新工科背景下熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的課程思政建設(shè)與探索

張垚，張仙平，王迎輝

（河南工程學(xué)院，河南 鄭州 451000）

0 引言

為了應(yīng)對時代發(fā)展和學(xué)科的交叉融合，國家教育主管部門在2017 年就提出了要深化改革傳統(tǒng)工科專業(yè)和構(gòu)建新工科的發(fā)展規(guī)劃。黨的十八大也首次提出了 “立德樹人是教育的根本任務(wù)” ，各高校專家學(xué)者據(jù)此加強了立德樹人的研究，把立德樹人作為思想政治教育的核心任務(wù)，明確了 “立德” 與 “樹人” 的基本內(nèi)涵，將各類課程與思想政治理論課形成協(xié)同效應(yīng)[1-2]。同時在新工科背景下，課堂教學(xué)不僅要強化知識的學(xué)習(xí)，更需將課程思政融入專業(yè)核心課程中。2020 年專業(yè)人才培養(yǎng)目標就是培養(yǎng)能夠滿足新時代國家戰(zhàn)略需要，具有良好的政治素養(yǎng)，具有人文、科學(xué)和工程素養(yǎng)以及高度社會責任感的高素質(zhì)人才。例如，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)具有較強的實踐特點，人才培養(yǎng)方案中包含認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)實踐等環(huán)節(jié)。課程思政的建設(shè)離不開專業(yè)課程，在高校教育體系中專業(yè)課程都具有豐富的育人價值，不僅蘊含著豐富的育人資源，而且能實現(xiàn)課程講授與育人的有機結(jié)合[3-4]。熱質(zhì)交換原理與設(shè)備在課程內(nèi)容上主要講述熱量和質(zhì)量交換的基本原理、基本規(guī)律和相關(guān)設(shè)備的理論和實踐知識，課堂思政也需結(jié)合專業(yè)特點，尤其是新工科時代背景下將馬克思主義、社會主義核心價值觀和科學(xué)精神等思政要點加入課程中；考慮熱質(zhì)課程實踐性的特點，將綠色、節(jié)能、健康、環(huán)保的理念以及誠信、勤奮鉆研等科學(xué)精神和匠心精神融入課程[5]。

1 課程思政存在的問題

目前立德樹人的重要性已被熟知，思政教育在授課過程中的重要性也越來越凸顯。從現(xiàn)階段高校教師的實際授課情況看，課程思政教育雖然取得了一些成績，但融入方式、思政案例、思政評價體系等仍然存在亟待改進的地方。熱質(zhì)交換原理與設(shè)備作為建環(huán)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其思政建設(shè)和實施過程中同樣存在任課教師認識不足、理解不充分以及評價標準不清晰的問題。

1.1 課程思政認識不足

任課教師對課程思政的認識不足、理解不充分主要體現(xiàn)在課程思政元素生搬硬套地穿插在課程內(nèi)容中，導(dǎo)致學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生抵觸情緒，學(xué)習(xí)效果不佳[6-7]。同時，由于實際課堂教學(xué)時受到教學(xué)情境的不確定性影響，使得課程思政融入的時機具有不確定性，并與之前的教學(xué)設(shè)計存在誤差，因此需要深入分析課程中每個章節(jié)的思政內(nèi)容，依據(jù)課程特點設(shè)置不同的思政元素融入課程，從而保證課程思政與課程內(nèi)容實現(xiàn)完美統(tǒng)一。

1.2 專業(yè)課程思政建設(shè)內(nèi)容不清晰

課程思政從本質(zhì)上區(qū)別于思政教育類課程。課程思政的建設(shè)需要結(jié)合專業(yè)特點進行，考慮建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)特點和熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的課程特點，在進行課程思政內(nèi)容講授時，將當前思政熱點加入到課程中，從符合時代精神的層面提升學(xué)生的價值觀和人生觀。建環(huán)專業(yè)具有較強的實踐特色，因此課程思政內(nèi)容必須融入到實踐教學(xué)中。針對課程授課模式較為單一的特點，可采用翻轉(zhuǎn)課堂等形式培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識、思考能力和實際動手能力，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)中熱質(zhì)交換設(shè)備的最新技術(shù)和應(yīng)用實例培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.3 課程思政內(nèi)容評價標準不明確

課程思政的評價區(qū)別于教學(xué)內(nèi)容評價，更多是對學(xué)生的思想進行評價，評價方式通常以定性分析為主且無法準確進行量化考核，評價指標和評價方式也多為主觀判斷，因此必須建立科學(xué)的評價體系[8-10]。熱質(zhì)交換原理作為建環(huán)專業(yè)的核心課程，思政評價也要保持先進性思政的評價標準，將最新的思政元素、實踐內(nèi)容和專業(yè)素養(yǎng)等融入課程并進行科學(xué)評價。

2 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程思政內(nèi)容建設(shè)

2.1 課程思政特點

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的課程中不僅需要講述專業(yè)的基礎(chǔ)知識，同時還需要講授暖通空調(diào)領(lǐng)域的熱質(zhì)設(shè)備在工業(yè)中的應(yīng)用。針對該課程實踐性較強的特點，在進行課程思政融合時需保證實時性和先進性，必須保證授課內(nèi)容與實際工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備保持一致，引入的思政案例同樣需要具備時代特點，結(jié)合當今時代人物和事件進行。課程圍繞新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式精心設(shè)計，潛心提煉新工科人才培養(yǎng)的核心目標，努力培養(yǎng)不同類型的高素質(zhì)工程人才。

2.2 新工科背景下課程思政建設(shè)目標

新工科背景下，建環(huán)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標需要結(jié)合我國社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，分析能源供需矛盾，讓學(xué)生了解節(jié)能減排的重要性，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識。同時結(jié)合專業(yè)討論建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展問題，進一步了解國情，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷。課程安排學(xué)生查閱資料和撰寫論文，奠定學(xué)生從事綠色低碳研究工作的思維基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)社會的責任意識。建環(huán)專業(yè)畢業(yè)生未來就業(yè)多集中在電力、建筑和暖通空調(diào)等領(lǐng)域從事技術(shù)工作，專業(yè)課程中加入思政元素最終可培養(yǎng)注重實踐精神的社會主義建設(shè)者和接班人、中華民族偉大復(fù)興的推動者、中國夢的偉大踐行者。

2.3 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程教學(xué)設(shè)計與思政融入

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備在教學(xué)大綱中的思政元素和德育目標主要圍繞愛國、節(jié)能環(huán)保、實事求是、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神等思政要素開展。以連之偉編著的建筑工業(yè)出版社出版的《熱質(zhì)交換原理》教材為例，教材主要分為熱質(zhì)交換的基本原理和熱質(zhì)交換設(shè)備計算兩大部分，全書共九章，每一章的思政要點都可結(jié)合專業(yè)內(nèi)容開展。熱質(zhì)課程從傳質(zhì)的基本理論開始，逐層詳細介紹，具體的思政元素設(shè)計如表1 所示。

表1 課程思政元素設(shè)計

2.3.1 緒論

緒論部分通過講述能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系，從宏觀和微觀角度講述熱量與質(zhì)量關(guān)系、 “四度” （溫度、濕度、濃度、速度）與傳質(zhì)的關(guān)系、傳熱學(xué)與傳質(zhì)學(xué)的關(guān)系、斐克定律和熱質(zhì)交換設(shè)備的分類。本章節(jié)作為課程的緒論部分，教師可通過講述生活中常見的傳質(zhì)現(xiàn)象和三傳現(xiàn)象，讓學(xué)生了解目前能源存在的危機以及 “雙碳” 目標，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能環(huán)保理念。

2.3.2 傳質(zhì)的基本概論

本章主要講述傳質(zhì)的分類、質(zhì)量傳遞的影響因素（傳質(zhì)速度）、傳質(zhì)通量的表達等基本概念。通過引入生活中的常見現(xiàn)象，讓學(xué)生從分子動力學(xué)角度出發(fā)了解傳質(zhì)的微觀內(nèi)部機理。如分子無規(guī)則運動，只有給定目標才能使分子朝向某個方向進行傳質(zhì)，學(xué)生學(xué)習(xí)也需要明確學(xué)習(xí)方向才能提高學(xué)習(xí)效率。

2.3.3 傳熱和傳質(zhì)的問題分析

本章節(jié)通過對三傳現(xiàn)象（傳熱、傳質(zhì)和流體流動）的類比學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解傳質(zhì)、傳熱和流體流動狀態(tài)的關(guān)系，深入學(xué)習(xí)傳質(zhì)、傳熱的內(nèi)部作用機理。從思政角度讓學(xué)生明白事物之間存在差別的同時也存在普遍聯(lián)系，讓學(xué)生了解事物要從辯證的角度進行分析，以培養(yǎng)學(xué)生辯證思考的能力。同時本章節(jié)讓學(xué)生了解壁面?zhèn)髻|(zhì)的原理，展示我國航天航空領(lǐng)域的卓越成就，從而培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。

2.3.4 空氣的熱濕處理

本章節(jié)將空氣和水之間的質(zhì)量交換過程作為熱濕交換處理的范例進行講解。本節(jié)課的教學(xué)難點在于對流傳質(zhì)的關(guān)系準則數(shù)，可通過對流傳質(zhì)和對流傳熱的類比，引入實際案例引導(dǎo)學(xué)生隨教師同步獲得結(jié)論。本節(jié)課從 “夏天出汗吹電扇和空調(diào)” 展現(xiàn)出對流傳質(zhì)在生活中的廣泛意義，既引出了課程主要內(nèi)容，也使學(xué)生領(lǐng)悟到傳質(zhì)學(xué)的魅力，以小見大。通過實際例子讓學(xué)生了解熱量與質(zhì)量傳遞的關(guān)系，培養(yǎng)協(xié)作意識。

2.3.5 吸附和吸收處理空氣的原理與方法

本章通過對吸附傳質(zhì)和吸收過程進行講解，讓學(xué)生了解吸附的基本概念、多孔介質(zhì)的概念、動態(tài)和靜態(tài)吸附除濕、吸收劑處理空氣的機理，以及常用吸附劑類型、吸收性能等。通過實例引入話題，例如，活性炭作為吸附材料具有孔隙大和比表面積大的特點，依此激勵學(xué)生發(fā)揮自身優(yōu)勢，在不同領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。

2.3.6 間壁式和混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算

本章通過對表冷器的傳質(zhì)過程進行分析，讓學(xué)生掌握表冷器處理空氣時的熱質(zhì)交換特點、影響因素、設(shè)計計算/校核計算的方法等，同時讓學(xué)生了解混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的形式與結(jié)構(gòu)，掌握影響混合式設(shè)備熱質(zhì)交換的主要因素及熱質(zhì)交換特點、噴淋室的熱工計算方法等。通過分析不同熱質(zhì)交換設(shè)備的工作原理，讓學(xué)生了解理論與實踐的關(guān)系，使學(xué)生具備理論聯(lián)系實際的能力。在課程講授時利用國家虛擬仿真實驗平臺作為技術(shù)手段，對常見的熱質(zhì)交換設(shè)備進行可視化和智能化操作。

2.3.7 熱質(zhì)交換設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計

本章主要講解熱質(zhì)交換設(shè)備的優(yōu)化和設(shè)計方法，讓學(xué)生了解熱質(zhì)交換設(shè)備的性能評價及優(yōu)化設(shè)計方法，培養(yǎng)學(xué)生具備復(fù)雜問題簡單化的能力。在課程講授時可利用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，讓學(xué)生學(xué)習(xí)先進的制造工藝和制造理念。

3 新工科背景下課程思政評價體系構(gòu)建

3.1 課程思政體系構(gòu)建思路

新工科背景下，熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程不僅需要在知識體系上進行創(chuàng)新，同時為了更好地達到育人目標也需要構(gòu)建能夠適應(yīng)新時代發(fā)展的課程評價體系。課程思政教學(xué)要通過課堂教學(xué)來引導(dǎo)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的熱愛，從而增加對專業(yè)的關(guān)注度，學(xué)會思考判斷社會熱點問題，使工科專業(yè)思政教學(xué)與課程教學(xué)完美統(tǒng)一。

高校課程思政建設(shè)的成效主要體現(xiàn)在培養(yǎng)真正具有正確人生觀和價值觀、愛國和敬業(yè)精神、家國情懷和社會責任感的人才，因此對課程思政教學(xué)質(zhì)量評價體系和評價方法的研究和探索，對進一步提升專業(yè)課的思政教學(xué)水平、促進專業(yè)課思政教學(xué)的持續(xù)改進具有極其重要的現(xiàn)實意義。

新工科背景下的課程思政應(yīng)包含價值觀、愛國主義和精神層面等的提升。首先，高校課程思政教學(xué)質(zhì)量和效果的評價不能僅停留在教學(xué)資料有無思政元素上，其體系的構(gòu)建應(yīng)包括對教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、課程考核方式等評價；其次，在課程講授過程中的分組討論、課堂提問講解等環(huán)節(jié)，可以通過圖片或視頻等形式實現(xiàn)評價；最后，課程思政的評價過程必須建立從理論考評到實踐考評的多級評價，以保證思政評價的客觀性和科學(xué)性。

3.2 課程思政具體評價過程

以思政課程為核心，以綜合素養(yǎng)課（通識課等）為拓展，以專業(yè)課為主要依托，用好隱性教育渠道，實現(xiàn)潤物無聲的課程育人目的。新工科背景下的熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程的具體思政評價主要通過四個方面， 即課前評價、授課過程評價、課后思政評價和思政專項評價，如圖1 所示。過程性評價是任課老師在授課過程中對學(xué)生思政精神進行評價。課堂上采取提問、學(xué)生分組討論以及在隨堂測試中增加思政題目的方式進行考核。例如，我國提出 “雙碳” 目標后，對熱濕交換設(shè)備中如何做到溫度和濕度的綜合控制以實現(xiàn)節(jié)能進行分析討論，任課教師通過提問對學(xué)生課程思政元素的掌握程度進行判斷并作出相應(yīng)評價；通過增加多元化評價主體，如同學(xué)互評以及輔導(dǎo)員和思政專家進行調(diào)查問卷、座談會等形式以專業(yè)現(xiàn)狀、時事熱點等問題考查學(xué)生的思政能力；通過課程實踐和認識實習(xí)等實踐過程對學(xué)生專業(yè)和思想觀念進行評價，例如在認識實習(xí)中融入專業(yè)思政，加深學(xué)生對專業(yè)的熱愛，讓學(xué)生深入了解當前專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢，提高自身專業(yè)認同感和自豪感。

圖1 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程思政評價體系

4 思政建設(shè)內(nèi)涵分析

由于建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)課程思政具有典型的工程特點，因此為了解決目前課程思政講授過程中的困局，很多高校對此開展了很多有意義的探索和嘗試。熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的思政建設(shè)核心就是內(nèi)涵建設(shè)，即 “做什么和解決什么” 的問題，總結(jié)為立德樹人、協(xié)同育人，結(jié)合專業(yè)特點培養(yǎng)學(xué)生低碳環(huán)保的思想觀念以及國際視野和創(chuàng)新精神[11-12]，具體內(nèi)涵如圖2 所示。

圖2 熱質(zhì)課程思政內(nèi)涵分解圖

課前利用超星學(xué)習(xí)通、微課視頻帶領(lǐng)學(xué)生認識新型能源利用技術(shù)，強化解決復(fù)雜工程問題的多樣化思維，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和技術(shù)強國理念。結(jié)合專業(yè)討論建筑節(jié)能與綠色建筑的發(fā)展問題，進一步了解國情，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷。課后安排學(xué)生分組查閱資料、撰寫論文等課程作業(yè)，以奠定學(xué)生從事綠色低碳研究工作的思維基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生服務(wù)社會的責任意識，將個人發(fā)展與國家戰(zhàn)略相結(jié)合，鼓勵學(xué)生為國家綠色發(fā)展作貢獻，培養(yǎng)學(xué)生的使命擔當意識。

5 結(jié)語

本文以建環(huán)專業(yè)核心課程熱質(zhì)交換原理與設(shè)備為例，分析了目前課程思政存在的問題，并對熱質(zhì)交換課程的思政建設(shè)內(nèi)容進行了探討，對課程不同章節(jié)的思政元素進行了教學(xué)設(shè)計，提出了課程思政的建設(shè)內(nèi)容和評價方法。同時，思政評價需要根據(jù)專業(yè)和課程的特點進行合理的教學(xué)設(shè)計并采取多元化的評價方法，深入研究專業(yè)課程的思政建設(shè)和評價體系對提升教學(xué)質(zhì)量、踐行立德樹人根本目標具有深遠意義。