工程熱力學(xué)實驗課程思政路徑探析

［摘 要］工程熱力學(xué)實驗課程蘊含著豐富的課程思政元素。將工程熱力學(xué)實驗教學(xué)與課程思政緊密結(jié)合，有利于充實實驗教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新實驗教學(xué)方法、提升實驗教學(xué)效果和深入開展學(xué)生思想政治教育工作。文章從工程熱力學(xué)實驗課程的德育目標(biāo)出發(fā)，分析了該課程實施課程思政的優(yōu)勢，以經(jīng)典實驗“飽和水蒸氣P-T關(guān)系測定實驗”為例，從明確實驗教學(xué)目標(biāo)、豐富教學(xué)手段與方法、完善實驗教學(xué)過程三個方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)工程熱力學(xué)實驗課程與課程思政耦合育人。

［關(guān)鍵詞］工程熱力學(xué)課程；實驗教學(xué)；課程思政

［中圖分類號］G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）23-0078-05

2016年召開全國高校思想政治工作會議[1]以來，特別是2022年教育部印發(fā)《加強(qiáng)碳達(dá)峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》和《全面推進(jìn)“大思政課”建設(shè)的工作方案》[2-3]后，高等教育高質(zhì)量體系建設(shè)堅持以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，聚焦立德樹人根本任務(wù)，推動用黨的創(chuàng)新理論鑄魂育人，高校人才培養(yǎng)質(zhì)量全面提升。

課程思政教學(xué)的主渠道不僅包括思想政治理論課，而且包括其他專業(yè)課程，應(yīng)將思政元素融入各門課程中，踐行全員、全過程和全方位育人[4]。工程熱力學(xué)實驗課程因其實踐性、操作性、互動性強(qiáng)以及小規(guī)模授課等特點，深受學(xué)生喜愛，是學(xué)生理論聯(lián)系實際、掌握實驗研究和操作技能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因此，在工程熱力學(xué)實驗課程中引入思政教育，與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同育人的合力效應(yīng)，將立德樹人融入知識傳授中，是現(xiàn)階段實驗課程改革的一個重要方向[5-6]。

一、工程熱力學(xué)實驗課程概述

工程熱力學(xué)課程是能源與動力工程及相關(guān)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是使學(xué)生掌握熱能有效利用、熱能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，并能正確運用這些規(guī)律聯(lián)系實踐，是專業(yè)必修課程之一，是學(xué)習(xí)各門專業(yè)課程的基礎(chǔ)與前提。工程熱力學(xué)實驗課程是基本知識和基本實驗方法的重要實踐載體。

上海理工大學(xué)能源動力工程國家級實驗教學(xué)示范中心以“專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)、綜合、創(chuàng)新”的分層次、模塊化實驗教學(xué)體系為特色，以能源與動力工程領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)為依托，開設(shè)的工程熱力學(xué)實驗課程體系包含實驗室安全教育課程、基礎(chǔ)性實驗課程、綜合性實驗課程、探究設(shè)計型實驗課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐課程五個部分。其中，基礎(chǔ)性實驗課程包括飽和水蒸氣壓力和溫度關(guān)系曲線測定實驗、漸縮噴管和縮放噴管流動特性實驗、氣體定壓比熱容測定實驗、循環(huán)式空調(diào)過程實驗、活塞式壓氣機(jī)性能測試實驗、蒸氣壓縮式制冷循環(huán)性能測試實驗、等溫加濕與等焓加濕性能測試實驗等。

結(jié)合新時代課程思政要求，工程熱力學(xué)實驗課程的課程思政目標(biāo)為加深學(xué)生對自然科學(xué)、工程技術(shù)知識和經(jīng)驗體系的深層次理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思辨、客觀理性、求真務(wù)實的精神，珍愛生命，尊重生命，樹立正確的世界觀、人生觀與價值觀；將能源動力行業(yè)技術(shù)人才的愛國、誠信、責(zé)任、可持續(xù)發(fā)展等理念，國家戰(zhàn)略支柱行業(yè)的責(zé)任感和使命感傳遞給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識、創(chuàng)新精神和家國情懷。

二、工程熱力學(xué)實驗課程思政實施的優(yōu)勢

（一）教學(xué)環(huán)境的可塑性

工程熱力學(xué)實驗課程的教學(xué)多在熱工綜合實驗室開展，也可以在課外開展自主實驗和校內(nèi)外實踐實驗。實驗室寬敞開闊，學(xué)生的活動空間比理論課堂大，實驗設(shè)備樣式豐富，具有引導(dǎo)和感染學(xué)生的親和力。實驗教師身兼實驗室管理職責(zé)，可以對實驗室的布置進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，除在實驗室內(nèi)部墻面、走廊上張貼學(xué)校、學(xué)院對本實驗室的各項條例和規(guī)章制度、應(yīng)急預(yù)案、獎懲制度外，還可以通過白板、多媒體等展示優(yōu)秀的預(yù)習(xí)作業(yè)題、實驗報告。在實驗教學(xué)過程中，實驗教師可以著力構(gòu)建實驗教學(xué)與課程思政融合的大環(huán)境，例如通過整理、保持實驗室清潔環(huán)境，不在實驗室吃喝等榜樣行為，在潛移默化中激發(fā)學(xué)生的主人翁意識。

（二）教學(xué)團(tuán)隊的復(fù)合性

教師是課程思政實施效果的決定性因素。相較于實驗室管理隊伍、研究生導(dǎo)師、輔導(dǎo)員和思想政治課教師，專職實驗教師在實驗教學(xué)中開展思想政治教育工作具有獨特優(yōu)勢。專職實驗教師具備專業(yè)課程知識，可以勝任實驗原理、實驗方法、實驗技能和數(shù)據(jù)分析方法的傳授，加上每個實驗項目2個學(xué)時的教學(xué)時間、實驗室明亮的環(huán)境、開放的討論協(xié)作模式、12～14人的小班化授課模式給實驗教師充足的時間、空間、氛圍與學(xué)生進(jìn)行深入交流。年輕化、高學(xué)歷、黨員比例高的實驗教師團(tuán)隊經(jīng)過支部組織生活制度化、思政教學(xué)培訓(xùn)多樣化的學(xué)習(xí)更新后，能充分認(rèn)識到思政教育的重要性，深挖實驗教學(xué)的思政元素，在指導(dǎo)實驗項目開展時潤物無聲地把時政熱點、科學(xué)動態(tài)等內(nèi)容融入課堂教學(xué)，使學(xué)生易于接受。

（三）教學(xué)形式的多樣性

傳統(tǒng)的實驗原理知識、實驗方法、實驗技能和數(shù)據(jù)分析方法的傳授已經(jīng)難以滿足新時代國家教育發(fā)展的需要。實驗教師把現(xiàn)代信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)授課資源與工程熱力學(xué)實驗課程思政有效融合，依托實驗教學(xué)中心網(wǎng)站及選課系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生自主安排實驗項目學(xué)習(xí)進(jìn)度，鼓勵學(xué)生在實驗課前、課中、課后主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)新思考的能力。2020年以來，實驗教師通過超星學(xué)習(xí)通、雨課堂、MOOC等平臺拓展延伸實驗課堂，采用線上線下混合式教學(xué)模式授課。課前將與課程相關(guān)的思政案例、相關(guān)新聞和背景知識上傳至平臺，點對點發(fā)布通知讓學(xué)生預(yù)習(xí)；課中采用講授法、翻轉(zhuǎn)課堂、復(fù)盤討論、案例導(dǎo)入等教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生深入掌握課程知識；課后讓學(xué)生完成闖關(guān)測驗、實景操作、線上考核等檢驗學(xué)習(xí)的成效，提升學(xué)生的互動性、參與性、浸入感，增強(qiáng)學(xué)生在實驗課堂中的主體作用，培養(yǎng)其主人翁精神。

（四）教學(xué)內(nèi)容的豐富性

工程熱力學(xué)實驗項目多、涉及理論廣泛，實驗教師可以嘗試突破課本和課堂限制，深入挖掘知識體系中的科學(xué)精神，彰顯楷模的示范作用，突出基于工程熱力學(xué)的能源動力相關(guān)技術(shù)及裝備在國計民生中的支柱作用。如在實驗室安全教育環(huán)節(jié)，結(jié)合社會熱點，對學(xué)生進(jìn)行生命教育，用案例警示實驗室安全事故對學(xué)校、家庭、個人身心健康造成的傷害，幫助學(xué)生樹立社會主義核心價值觀，樹立安全責(zé)任意識。又如在講解實驗內(nèi)容在生活、工業(yè)中的應(yīng)用時，加入格力、華為等自主國產(chǎn)品牌，中國船舶集團(tuán)發(fā)電機(jī)組的綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平等內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的民族自信心和愛國主義情感。

三、工程熱力學(xué)實驗課程思政教學(xué)設(shè)計

工程熱力學(xué)實驗課程思政對培養(yǎng)大學(xué)生社會主義核心價值觀具有重要作用。在教學(xué)過程中有意、有機(jī)、有效地對學(xué)生進(jìn)行思想政治教育，就要把熱點案例、課程思政元素合理嵌入，將教師的言傳身教、學(xué)生的深度參與相融合。教學(xué)團(tuán)隊嘗試用國內(nèi)外通用的科學(xué)探究能力培養(yǎng)及評價策略，落實工程熱力學(xué)實驗課程與課程思政耦合育人[7-8]。整個課程的實驗項目與課程思政教學(xué)內(nèi)容見表1。下面以“飽和水蒸氣P-T關(guān)系測定實驗”為例進(jìn)行說明。

（一） 實驗教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)

理解并掌握飽和狀態(tài)、沸騰、泡態(tài)沸騰、飽和蒸氣壓、飽和溫度等基本概念，理解、熟悉、運用Clausius?Clapeyron、Antoine、Riedel等方程在飽和水蒸氣狀態(tài)分析時的使用條件，理解臨界狀態(tài)及臨界乳光現(xiàn)象。

2.能力目標(biāo)

學(xué)會觀察沸騰的實驗現(xiàn)象，并透過實驗現(xiàn)象應(yīng)用基礎(chǔ)知識分析本質(zhì)，形象理解飽和水蒸氣溫度與壓力之間的對應(yīng)關(guān)系；學(xué)會記錄整理實驗數(shù)據(jù)，并用Microsoft Excel等軟件進(jìn)行整理分析；學(xué)會使用溫度計、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計等儀表。

3.價值目標(biāo)

理解水蒸氣是最理想的清潔資源；開發(fā)水蒸氣資源、造福中華民族，符合習(xí)近平總書記提倡的“綠水青山就是金山銀山”的和諧發(fā)展理念；瓦特改良蒸汽機(jī)的過程是學(xué)習(xí)和實踐互相促進(jìn)的過程，理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)，在平凡的生活中發(fā)現(xiàn)偉大，領(lǐng)悟思維之美、創(chuàng)新之妙，從而熱愛生活、觀察生活、思考生活。在實驗操作中增強(qiáng)學(xué)習(xí)創(chuàng)新意識，踐行精益求精、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)實、追求卓越的工匠精神。

（二） 教學(xué)手段與方法

教學(xué)過程采用多種教學(xué)方法相結(jié)合的模式，比如實踐操作教學(xué)、課堂演示教學(xué)、案例教學(xué)、復(fù)盤討論教學(xué)等；充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，如微課教學(xué)短視頻、中國大學(xué)慕課等。授課采用線上預(yù)習(xí)、以多媒體 PPT 講授為主的線下講課形式與實驗室實踐操作相結(jié)合的形式，從發(fā)現(xiàn)和提出問題、猜想與假設(shè)、制定實驗方案、實驗操作、分析與反思、評價與總結(jié)[9]六個模塊引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗探究。

（三） 實驗教學(xué)過程

以能源動力行業(yè)鍋爐、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)中水蒸氣的作用，家里用高壓鍋燉食物為什么容易熟爛等生動的案例引出實驗教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，為實驗項目的開展奠定良好的基礎(chǔ)。本實驗項目教學(xué)結(jié)合實驗探究過程培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力、猜想和假設(shè)的能力、實驗設(shè)計能力、觀察與實驗的能力、分析與反思的能力，采用問題鏈?zhǔn)浇虒W(xué)法[10-11]將6個教學(xué)環(huán)節(jié)分別對應(yīng)6個課程思政內(nèi)容，具體教學(xué)過程內(nèi)容和各環(huán)節(jié)設(shè)計[12-13]見表2。

（四）教學(xué)效果分析

學(xué)生實驗結(jié)束后，采取自評、互評的方式，客觀認(rèn)識到自己在實驗中的不足，進(jìn)而挖掘?qū)W習(xí)潛力。通過教師評價與學(xué)生評價，使評價結(jié)果客觀、公正、合理，提高學(xué)生的實驗探究能力。經(jīng)過完整的實驗過程，學(xué)生經(jīng)歷自我摸索、提出問題、解決問題的過程后，學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性進(jìn)一步提高，課程思政效果明顯提高。

課程自開設(shè)以來，課程評教滿意率超95%，學(xué)生普遍評價課程內(nèi)容富有創(chuàng)新性，案例的講解引人入勝；希望師生一起探討更多的社會熱點應(yīng)用案例。工程熱力學(xué)實驗課程曾獲上海理工大學(xué)課程思政優(yōu)秀案例，相關(guān)實驗項目獲上海市高等學(xué)歷繼續(xù)教育課程思政優(yōu)秀項目等。

四、結(jié)語

工程熱力學(xué)實驗課程的教學(xué)對象為能源動力工程專業(yè)本科第四學(xué)期的學(xué)生，這時學(xué)生剛剛適應(yīng)大學(xué)生活并深入探索各方面專業(yè)知識，是其世界觀、人生觀、價值觀形成和科學(xué)興趣及素養(yǎng)培育的黃金時期、關(guān)鍵時期。 實驗教師要真正承擔(dān)起學(xué)生健康成長的指導(dǎo)者和引路人的職責(zé)，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上多下功夫，促進(jìn)對學(xué)生知識、能力和素質(zhì)三方面的協(xié)同發(fā)展。

［ 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，2016-12-9（1）.

[2］ 教育部關(guān)于印發(fā)《加強(qiáng)碳達(dá)峰碳中和高等教育人才培養(yǎng)體系建設(shè)工作方案》的通知[EB/OL].（2022-05-06）[2024-07-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202205/t20220506_625229.html.

[3］ 教育部等十部門關(guān)于印發(fā)《全面推進(jìn)“大思政課”建設(shè)的工作方案》的通知[EB/OL].（2022-08-24）[2024-07-20].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-08/24/content_5706623.htm.

[4］ 金飛，馮正垚.以社會主義核心價值觀為引領(lǐng)構(gòu)建大學(xué)生精神生活世界[J].學(xué)校黨建與思想教育，2019（4）：48-49.

[5］ 房川琳，熊慶，蘇燕.融合思政元素的無機(jī)化學(xué)實驗課程建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2021，38（1）：28-32.

[6］ 徐麗華，盛慶紅，李兵，等.高校測繪類課程“課程思政”教學(xué)探索[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，45（9）：168-172.

[7］ 周素華，魏英，王一群，等.電類基礎(chǔ)課課程思政中社會主義核心價值觀教育的教學(xué)探索[J].中國大學(xué)教學(xué)，2019（10）：41-44.

[8］ 閆長斌，郭院成.推進(jìn)專業(yè)思政與課程思政耦合育人：認(rèn)識、策略與著力點[J].中國大學(xué)教學(xué)，2020（10）：35-44.

[9］ 魏燕.大學(xué)生實驗探究能力培養(yǎng)及評價的策略與實踐[J].實驗室科學(xué)，2020，23（1）：225-228.

[10］ 熊琴.思政課問題鏈?zhǔn)浇虒W(xué)法融入《食品包裝安全》課程的探索與思考[J].中國包裝，2023，43（10）：93-96.

[11］ 曹亞麗，李梅梅，管瑩，等.“大思政”格局下綜合性實驗設(shè)計與實踐[J].大學(xué)教育，2024（1）：100-103.

[12］ 趙利容，施鋼，曾珍.以培養(yǎng)和提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考能力為教學(xué)目標(biāo)的實驗教學(xué)設(shè)計[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2022，20（6）：60-64.

[13] 李春梅，何洪，李元，等.“新工科”背景下材料類專業(yè)“虛實互補”實驗教學(xué)體系深化研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，45（4）：143-148.

［責(zé)任編輯：黃緊德］