溫、建筑以及航空航天等許多工業(yè)領域發(fā)揮著極其重要的作用，傳熱學理論發(fā)展歷程中的許多實例都體現(xiàn)了我國老一輩科技工作者對祖國的深厚情感。例如我國傳熱領域著名科學家陶文銓院士對于傳熱問題的數(shù)值解法作出了重要貢獻；我國著名物理學家過增元院士在熱流體科學、等離子體、微尺度傳熱等方面取得了巨大成就，在他們身上，個人對民族的歸屬感、認同感、尊嚴感與榮譽感實現(xiàn)了高度統(tǒng)一。通過聯(lián)系國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，引導學生樹立把自己的理想同祖國的前途和民族的命運緊密聯(lián)系在一起就是愛國，就是自我實現(xiàn)的人生觀價值觀。通過這些內(nèi)容的講解，使學生意識到在很多方面，我們必須要獨立自主，掌握核心技術(shù)，才能立于世界強國之林，激發(fā)學生的學習興趣和為國奮斗的愛國情懷。

3.2科學探索和創(chuàng)新精神

傳熱學和國家新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)聯(lián)系密切，如新能源汽車動力電池的熱失控防范、燃料電池熱管理以及大功率計算機散熱等。能源與動力工程中的傳熱問題，尤其是復雜問題必須通過深入細致地研究，花費心思，竭力思索，才能達到解決問題的目的。眾所周知國外采取種種措施控制多項核心技術(shù)，制約中國的發(fā)展。例如燃煤發(fā)電廠冷卻散熱所使用的空冷島冷卻技術(shù)，早期被美國和德國所壟斷，僅設計費就要支付幾千萬，就因為當時我國還做不出這樣的設備，他們故意抬高價格，面對這樣的困難，我國科研人員發(fā)奮圖強自主研發(fā)，很快就突破了這個關(guān)鍵技術(shù)，解決了中國在這個領域的短板。本課程通過層層挖掘知識點中的勵志成分和理論成就背后的勵志故事，引導學生克服消極思想，敢于迎難而上，探究問題背后蘊含的規(guī)律，努力突破理論瓶頸，培養(yǎng)學生不斷創(chuàng)新、勇攀高峰的科學精神，激發(fā)學生科技報國的使命感和責任感。

3.3節(jié)約能源和保護環(huán)境

傳熱學與節(jié)約能源緊密聯(lián)系，在電力、冶金、化工、建材等高能耗行業(yè)中熱能是能源的主要表現(xiàn)形式，約80%的熱量需要通過換熱器進行轉(zhuǎn)換。在教學活動中將節(jié)約能源作為本門課程的一根突出主線，將如何實現(xiàn)高效傳熱與我國面臨的嚴峻能源形勢聯(lián)系起來，使學生在學習理論知識的同時，樹立起“節(jié)能減排”和“科技報國”的信念。由于大量企業(yè)使用含碳燃料，廢氣排放造成了環(huán)境污染和氣候惡化等問題，引導學生重視環(huán)境保護，把國家的前途和人民的幸福視作當代中國青年必須承擔的重任，為減少碳排放，培養(yǎng)學生的節(jié)能意識和環(huán)保意識，為實現(xiàn)國家的雙碳目標而努力奮斗。

4.教學案例探索

我校《傳熱學》課程思政建設一直秉承立德樹人的根本目標，經(jīng)過團隊全體教師的努力探索，堅持將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，努力培養(yǎng)全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。

4.1強化傳熱、節(jié)能減排，助力雙碳

熱量傳遞有三種方式，導熱、對流傳熱和輻射傳熱，在課堂教學過程中，針對每一種熱量傳遞方式進行了深入學習以后，給學生布置拓展任務：在當前國家雙碳背景下，如何實現(xiàn)其強化傳熱、節(jié)約能源的目的？學生們自由選題，課下分組進行資料收集及學習，分工合作，回到課堂上進行匯報和交流，通過這種翻轉(zhuǎn)課堂的形式，學生們在小組內(nèi)緊密配合，鍛煉了團隊組織和協(xié)調(diào)能力；主動學習和思考，集思廣益，尋求解決問題的方法和途徑；學生們走上講臺，展示小組的研究成果，鍛煉了在公共場合的表達能力；通過組間交流，互通有無，又將知識匯聚到一起，這種翻轉(zhuǎn)課堂進行知識傳播的過程，遠遠超過傳統(tǒng)課堂只有老師“一言堂”的效果。

學生們結(jié)合自己的專業(yè)方向和未來工作領域，討論了脈動熱管、微納米疏水多孔介質(zhì)相變傳熱、離子風散熱、超聲波傳熱、納米流體傳熱等新型強化傳熱技術(shù)的發(fā)展以及對節(jié)能減排、實現(xiàn)雙碳目標的意義。課后同學們都反饋說參加這樣的課堂活動有很大的收獲，明確了作為能動專業(yè)的學生所承擔的歷史使命和時代重任，對于自己的專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的學習興趣，堅定了未來從事科研、報效祖國的奮斗目標。

4.2注重強調(diào)工程倫理與職業(yè)道德建設

在講授對流傳熱問題時，引入目前新能源電動車存在自燃事故頻發(fā)的問題，主要原因就是新能源汽車電池包不具有冷卻管路，冷卻方式為自然風冷，該種散熱方式相對于成本較高的液冷散熱來說，散熱效率偏低，電池包過熱，導致起火燃燒；在講授鍋爐中水的沸騰傳熱時，強調(diào)臨界熱負荷的重要性，一旦超過臨界熱負荷，會造成鍋爐管束溫度過高，導致嚴重的爆管事故。

通過分析這些工程事故產(chǎn)生的原因，都是因為溫度過高導致超過材料的安全運行溫度，體現(xiàn)傳熱學溫度控制在工程應用中的重要性，闡述工程事故與責任心、職業(yè)道德的關(guān)系，讓學生產(chǎn)生對職業(yè)的敬畏感，樹立社會責任意識和職業(yè)道德感。

4.3熱管工程應用，解決世界難題

在講解工程應用這一章內(nèi)容時，以熱管這一節(jié)作為思政元素切入點，先圍繞熱管元件的起源、結(jié)構(gòu)、工作原理展開，討論熱管的工作特性、分類方式以及典型的工程應用，特別介紹熱管在我國青藏鐵路建設中的重大作用。

青藏高原的土壤和一般土壤不同，因為其獨特的氣候條件，這里的土壤被稱為凍土，凍土的硬度非常高，不像常溫土壤能夠變得非常松軟，有利于施工挖掘，青藏高原上的凍土非常難以施工，在凍土上鋪設鐵軌，需要面臨不同季節(jié)變化帶來的影響，如果鐵軌剛好鋪在膨脹的凍土層上，凍土層就會逐漸地破壞已經(jīng)鋪設在凍土層表面的鐵軌，使得軌道發(fā)生變形，而一旦軌道發(fā)生了變形，火車就很容易脫軌，造成不可估量的災難性后果。我國的鐵路工程師正是利用了熱管的高效熱導特性，克服鐵路建造中的凍土難題。青藏鐵路的成功建設，是世界基礎設施建設史上的一項偉大奇跡。

通過熱管在青藏鐵路建設中的應用實例，可以讓學生體會到我國科技水平和綜合國力的日益強大，激勵學生作為未來的科技工作者，逐步提高正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神以及為祖國事業(yè)不斷奉獻和奮斗的精神。

4.4加強工程訓練和實驗仿真，增強學生的綜合實力

注重理論與實踐相結(jié)合，擁有多套課程基礎實驗設備，學生可以利用瞬態(tài)熱線法導熱系數(shù)儀進行材料導熱系數(shù)的測定，利用對流傳熱試驗臺進行對流傳熱實驗關(guān)聯(lián)式的確定，利用紅外熱像儀進行輻射能的測量，利用熱管實驗室進行熱管性能的測試，以此鍛煉學生的動手能力和數(shù)據(jù)處理能力，激發(fā)學生對于課程學習的熱情，增加實驗教學的趣味性和體驗感，提高學生解決問題的實踐能力，樹立刻苦鉆研、學以報國的崇高信念。

4.5形式多樣的思政融入方式，有效提升課堂思政效果

作為課程教學的輔助手段，自主繪制了大量思政教育配套動畫。例如通過動畫演示城市熱島效應帶來的大氣污染問題，溫室氣體排放過多造成的溫室效應問題。在教學過程中，適當播放一些大國重器紀錄片或者工程技術(shù)發(fā)展影像報道等，通過動畫演示或者視頻播放等進行輔助教學，不僅可以幫助學生理解熱量傳遞的機理，而且可以吸引學生的注意力，產(chǎn)生濃厚的專業(yè)學習興趣，引導學生進行思考，應用所學習的專業(yè)知識解決工程問題，認識到所肩負的歷史使命和責任。

綜上所述，課程思政融入不是某個思政元素與專業(yè)知識的生搬硬套，思政元素的融入是一個系統(tǒng)工程，是結(jié)合課程內(nèi)容和專業(yè)特色，從教材選用、大綱修訂、教案編寫、課堂組織等多個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的。要深入梳理專業(yè)課程教學內(nèi)容，深入挖掘課程思政元素，有機融入課程教學，達到潤物細無聲的育人效果。

【基金項目：江蘇大學課程思政示范項目（課程《傳熱學》），江蘇大學一流課程建設項目（課程《傳熱學》）?！?/p>

（張墨，講師，研究方向：強化傳熱。唐愛坤，教授，研究方向：汽車熱管理、新型燃燒技術(shù)。）