專業基礎課程思政元素融入式教學探索
——以建筑環境與能源應用工程專業“流體力學”課程為例

翁廟成，劉 方

（重慶大學 土木工程學院，重慶 400045）

習近平總書記在2016年12月召開的全國高校思想政治工作會議發表重要講話，強調把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，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，使各類課程要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應［1］。2018年9月，習近平總書記在全國教育大會上發表重要講話，指出“教育是民族振興、社會進步的重要基石，是功在當代、利在千秋的德政工程，對提高人民綜合素質、促進人的全面發展、增強中華民族創新創造活力、實現中華民族偉大復興具有決定性意義”［2］。2019年3月，習近平總書記在學校思想政治理論課教師座談會上再次強調，挖掘其他課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，實現全員全程全方位育人［3］。2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，課程思政建設要圍繞全面提高人才培養能力這個核心點，在全國所有高校、所有學科專業全面推進［4-5］。

“流體力學”是建筑環境與能源應用工程專業基礎課程，授課對象是大二的本科生，共4.5學分，72學時（其中實驗課12學時）。重慶大學“流體力學”課程是重慶市精品課程，如何將教學上的優勢融入課程思政建設中，課程組根據建筑環境與能源應用工程類專業的培養要求，在教學實踐中，將課程思政融入課程教學目標、教學內容，以課程思政與“流體力學”課程內容緊密相結合，在挖掘課程思政元素、積累育人素材，構建思政案例庫以及建設數字教學資源等方面進行探索。通過課程思政建設，引導學生樹立社會主義核心價值觀，以及“愛國、敬業、誠信、團結協作”的理念。

一、課程教學內涵

2018年1月，教育部發布《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，明確了各類專業的內涵，明確專業應根據社會需求依據和專業相關的學科組織課程體系。建筑環境與能源應用工程專業主要服務于建筑行業的建筑環境控制與建筑節能領域，培養可從事工業與民用建筑的室內環境控制、建筑節能、城市能源規劃、暖通空調設備生產與研發等方面技術工作，且具有一定創新能力的復合型工程技術人才［6］。

“流體力學”是建筑環境與能源應用工程專業的專業基礎課，也是注冊公用設備工程師（暖通空調）資格考試基礎理論考試的課程之一，是建筑環境與能源應用工程技術人員的理論基礎。課程組根據建筑環境與能源應用工程專業培養目標，以及社會對人才素質培養的需求，以社會主義核心價值觀為導向，明確課程價值目標，由此確定課程的能力目標與知識目標。課程“三位一體”的教學目標具體設計如圖1所示。

圖1 課程教學目標

課程組圍繞價值塑造、能力培養、知識傳授三位一體的課程建設目標，挖掘課程思政內涵。以家國情懷、哲學唯物主義思想、科學方法論、嚴謹求實、創新精神以及團結協作等育人元素構建“流體力學”課程教學的價值目標。

二、課程思政元素構建

“師者，所以傳道受業解惑也。”對于教師來講，最重要的職責就是“傳道”。“流體力學”課程思政元素的構建基于從教學任務挖掘思政元素，從而實現教學目標。廣義的教學任務可以理解為傳道、授業、解惑。傳道即素養培養，授業即能力培養，解惑即傳授知識。因此，從課程教學任務的三個方面凝練和挖掘“流體力學”課程思政元素，即傳道與素養培養，授業與能力培養，解惑與知識傳授。

（一）傳道與素養培養

通過學科發展史與學科發展過程中杰出科學家，挖掘課程的德育內涵，引導學生樹立愛國主義情懷和科學世界觀。流體力學是人類與自然界斗爭過程中發展起來的學科。我國古代在流體力學方面有很多成就和貢獻，最重要的是2 000多年前的都江堰水利工程。都江堰工程共有三個主體工程，即魚嘴、飛沙堰、寶瓶口，三者各司其職，而又相互配合。魚嘴分水堤嚴格控制內外江的水沙量，飛沙堰溢洪道控制洪水量，寶瓶口起到水庫的作用，這些都運用了“流體力學”的原理，科學地解決了旱季和雨季的江水自動分流，泥沙的自動排出，以及水量的控制幾個難題，不僅消除了水患，而且實現了農業灌溉。兩千年前的設計至今依然滋養著成都平原，這些成就表明中國古代勞動人民智慧。在講授“流動損失”這部分內容時，引入都江堰工程涉及的流體力學知識，一方面有助于知識點的掌握，另一方面進行了家國情懷教育。

現代流體力學正向各個學科滲透，流體動力學在航空航天、海洋探索、新能源開發、環境保護等方面具有廣闊應用前景，其中還存在很多期待解決的流體力學問題。比如，近幾年來極端天氣越來越多，其中涉及地球表層流體運動問題。這些極端天氣的背后與流體力學有著緊密的關系，可通過研究加以預防和解決。在能源開發和輸送以及利用過程中也包含大量的流體力學問題，如天然氣輸送管道的設計過程中遇到的管線積液問題，以及如何提高地源熱泵系統U型地埋管換熱器的換熱性能等，這些問題都需要利用現代流體力學知識解決。

通過呈現流體力學學科發展史，展現中國古代文明，激發學生的愛國主義情懷，引導學生樹立為祖國發展、民族復興而刻苦鉆研專業的前沿科學領域的信念與理想。通過列舉學科發展中存在的問題，激勵學生探索未知、追求真理，敢于攀登科學高峰，激發科技報國的使命感和責任感。

曾為流體力學做出巨大貢獻的杰出人物有伯努力、歐拉、拉格朗日、斯托克斯、雷諾、普朗特、馮·卡門、錢學森、周培源、陸士嘉等。在講解流體力學經典理論和應用課程時，課程相應的章節引出為流體力學發展做出貢獻科學家的事跡，特別是中國科學家的故事，激發學生勇于創新、頑強拼搏的精神。

（二）授業與能力培養

“流體力學”課程教學能力目標是培養學生掌握分析問題的科學方法。因此，通過講授課程知識在工程中的應用，以及建筑環境與能源應用工程中與流體力學相關前沿熱點問題，在增強解決復雜問題的能力的同時，融入思政元素。

港珠澳大橋作為中國史上長度最長、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁項目，受到了海內外的廣泛關注。大橋主體工程實行橋、島、隧組合，主體工程全長約29.6 km，海底隧道長約6.7 km。海底隧道的通風問題涉及流體力學知識，可利用流體力學相似原理搭建隧道模型開展模型實驗，提出優化的通風方案。北京奧運會體育場館“鳥巢”的設計，借用了流體力學的模擬方法論證通風方案，以保證每一個座位都可以感受到自然風。通過與“流體力學”課程知識相關的典型大型工程案例，增強工程倫理教育，培養學生大國工匠精神。

建筑環境與能源應用工程專業目標營造舒適健康的環境，而建筑熱濕環境的營造中要消耗大量的能源，建筑節能是實現經濟社會可持續發展的重要戰略舉措。空調與采暖系統的管網節能技術涉及流體力學管路流動阻力的知識點。在講授課程知識時，引入生態環保與節能減排國家發展戰略內容，讓學生領會推動綠色發展、促進人與自然和諧共生存的意義，培養其歷史使命感和責任擔當。

運載工具的能源消耗主要用來克服運載工具表面與空氣發生高速相對運動產生的流動阻力，如果減少阻力，那么就可以減少機械做功，從而可以減少碳排放。減少運載工具的阻力，涉及流體力學的邊界層與繞流阻力知識。在講授相關知識點內容時，讓學生了解中國提出碳達峰、碳中和目標的必要性及戰略意義。

在課程教學中，引入與流體力學知識相關的典型工程案例分析，加深學生對科學與工程之間關系的理解，強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。通過引入涉及流體力學知識的建筑環境與能源應用工程專業中熱點問題，引導學生了解國家發展戰略方針，堅定信念，激勵學生實現中華民族偉大復興中國夢的使命感、責任與擔當。

（三）解惑與知識傳授

流體力學是研究流體平衡和運動規律的學科，是力學的一個重要分支。流體力學學科發展至今已形成了系統的知識，在生活、科學技術及工程中具有重要的應用價值。流體力學研究涉及力學模型與研究方法，流體力學模型有連續介質假設，理想流體與實際流體、不可壓縮流體與可壓縮流體等力學守恒定理理論體系。從課程知識點的研究方法基本定理的理論體系，發掘其中蘊含的哲學思想和方法論，培養學生科學世界觀。

流體是由大量分子組成的，工程中關注流體分子微觀運動所產生的宏觀結果，流體的宏觀力學性質都是大量分子行為的平均。1753年歐拉提出連續介質模型，連續介質假設意味著流體由連續的質點組成，流體質點的運動過程是連續的。引入連續介質簡化模型，擺脫了研究復雜的微觀分子運動，可用空間坐標和時間的連續函數來描述宏觀流體的各個物理量，不僅理論分析中可以利用數學的連續函數分析方法來研究流體運動規律，也為實驗研究提供了可能性。實踐證明，采用連續介質模型解決一般工程中的流體力學問題可滿足要求。在一些特定情況下，連續介質假設不成立，如航天器在高空稀薄氣體中飛行，這是因為稀薄氣體分子間的距離很大，能和物體的特征尺度比擬。

實際流體具有黏性，流體運動時，流體質點間發生摩擦、碰撞引起能量損失，流體黏性的存在給研究流體的運動帶來了困難。在研究流體運動規律時，采用由淺入深的方法，先忽略流體的黏性，把流體假定為無黏性，即流體運動時，流體質點間沒有摩擦力，從而沒有能量損失，這種假想的流體稱為理想流體。通過理論推導建立理想流體運動方程，采用理論分析方法研究理想流體運動規律，采用實驗來研究由于黏性引起的流動損失，提出流動損失計算方法，從而解決實際流體運動的計算。

實際流體都有一定的可壓縮性，流體在溫度或壓力變化時，密度發生變化的性質稱為流體的壓縮性。對于一定的流體，當壓力變化不太大時，流體密度的變化可忽略不變，可認為是不可壓縮的流體。不可壓縮流體假設，給研究流體運動帶來極大的方便。流體運動遵守質量守恒定理、動量守恒定律和能量守恒定律，三大基本守恒定律，建立流體運動的控制方程，從而形成流體動力學的理論基礎。

通過理想化的模型研究流體運動規律，才能揭示流體運動規律，從而構成流體力學學科的內容。流體力學的研究方法遵循實踐—理論—實踐的認知規律。在講授課程過程中，注重挖掘流體力學知識點研究方法所蘊含的思政元素，培養學生科學世界觀和方法論，注重培養科學的思維方法。

根據課程傳道、授業、解惑的教學任務，建立分層次的課程思政體系。從建立流體力學經典理論的科學家成長的故事引導學生追求科學真理、嚴謹求實的科學態度和堅持不懈的科學精神。典型工程案例涉及的流體力學知識，思考分析科學與工程關系，加強學生工程倫理教育，增強學生的辨識能力和責任意識；從課程知識與建筑環境與能源應用工程專業相關的社會熱點問題中，引導學生關心國家發展戰略，拓寬國際視野。從流體力學學科發展的知識的系統性與邏輯性，以及基礎理論對應用科學技術的支撐性，培養學生科學探索精神。

通過典型案例等教學素材的設計運用，如都江堰工程、港珠澳大橋工程、航天中的流體問題，將社會主義核心價值觀、家國情懷、理想信念、科學世界觀和方法論、創新思維及團結協作精神等有效傳遞給學生，從而達到潤物無聲的教育目的。表1為“流體力學”課程部分知識點與思政元素的對應關系。

表1 “流體力學”課程思政總體設計方案

三、課程思政融入式教學模式

如何將挖掘的思政元素融入課程教學，是一項充滿挑戰的任務。課程思政內容與課程知識點應有密切聯系，課程思政內容應全面融入課程教學體系，融入課堂授課、課程研討、課程實驗、課程作業等各教學環節。

“流體流動”涉及大量實驗演示，演示實驗可幫助學生理解課程學習內容，虛擬仿真實驗讓學生能清晰地看到實驗的全過程。“流體力學”課程理論性強，課程習題案例求解有助于提高學習效率。因此，“流體力學”課程組在重構課程體系、教材體系調整和挖掘課程思政元素的基礎上，應加強建設數字化課程資源。逐步建設完善數字化資源，主要包括課件、典型工程案例、試題庫、虛擬仿真實驗以及科學家故事等，實現資源共享，促進線上線下教育融合，推進課程思政體系化、科學化、規范化。

通過數字資源展示“流體力學”在工程中的應用及技術成果，如我國高鐵的發展、航空航天技術成就、大型建筑、橋梁和隧道建設成果等，激發學生的家國情懷、社會責任感和工匠精神，激勵學生勤奮學習、勇于拼搏。數字化資源的建設，為課程思政建設和提高課程教學質量奠定了堅實基礎，潛移默化地激發學生科學興趣及學習動力，從而提高了課程育人效果。

結語

“流體力學”課程教學中將價值觀培養融入專業知識的傳授中，探討挖掘思想政治教育在課程教學中的融合點，形成具有建筑環境與能源應用專業教學特色與專業基礎課特點的課程思政。課程思政建設是一項系統工程，需要教師不斷探索提升自我修養，勇于擔負時代使命，將知識傳授、能力培養與價值引領有機統一，提高課堂教學質量，提升育人成效。接下來，課程組將進一步完善課程數字資源建設，構建細化的課程思政案例庫，推進“流體力學”一流課程建設。