專業(yè)基礎(chǔ)課“新工科”與課程思政協(xié)同建設(shè)機制探討

曲明璐* 劉洪芝 呂 靜 朱夏宇 曲嘉毅

（上海理工大學環(huán)境與建筑學院 上海 200093）

建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的目標是為國家培養(yǎng)有用的暖通工程師人才。暖通工程師的職業(yè)定義是能從事供熱通風體與空調(diào)工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、運行管理、物業(yè)設(shè)施管理的高級技術(shù)應用型人才[1]。從事的主要工作包括：供熱通風與空調(diào)工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、運行管理、物業(yè)設(shè)施管理等。2017年起，教育部積極推進新工科建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)[2-3]。同年，中共中央、國務院明確提出了堅持全員育人、全過程育人、全方位育人（簡稱“三全育人”）的要求[4]。習近平主席指出，要用好課堂教學這個主渠道．其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[5]。在“新工科”背景下，在課程思政的理念下充分考慮人才培養(yǎng)的本質(zhì)要求，其教學改革的思路立足于新型人才培養(yǎng)模式，對建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的暖通工程師培養(yǎng)提出了更高的要求。

理工科的專業(yè)基礎(chǔ)課一般理論性很強，且規(guī)定學時內(nèi)的教學任務繁重，如何在理論性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課中自然融入課程思政并達到“新工科”建設(shè)目標是一個需要不斷探索并完善的問題。傳熱學是建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的四大主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是培養(yǎng)暖通工程師的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程。通過工程傳熱學課程的學習為后續(xù)專業(yè)課程學習打下良好的基礎(chǔ)，并拓寬學生基礎(chǔ)的寬度和廣度，直接影響到學生的職業(yè)生涯發(fā)展和深造。在以往的教學過程中，學生反映教學過程中存在理論理解困難、公式推導過程復雜、公式多等問題[6]。本文以《傳熱學》為例，立足于專業(yè)基礎(chǔ)課教學實際，探討“新工科”建設(shè)中協(xié)同推進課程思政的機制。

1 總體思路

對標國家建設(shè)重大需求和建環(huán)新工科專業(yè)內(nèi)涵，構(gòu)建并實施傳熱學的創(chuàng)新教學模式，完成對全員全程全方位育人格局的建設(shè)。教學中思政建設(shè)將“兩個聚焦”作為主線，即聚焦國家重大戰(zhàn)略需求，聚焦世界科技前沿，自然的與課程教學進行融合，將社會主義核心價值觀和職業(yè)道德貫穿課程教學過程，課程網(wǎng)站資源完善、模擬軟件輔助、移動設(shè)備多媒體形式并用，同時融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐思路，構(gòu)建全員全程全方位育人大格局。

2 具體舉措

（1）把榜樣的力量、國家戰(zhàn)略的力量、節(jié)能環(huán)保的力量和職業(yè)敬畏感的力量四個方面引入課程思政，并對應滲透到每章知識點[7]。把握新工科人才的核心素養(yǎng)，強化工科學生的家國情懷，全球視野、法治意識和生態(tài)意識。例如在第十章“傳熱的削弱和強化”課堂中，介紹我國“碳達峰”“碳中和”政策，提前在學習通APP發(fā)布相關(guān)知識，介紹我國建筑用能現(xiàn)狀、建筑領(lǐng)域節(jié)能措施、綠色建筑概念等，從理論層面講授降低建筑設(shè)備運行能源消耗和較少二氧化碳排放的措施，讓學生認識到在雙碳目標的時代背景下，作為暖通工程師更要始終牢記肩上的綠色使命，樹立專業(yè)榮譽感與社會責任感，在建筑中推廣使用可再生能源及節(jié)能環(huán)保的暖通空調(diào)新技術(shù)，走可持續(xù)的建筑能源之路。

（2）結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的特征，合理運用現(xiàn)代信息技術(shù)開展了課程各項教學方法和教學手段革新，包括學習通APP分享與專業(yè)知識相關(guān)的課外資料；在課堂團隊討論中幫助學生方便上網(wǎng)查找專業(yè)相關(guān)資訊等。另一方面，傳熱學平面化的課堂教學方式之間與立體化的設(shè)備的矛盾明顯。如第九章“換熱器的類型”中的多種換熱設(shè)備，學生難以理解復雜設(shè)備各部件之間的相對位置關(guān)系、冷熱流體的運動過程，需要教師利用比較多的課時講解各種換熱器的工作原理。因此，在現(xiàn)有課程網(wǎng)站內(nèi)容的基礎(chǔ)上，補充教學拓展視頻來完善課內(nèi)知識點的學習。考慮到學生的興趣，教學拓展視頻既包含學生日常生活密切的設(shè)備設(shè)施中的傳熱問題，如：板式換熱器工作原理、保溫杯原理、白熾燈發(fā)光原理、太陽能熱水器工作原理等，又包含介紹前沿技術(shù)中涉及的傳熱學原理，如青藏鐵路建設(shè)中的傳熱問題、微通道換熱器原理、雙Low-E膜玻璃、熱成像儀的原理等，調(diào)動學生的學習興趣與課堂專注力，效果良好。

（3）引入模擬軟件輔助教學。傳熱學理論基礎(chǔ)講解過程中，存在大量數(shù)學方程及方程組，求解過程煩瑣，且求解結(jié)果形式仍較為復雜，難以和生活經(jīng)驗產(chǎn)生聯(lián)系，學生普遍學習興趣欠缺。例如第三章“無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導熱”、第五章“外掠平板對流換熱”中，求解之后獲得溫度場分布時只能以書中的線算圖使學生理解溫度場的分布特點，銜接較為生硬，學生對復雜線算圖的陌生感導致學生難以掌握其溫度分布特點。應用創(chuàng)新實踐方法，運用仿真軟件建立常用的計算流體力學（CFD）模擬軟件，模擬常見的換熱過程溫度場，以直觀的圖形、動畫等元素來豐富教學內(nèi)容，增強學生的感性認識。并進一步拓寬渠道，將學生開展科研探索的想法轉(zhuǎn)化為軟件端的數(shù)值模擬案例，透過該過程催促學生探索文獻資料，進而提高專業(yè)認知水平。

問題：你認為教學過程中哪些因素能激發(fā)你學習的興趣？

（4）引入工程案例分析、翻轉(zhuǎn)課堂、問題啟發(fā)式教學等教學模式，使學生成為教學過程中的主體。針對不同知識單元進行采用不同的教學方法，所有的教學方法的運用以工程化思想為主導，學生聽講關(guān)鍵知識點、閱讀資料及軟件、研究、實踐等途徑而獲得暖通工程師知識、技能，積累暖通工程師素養(yǎng)。

3 學生評價

在2020和2021年對學習《傳熱學》課程學生中展開了問卷調(diào)查，結(jié)果如圖1所示，分別有77.9%、61.0%和54.2%的同學認為本課程教師引導得當、活動方式新穎有趣、引入案例貼合工程實際。可見，在“新工科”建設(shè)與思政課程同向同行的協(xié)同機制下，傳熱學教學取得良好的教學效果并獲得學生的認可。

圖1：學生問卷中課程教學效果方面調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)論

本文所提出的針對“新工科”建設(shè)與思政課程協(xié)同機制下的專業(yè)基礎(chǔ)課教學模式將“兩個聚焦”作為課程思政主線，同時充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢改造傳統(tǒng)教學，并從課程組織形式上有的放矢的進行創(chuàng)新改善，融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐思路，實現(xiàn)高校教育的價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的教學目標，為國家培養(yǎng)合格的暖通工程師人才。