《功率器件熱管理及應(yīng)用》課程思政建設(shè)構(gòu)思

李月鋒 鄒 軍 李 楊 郭春鳳 楊波波 石明明 胡蓉蓉

（上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 上海 201418）

《功率器件熱管理及應(yīng)用》是一門理論與實驗相結(jié)合的研究生專業(yè)課程。本課程基于工程傳熱學(xué)、功率半導(dǎo)體封裝工藝、微納傳熱學(xué)、新型熱界面材料、功率器件機械結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的傳熱和散熱方法、有限元熱分析為基礎(chǔ)，以分立器件和功率IC的熱分析和熱設(shè)計為研究對象，以設(shè)計系統(tǒng)綜合散熱效果從而有效控制功率半導(dǎo)體器件結(jié)溫為目的，詳細(xì)闡述了功率器件的熱管理的基本原理和常用方法，并且講述了國內(nèi)外功率器件的最新研發(fā)成果和進(jìn)展，在解決熱管理方面的最新工藝和成就。功率半導(dǎo)體器件不僅關(guān)系到各國民生問題，還逐漸成為各國科技競爭地和戰(zhàn)略性領(lǐng)域。中國功率半導(dǎo)體發(fā)展之路，尤其是最近幾年中美在該領(lǐng)域的制裁與自我崛起，出現(xiàn)了許多名人軼事，留下了許多可歌可泣的事跡，展示了中華兒女的勵志愛國情懷[1]。但是，在功率半導(dǎo)體的相關(guān)課程教學(xué)與人才培養(yǎng)中，缺乏大國工匠精神的引領(lǐng)、奮斗激情的激勵、危難時刻的擔(dān)當(dāng)意識。

1 初步構(gòu)想

本課程以功率器件熱管理為主線，結(jié)合工程傳熱學(xué)、電子設(shè)備熱設(shè)計及分析技術(shù)和FLoEFD有限元熱仿真等相關(guān)知識，融合工程案例，將功率器件熱管理的基礎(chǔ)知識點組合為傳熱學(xué)基本知識、功率器件基本熱結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)散熱設(shè)計三大模塊，通過凝練理論知識點，增加應(yīng)用性工程案例，融入思政元素，強化工程實際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，強化立德樹人的教育初心。

1.1 構(gòu)建功率器件熱管理及應(yīng)用新工科教學(xué)體系

基于工科教育專業(yè)認(rèn)證，結(jié)合教學(xué)實踐和經(jīng)驗，吸收行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和最新發(fā)展成果，注重工程實踐和學(xué)生就業(yè)，注重實訓(xùn)項目知識點的重構(gòu)與整合，補充完善課程內(nèi)容，修訂教學(xué)大綱，編制基于校企合作的專業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈相銜接的教學(xué)內(nèi)容，探索線上線下混合式深入互融教學(xué)方法，構(gòu)建多維考核機制和方法，吸納半導(dǎo)體前沿技術(shù)，打造功率器件熱管理及應(yīng)用新工科知識體系，在工程傳熱學(xué)的基礎(chǔ)上，從功率器件本身特征出發(fā)，收集整理以SiC、GaN為代表的第三代半導(dǎo)體在高鐵、新能源汽車、5G通訊、雷達(dá)、機器人等前沿應(yīng)用中的熱管理問題，結(jié)合前沿的材料工藝，形成具有專業(yè)特色的功率器件熱管理及應(yīng)用的新工科教學(xué)知識體系。

1.2 構(gòu)建散熱設(shè)計基礎(chǔ)新工科知識體系

該課程涉及工程傳熱學(xué)、流體力學(xué)、強化傳熱技術(shù)及應(yīng)用、熱界面材料、微納米尺度流動與傳熱學(xué)基礎(chǔ)、有限元熱分析、熱工測量技術(shù)與方法等多門學(xué)科和技術(shù)。隨著5G通信、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、新能源汽車等技術(shù)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件迅速向高電壓、大電流、高頻化、模塊化、智能化的方向發(fā)展，功率器件的散熱設(shè)計越來越成為電力電子產(chǎn)品穩(wěn)定工作的保障，該課程的授課內(nèi)容及知識框架也需要不斷更新及優(yōu)化，同時也應(yīng)該吸收相關(guān)行業(yè)的新材料、新工藝，形成散熱設(shè)計基礎(chǔ)新工科知識體系。

1.3 構(gòu)建多維考核體系

課程考核的目的不在于分?jǐn)?shù)，而在于對學(xué)生的學(xué)風(fēng)、學(xué)習(xí)方法、人生觀價值觀的正面引導(dǎo)。加大平時學(xué)習(xí)及實踐實驗環(huán)節(jié)的比重，引入課程思政分值比重，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，實現(xiàn)立德樹人的目的。在理論知識考核的基礎(chǔ)上加入能力素質(zhì)考核、思政元素考核，使考試成績不僅反映了學(xué)生對知識的掌握程度，還考察了其創(chuàng)造力、想象力以及專業(yè)素養(yǎng)、家國情懷等綜合素質(zhì)。

總之，通過該課題的建設(shè)，能夠吸收先進(jìn)的知識和技術(shù)，構(gòu)建功率器件熱管理及應(yīng)用新工科教學(xué)體系，實現(xiàn)線上線下無縫銜接，積極滲透價值引領(lǐng)，培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求和為社會服務(wù)的應(yīng)用人才。

2 提煉典型思政案例，精心設(shè)計課程，構(gòu)建“三融三促”育人新舉措

系統(tǒng)挖掘課程中的“價值”因素，凝練形成課程思政“案例樹”。以專業(yè)技能為載體，將思政融入知識傳授（第一課堂），促進(jìn)思政因素的學(xué)深悟透和工心匠能的培養(yǎng)；以科研實訓(xùn)（第二課堂）為途徑，促進(jìn)勇于實踐、敢于創(chuàng)新、為民服務(wù)和報效祖國的決心；以潛移默化的文化浸潤（第三課堂）為手段，促進(jìn)人文知識、家國情懷、民族底蘊的傳承和發(fā)揚。通過“三融三促”育人體系，力爭實現(xiàn)顯性教育與潛性教育相統(tǒng)一，崇尚科學(xué)和服務(wù)社會相統(tǒng)一，家國情懷與社會責(zé)任相統(tǒng)一，敬畏生命與人文關(guān)懷相統(tǒng)一，實現(xiàn)立德樹人。

2.1 思政融入知識傳授

總書記指出：“守好一段渠，種好責(zé)任田，同向同行，協(xié)同效應(yīng)。”作為高校教育工作者，肩負(fù)著教書育人的歷史使命，是對學(xué)生的思想和成長影響最大的角色，建設(shè)好第一課堂（知識傳授）的“課程思政”是落實立德樹人的首要任務(wù)。為此，需要深入挖掘?qū)I(yè)課程思政元素，并有機融入到課程教學(xué)和實踐的各個環(huán)節(jié)，將純理論的灌輸教學(xué)轉(zhuǎn)為有實踐性的案例教學(xué)，并設(shè)計評價反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行修正和改進(jìn)。近年來，我國功率器件制造水平顯著提升，國產(chǎn)航母、高鐵、C919飛機、大型驅(qū)逐艦、天眼等裝備已經(jīng)投入國防、生活、交通等領(lǐng)域的實際應(yīng)用中。這些大國重器研發(fā)案例不僅包含著一定的半導(dǎo)體內(nèi)容，還蘊含著大量的思想政治教育因素，因此，可以將其作為在功率器件專業(yè)教育中滲透思想政治教育的切入點。

2.2 思政融入科研實踐

功率器件熱管理與應(yīng)用是一門特別重視實踐和應(yīng)用的工程學(xué)科。課程思政與科研實訓(xùn)、學(xué)科競賽等專業(yè)課實習(xí)有機結(jié)合，可將專業(yè)知識體系之外的主題式思政背景有效地融入到實踐環(huán)節(jié)中。

（1）筆者所在課題組研究生連續(xù)三年參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，并在第七屆“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中以團(tuán)隊項目《燈欽-深紫外殺菌消毒的領(lǐng)航者》榮獲上海市金獎。基于此項目，團(tuán)隊基于原創(chuàng)的核心技術(shù)，研發(fā)了以下三款產(chǎn)品，分別為空氣凈化器、智能殺菌保溫杯和移動加濕器。在產(chǎn)品的研發(fā)過程不免會涉及有關(guān)功率器件的應(yīng)用，以及散熱的相關(guān)問題，但團(tuán)隊成員沒有因此就止步不前，而是充分利用團(tuán)隊合作，結(jié)合理論知識，克服重重困難，最終榮獲上海市金獎。

（2）保護(hù)熱帶雨林是全球的共識，是成本最低最有效的減碳手段之一。但是目前“退膠還林”政策的提出具備一定的可行性，但是橡膠也是國家的戰(zhàn)略資源之一，也像守住18億畝耕地一樣重要。因此需要提高橡膠林下的生物多樣性，也就是林下套種的模式，不僅能保住農(nóng)戶在橡膠林下的正常收入，還能增加額外的收入，防止林下土地的營養(yǎng)流失。

本課題組團(tuán)隊響應(yīng)號召，研制了林下專用的激光補光系統(tǒng)，照射覆蓋面積可達(dá)2畝，可適應(yīng)草本植物、瓜果類植物、育苗補光等。

2.3 思政融入文化傳承

電力電子學(xué)科的發(fā)展是靠一輩輩電力電子人接力傳承實現(xiàn)的，功率器件作為電力電子學(xué)科的分支，更應(yīng)該將前輩們的工匠精神、家國情懷、勇于探索、創(chuàng)新實踐、艱苦奮斗等優(yōu)良基因在新時代得以傳承和發(fā)揚；并注重吸收國內(nèi)外先進(jìn)理念和行業(yè)創(chuàng)新精神，實現(xiàn)中西融通和產(chǎn)學(xué)研交融。

本課程借助信息化技術(shù)平臺，在知網(wǎng)學(xué)習(xí)通、微信群等信息化平臺進(jìn)行討論學(xué)習(xí)，討論內(nèi)容國產(chǎn)芯片發(fā)展的奮發(fā)歷程，有賽貝克發(fā)明熱電偶、熱成像的廣泛應(yīng)用及不足之處，陶文銓院士的數(shù)值傳熱情懷和IEC熱學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，華為手機艱難的結(jié)構(gòu)熱設(shè)計過程等，充分展示了科學(xué)家和企業(yè)技術(shù)人員的家國情懷、人文素養(yǎng)、國際視線、創(chuàng)新精神和工匠精神。

3 總結(jié)與展望

本課程在教學(xué)過程中立足我校服務(wù)地方經(jīng)濟的學(xué)校辦學(xué)定位，依托功率器件熱管理和應(yīng)用課程培養(yǎng)具備青年政治特質(zhì)、適應(yīng)新時代發(fā)展所需要的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，基于“三融三促”育人新舉措，融入愛國精神、工匠精神、團(tuán)隊精神；提高學(xué)生穩(wěn)定意識、大局意識、協(xié)作意識、規(guī)劃意識、底線意識；培養(yǎng)工科人文情懷、專業(yè)素養(yǎng)等，實現(xiàn)價值觀的引領(lǐng)，使課程內(nèi)容變得更鮮活、更有感染力。針對本課程的內(nèi)容特點，深入挖掘思政元素，以“人和事”為主線，由國家到地方，由團(tuán)隊到個人，由遠(yuǎn)及近，由歷史傳承到時政熱點。