空氣調節教學改革及課程思政體系建設

公緒金 楊曉莊 孫穎 李偉光

摘要：以哈爾濱商業大學能源動力類主干課程空氣調節為代表，開展了新工科背景下多層面內涵式教育教學改革與實踐，主要包括理論知識體系的多維交叉融合與創新、實踐教學環節創新性與探索性提升、全新版教材建設與大綱修訂、教學手段及考核方式的改革等。同時開展了 “精準思政融合”體系構建與創新，重在增強學生的綜合素養。歷經3年的教學改革與探索，創新空氣調節課程體系，促進了能源與動力工程專業高素質人才培養質量的提升。

關鍵詞：教學改革與實踐；課程思政；空氣調節；能源與動力工程；學科交叉融合

中圖分類號：G642.3；TU831? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1005-2909（2023）03-0139-07

在深化產教融合、推進高等教育內涵式發展的背景下，哈爾濱商業大學能源與動力工程教研室以低溫及制冷工程學科的主干課程空氣調節為例，提出“產業需求引導、多維交叉融合、創新思維培育、實踐能力提升、精準思政融合”的教學改革原則，探討教育教學改革路徑[1-2]。

一、理論課程體系的教學改革及實踐

空氣調節課程共100學時，理論課48學時、實驗課12學時、課程設計40學時。教師團隊包括主講教師2名、實驗教師2名、課程設計指導教師4名，以及多名校外指導教師。教學改革覆蓋2016—2018級本科生，共354人。

（一）理論知識體系的多維交叉融合與創新

依據產業重大需求及《制冷及低溫工程學科發展報告》（2018—2019），開展理論知識體系的多維交叉融合與創新。

（1）系統梳理常規空氣調節基本原理與設備知識體系[3]，探索新型制冷技術、超低溫制冷、低溫超導、低溫生物醫學等知識體系的交叉融合。通過基礎理論層面的交叉、融合與創新，有助于本科生了解新興研究方向，提高本科生參與科研課題的興趣，培養創新思維。

（2）在“常規空調負荷計算方法”的基礎上，融合空調建筑熱環境營造技術、綠色建筑技術、能源環保發展趨勢等研究熱點。該層面的融合創新有助于提升本科生對建筑能耗、建筑余熱回收、新能源利用、綠色制冷空調技術等熱點領域的關注度。

（3）在“常規空氣調節系統與設備”核心知識層面，融合新型非電式空調系統、熱濕獨立控制、太陽能吸附/吸收式制冷、熱泵驅動溶液除濕、地熱及余熱回收熱泵等制冷空調研究熱點。該層面的知識融合可促進本科生從更寬廣的領域中對比分析制冷空調關鍵技術及設備的發展趨勢，對于進一步提升本科生的科學素養及創新思維能力有較好的幫助。

（4）對疫情防控背景下潔凈空調關鍵技術進行梳理。以火神山和雷神山醫院的潔凈空調系統為例，結合任課教師科研團隊自主研發的采用冷鏈物流倉儲消殺集成裝置實現的消殺方法（CN 202011499584.3）[4]，將工程實例與潔凈空調關鍵技術、新冠病毒滅殺技術和空氣質量控制技術相融合。該層面的知識體系融合與創新，對于增強學生的專業認同感和使命感具有很好的促進和激勵作用。

（5）空調系統節能與運行調節層面的知識融合與創新。新增空調系統末端裝置冷/熱側節能技術和冷/熱源節能措施，融合分布式熱電冷三聯供技術、數據中心冷卻技術、近零能耗建筑技術與系統、區域供冷等關鍵核心技術。該層面的知識體系融合與創新，對于本科生掌握空氣調節關鍵節能技術、增強節能環保意識具有較好的指導作用。

（二）理論課程教學方式的融合探索

1.科研反哺教學，將學術講座引入課堂教學

陳舊的教學內容是新工科教學改革需要破除的第一壁壘。教學改革基于教學團隊的研究成果，通過專題講座、學術講座等形式對空氣調節相關技術的內涵與外延進行拓展性教學。例如，在講述潔凈空調相關技術時，引入教學團隊獲得的國家發明專利“AC-MEPO微波增強光催化氧化凈化空調機組”[5]的相關基礎理論和工程實踐，開展專題講座。

2.線上同步拓展教學，及時傳遞關鍵技術及行業需求

通過微信公眾平臺（制冷空調微課）、智慧樹翻轉課堂等線上教學形式拓展教學，主要集中在空氣調節學術研究熱點、產業發展重大需求等層面。

二、實踐教學環節創新性與探索性提升

空氣調節實踐教學環節的改革與實踐主要分為課程實驗與課程設計兩部分。

（一）實驗課程改革與創新

實驗教學是培育和提升學生的實操能力、創新能力和問題分析能力等綜合素質的重要載體[6]。對原實驗教學體系的總結發現，學生對以觀摩和簡單測試為主的實驗課程的學習興趣不高，缺乏自主學習能力。

通過多輪實驗教學探索，教學團隊逐漸完善了表1所示的實驗項目開展方式。修訂后的實驗課程體系將空調系統運行實操、關鍵設備拆裝與測試、創新實驗設計、實驗數據分析等4個方面有機融合，形成了知識體系更加完善、實驗項目難度提升、創新性及探索性比重增加的實驗課教學新模式，依托具體空調工程、焓差實驗室和科研團隊的實驗設備進行教學。教學團隊在虛擬仿真實驗教學方面也正在開展積極的探索與實踐。

（二）課程設計改革與創新

傳統的模擬工程式設計存在內容陳舊、創新性不足等顯著問題，因此，此次教學改革主要探索并實踐了以下三方面措施。

1.多途徑相融合的培養模式

人才培養與產業導向之間的良好銜接是高素質工程技術人才培養質量提升的關鍵[7]。在完善青年教師工程素質培養的基礎上，主動開展契合行業發展需求的引領式實踐教學探索。通過提升企業參與本科生實踐與創新能力培養的廣度和深度，構建“企業—學生—教師”互動教學模式，積極探索了自主實踐訓練、設計院/企業聯合培養、創新實踐基地建設等多途徑相融合的實踐環節培養模式。依托的設計院/企業主要為哈爾濱工業大學建筑設計院、哈爾濱空調股份有限公司、大連冷凍設備制造有限責任公司、煙臺冰輪股份有限公司等。該層面的改革突出了行業需求導向性教學，可提升本科生的實踐創新能力和未來職場適應能力。

2. 基于科研成果轉化的培養模式

鼓勵并引導本科生通過大學生創新創業訓練項目、科研課題、發明專利模擬轉化等形式開展課程設計、發明創造或運行管理方案等實踐探索。為配合該培養模式，實踐教學團隊由承擔國家自然科學基金、黑龍江省自然科學基金和獲得哈爾濱商業大學青年學術骨干支持計劃的教師組建，博士化率100%。研究方向涵蓋制冷換熱設備、制冷空調節能、汽車熱管理、吸附制冷、蓄冷蓄熱材料、建筑環境熱回收等。

3.學生實踐協同合作團隊培養模式

實踐教學環節提出“難度賦值，團隊協作”的培養模式，旨在提升學生團隊意識與自主學習能力。“難度賦值”是指對每一個課程設計題目附加了難度系數。對于設計的難度系數大、復雜性高、設計任務繁重的工程項目設計，采用了組建學生實踐團隊，進行“團隊協作”的課程設計模式。難度系數高的題目包括冷熱源系統、制冷空調工藝設計、自動控制系統及安裝工程概預算等環節。

“團隊協作”理念貫穿于課程教學改革全過程，包括綜合計算能力、實驗設計分析能力、工程問題分析能力的考核層面。經過三輪實踐表明，6人團隊具有較好的推廣借鑒價值。

據統計，2016—2018級能源與動力工程專業本科生參與常規課程設計的學生比例從56%降低至27%。參與企業/設計院具體工程項目再設計的學生比例增速最為顯著，從6%增加至20%。參與實踐實習基地培養的學生比例從10%增加至15%。參與大學生創新創業項目、團隊協同和科研項目的學生分別穩定在10%、15%和13%。

三、精準思政融合體系構建與創新

（一）課程思政育人目標

在傳授專業知識的基礎上，引導學生將知識和技能轉化為內在德性和素養，注重將學生個人發展與社會發展、國家發展相結合，倡導社會主義核心價值觀，激發其為國家學習、為民族學習的熱情和動力，幫助學生在創造社會價值過程中明確自身價值和社會定位[8]。

（二）思政教育融合實施思路

教學改革實施中逐漸構建并完善了圍繞科學精神、愛國熱情、節能環保與可持續發展理念、中國制造與大國崛起、攜手抗疫共克時艱、愛黨愛校等層面的課程思政架構，旨在將思政教育潤物無聲地融入專業教學。

同時嘗試打破學科壁壘，推進思政教學和專業教學、跨學科教學的有機融合，提高學生的學習積極性和獲得感。

（三）課程思政精準融合的主要領域

表2為空氣調節課程思政教育內容與專業知識內容有機融合的主要領域。空氣調節課程共11個教學周，每周開展相應主題的“精準思政融合”教育。

四、新版教材建設與教學大綱修訂

為深入融合空氣調節理論、實驗課程、課程設計及課程思政等方面的教育教學改革，哈爾濱商業大學能源與動力工程教研室組織編寫了新版高等學校建筑環境與能源應用工程/能源與動力工程專業推薦教材《民用建筑空氣調節》（中國建筑工業出版社）[10]。新版教材以專業傳承及教學改革實踐為基礎，融合前述課程教學改革的主要內容，并注重主流價值觀引領。結合后續開展的課程思政建設，修訂并完善了空氣調節課程大綱，將思政教育落實到教學各環節。

五、空氣調節課程考核方式改革與實踐

原考核方式雖然兼顧了平時成績和卷面成績，但仍存在知識點覆蓋率低、學科熱點問題融合度不足、工程問題考核不深入、實驗設計分析能力考核欠缺等問題。在結合歷年用人單位對畢業生就業質量反饋意見的基礎上，提出“提升課程考核的廣度、深度和難度”的考核方式改革思路。在教學改革探索期間，逐步完善了課程考核方式（表3）。

改革后的課程考核難度提高，且知識點覆蓋率達到95%以上，重在考核知識體系融會貫通與問題分析解決能力。跟蹤調查2016—2018級能源與動力工程專業學生對考核方式改革的反饋，95%的學生認為改革后的考核難度大幅提升，需要付出更多的時間開展學科研究熱點的文獻調研、學科交叉融合與復雜工程問題的計算分析。經過三輪考核方式改革實踐，2018級學生的平均成績提升到87.21±8.09分。新的考核方式顯著提升了學生知識體系的融合能力和創新思維能力，有效提高了人才培養質量。

六、教學改革問卷調查分析

采用問卷調查（315份）開展課程教學改革的效果評價與反饋研究。

（1）理論課程知識體系融合創新。學生重點關注且滿意度大于90%的改革內容主要集中于學科前沿與熱點融合（96.55%±2.23%）、行業重大需求融合（95.64%±2.54%）、所在學科主要研究方向融合（93.35%±4.26%）。在交叉學科知識體系方面仍需要進一步提升融合及拓展的程度（88.64%±3.15%）。

（2）實驗及課程設計實踐教學改革。學生對組織開展團隊協同合作的滿意度最高（97.14%±2.09%），參與企業/設計院聯合培養、科研項目或大學生創新創業訓練的滿意度也達到90%以上。

（3）全新版教材規劃。學生對新增內容與行業學科發展趨勢的緊密度、復雜工程問題的分析與技術拓展度、典型工程圖紙舉例與分析等層面的滿意度均大于90%。

（4）科研反哺教學。科研成果與學術報告/講座的開展激發了學生的學習興趣（95.67%±3.11%），但需要提高引導學生參與科研項目的程度。

（5）課程思政建設。課程思政教學得到了較好的效果反饋，增強課程思政的實踐性與體驗性教學活動是今后教學改革的重點方向。

（6）考核方式。學生對于教學改革后的考試難度、知識體系覆蓋程度、考核形式變化等均給出了較高的滿意度（＞96%），線上教學及在線平臺的知識拓展也受到學生的歡迎。

七、結語

根據產業需求引導、多維交叉融合、創新思維培育、實踐能力提升、精準思政融合的原則，在專業教育層面積極構建創新性課程教學模式，重點培育本科生的自主學習能力、復雜工程問題分析與解決能力、實驗實操能力。在思政教育層面深入挖掘思政元素，并與專業知識深度融合。通過多層面的教學改革與探索，空氣調節課程體系逐漸完善其內涵，體現了教學思維和知識體系的創新性與時代性，對于提升能源與動力工程專業人才培養質量具有重要意義。

參考文獻：

[1]教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知（教高〔2020〕3號）[EB/OL]．[2021-09-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2]張東海，高蓬輝，黃建恩，等.新工科背景下多學科交叉融合的建環專業人才培養模式探索與實踐[J].高等建筑教育，2021，30（1）：1-9．

[3]中國制冷學會.制冷及低溫工程學科發展報告： 2018-2019[M].北京：中國科學技術出版社，2020.

[4]公緒金，董玉奇.采用冷鏈物流倉儲消殺集成裝置實現的消殺方法： CN112546268A[P].2021-03-26.

[5]公緒金，董玉奇.一種以原位同步調控活性炭纖維為載體的微波增強光催化氧化空氣調節系統： CN109595708A[P].2020-08-14.

[6]陳麗萍，顏承初，龔延風，等.建筑環境與能源應用工程專業現代高素質人才培養探討——以南京工業大學為例[J].高等建筑教育，2021，30（1）： 49-55.

[7]李欣，王廣智，南軍，等.新工科背景下校企融合的本科生創新實踐基地建設模式[J].科教導刊，2021（14）：13-15，38.

[8]把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面——劉云山講話 王岐山張高麗出席[N].人民日報，2016-12-09（1）.

[9]黑龍江省人民政府.黑龍江省冰雪旅游產業發展規劃（2020—2030年）[EB/OL].[2021-09-20].https：//www.hlj.gov.cn/n200/2020/1013/c668-11008665.html.

[10]公緒金.民用建筑空氣調節[M].北京：中國建筑工業出版社，2021.

Abstract：

Under the background of new engineering construction， the multi-level connotative education reform and practice is conducted， represented by the course of air conditioning， which is the core course of energy and power engineering in Harbin University of Commerce. The main contents of the reform include multi-dimensional interdisciplinary integration of theoretical course system， innovation and exploration improvement of practice teaching system， the construction of teaching materials and the revision of the syllabus， and the reform of teaching skills and examination methods. Construction of curriculum-based accurate ideological and political education is carried out， focusing on enhancing students comprehensive quality. After three years of teaching reform and exploration， the course system of air conditioning has been innovated， and the cultivation quality of high-quality talents has been significantly promoted for energy and power engineering major.

Key words： educational reform and practice; curriculum-based ideological and political education; air conditioning; energy and power engineering; interdisciplinary integration

（責任編輯 周 沫）