工程熱力學實驗課程思政路徑探析

［摘 要］工程熱力學實驗課程蘊含著豐富的課程思政元素。將工程熱力學實驗教學與課程思政緊密結合，有利于充實實驗教學內容、創新實驗教學方法、提升實驗教學效果和深入開展學生思想政治教育工作。文章從工程熱力學實驗課程的德育目標出發，分析了該課程實施課程思政的優勢，以經典實驗“飽和水蒸氣P-T關系測定實驗”為例，從明確實驗教學目標、豐富教學手段與方法、完善實驗教學過程三個方面進行教學設計，實現工程熱力學實驗課程與課程思政耦合育人。

［關鍵詞］工程熱力學課程；實驗教學；課程思政

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）23-0078-05

2016年召開全國高校思想政治工作會議[1]以來，特別是2022年教育部印發《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》和《全面推進“大思政課”建設的工作方案》[2-3]后，高等教育高質量體系建設堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，聚焦立德樹人根本任務，推動用黨的創新理論鑄魂育人，高校人才培養質量全面提升。

課程思政教學的主渠道不僅包括思想政治理論課，而且包括其他專業課程，應將思政元素融入各門課程中，踐行全員、全過程和全方位育人[4]。工程熱力學實驗課程因其實踐性、操作性、互動性強以及小規模授課等特點，深受學生喜愛，是學生理論聯系實際、掌握實驗研究和操作技能的關鍵環節之一。因此，在工程熱力學實驗課程中引入思政教育，與思想政治理論課同向同行，形成協同育人的合力效應，將立德樹人融入知識傳授中，是現階段實驗課程改革的一個重要方向[5-6]。

一、工程熱力學實驗課程概述

工程熱力學課程是能源與動力工程及相關學科的專業基礎課程，其主要任務是使學生掌握熱能有效利用、熱能和機械能轉換的基本規律，并能正確運用這些規律聯系實踐，是專業必修課程之一，是學習各門專業課程的基礎與前提。工程熱力學實驗課程是基本知識和基本實驗方法的重要實踐載體。

上海理工大學能源動力工程國家級實驗教學示范中心以“專業基礎、專業、綜合、創新”的分層次、模塊化實驗教學體系為特色，以能源與動力工程領域的研究基礎為依托，開設的工程熱力學實驗課程體系包含實驗室安全教育課程、基礎性實驗課程、綜合性實驗課程、探究設計型實驗課程、創新創業實踐課程五個部分。其中，基礎性實驗課程包括飽和水蒸氣壓力和溫度關系曲線測定實驗、漸縮噴管和縮放噴管流動特性實驗、氣體定壓比熱容測定實驗、循環式空調過程實驗、活塞式壓氣機性能測試實驗、蒸氣壓縮式制冷循環性能測試實驗、等溫加濕與等焓加濕性能測試實驗等。

結合新時代課程思政要求，工程熱力學實驗課程的課程思政目標為加深學生對自然科學、工程技術知識和經驗體系的深層次理解，培養學生科學思辨、客觀理性、求真務實的精神，珍愛生命，尊重生命，樹立正確的世界觀、人生觀與價值觀；將能源動力行業技術人才的愛國、誠信、責任、可持續發展等理念，國家戰略支柱行業的責任感和使命感傳遞給學生，培養學生的團隊合作意識、創新精神和家國情懷。

二、工程熱力學實驗課程思政實施的優勢

（一）教學環境的可塑性

工程熱力學實驗課程的教學多在熱工綜合實驗室開展，也可以在課外開展自主實驗和校內外實踐實驗。實驗室寬敞開闊，學生的活動空間比理論課堂大，實驗設備樣式豐富，具有引導和感染學生的親和力。實驗教師身兼實驗室管理職責，可以對實驗室的布置進行統籌規劃，除在實驗室內部墻面、走廊上張貼學校、學院對本實驗室的各項條例和規章制度、應急預案、獎懲制度外，還可以通過白板、多媒體等展示優秀的預習作業題、實驗報告。在實驗教學過程中，實驗教師可以著力構建實驗教學與課程思政融合的大環境，例如通過整理、保持實驗室清潔環境，不在實驗室吃喝等榜樣行為，在潛移默化中激發學生的主人翁意識。

（二）教學團隊的復合性

教師是課程思政實施效果的決定性因素。相較于實驗室管理隊伍、研究生導師、輔導員和思想政治課教師，專職實驗教師在實驗教學中開展思想政治教育工作具有獨特優勢。專職實驗教師具備專業課程知識，可以勝任實驗原理、實驗方法、實驗技能和數據分析方法的傳授，加上每個實驗項目2個學時的教學時間、實驗室明亮的環境、開放的討論協作模式、12～14人的小班化授課模式給實驗教師充足的時間、空間、氛圍與學生進行深入交流。年輕化、高學歷、黨員比例高的實驗教師團隊經過支部組織生活制度化、思政教學培訓多樣化的學習更新后，能充分認識到思政教育的重要性，深挖實驗教學的思政元素，在指導實驗項目開展時潤物無聲地把時政熱點、科學動態等內容融入課堂教學，使學生易于接受。

（三）教學形式的多樣性

傳統的實驗原理知識、實驗方法、實驗技能和數據分析方法的傳授已經難以滿足新時代國家教育發展的需要。實驗教師把現代信息化技術、網絡授課資源與工程熱力學實驗課程思政有效融合，依托實驗教學中心網站及選課系統，引導學生自主安排實驗項目學習進度，鼓勵學生在實驗課前、課中、課后主動學習，培養學生理論聯系實際的能力和創新思考的能力。2020年以來，實驗教師通過超星學習通、雨課堂、MOOC等平臺拓展延伸實驗課堂，采用線上線下混合式教學模式授課。課前將與課程相關的思政案例、相關新聞和背景知識上傳至平臺，點對點發布通知讓學生預習；課中采用講授法、翻轉課堂、復盤討論、案例導入等教學手段引導學生深入掌握課程知識；課后讓學生完成闖關測驗、實景操作、線上考核等檢驗學習的成效，提升學生的互動性、參與性、浸入感，增強學生在實驗課堂中的主體作用，培養其主人翁精神。

（四）教學內容的豐富性

工程熱力學實驗項目多、涉及理論廣泛，實驗教師可以嘗試突破課本和課堂限制，深入挖掘知識體系中的科學精神，彰顯楷模的示范作用，突出基于工程熱力學的能源動力相關技術及裝備在國計民生中的支柱作用。如在實驗室安全教育環節，結合社會熱點，對學生進行生命教育，用案例警示實驗室安全事故對學校、家庭、個人身心健康造成的傷害，幫助學生樹立社會主義核心價值觀，樹立安全責任意識。又如在講解實驗內容在生活、工業中的應用時，加入格力、華為等自主國產品牌，中國船舶集團發電機組的綜合性能達到國際領先水平等內容，增強學生的民族自信心和愛國主義情感。

三、工程熱力學實驗課程思政教學設計

工程熱力學實驗課程思政對培養大學生社會主義核心價值觀具有重要作用。在教學過程中有意、有機、有效地對學生進行思想政治教育，就要把熱點案例、課程思政元素合理嵌入，將教師的言傳身教、學生的深度參與相融合。教學團隊嘗試用國內外通用的科學探究能力培養及評價策略，落實工程熱力學實驗課程與課程思政耦合育人[7-8]。整個課程的實驗項目與課程思政教學內容見表1。下面以“飽和水蒸氣P-T關系測定實驗”為例進行說明。

（一） 實驗教學目標

1.知識目標

理解并掌握飽和狀態、沸騰、泡態沸騰、飽和蒸氣壓、飽和溫度等基本概念，理解、熟悉、運用Clausius?Clapeyron、Antoine、Riedel等方程在飽和水蒸氣狀態分析時的使用條件，理解臨界狀態及臨界乳光現象。

2.能力目標

學會觀察沸騰的實驗現象，并透過實驗現象應用基礎知識分析本質，形象理解飽和水蒸氣溫度與壓力之間的對應關系；學會記錄整理實驗數據，并用Microsoft Excel等軟件進行整理分析；學會使用溫度計、壓力表、調壓器和大氣壓力計等儀表。

3.價值目標

理解水蒸氣是最理想的清潔資源；開發水蒸氣資源、造福中華民族，符合習近平總書記提倡的“綠水青山就是金山銀山”的和諧發展理念；瓦特改良蒸汽機的過程是學習和實踐互相促進的過程，理解物理現象的本質，在平凡的生活中發現偉大，領悟思維之美、創新之妙，從而熱愛生活、觀察生活、思考生活。在實驗操作中增強學習創新意識，踐行精益求精、嚴謹細實、追求卓越的工匠精神。

（二） 教學手段與方法

教學過程采用多種教學方法相結合的模式，比如實踐操作教學、課堂演示教學、案例教學、復盤討論教學等；充分利用網絡資源，如微課教學短視頻、中國大學慕課等。授課采用線上預習、以多媒體 PPT 講授為主的線下講課形式與實驗室實踐操作相結合的形式，從發現和提出問題、猜想與假設、制定實驗方案、實驗操作、分析與反思、評價與總結[9]六個模塊引導學生進行實驗探究。

（三） 實驗教學過程

以能源動力行業鍋爐、蒸汽輪機、燃氣輪機中水蒸氣的作用，家里用高壓鍋燉食物為什么容易熟爛等生動的案例引出實驗教學，激發學生的學習興趣和積極性，為實驗項目的開展奠定良好的基礎。本實驗項目教學結合實驗探究過程培養學生發現和提出問題的能力、猜想和假設的能力、實驗設計能力、觀察與實驗的能力、分析與反思的能力，采用問題鏈式教學法[10-11]將6個教學環節分別對應6個課程思政內容，具體教學過程內容和各環節設計[12-13]見表2。

（四）教學效果分析

學生實驗結束后，采取自評、互評的方式，客觀認識到自己在實驗中的不足，進而挖掘學習潛力。通過教師評價與學生評價，使評價結果客觀、公正、合理，提高學生的實驗探究能力。經過完整的實驗過程，學生經歷自我摸索、提出問題、解決問題的過程后，學習興趣明顯增強，學習積極性進一步提高，課程思政效果明顯提高。

課程自開設以來，課程評教滿意率超95%，學生普遍評價課程內容富有創新性，案例的講解引人入勝；希望師生一起探討更多的社會熱點應用案例。工程熱力學實驗課程曾獲上海理工大學課程思政優秀案例，相關實驗項目獲上海市高等學歷繼續教育課程思政優秀項目等。

四、結語

工程熱力學實驗課程的教學對象為能源動力工程專業本科第四學期的學生，這時學生剛剛適應大學生活并深入探索各方面專業知識，是其世界觀、人生觀、價值觀形成和科學興趣及素養培育的黃金時期、關鍵時期。 實驗教師要真正承擔起學生健康成長的指導者和引路人的職責，在教學內容和教學方法上多下功夫，促進對學生知識、能力和素質三方面的協同發展。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 習近平.在全國高校思想政治工作會議上強調： 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[N].人民日報，2016-12-9（1）.

[2］ 教育部關于印發《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》的通知[EB/OL].（2022-05-06）[2024-07-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202205/t20220506_625229.html.

[3］ 教育部等十部門關于印發《全面推進“大思政課”建設的工作方案》的通知[EB/OL].（2022-08-24）[2024-07-20].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-08/24/content_5706623.htm.

[4］ 金飛，馮正垚.以社會主義核心價值觀為引領構建大學生精神生活世界[J].學校黨建與思想教育，2019（4）：48-49.

[5］ 房川琳，熊慶，蘇燕.融合思政元素的無機化學實驗課程建設[J].實驗技術與管理，2021，38（1）：28-32.

[6］ 徐麗華，盛慶紅，李兵，等.高校測繪類課程“課程思政”教學探索[J].西南師范大學學報（自然科學版），2020，45（9）：168-172.

[7］ 周素華，魏英，王一群，等.電類基礎課課程思政中社會主義核心價值觀教育的教學探索[J].中國大學教學，2019（10）：41-44.

[8］ 閆長斌，郭院成.推進專業思政與課程思政耦合育人：認識、策略與著力點[J].中國大學教學，2020（10）：35-44.

[9］ 魏燕.大學生實驗探究能力培養及評價的策略與實踐[J].實驗室科學，2020，23（1）：225-228.

[10］ 熊琴.思政課問題鏈式教學法融入《食品包裝安全》課程的探索與思考[J].中國包裝，2023，43（10）：93-96.

[11］ 曹亞麗，李梅梅，管瑩，等.“大思政”格局下綜合性實驗設計與實踐[J].大學教育，2024（1）：100-103.

[12］ 趙利容，施鋼，曾珍.以培養和提高學生自主學習和思考能力為教學目標的實驗教學設計[J].實驗科學與技術，2022，20（6）：60-64.

[13] 李春梅，何洪，李元，等.“新工科”背景下材料類專業“虛實互補”實驗教學體系深化研究[J].西南師范大學學報（自然科學版），2020，45（4）：143-148.

［責任編輯：黃緊德］