新工科背景下熱質交換原理與設備的課程思政建設與探索

張垚，張仙平，王迎輝

（河南工程學院，河南 鄭州 451000）

0 引言

為了應對時代發展和學科的交叉融合，國家教育主管部門在2017 年就提出了要深化改革傳統工科專業和構建新工科的發展規劃。黨的十八大也首次提出了 “立德樹人是教育的根本任務” ，各高校專家學者據此加強了立德樹人的研究，把立德樹人作為思想政治教育的核心任務，明確了 “立德” 與 “樹人” 的基本內涵，將各類課程與思想政治理論課形成協同效應[1-2]。同時在新工科背景下，課堂教學不僅要強化知識的學習，更需將課程思政融入專業核心課程中。2020 年專業人才培養目標就是培養能夠滿足新時代國家戰略需要，具有良好的政治素養，具有人文、科學和工程素養以及高度社會責任感的高素質人才。例如，建筑環境與能源應用工程專業作為傳統工科專業具有較強的實踐特點，人才培養方案中包含認識實習、畢業實習實踐等環節。課程思政的建設離不開專業課程，在高校教育體系中專業課程都具有豐富的育人價值，不僅蘊含著豐富的育人資源，而且能實現課程講授與育人的有機結合[3-4]。熱質交換原理與設備在課程內容上主要講述熱量和質量交換的基本原理、基本規律和相關設備的理論和實踐知識，課堂思政也需結合專業特點，尤其是新工科時代背景下將馬克思主義、社會主義核心價值觀和科學精神等思政要點加入課程中；考慮熱質課程實踐性的特點，將綠色、節能、健康、環保的理念以及誠信、勤奮鉆研等科學精神和匠心精神融入課程[5]。

1 課程思政存在的問題

目前立德樹人的重要性已被熟知，思政教育在授課過程中的重要性也越來越凸顯。從現階段高校教師的實際授課情況看，課程思政教育雖然取得了一些成績，但融入方式、思政案例、思政評價體系等仍然存在亟待改進的地方。熱質交換原理與設備作為建環專業的一門專業基礎課，其思政建設和實施過程中同樣存在任課教師認識不足、理解不充分以及評價標準不清晰的問題。

1.1 課程思政認識不足

任課教師對課程思政的認識不足、理解不充分主要體現在課程思政元素生搬硬套地穿插在課程內容中，導致學生在課程學習過程中產生抵觸情緒，學習效果不佳[6-7]。同時，由于實際課堂教學時受到教學情境的不確定性影響，使得課程思政融入的時機具有不確定性，并與之前的教學設計存在誤差，因此需要深入分析課程中每個章節的思政內容，依據課程特點設置不同的思政元素融入課程，從而保證課程思政與課程內容實現完美統一。

1.2 專業課程思政建設內容不清晰

課程思政從本質上區別于思政教育類課程。課程思政的建設需要結合專業特點進行，考慮建筑環境與能源應用工程的專業特點和熱質交換原理與設備的課程特點，在進行課程思政內容講授時，將當前思政熱點加入到課程中，從符合時代精神的層面提升學生的價值觀和人生觀。建環專業具有較強的實踐特色，因此課程思政內容必須融入到實踐教學中。針對課程授課模式較為單一的特點，可采用翻轉課堂等形式培養學生的團隊意識、思考能力和實際動手能力，結合工業生產中熱質交換設備的最新技術和應用實例培養學生的創新能力。

1.3 課程思政內容評價標準不明確

課程思政的評價區別于教學內容評價，更多是對學生的思想進行評價，評價方式通常以定性分析為主且無法準確進行量化考核，評價指標和評價方式也多為主觀判斷，因此必須建立科學的評價體系[8-10]。熱質交換原理作為建環專業的核心課程，思政評價也要保持先進性思政的評價標準，將最新的思政元素、實踐內容和專業素養等融入課程并進行科學評價。

2 熱質交換原理與設備課程思政內容建設

2.1 課程思政特點

熱質交換原理與設備的課程中不僅需要講述專業的基礎知識，同時還需要講授暖通空調領域的熱質設備在工業中的應用。針對該課程實踐性較強的特點，在進行課程思政融合時需保證實時性和先進性，必須保證授課內容與實際工業生產設備保持一致，引入的思政案例同樣需要具備時代特點，結合當今時代人物和事件進行。課程圍繞新技術、新產品、新業態和新模式精心設計，潛心提煉新工科人才培養的核心目標，努力培養不同類型的高素質工程人才。

2.2 新工科背景下課程思政建設目標

新工科背景下，建環專業的人才培養目標需要結合我國社會經濟發展現狀，分析能源供需矛盾，讓學生了解節能減排的重要性，培養學生環保意識。同時結合專業討論建筑節能與綠色建筑發展問題，進一步了解國情，培養學生家國情懷。課程安排學生查閱資料和撰寫論文，奠定學生從事綠色低碳研究工作的思維基礎，培養學生服務社會的責任意識。建環專業畢業生未來就業多集中在電力、建筑和暖通空調等領域從事技術工作，專業課程中加入思政元素最終可培養注重實踐精神的社會主義建設者和接班人、中華民族偉大復興的推動者、中國夢的偉大踐行者。

2.3 熱質交換原理與設備課程教學設計與思政融入

熱質交換原理與設備在教學大綱中的思政元素和德育目標主要圍繞愛國、節能環保、實事求是、創新創業精神等思政要素開展。以連之偉編著的建筑工業出版社出版的《熱質交換原理》教材為例，教材主要分為熱質交換的基本原理和熱質交換設備計算兩大部分，全書共九章，每一章的思政要點都可結合專業內容開展。熱質課程從傳質的基本理論開始，逐層詳細介紹，具體的思政元素設計如表1 所示。

表1 課程思政元素設計

2.3.1 緒論

緒論部分通過講述能量轉換的關系，從宏觀和微觀角度講述熱量與質量關系、 “四度” （溫度、濕度、濃度、速度）與傳質的關系、傳熱學與傳質學的關系、斐克定律和熱質交換設備的分類。本章節作為課程的緒論部分，教師可通過講述生活中常見的傳質現象和三傳現象，讓學生了解目前能源存在的危機以及 “雙碳” 目標，培養學生的節能環保理念。

2.3.2 傳質的基本概論

本章主要講述傳質的分類、質量傳遞的影響因素（傳質速度）、傳質通量的表達等基本概念。通過引入生活中的常見現象，讓學生從分子動力學角度出發了解傳質的微觀內部機理。如分子無規則運動，只有給定目標才能使分子朝向某個方向進行傳質，學生學習也需要明確學習方向才能提高學習效率。

2.3.3 傳熱和傳質的問題分析

本章節通過對三傳現象（傳熱、傳質和流體流動）的類比學習，讓學生了解傳質、傳熱和流體流動狀態的關系，深入學習傳質、傳熱的內部作用機理。從思政角度讓學生明白事物之間存在差別的同時也存在普遍聯系，讓學生了解事物要從辯證的角度進行分析，以培養學生辯證思考的能力。同時本章節讓學生了解壁面傳質的原理，展示我國航天航空領域的卓越成就，從而培養學生的愛國情懷。

2.3.4 空氣的熱濕處理

本章節將空氣和水之間的質量交換過程作為熱濕交換處理的范例進行講解。本節課的教學難點在于對流傳質的關系準則數，可通過對流傳質和對流傳熱的類比，引入實際案例引導學生隨教師同步獲得結論。本節課從 “夏天出汗吹電扇和空調” 展現出對流傳質在生活中的廣泛意義，既引出了課程主要內容，也使學生領悟到傳質學的魅力，以小見大。通過實際例子讓學生了解熱量與質量傳遞的關系，培養協作意識。

2.3.5 吸附和吸收處理空氣的原理與方法

本章通過對吸附傳質和吸收過程進行講解，讓學生了解吸附的基本概念、多孔介質的概念、動態和靜態吸附除濕、吸收劑處理空氣的機理，以及常用吸附劑類型、吸收性能等。通過實例引入話題，例如，活性炭作為吸附材料具有孔隙大和比表面積大的特點，依此激勵學生發揮自身優勢，在不同領域發光發熱。

2.3.6 間壁式和混合式熱質交換設備的熱工計算

本章通過對表冷器的傳質過程進行分析，讓學生掌握表冷器處理空氣時的熱質交換特點、影響因素、設計計算/校核計算的方法等，同時讓學生了解混合式熱質交換設備的形式與結構，掌握影響混合式設備熱質交換的主要因素及熱質交換特點、噴淋室的熱工計算方法等。通過分析不同熱質交換設備的工作原理，讓學生了解理論與實踐的關系，使學生具備理論聯系實際的能力。在課程講授時利用國家虛擬仿真實驗平臺作為技術手段，對常見的熱質交換設備進行可視化和智能化操作。

2.3.7 熱質交換設備的優化設計

本章主要講解熱質交換設備的優化和設計方法，讓學生了解熱質交換設備的性能評價及優化設計方法，培養學生具備復雜問題簡單化的能力。在課程講授時可利用翻轉課堂的形式，讓學生學習先進的制造工藝和制造理念。

3 新工科背景下課程思政評價體系構建

3.1 課程思政體系構建思路

新工科背景下，熱質交換原理與設備課程不僅需要在知識體系上進行創新，同時為了更好地達到育人目標也需要構建能夠適應新時代發展的課程評價體系。課程思政教學要通過課堂教學來引導學生，激發學生對所學專業的熱愛，從而增加對專業的關注度，學會思考判斷社會熱點問題，使工科專業思政教學與課程教學完美統一。

高校課程思政建設的成效主要體現在培養真正具有正確人生觀和價值觀、愛國和敬業精神、家國情懷和社會責任感的人才，因此對課程思政教學質量評價體系和評價方法的研究和探索，對進一步提升專業課的思政教學水平、促進專業課思政教學的持續改進具有極其重要的現實意義。

新工科背景下的課程思政應包含價值觀、愛國主義和精神層面等的提升。首先，高校課程思政教學質量和效果的評價不能僅停留在教學資料有無思政元素上，其體系的構建應包括對教學大綱、教學內容、教學方法、教學手段、課程考核方式等評價；其次，在課程講授過程中的分組討論、課堂提問講解等環節，可以通過圖片或視頻等形式實現評價；最后，課程思政的評價過程必須建立從理論考評到實踐考評的多級評價，以保證思政評價的客觀性和科學性。

3.2 課程思政具體評價過程

以思政課程為核心，以綜合素養課（通識課等）為拓展，以專業課為主要依托，用好隱性教育渠道，實現潤物無聲的課程育人目的。新工科背景下的熱質交換原理與設備課程的具體思政評價主要通過四個方面， 即課前評價、授課過程評價、課后思政評價和思政專項評價，如圖1 所示。過程性評價是任課老師在授課過程中對學生思政精神進行評價。課堂上采取提問、學生分組討論以及在隨堂測試中增加思政題目的方式進行考核。例如，我國提出 “雙碳” 目標后，對熱濕交換設備中如何做到溫度和濕度的綜合控制以實現節能進行分析討論，任課教師通過提問對學生課程思政元素的掌握程度進行判斷并作出相應評價；通過增加多元化評價主體，如同學互評以及輔導員和思政專家進行調查問卷、座談會等形式以專業現狀、時事熱點等問題考查學生的思政能力；通過課程實踐和認識實習等實踐過程對學生專業和思想觀念進行評價，例如在認識實習中融入專業思政，加深學生對專業的熱愛，讓學生深入了解當前專業發展現狀和未來趨勢，提高自身專業認同感和自豪感。

圖1 熱質交換原理與設備課程思政評價體系

4 思政建設內涵分析

由于建筑環境與能源應用工程專業課程思政具有典型的工程特點，因此為了解決目前課程思政講授過程中的困局，很多高校對此開展了很多有意義的探索和嘗試。熱質交換原理與設備的思政建設核心就是內涵建設，即 “做什么和解決什么” 的問題，總結為立德樹人、協同育人，結合專業特點培養學生低碳環保的思想觀念以及國際視野和創新精神[11-12]，具體內涵如圖2 所示。

圖2 熱質課程思政內涵分解圖

課前利用超星學習通、微課視頻帶領學生認識新型能源利用技術，強化解決復雜工程問題的多樣化思維，培養學生的工程意識和技術強國理念。結合專業討論建筑節能與綠色建筑的發展問題，進一步了解國情，培養學生家國情懷。課后安排學生分組查閱資料、撰寫論文等課程作業，以奠定學生從事綠色低碳研究工作的思維基礎，培養學生服務社會的責任意識，將個人發展與國家戰略相結合，鼓勵學生為國家綠色發展作貢獻，培養學生的使命擔當意識。

5 結語

本文以建環專業核心課程熱質交換原理與設備為例，分析了目前課程思政存在的問題，并對熱質交換課程的思政建設內容進行了探討，對課程不同章節的思政元素進行了教學設計，提出了課程思政的建設內容和評價方法。同時，思政評價需要根據專業和課程的特點進行合理的教學設計并采取多元化的評價方法，深入研究專業課程的思政建設和評價體系對提升教學質量、踐行立德樹人根本目標具有深遠意義。