新工科背景下熱工基礎課程思政教學改革探索

李亞奇 汪波 蔡艷平 宋濤

摘? 要：新工科背景下熱工基礎課程思政還存在缺項漏項、重復化同質化、表面化硬融入等問題，需進行教學改革探索來解決這些問題。首先，從國家、行業、個人三個層面系統設計課程思政育人總目標。其次，分解總目標到章節的各主要知識點，確定各主要知識點的思政教學分目標；選取思政切入點，使思政教學分目標巧妙融入知識點。再次，合理選取思政資源挖掘方法，立體挖掘加工思政資源，使思政元素有機融入課程教學。最后，積極改進課程教學方法，在潤物無聲中完成育人目標，以持續提高課程思政的廣度、深度和溫度。

關鍵詞：新工科；熱工基礎；課程思政；教學改革；內涵式發展

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）20-0141-04

Abstract： There are some problems such as missing or omitted items， repetitive homogenization， surface hardening and integration in Basic Thermal Engineering under new engineering disciplines construction. To solve these problems， educational reform exploration has been carried out. Firstly， the overall goal of curriculum ideology and politics of the course has been designed systematically from three levels： national， industry and individual. Secondly， the overall goal has been decomposed into the key knowledge points to determine curriculum ideology and politics for each key knowledge point. Cleverly selecting the entry point of ideological and political education is an empirical approach to organically integrating goals into the course content. Thirdly， reasonably selecting method and stereoscopic processing for mining ideological and political resources have been done to organically integrate ideological and political content into the course education. Finally， the overall goal has been finished by actively improving teaching methods of the course. These measures can improve continuously the breadth， depth and temperature of curriculum ideology and politics.

Keywords： new engineering disciplines construction; Basic Thermal Engineering; curriculum ideology and politics; teaching reform; connotative development

當前，新工科建設已引領帶動高等工程教育提質創新發展[1-3]。熱工基礎作為能源動力類新工科的主干專業基礎課程，在課程思政建設中做了一些探索和實踐[4-6]。新工科建設對能源動力類專業課程思政的教學目標和內容供給、教學方法、課程考核等都提出了新需求[7-8]。面對新需求，熱工基礎課程思政建設還不同程度地存在思政目標聚焦新工科背景不夠、缺乏一體化設計，思政資源挖掘不深入、加工粗糙，思政教學“表面化”“硬融入”、課程考核只注重知識傳授、忽視價值引領等問題，亟待需要探索解決。筆者在前期課程思政建設的基礎上，聚焦新工科背景，著眼深入推進課程思政教學高質量發展，分析課程思政教學存在的主要問題及原因，并從課程思政教學目標設計、思政切入點選擇、思政資源挖掘與加工、課程教學方法改進等方面，對熱工基礎課程思政建設進行了改革探索，以助推課程的鑄魂性、高階性、創新性和挑戰度不斷提升。

一? 新工科背景下熱工基礎課程思政教學存在的主要問題

新工科建設旨在培養能夠適應新型、新生、新興工科需要，富有社會責任感，具有國際視野、創新創業精神、工程實踐能力、動態適應能力的高素質、創新型卓越工程科技人才[9-10]。在新工科背景下，能源動力類專業在傳統能源的高效利用、新能源的有效開發、節能減排的科學實施等方面，對熱工基礎課程思政教學提出了新需求。面對新需求，熱工基礎課程思政教學還不同程度地存在以下主要問題。

一是課程思政教學目標聚焦新工科背景不夠，重復化、同質化還比較嚴重，沒有體現各章節由于知識點的不同而存在思政育人目標的差異性，沒有體現工程熱力學、傳熱學及其應用三部分內容的育人特色。二是思政內容還沒有涵蓋到各主要知識點，沒有挖掘實驗教學所蘊含的思政元素，沒有挖掘教學方法手段中所蘊含的育人元素，缺乏對社會、政治和文化更廣泛思政教育的關注，還存在缺項漏項現象。三是思政切入點選擇不準，課程思政資源挖掘加工質量不高，教學方法手段單一，課程思政教育還存在“表面化”“硬融入”等問題。

二? 問題產生的原因分析

分析產生上述問題的原因：一是研究新工科背景對專業課程思政建設的新需求不夠、認識不足，同時基于傳統工科進行專業課程思政建設和教學，導致課程思政教育偏離甚至脫離了新工科的新需求。二是隨著課程思政建設的全面推進，對專業課程思政教學的特點規律把握不準，缺乏系統性頂層設計，沒有從大水漫灌向精準滴灌轉變，沒有結合課程特點和教學內容進行課程思政教學改革。三是課程思政資源挖掘和加工還不充分，沒有針對不同的知識點，采用不同的挖掘方法深入挖掘加工思政資源。四是課程教學方法手段改革創新不夠，還是沿用專業知識傳授的教學方法，沒有深入研究探索課程思政教育的方法手段。

三? 課程思政改革探索的主要舉措

筆者主要采用了一體化設計課程教學育人總目標、分解確定各主要知識點的思政教學分目標、立體挖掘加工思政資源、積極改進教學方法手段等舉措進行課程思政教學改革探索。

（一）? 從國家、行業、個人三個層面一體化設計課程思政育人總目標

筆者按照聚焦新工科背景、結合課程特點、有機融入教學內容、激發學習興趣的思路，從國家、行業、個人三個層面一體化設計課程思政育人總目標。

一是在國家層面，培養家國情懷和科學精神。聚焦傳統能源高效利用和新能源有效開發，對比分析中國在世界整體發展中所處的地位，激發學生立志國家能源發展戰略需求，加強關鍵核心技術攻關的骨氣和志氣，堅定科技報國的家國情懷和使命擔當。二是在行業層面，培育工程師精神和創新創業精神。講述能源動力類專業的發展歷史，密切追蹤專業科技前沿和熱點問題，激發學生學習內動力，培育學生知行合一的工程思維和工程倫理意識，注重科學思維方法的訓練，鍛造創新創業精神，培養投身能源動力行業建功立業的專業榮譽感和行業自豪感。三是在個人層面，強化責任擔當和個人素養。將個人發展的“小我”融入國家能源戰略需求的“大我”之中，刻苦學習專業知識，培養嚴謹細致、專注負責的工作態度，學會溝通對話、團結協助、與時俱進，提升個人素養。

（二）? 確定各主要知識點的課程思政教學分目標，選取切入點，使分目標巧妙融合知識點

分解課程思政育人總目標到章節的各主要知識點，確定各主要知識點的思政教學分目標，使課程育人總目標落實落地到各主要知識點和教學實踐活動。選擇合適的思政切入點，大處著眼、小處著手，使思政教學分目標靈活巧妙地融入各主要知識點，以小見大，以情感人，引發共鳴。在確?！罢抡掠兴颊?、節節有特色”的基礎上，注重擴展課程思政內容，加入社會文化思政元素，提升學生的人文素養。

在緒論一章的主要知識點，確定思政教學分目標：一是培養行業自豪感、使命感，激發科技報國的使命擔當；選取的切入點是世界和我國人均能源利用率對比分析；我國新能源的開發利用情況。二是訓練科學思維方法，培育實踐精神；選取的切入點是工程熱力學與傳熱學研究方法的異同。三是理解國家節能減排、“雙碳”目標的發展戰略，在進行工程設計時植入節能減排的理念；選取的切入點是溫室效應產生的機理及其危害，使學生從理性和感性兩方面理解我國“雙碳”目標提出的歷史背景、重大意義，以及變革途徑。

在熱能轉化的基本概念與基本定律一章的主要知識點，確定思政教學分目標：一是培養追求真理、敢于質疑的精神；選取的切入點是科學家對熱本質充滿悖論的認識歷程，從“熱質說”到“熱動說”，再到“能質二象說”。二是培養敬業奉獻、精益求精的工匠精神；選取的切入點是熱力學第一定律曲折的發現歷程，以及焦耳35年持之以恒地對熱工當量數據的測量。三是培養辯證思維、提高人文素養、提升合作能力；選取的切入點是熵理論的哲學思想，以及熵增原理對人生發展、團隊合作的啟迪意義，對抗人生發展自發過程的“熵增”，實現團隊非自發過程的“熵減”。

在工質的熱力性質和熱力過程一章的主要知識點，確定思政教學分目標：一是訓練科學研究問題的方法。選取的切入點是讓學生歸納總結熱力過程的研究方法與步驟。二是培養節約用水、保護水資源的意識和習慣。選取的切入點是我國水資源利用情況，從行業專業的角度如何解決水資源短缺的問題。三是培養辯證思維、探索求知精神。選取的切入點是研究濕空氣的組成和性質時，對水蒸氣不同的處理方法。在研究濕空氣的組成時，水蒸氣不能忽略，需要單獨研究；而在研究濕空氣的性質時，又將水蒸氣同空氣一起認為是理想氣體進行處理。

在熱量傳遞的基本理論一章的主要知識點，確定思政教學分目標：一是激發求知熱情和學習內動力。選取的切入點是從熱傳導、熱對流、熱輻射角度解釋電影《泰坦尼克號》中，杰克在海水中凍死了，而露絲在竹筏上卻活了下來。二是培養專業自豪感、科技報國責任感；選取的切入點是我國燒蝕防熱技術的發展現狀以及在神舟飛船上的應用。三是培養嚴謹細致、一絲不茍的科學精神；選取的切入點是不凝氣體對膜狀凝結的影響，水蒸氣中若含1%的空氣，能使表面傳熱系數降低60%，從而帶來嚴重后果。四是勇攀科學高峰的創新精神。選取的切入點是普朗克不懼權威、勇于挑戰，提出了黑體輻射的數學公式及量子的概念。

在熱工基礎的應用一章的主要知識點，確定思政教學分目標：一是科學倫理和工程倫理教育。選取的切入點是美國航天飛機失事事件，由于航天飛機隔熱瓦受損，導致航天飛機難以承受1 400 ℃的高溫氣流而釀成悲劇。二是人文素養的培養和正確對待成長道路上的挫折和失敗。選取的切入點是熱工轉化效率不可能為100%，要受到環境、路徑和不可逆性的影響，比擬人生成長道路上，人生不如意十有八九，付出不可能都會立即得到回報；功成不必在我，功成必定有我。三是培養創新創業精神，激發學習熱情。選取的切入點是梳理歸納制冷空調行業大學生科技競賽主題以及獲獎情況，分析行業的發展現狀和技術前沿。

在課程實驗教學活動中，確定思政教學目標：一是培養嚴謹求實的科學態度，強調學術誠信。選取的切入點是對實驗數據如實記錄、正確處理，以及實驗誤差的正確分析。二是培育實踐探索創新精神。選取的切入點是由中溫物體黑度測量方法帶來的啟示，如何測量低溫和高溫物體的黑度。三是實驗規范、科學倫理教育。選取的切入點是實驗操作步驟規范性，以及實驗數據的處理方法，討論為什么要按照實驗步驟進行操作；若不按照實驗步驟操作，會帶來什么樣的后果。四是培養行業專業的自豪感和責任感。選取的切入點是外出參觀見習，撰寫參觀見習報告。

（三）? 多種挖掘手段并舉，立體挖掘加工思政資源

在確定好各主要知識點的思政教學分目標、選擇好思政切入點后，對思政資源的深入挖掘和加工打磨就成為主要任務。筆者主要從國內與國外、歷史與現實、理論和實踐等多個視角立體挖掘課程思政資源，并加工成2～3分鐘的短視頻或圖表，采用生活化的語言，形象直觀展示思政內容。采用的主要挖掘方法如下。

一是橫向國情對比分析挖掘法。通過對比分析中國在世界能源動力工程領域所處的地位、發展的成就，以及存在的差距，激發學生的行業自豪感和科技報國的使命擔當。例如，圖形展示我國人均能源利用率與世界發達國家對比分析，指出還有差距，需要科技工作者迎頭趕上，開發新能源，強化換熱技術；短視頻展示我國光伏發電取得的巨大成就，引領世界發展；讓學生查找相關資料，梳理總結我國換熱強化技術處于世界領先地位；讓學生查找相關資料，理解什么是碳達峰和碳中和，分析我國“雙碳”目標在國際上處于什么樣的地位。

二是縱向專業發展對比分析挖掘法。通過對學科專業發展歷史、課程知識點發展歷程進行挖掘，激發學生學習的內動力，鼓勵學生不懼權威、追求真理、敢于質疑。例如，從《大國重器》《超級工程》《大國工匠》等記錄片中梳理整理我國工程熱力學、傳熱學的發展歷程，以及取得的巨大成就，增加行業自豪感；同時，也說明我們也面臨“卡脖子”的技術難題，需要學生瞄準工程熱力學和傳熱學的技術前沿，立志攻克瓶頸難題的行業責任感和使命感；挖掘我國學者對熱本質的認識歷程， 以及綜合“熱質說”和“熱動說”，創造性地提出“能質二象說”；搜集整理熱力學第一定律、第二定律曲折的發現發展歷程，并進行短視頻展示。

三是學科專業榜樣人物挖掘法。通過學科專業大師們的成長道路和人生選擇，以及嚴謹治學、永攀高峰事跡的挖掘，引導學生將個人發展的“小我”融入到國家行業發展的“大我”之中。例如，挖掘加工西安交通大學陶文銓院士在“開講了”演講的相關視頻，引出西安交通大學的“西遷精神”和陳大燮、陳學俊等的感人事跡，他們義無反顧地放棄上海大城市優厚的生活和優越的科研條件堅決擁護支持國家的戰略決策，聽黨指揮跟黨走，胸懷大局、無私奉獻，扎根大西北，艱苦奮斗，為我國熱能動力工程發展做出的重要貢獻；挖掘加工翻譯熵和焓基本概念的清華大學劉仙洲教授的感人事跡，以及為我國熱能動力工程發展做出的巨大貢獻。

四是教學內容聯想挖掘法。通過挖掘教學內容和教學方法所蘊含的哲學思想、人生啟迪等，培養學生的辯證思維和創新創業精神。例如，挖掘熵增原理的哲學意義，物質世界的發展是“熵減”和“熵增”的辯證統一；挖掘加工“熵與生活”“熵與生命”“熵與社會”之間的聯系，感悟熵增原理對人生、團隊的啟迪意義；挖掘熱阻以及傳熱過程的熱阻分析法是類比電阻以及導電過程的電阻分析法提出的，從方法論的角度提出類比借鑒分析問題的方法；挖掘加工熱力學第一定律的人生啟迪意義，既要“心存高遠”，又要“腳踏實際”。

五是行業時事熱點追蹤挖掘法。通過密切關注行業熱點新聞與事件，將課程知識與熱點事件相結合，培養學生關注行業專業發展時事，增強行業榮譽感和自豪感，激發學習內動力。例如，結合神舟十七號飛船發射的熱點新聞，介紹我國隔熱防護技術的發展現狀以及在神舟飛船的應用情況。結合換熱器強化傳熱技術的時事熱點，讓學生自己查找相關資料，梳理國內外發展現狀，以及我國所處的領先地位；搜集整理能源應用新技術在北京冬奧會上的利用情況；挖掘加工“熱棒”技術在青藏鐵路建設中如何破解凍土層的應用情況等，激發學生學習積極性和內動力。

六是反面案例警示教育挖掘法。通過搜集與行業有關的失敗教訓和反面案例，從技術、道德、倫理等角度分析原因，培養學生嚴謹細致、一絲不茍的科學精神和工程倫理責任。例如，搜集加工2003年美國“哥倫比亞號”航天飛機失事的視頻，從技術的角度分析飛機解體的原因，說明隔熱瓦制造質量以及安裝質量的重要性；搜集整理我國電站鍋爐爆管相關案例，分析原因，說明換熱器熱設計時溫度控制、參數選擇、防差錯冗余設計的重要性，以及在設計中的應用。

七是實驗探究啟發挖掘法。通過設計綜合性、探究性的實驗內容，或者創新性實踐課題、引導學生組建研究團隊，主動探究，探索創新。例如，設計如何測量和評斷除濕機運行性能的綜合性實驗內容，讓學生自己組建團隊，從問題提出的工程背景、評判指標的構建與優化、方案的設計與論證、數據的測量與處理、評判結果的分析與應用等角度，引導學生發現問題，用實驗數據分析解決問題，并給出意見建議，在實驗中建立科學探究思維。

（四）? 改進課程教學方法手段，推動課程教育“知識流”與思政教育“價值流”雙向融合

課程思政教育屬于德育教育，注重情感體驗和行為鍛煉。采用什么樣的教學方法手段，使挖掘加工的課程思政資源春風化雨、潤物無聲地融入課程和課堂教學尤為重要。筆者主要采取了以下的教學方法手段進行改革探索。

一是改進了課堂教學方法。改變了以往高高在上的單向輸出式說教，充分利用現代信息技術，以情景化、故事化、可視化的講述方式，用“畫龍點睛式”“專題嵌入式”“隱性滲透式”等融合手段，將挖掘加工的思政資源有機融入案例式、研討式、翻轉式等雙向互動式教學方法，推動課程教育“知識流”與思政教育“價值流”雙向融合。例如，在換熱器熱設計的案例教學中，將換熱器的強化傳熱技術融入到教學中，課堂匯報我國換熱強化技術的發展現狀；在熱力學第二定律應用的專題研討中，加入“熵與生命”“熵與社會”的專題研討內容；在制冷裝置及其循環的翻轉課程教學中，讓學生查找制冷空調行業科技競賽的相關內容，分析總結其發展現狀和技術前沿等。

二是豐富了課程作業的內容和實驗報告的要求。課程思政教育不僅僅體現在課堂、教室，而且還體現在作業內容的布置上、體現在實驗報告的撰寫要求上。在布置課程作業時，不僅涉及課程內容，而且還涉及課程內容所蘊含的思政元素。例如，給出某工程傳熱實例，讓學生從是否考慮傳熱溫差、溫度梯度、傳熱時間等角度，歸納總結工程熱力學和傳熱學研究方法的異同。讓學生課外查找相關資料，歸納總結多變過程研究的主要方法與步驟。在撰寫課程實驗報告時，增加了實驗規范性、數據采集與處理等相關要求，讓學生分析實驗數據出現偏差的原因，以及如何防范和避免。

三是改革了課程考核的方式和內容。課程考核注重引導學生能力素質的培養。加大了課程形成性考核的比例和內容，從占總成績的30%提高到40%，增加了翻轉課堂、課堂討論參與度、撰寫課程學習心得體會等形式性考核的內容；增加了實驗報告數據造假、作業抄襲的負面清單。在課程終結性考核中，增加了口試答辯的環節；并將完全閉卷考試改為半開卷考試，淡化了機械性記憶的考核內容，強化了分析問題、解決問題能力的考核，把工程責任、實踐精神、創新創業精神等植入考試試題中，在考核課程知識的同時，體現價值引領。

四? 結束語

為有效破解新工科背景下熱工基礎課程思政教學過程中存在的“表面化”“硬融入”等難題，本文從思政內容供給側入手，一體化設計了課程思政育人總目標和各主要知識點的分目標，選擇合適的思政切入點和思政資源挖掘方法，深入挖掘加工了課程各主要知識點和教學方法中蘊含的思政資源，積極改進了課程教學方法手段，在課程教學過程中進行了探索實踐。對于課程思政教學效果評價，從學生的角度而言，很難在短期內完全體現；從教師的角度而言，課程思政教學效果評價最主要的目的不是證明和獎懲，而是反饋并加以改進[11]。專業課教師在課程思政教學改革探索實踐中，要注重通過座談交流和問卷調查，聽取學生對課程思政實施效果的感受和建議，進行反思和改進，使課程思政建設內涵式發展、螺旋式上升。

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基金項目：教育部高等學校能源動力類教學研究與實踐項目“能源動力類開展專業課程思政建設的研究與實踐”（NSJZW2021Y-114）

第一作者簡介：李亞奇（1971-），男，漢族，陜西西安人，工學博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為地下工程空氣環境熱濕處理技術。