“石油工程熱工學”課程思政育人實踐探索

［摘 要］ “石油工程熱工學”是中國石油大學〔北京〕石油工程專業的專業必修課，課程蘊含特色鮮明的“石油味”思政元素。通過開展課程思政建設工作，將國情教育、科學家精神、石油精神及哲學思想等元素有機嵌入相關教學章節，并結合課程的學習目標要求，從三方面設計形成了課程的思政育人模式，進行了課堂教學實踐。教學效果表明，課程思政加深了學生對課程知識點的理解，增強了學生對課程的認同感，擴展了學生對熱工學知識范疇的認識，顯著提高了課堂教學效果。

［關鍵詞］ 石油工程；熱工學；課程思政；教學改革

［基金項目］ 2022年度中國石油大學（北京）本科教育教學改革項目“石油工程熱工學課程思政建設”（XM1072022163）；2022年度北京市本科教學改革創新項目“立足國家能源需求，構建石油工程專業德智體美勞全面培養的貫通式大教育體系”；2022年度中國石油大學（北京）石油工程學院本科教育教學改革項目“石油工程熱工學MOOC建設”

［作者簡介］ 東曉虎（1986—），男，陜西西安人，工學博士，中國石油大學（北京）石油工程學院副教授（通信作者），博士生導師，主要從事油氣田開發工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）46-0029-04 ［收稿日期］ 2024-03-28

引言

習近平總書記在黨的二十大報告中提出，積極穩妥推進碳達峰碳中和。立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動。加強煤炭清潔高效利用，加大油氣資源勘探開發和增儲上產力度，加快規劃建設新型能源體系，統籌水電開發和生態保護，積極安全有序發展核電［1］。黨的二十大報告為新時代的能源行業發展，保障國家能源資源安全指明了前進方向。為落實黨的二十大報告中深入推進能源革命、加快油氣資源勘探開發和增儲上產、加快規劃建設新型能源體系，確保國家能源資源安全的重大需求，必須以能源資源開發、轉換及利用過程中的一系列關鍵問題為抓手。而在不同的能源資源類型中，熱能最具代表性，是不同能量相互轉化的最廣泛能量形式。近代以來，熱能主要來源于煤炭、石油、天然氣、油頁巖、地熱能及天然氣水合物能等礦物燃料和核燃料［2］。石油是能源資源的最典型代表，是經濟社會發展的重要物質基礎。對石油資源開發、利用過程中涉及的熱工學問題，即“石油工程熱工學”基礎科學問題，進行教育教學，對于落實黨的二十大報告關于能源的論述，培養能源領域可堪大用、能擔重任的棟梁之材，具有重要意義。

熱工學問題及相關理論技術是當前工業制造及石油等能源行業的基礎環節，在提高工業制造能力、產品質量及油氣采收率等方面，熱工學理論極為重要，有利于增強學生立志投身于先進技術學習和石油工業，將個人的成才夢想有機地融入實現中華民族偉大復興的道路中。通過將國情教育、科學家精神、石油精神及哲學思想等有機地嵌入本門課程的相關教學內容中，教育學生深刻認識熱工學在國家科技層面的重要性，掌握關鍵核心技術才擁有創新發展的話語權和主動權，應踏踏實實做好基礎科學知識儲備。在課堂教學中，引導學生思考本門課對自己未來的職業生涯的影響，樹立正確的人生觀、價值觀，為我國的石油工業以及其他能源行業發展做出自己的貢獻。

一、“石油工程熱工學”課程介紹

“石油工程熱工學”是中國石油大學（北京）石油工程專業的一門必修課，是在石油工程專業培養計劃修訂優化的基礎上，將學生培養計劃中的熱工學課程由選修課轉變為必修課，同時考慮石油工程的專業特色，將課程名稱確定為“石油工程熱工學”，目前已接受了多輪次教學實踐檢驗，教學效果良好。該課程具有熱工學+流體力學+石油工程的多學科交叉特征，課程教學內容既含有大量的基礎性理論概念，又包括石油背景的應用性質案例分析［3］。前期課程建設過程中，經過調整優化，已形成了具有石油工程專業特色的“石油工程熱工學”教學大綱及教學內容體系。

經過前期教學實踐，“石油工程熱工學”課程已組建形成了具有多學科交叉背景的教學團隊，出版了具有石油工程專業特色的教材《石油工程熱工學基礎》，上線了課程慕課視頻，建立了以學生為中心、線上線下相結合的教學方法，取得了一定成效。但在目前的新工科背景下，教師在課堂教學過程中，除正常的教學內容講授外，需進一步結合專業特色和課程特點，進行適度課程思政，堅持立德樹人根本任務，增強學生的課程認同感和專業認同感，增強學生創新意識和主動學習能力［3-4］。“石油工程熱工學”課程，既區別于機電類專業的“工程熱力學與傳熱學”，又與石油工程專業的“油藏工程”“滲流力學”“油層物理”等專業類課程不同。作為專業必修基礎課，需要尋找適合的思政切入點開展“石油工程熱工學”的課程思政教學，對增強學生的課程認同感、擴展學生思維、強化對石油工程中涉及的熱工學元素理解等極為重要。課程思政是新時代高校思想政治工作的創新發展，是我國高校落實立德樹人根本任務的有效舉措。通過將思政教育與課程教學活動進行有機融合，可以與思政類課程相輔相成，共同構建全課程育人的新格局［3，5］。

具體地，對于“石油工程熱工學”課程，在思政建設方面存在以下問題：一是教學過程中需要選取具有熱工學特點的課程思政案例，并考慮石油工程的專業特點，通過合適的教學切入點，實現潤物無聲式的協同育人，具體的案例形式可選取包括熱工學發展歷史，熱力學名人介紹、知識擴展及知識點應用前景等。二是教學案例選取上，不能也不適合沿用原機械類專業中的熱泵、制冷機等案例，需結合學生石油工程的專業背景，引導學生思考石油工程中的熱工學元素，讓學生深刻體會到該課程在石油工程中也是有廣泛應用的，如卡諾循環在地熱井取熱效率方面的應用、穩態與不穩態導熱在計算油氣井井筒傳熱方面的應用等。三是基于學生石油工程的專業背景，應盡可能考慮到當前的“雙碳”、地熱等能源領域重點攻關方向，結合課程教學內容，利用相關“卡脖子”難題的攻關案例，引導學生思考工程難題背后涉及的熱工學知識點，讓學生切實感受到課程的重要性，學好熱工學課程，對于日后從事石油工程及能源行業的工作大有裨益［6］。

二、“石油工程熱工學”課程思政設計

“石油工程熱工學”是一門偏基礎科學的專業必修課，開展課程思政建設，將教學目標融入課程教學過程，對于增強學生的課程認同感、擴展學生思維、強化對于石油工程中涉及的熱工學元素理解等極為重要。通過總體的課程思政設計，目前已基本形成“石油工程熱工學”的課程思政育人設計模式，并經過多輪教學實踐，效果良好。

（一）強化學生的課程認同感

教學過程中，結合課程的知識內容特點，選取合適的融入點，開展思政教學，提高學生對知識點的理解程度，增強課程認同感。具體可從課程模范人物引導、哲學思想感悟和石油精神傳承等三方面入手。“熱工學”是多個工程類專業學生的必修基礎課，對于典型的模范人物或科學家，如開爾文、焦耳、傅里葉等工學理論的開創者及國內數值傳熱學奠基人西安交通大學陶文銓院士等，以及哲學思想（如辯證唯物主義、理想化簡化處理方法、工程圖示法等）育人方面，熱工學方面的多個國內外經典教材及課堂，已有相對豐富的案例。但由于課程的石油工程專業背景特點，導致學生學習過程中對課程的認同感不夠，往往認為相關知識內容在以后的工作學習中用不到。因此，石油精神育人是本課程的典型特色，包括大慶精神、“苦干實干、三老四嚴”等。通過石油工程方面的熱工學元素引導，增強學生立志投身于石油等能源行業學習、保障國家能源安全、踐行端牢能源飯碗。

（二）鼓勵學生立志探索工程難題

在知識傳授的同時，適當引入相關工程實例，擴展學生思維寬度，培養責任意識，鼓勵學生立志探索工程難題，增強分析和解決實際工程問題的能力，具體可從社會責任感知、工程難題探索和職業情懷塑造三方面入手。通過近年來國家在多個工程領域的核心成就，如C919大飛機、空間站及超深井鉆完井等大型工程案例，教育學生深刻認識熱工學在國家科技層面的重要性，掌握關鍵核心技術才能擁有創新發展的話語權和主動權，感知社會責任。同時，在石油工程方面，通過介紹部分“卡脖子”難題（如油藏數值模擬軟件、鉆完井裝備等）攻關過程中涉及的熱工學問題和石油行業在國家經濟發展中的核心地位，引導學生勵志探索工程難題，塑造石油工作者的職業情懷。

（三）培養學生嚴謹的科學研究態度

結合當前的教育教學新形勢，教學過程中應引入相關案例引導學生的價值塑造，培養學生嚴謹的科學態度，樹立正確的世界觀和價值觀。具體可從典型認知辨別、價值導向指引和石油特色熏陶三方面入手。結合熱工學課程中的多個謬論和認知（如第一類永動機、第二類永動機、麥克斯韋妖等），通過講解相關概念培養學生明辨是非的能力和嚴謹的科學態度，樹立正確的“三觀”。同時，考慮課程石油工程專業的特色屬性，還應凸顯課程知識點在相關油氣領域重大工程項目中的關鍵作用（如天然氣水合物、地熱資源的勘探開發等）。

教學過程中，結合具體的課程知識目標、能力目標和育人目標，從上述三方面入手，充分挖掘課程中的思政元素，讓課程思政元素“溶鹽于水”，形成具有“石油味”的熱工學課堂，使學生在學習知識的同時實現能力提升和價值塑造，達到春風化雨、沁人心田的育人成效。

三、典型的課程思政教學案例

以該課程工程熱力學部分的水蒸氣產生過程作為典型教學案例。知識目標為理解水和水蒸氣的狀態，掌握水蒸氣的定壓產生過程與相態圖線；能力目標為能夠分析水蒸氣在定壓條件下產生的基本過程；育人目標為激發學生進行多學科交叉發展，激勵學生樹立科研創新意識。教學重點和難點是水蒸氣的定壓產生過程和水蒸氣的相態圖線。

為實現上述三方面的教學目標，開展課程思政教學實踐，輔助課程教學，增強教學效果。思政融入點是首先介紹水蒸氣在能源動力、航空航天及石油工程等多個行業領域的廣泛應用案例，包括火箭發射時的白色水霧、航空母艦中的蒸汽輪機及油田現場的蒸汽鍋爐等。可引導學生思考或調研航空母艦采用的動力方式是什么。經過討論式教學，結合我國003航母大國重器的建設案例，強化學生探索工程難題，增強科研創新意識。此外，對于課程教學內容中涉及的超臨界水性質及對物質超臨界性質的認識，可結合2022年北京冬奧會期間大放異彩的國家速滑館開展討論和分析，通過價值導向指引，增強學生的民族自豪感。

在教學方法上主要采用問題導向式教學方法和開放研討教學方法，具體設計包括三步：第一步，提出問題。引導學生思考日常生活中水蒸氣的應用場景，如蒸汽拖把、蒸鍋、蒸汽消毒等。之后，繼續思考在工業領域中水蒸氣的應用場景，如蒸汽輪機、蒸汽鍋爐等。通過兩個思考，引導學生體會水蒸氣的廣泛應用，思考水蒸氣的優點，如無毒、來源廣、攜熱性能好等。基于上述引導，教師提出重要問題：“日常生活中的水蒸氣和工業領域中的水蒸氣有何不同，是怎么產生的？”第二步，知識講解。學生帶著這樣的問題，就有了了解水蒸氣產生方式的需求。此時，授課教師開始按部就班對水蒸氣的基本概念、產生方式、相態圖線等進行講解、介紹及分析，過程中結合《世界地理志》“地面之水蒸發不斷，浮而上升，是為水蒸氣”的說法幫助學生理解，并通過案例強化學生對水蒸氣性質的認識，能夠辨別相關謬論，塑造石油工程師嚴謹的工作態度。第三步，引導研討。學習完水蒸氣的產生方式后，教師引導學生結合壓容圖和溫熵圖兩個相態圖線，思考水蒸氣的類型，并回答日常生活中的水蒸氣和工業領域中的水蒸氣有何不同。進一步引出超臨界水的概念，并對物質的超臨界屬性進行研討。結合學生的分析和討論，激勵學生的科研創新意識，從而使學生理解研究人員通過發揮超臨界水蒸氣的特性優勢解決了多個難題。再進一步，基于對物質超臨界屬性的認識，結合當前“雙碳”目標背景，引入關于二氧化碳超臨界特征的問題。結合國家速滑館“冰絲帶”的建設背景及技術分析，作為擁有世界首個二氧化碳超（跨）臨界直冷制冰系統的速滑館，增強學生的民族自豪感，引導學生立志解決能源領域“卡脖子”技術，理解目前國家注重強化自主知識創新的重要性。

四、“石油工程熱工學”課程思政改革計劃

為提高“石油工程熱工學”的課堂教學效果，落實立德樹人根本任務，擬計劃從以下三方面持續進行課程的思政建設工作：（1）熱工學課程思政案例庫建設。結合近年來油氣等能源行業的發展現狀和面臨的挑戰，通過油氣領域部分關鍵技術的攻關歷程等（“兩深一非一老”、地熱、天然氣水合物等），更新并完善課程思政案例庫。（2）身邊課程思政元素的挖掘。結合學校、學院資源優勢及教學團隊內各位教師的科研優勢，提煉相關的思政內容，將科研資源轉化為教學資源，起到立德樹人的目的。（3）富媒體教材建設。完善課程教材，出版富媒體版課程教材，在教材中嵌入動畫、視頻、案例及石油故事擴展閱讀等內容，開展思政育人。

結語

課程思政教育是新工科形勢下培養創新復合型人才的必然要求，高校理論類課程的教學需結合課程內容，通過合適的切入點，以潤物無聲的方式開展思政教學。“石油工程熱工學”是石油工程專業學生的必修課，該課程既區別于機電類專業學生的“工程熱力學與傳熱學”課程，又與傳統的石油類專業基礎課有所差異，課程思政教學工作較為迫切。通過開展該課程的課程思政建設工作，挖掘油氣領域內的熱工學元素，結合大量思政案例，從知識目標、能力目標、價值目標三方面實現了多層次協同育人，教學實踐效果良好，對于工科類專業基礎課程的課程思政建設工作具有重要參考價值。

參考文獻

［1］習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告［EB/OL］.（2022-10-25）［2024-02-28］.https：//www.gov.cn/xinwen/2022-10/25/content_5721685.htm.

［2］劉慧卿，東曉虎.石油工程熱工學基礎［M］.青島：中國石油大學出版社，2023：1-4.

［3］教育部.關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見：教高〔2018〕2號［A/OL］.（2018-10-08）［2024-02-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html？is-appinstalled=0.

［4］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［A/OL］.（2020-06-01）［2024-02-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

［5］顧雪凡，祁帆，董三寶，等.新工科建設融合課程思政協同育人探究：以西安石油大學應用化學專業為例［J］.大學教育，2023（14）：97-100.

［6］東曉虎，劉慧卿，黃世軍，等.碳中和背景下高校能源類專業教學改革思考：以石油工程專業為例［J］.教育教學論壇，2022（10）：51-54.

Practice of the Curriculum Ideology and Politics Education Mode for the Course of Thermal Engineering of Petroleum Engineering

DONG Xiao-hu， LIU Hui-qing， WANG Jing

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum（Beijing）， Beijing， 102249， China）

Abstract： Thermal engineering of petroleum engineering is a compulsory course for the students from the major of petroleum engineering in China University of Petroleum （Beijing）. This course has rich ideological and political elements of petroleum. Through the construction of curriculum ideology and politics， the elements of national education， scientist spirit， petroleum spirit and philosophical thought are properly embedded in the teaching process. Thus， curriculum ideology and politics is performed based on the objectives of course knowledge， capability and personal value. Then， a teaching practice is performed. The teaching effects show the ideological and political education can help students understand the course knowledge， enhance the course acceptance， widen the knowledge category of thermal engineering and finally improve the teaching efficiency.

Key words： petroleum engineering; thermal engineering; curriculum ideology and politics; teaching reformation