新能源專業(yè)“工程熱力學(xué)”課程思政建設(shè)的探索

王文豪 吳復(fù)忠

［摘 要］ “工程熱力學(xué)”是貴州大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)的核心課程，也是專業(yè)課程思政教學(xué)體系建設(shè)的重要落腳點(diǎn)?；谡n程思政的育人理念，教學(xué)團(tuán)隊從團(tuán)隊建設(shè)、思政元素挖掘、教學(xué)環(huán)節(jié)和考核方式等方面，開展“工程熱力學(xué)”課程思政改革與創(chuàng)新的探索和建設(shè)工作，將家國情懷、使命擔(dān)當(dāng)、職業(yè)道德等思政元素與課程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行緊密結(jié)合，提高了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，有助于“三全育人”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

［關(guān)鍵詞］ 課程思政；工程熱力學(xué)；新能源科學(xué)與工程專業(yè)；本科教學(xué)

［基金項目］ 2019年度國家自然科學(xué)基金“海綿鈦生產(chǎn)蒸餾過程中雜質(zhì)去除機(jī)理和動力學(xué)研究”（51874108）；2021年度貴州省科技廳基礎(chǔ)研究計劃“鎂還原四氯化鈦氣熔界面反應(yīng)的動力學(xué)特性研究”（黔科合基礎(chǔ)-ZK 〔2021〕一般261）

［作者簡介］ 王文豪（1989—），男，安徽蒙城人，博士，貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院副教授（通信作者），主要從事工業(yè)流程節(jié)能理論與技術(shù)研究；吳復(fù)忠（1970—），男，安徽樅陽人，博士，貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院教授，主要從事儲能材料研究。

［中圖分類號］ G412［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0092-04［收稿日期］ 2022-04-25

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面［1］。全面推進(jìn)課程思政是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要舉措，也是完善“三全育人”的重要抓手［2］?！蛾P(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》也提出，要整體規(guī)劃思政課課程目標(biāo)，統(tǒng)籌推進(jìn)思政課課程內(nèi)容建設(shè)，加快壯大學(xué)校思政課教師隊伍［3］。課程思政建設(shè)就是通過教學(xué)設(shè)計創(chuàng)新，在專業(yè)課程教學(xué)中融入思想觀念、政治觀點(diǎn)、道德規(guī)范、家國情懷和法治意識等元素的政治思想教育。為充分發(fā)揮課堂教學(xué)主渠道在思想政治教育工作中的作用，全面推進(jìn)課程思政的高質(zhì)量建設(shè)，構(gòu)建全員、全程、全方位的育人大格局，貴州大學(xué)開展了課程思政示范專業(yè)課程建設(shè)項目。

“工程熱力學(xué)”課程是能源動力類各專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是研究熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及提升熱能有效利用的科學(xué)［4-5］，主要教學(xué)內(nèi)容涉及熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、理想氣體和實(shí)際氣體的狀態(tài)方程、基本熱力過程和流動過程等內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生正確的邏輯思維能力。貴州大學(xué)2012年被教育部批準(zhǔn)設(shè)置新能源科學(xué)與工程本科專業(yè)，并將“工程熱力學(xué)”課程列入本專業(yè)本科教學(xué)的核心課程。因此，在“工程熱力學(xué)”課程中開展課程思政教學(xué)改革與創(chuàng)新，既能夠提高學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)興趣，又有助于“三全育人”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時，“工程熱力學(xué)”課程思政的探索與實(shí)踐成果，不僅對本課程的教學(xué)有積極作用，對同專業(yè)其他課程開展課程思政也具有借鑒意義和指引作用。

一、“工程熱力學(xué)”課程思政建設(shè)思路與實(shí)施方案

通過“工程熱力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要能夠達(dá)成知識的、能力的和思想政治的教學(xué)目標(biāo)。更具體地說，學(xué)生要能夠從能源及其轉(zhuǎn)換效率等基本定律出發(fā)，建立能源轉(zhuǎn)換及熱能系統(tǒng)設(shè)計的基本思維方式，形成能源效率的基本知識結(jié)構(gòu)，建立熱源—工質(zhì)—系統(tǒng)—環(huán)境一體化的觀念，具有能源管理與能源經(jīng)濟(jì)決策的基本素質(zhì)。

（一）“工程熱力學(xué)”教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)

貴州大學(xué)新能源科學(xué)與工程教研室整合現(xiàn)有教學(xué)資源，組建了“工程熱力學(xué)”課程思政改革與創(chuàng)新團(tuán)隊，形成了“老帶新”的教師成長培養(yǎng)模式，搭建了“教授+副教授+講師”的教學(xué)團(tuán)隊結(jié)構(gòu)。同時，教學(xué)團(tuán)隊的任課教師積極培養(yǎng)自身的德育意識和德育能力，時刻做到以身作則、言傳身教，在向?qū)W生傳授專業(yè)知識的過程中潛移默化地影響著學(xué)生的世界觀、人生觀和價值觀。

為保障“工程熱力學(xué)”課程思政建設(shè)的順利開展，教學(xué)團(tuán)隊深入了解本校電氣工程學(xué)院熱能工程專業(yè)、土木工程學(xué)院市政工程專業(yè)和材料與冶金學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)三個專業(yè)的學(xué)生對于本課程的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，實(shí)時修訂教學(xué)大綱，將思想政治教育與科學(xué)文化教育相結(jié)合，積極探索激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，尋求課程思政改革與創(chuàng)新的切入點(diǎn)和落腳點(diǎn)。

（二）“工程熱力學(xué)”課程中思政元素的挖掘

教學(xué)團(tuán)隊在“工程熱力學(xué)”課程思政過程中，注重強(qiáng)化學(xué)生的工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，實(shí)現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)的有機(jī)結(jié)合。

1.結(jié)合時事，挖掘課程思政元素。課程可結(jié)合《巴黎協(xié)定》、碳達(dá)峰、碳中和等節(jié)能減排降碳領(lǐng)域的熱點(diǎn)時事，使學(xué)生認(rèn)識到全球能源危機(jī)及“工程熱力學(xué)”的主要教學(xué)任務(wù)，倡導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)與生活中樹立節(jié)能的意識；結(jié)合“神舟十二”“神舟十三”等航天器飛行過程，在熱力學(xué)循環(huán)裝置和“熱功轉(zhuǎn)換”的教學(xué)中，引入“大國重器”“大國工匠”“敬業(yè)奉獻(xiàn)”等思政元素。

2.結(jié)合歷史，挖掘課程思政元素。課程結(jié)合歷史，將思想政治教育與科學(xué)精神、家國情懷、文化自信等相結(jié)合，以提高學(xué)生正確認(rèn)識、分析和解決問題的能力為目標(biāo)。課程結(jié)合卡諾人生軌跡和卡諾循環(huán)的發(fā)展、克勞修斯的人生軌跡和熵函數(shù)的建立，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)研究的過程中堅持科學(xué)的方法和態(tài)度，可以質(zhì)疑權(quán)威；還可結(jié)合我國老一輩科學(xué)家學(xué)成歸國、建設(shè)社會主義新中國的事跡，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到個人價值與國家利益的關(guān)系。

3.圍繞專業(yè)，挖掘課程思政元素。課程緊緊圍繞新能源科學(xué)與工程專業(yè)的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，注重傳統(tǒng)學(xué)科與新興學(xué)科的結(jié)合。可結(jié)合我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，特別是風(fēng)電和光伏產(chǎn)業(yè)，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感、專業(yè)認(rèn)同感和文化自信等。

（三）“工程熱力學(xué)”教學(xué)大綱的修訂

教學(xué)團(tuán)隊立足貴州省省情，緊緊圍繞新能源科學(xué)與工程專業(yè)特色和特點(diǎn)，充分注重傳統(tǒng)核心知識體系與新興戰(zhàn)略專業(yè)的結(jié)合，對“工程熱力學(xué)”教學(xué)大綱中的基本要求與目標(biāo)、教學(xué)方法與手段、課程考核與評價、課程內(nèi)容等部分進(jìn)行了修訂。比如，更為注重培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)際問題抽象為理論、運(yùn)用理論分析和解決實(shí)際問題的能力，并將教學(xué)目標(biāo)分解成知識層面的教學(xué)目標(biāo)、能力層面的教學(xué)目標(biāo)與素質(zhì)層面的教學(xué)目標(biāo)三個層次。

（四）“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)環(huán)節(jié)的完善

首先，根據(jù)修訂后的教學(xué)大綱，充分將思政元素融入教學(xué)課件，采用圖片、動畫等形式替代文字描述，通過實(shí)際工程問題抽象出熱力學(xué)問題，避免教學(xué)課件形式過于簡陋、文字說明篇幅過多、公式推導(dǎo)煩冗、知識點(diǎn)無法靈活運(yùn)用等問題。

其次，在教學(xué)中增設(shè)了小組討論環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生分析實(shí)際工程和社會熱點(diǎn)中的熱力學(xué)問題、能源轉(zhuǎn)換過程中的熱力學(xué)問題的能力，增強(qiáng)對提高能源利用效率意義的認(rèn)識，逐步擺脫“以教師為本”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，深入貫徹“以學(xué)生為本”的教學(xué)理念。

最后，根據(jù)新能源科學(xué)與工程專業(yè)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合教研室的實(shí)際情況，教學(xué)團(tuán)隊充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，參照中國大學(xué)MOOC在線學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，積極建設(shè)適合本專業(yè)本科教學(xué)的在線課程，并充分融入思政元素，積極向打造省級“一流課程”努力。

（五）“工程熱力學(xué)”課程考核方式的改革

根據(jù)修訂后的教學(xué)大綱，本課程充分摒棄了“一考定優(yōu)劣”的傳統(tǒng)學(xué)業(yè)評價方式，現(xiàn)采用平時成績（30%）+期末考試成績（70%）相結(jié)合的考核方法。其中，平時成績（30%）=日常出勤（5%）+學(xué)習(xí)態(tài)度（5%）+課堂提問測試（5%）+課后作業(yè)（5%）+階段討論（5%）+教學(xué)信息反饋（5%）。雖然期末考試成績?nèi)哉急?0%，但將課程思政元素融入考試題目之中，并增加了開放性的題目，促使學(xué)生積極參加課程思政改革與創(chuàng)新的教學(xué)活動。

二、“工程熱力學(xué)”課程思政的實(shí)踐與效果

（一）“工程熱力學(xué)”課程思政案例

課程思政要貫穿整個教學(xué)過程，選擇合適的思政元素有助于教學(xué)活動的開展。限于篇幅，本文以“熱力學(xué)第二定律”為例進(jìn)行課程思政實(shí)踐展示。教學(xué)團(tuán)隊結(jié)合新能源科學(xué)與工程的專業(yè)特點(diǎn)，將“熱力學(xué)第二定律”章節(jié)分解成“卡諾與熱力學(xué)第二定律”“熵與克勞修斯不等式”“熵流”“熵產(chǎn)與熵方程”“孤立系統(tǒng)的熵增原理”“?損失與能量貶值原理”等五部分內(nèi)容。

1.卡諾與熱力學(xué)第二定律。本節(jié)的主要內(nèi)容是卡諾定理、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文-普朗特表述。在知識引入環(huán)節(jié)，介紹“十一五”時期以來我國節(jié)能工作發(fā)展歷程和能耗雙控工作成效，引發(fā)學(xué)生對能效水平的思考，從而引出能源轉(zhuǎn)換效率的極限問題；在卡諾效率的推導(dǎo)過程中“化繁為簡”，培養(yǎng)學(xué)生多角度看問題的能力；在卡諾循環(huán)結(jié)論的理解中，摒棄“熱質(zhì)說”，融入“去偽存真”的思政元素；基于熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述、開爾文-普朗特表述的等價關(guān)系，融入辯證思維的思政元素；在熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)教學(xué)中，以黃果樹瀑布的自然之美、神舟系列飛船返回過程中的功熱轉(zhuǎn)換等思政元素，詮釋實(shí)際過程的不可逆性。

2.熵與克勞修斯不等式。本節(jié)的主要內(nèi)容是熵的定義和克勞修斯不等式的推導(dǎo)。在知識引入環(huán)節(jié)，展示神舟飛船返回過程中的功熱轉(zhuǎn)換過程、非等溫體傳熱過程，引發(fā)學(xué)生對熱過程的方向、條件和限度的統(tǒng)一判據(jù)以及“熱力學(xué)數(shù)學(xué)判據(jù)”等效性的思考；結(jié)合熵的物理意義，從熵的角度理解“業(yè)精于勤荒于嬉，行成于思?xì)в陔S”的內(nèi)涵，強(qiáng)調(diào)當(dāng)代大學(xué)生“行事”“立言”的定力和恒心，同時引發(fā)學(xué)生對傳統(tǒng)文學(xué)的理性思考；根據(jù)熵作為狀態(tài)參數(shù)與過程途徑無關(guān)的性質(zhì)，告訴學(xué)生“殊途同歸”的道理，拓寬學(xué)生思路，開闊學(xué)生思維。

3.熵流、熵產(chǎn)與熵方程。本節(jié)的主要內(nèi)容是介紹熵流、熵產(chǎn)的定義，以及對熵產(chǎn)的理解。在知識引入環(huán)節(jié)，展示克勞修斯不等式，引發(fā)學(xué)生對“引起系統(tǒng)熵變的原因是什么”的思考；結(jié)合熵流和熵產(chǎn)的物理意義，融入“量變與質(zhì)變”“有序與無序”等思政元素，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和科研工作中腳踏實(shí)地、不懈努力；根據(jù)熱力學(xué)第二定律與過程不可逆的關(guān)系，引發(fā)學(xué)生要明確透過不可逆的表象探尋熵產(chǎn)的實(shí)質(zhì)、表象與實(shí)質(zhì)的辯證邏輯關(guān)系。

4.孤立系統(tǒng)的熵增原理。本節(jié)的主要內(nèi)容是介紹孤立系統(tǒng)的熵增原理及其實(shí)質(zhì)。在知識引入環(huán)節(jié)，展示生物的負(fù)熵流、宇宙的“熱寂說”和想要拯救宇宙的“麥克斯韋妖”，引發(fā)學(xué)生對生命的負(fù)熵流和宇宙的熵增的思考；比較熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的異同時，融入表象與實(shí)質(zhì)等思政元素；根據(jù)對孤立系統(tǒng)熵增原理的理解，引發(fā)學(xué)生對生命價值、人生價值和社會價值的思考，通過“一帶一路”、改革開放等思政元素，加深學(xué)生對孤立系統(tǒng)熵增原理的理解，明確自然科學(xué)與人文社會科學(xué)之間的聯(lián)系。

5.?損失與能量貶值原理。本節(jié)的主要內(nèi)容是介紹有用能（?）的定義、能量貶值原理和能量貶值與系統(tǒng)熵增的關(guān)系。在知識引入環(huán)節(jié)，展示我國歷年的節(jié)能成效及規(guī)劃，結(jié)合熱力學(xué)第一定律，引發(fā)學(xué)生對“節(jié)能到底節(jié)什么”的思考；結(jié)合“華龍一號”核電站的發(fā)電過程，融入“大國重器”“大國工匠”“文化自信”等思政元素；通過對能級和能量損失內(nèi)容的講授，引導(dǎo)學(xué)生理解節(jié)能的本質(zhì)問題，促使學(xué)生形成能源效率的基本知識結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生能源管理與能源經(jīng)濟(jì)決策的基本素質(zhì)。

（二）“工程熱力學(xué)”課程思政改革成效

課程教學(xué)效果反饋是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)，對推動課程教學(xué)改革具有重要作用。貴州大學(xué)每學(xué)期都會開展教學(xué)質(zhì)量評價和教學(xué)反饋?zhàn)??？疾旖陮W(xué)校教學(xué)質(zhì)量評價結(jié)果和學(xué)校期末考試成績，可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的卷面成績提高了10%左右，不及格率從初期的20%～25%降低到近些年的12%～15%，教學(xué)評價分?jǐn)?shù)也由初期的85～88分提高到92分，教學(xué)改革成效顯著。

結(jié)語

課程思政是高校專業(yè)課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容，在學(xué)生世界觀、人生觀和價值觀的培養(yǎng)中起到了關(guān)鍵作用。“工程熱力學(xué)”是貴州大學(xué)新能源科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)的核心課程，也是專業(yè)課程思政教學(xué)體系建設(shè)的重要落腳點(diǎn)。基于課程思政的育人理念，教學(xué)團(tuán)隊通過對“工程熱力學(xué)”開展教學(xué)改革與創(chuàng)新探索，成功將家國情懷、使命擔(dān)當(dāng)、職業(yè)道德等思政元素與課程相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行緊密結(jié)合。這既提高了學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣，又有助于“三全育人”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］習(xí)近平在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)：把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程 開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面［N］.人民日報，2016-12-09（1）.

［2］張鳳翠，鄔志輝.“三全育人”視域下高校課程思政建設(shè)研究［J］.社會科學(xué)戰(zhàn)線，2022（4）：265-270.

［3］中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》［A/OL］（2019-08-14）［2020-04-18］. http：//www.gov.cn/zhengce/2019-08/14/content_5421252.htm.

［4］葛立超，許昌.新能源科學(xué)與工程專業(yè)《工程熱力學(xué)》課程的教學(xué)思考與創(chuàng)新［J］.教育教學(xué)論壇，2018（25）：103-104.

［5］沈維道，童鈞耕.工程熱力學(xué)［M］.5版.北京：高等教育出版社，2016：1-7.

Abstract： Engineering thermodynamics is the main course for the major of new energy science and engineering in Guizhou University. It is also an important developing foothold of the ideological and political theory teaching of the major courses. Based on the educational concept of curriculum ideology and politics， the team carried out the exploration and construction of curriculum ideology and politics from team building， ideological and political elements mining， teaching links and assessment methods. By integrating ideological and political elements such as the feelings of nation and country， mission responsibility， and professional ethics into relevant contents of the curriculum students interest in learning is improved， which contributes to the realization of the goal of “Three-wide education”.

Key words： ideological and political theory teaching; Engineering Thermodynamics; new energy science and engineering; undergraduate teaching