传热学思政育人教学建设探索与实践

施 娟，张程宾

（东南大学 能源与环境学院，南京 210000）

国势之强由于人，人材之成出于学。培养担当民族复兴大任的时代新人，这是我国高校建设的起点，也是必须牢牢把握的正确方向。要完成好这一根本任务，除了专业知识和技能的传授，更关键的在于落实立德树人这一核心任务。践行习近平新时代中国特色社会主义思想，培养德智体美劳全面发展时代新人，把立德树人作为教学中心环节，将思政工作贯穿教学，是实现育人目标的根本途径。东南大学“传热学”教学团队以培养专业素质过硬、理想信念坚定、人文底蕴深厚和国际视野开阔的优秀人才为目标，在教学内容和教学形式上不断进行创新改革和实践，将思政元素灵活贯穿于教学全过程，使专业知识与人文素养同向同行，润物无声地实现立德树人和价值引领。

一、传热学课程融合思政元素的意义

传热学是两大热工基础课程之一，主要围绕研究热能的有效利用、转换与传递规律，该课程在工科许多大类专业均有开设，对培养工科人才具有重要地位。在大学工科教学中，涉及到大量工程伦理和诚信道德，除了培养专业技能，正确引领和教学大学生价值观和道德规范也极为关键。未来社会的价值取向取决于青年的价值取向，高校必须要牢牢抓好青年价值观形成和确立时期的培养，应积极响应习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上的重要讲话，把思政工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人。然而，目前大多传热学课程教学局限于讲解知识点，教学模式较为单一，缺少对学生开展思想教育的引导和专业素养的培养，使得学生不清晰自己所学知识的文化背景、人文情怀以及学科所传达的价值观，并未全面落实立德树人这一教学目标。

专业基础课程不仅仅是传授基础知识的渠道，同时也是引导理念、启发思想和培养专业素养的重要平台。传热学知识体系丰富、历史底蕴深厚和密切联系实际工程，为传热学课程提供了丰富的思政教学资源。将传热学的人文环境、人文精神和人文思想融入课程教学，传授专业知识和技能的同时，对社会主义核心价值观进行诠释和引导，则能切实实现价值塑造、能力培养和知识传授“三位一体”的教学目标。课程教学与思政元素相辅相成才能培养出能够承担历史重任、全方面发展的工科人才，以及践行社会主义核心价值观的社会主义建设者和接班人，不断为实现中国梦增添强大的青春力量。

二、传热学思政教育模式探索创新

（一）精选教学内容，激发创新探索精神

传热学课程理论性较强，逻辑思维缜密，教学内容丰富，包括热传导、对流传热、辐射传热和传热过程与换热器基础四大部分。结合传热学课程特点和教学经验，教学团队在课堂教学中采取因材施教的教学方法，重视传热学的基本概念、重点理论和方法的讲解，使学生掌握热传递的基本规律、基本理论和研究计算的基本方法。同时注重学生自学与思辨能力的培养，课堂教学准备了丰富的内容载体，充分结合案例以及教学团队的科研实例，以问题为导向开展启发式教学，更多地向学生传递理念以及方法，鼓励学生更多的课下探索，激发学生的创新性和探索精神，进而提升学生的专业素养以及分析和解决传热问题的能力。该教学模式也能更好地培养学生的自学和思考能力，增强师生间的课堂互动，提升课堂的学习质量和综合效果。

如讲解沸腾传热时，重点引入泡沫金属案例。泡沫金属作为一种常见的轻质多孔材料，通过改变成分不仅能当热学性能优异的导热材料，亦可以做保温材料，并被证明在常重力条件下具有较好的沸腾传热强化效果，其热学性能也会随着孔隙率、孔隙密度和孔径大小等参数的变化而变化。教学团队通过科技创新，已将泡沫金属应用于多个领域，如提升散热器散热能力、强化沸腾换热和制作太阳能光伏光热集热器等。此外，教学团队还研究了微重力条件下泡沫金属表面的沸腾传热特性与气泡行为规律，推进多孔介质骨架结构对池沸腾传热影响的研究。在传热学课堂教学中，教学团队充分结合在泡沫金属方面取得的科研成果，尤其是泡沫金属表面池沸腾传热相关研究，对研究结果进行动态呈现和深入分析，使沸腾传热机理的讲解更加具体生动，有助于加深学生记忆，促进学生对池沸腾知识点的理解。同时，课堂融合泡沫金属在高集成度晶体管芯片、5G 通信技术和微重力环境下电子元器件散热等领域的研究现状和应用前景，激励学生拓展思维，将泡沫金属技术与生活相结合，引导学生独立思考，培养学生的创新意识。

如讲解对流传热时，结合对流传热教学实验平台以及MATLAB 和Fluent 软件，具体开展实验和模拟研究，以更加直观的形式阐述理论性较强的知识点。在课后布置模拟作业，培养学生们的探索精神、创新意识和思辨能力，并在处理和记录实验数据模块强调学术诚信，杜绝剽窃、篡改或抄袭他人成果等行为。同时将课程内容与生活相联系，列举中庭通风、水中传热等生活实例，培养学生将理论与生活相结合的习惯以及分析和解决问题的能力。为更加生动阐述对流传热问题，课程多以问题为导向开展教学，例如提出“为什么电厂发电机用氢气冷却比用空气冷却效果好？”“为什么用水冷却比用氢气效果更好？”等问题，鼓励学生开展独立思考和交流研讨。此外，结合相关影视资料帮助学生理解对流传热问题，例如在《泰坦尼克号》电影片段中，直观地反映了海水的对流传热速率较空气的对流传热速度快。通过启发式问答环节和经典影视资料学习环节，使课程更具趣味性，拉近师生间的距离，促进课堂氛围，同时也有助于加深学生对知识点的理解和记忆。

传热学历史底蕴深厚，研究历程上有许多杰出的优秀学者，如傅里叶、普朗特、冯·卡门和钱学森等。优秀学者们不忘初心、不怕阻挠和勇于创新的科研精神是当下学生所欠缺、所需学习的。课程在讲解知识点的同时，结合对应优秀学者的生平事迹，引导学生学习优秀学者的科研精神，更加深刻地了解到科研成果的来之不易和学者的伟大精神，增加对科研的敬仰之情，有效激励学生刻苦学习、不懈努力和积极创新。同时，帮助学生理清知识点的来龙去脉，清晰知识点之间的联系，有助于学生构建传热学知识体系。

教学团队在教学中精选实际案例、团队取得的科技成果以及优秀学者的事迹介绍，通过具体实例和人物事迹，将理论化复杂抽象变为具体直观，使教学模式和内容更加生动有趣，激发学生的学习兴趣，更有利于学生理解和吸收，同时也开拓了学生的思维，不断激发学生的创新性和探索精神。

（二）灵活结合工程应用，引导担当时代重任

传热学作为一门工科专业基础课，其所涉及的知识点应用于国家各大需求、工程和战略等领域。教学团队在传热学课程教学中引入大量工程应用、前沿技术，培养学生对学科的信心和兴趣，加强就业引领，同时积极引导新时代青年弘扬五四精神，担当时代重任，培养学生的大国工匠精神。

在航空设备的设计中包含了大量传热学知识，如复合传热问题、高效吸收太阳能、热涂层材料、热传导以及热辐射等问题，是优良的教学载体。因此，教学团队在凝结传热教学模块中，穿插了大量我国航空传热领域的前沿技术，普及了我国航空的发展历程、发展现状以及杰出学者事迹，并在课程中穿插教学团队在航空领域所取得的研究成果，使教学内容丰富化、生动化，大幅度提升教学质量。例如，课程重点介绍了我国航天器热控技术奠基人闵桂荣院士，闵桂荣院士是我国人造卫星开拓者之一，在航天器热控制理论、方法和技术方面均有系统性和创造性的成就，为国家建设作出了重大贡献。同时，闵桂荣院士也是东南大学校友，通过介绍优秀校友事迹，能够进一步激发学生的学习热情，提升学生的学习兴趣。此外，课程紧跟时代步伐，以“2020 年北斗卫星全球导航系统组网完成”为例，拓展介绍我国航天的发展现状和前沿技术，让学生们及时了解国家航空发展动态，拓展学生的视野和思维，增加民族自信心。此外，具体介绍教学团队针对空间冷凝相变换热问题所研制的冷凝实验专用模块产品，该研究不仅对我国航天器两相流设备的研发和优化具有重要的工程指导意义，还对完善两相冷凝基础理论具有重大的科学意义，同时对相关流动、传热和测控等学科的发展起到了推动作用。通过教学团队科研成果讲解，激发学生的创新意识和能动性，鼓励学生开拓思维，勇于创新。教学团队在课程中融入大量前沿技术和科研成果，不仅加强了学生的理解，活跃了课堂氛围，同时让学生了解了我国在航天领域的辉煌成就和竞争力，提升了对我国航天事业和航天精神的自豪感和荣誉感，激发学生的爱国情怀、文化自信、人文情怀以及科技报国的家国情怀和使命担当，使教学效果和教学质量都得到了大幅度提升。

在实际系统或设备设计中涉及到社会伦理、发展伦理和生态伦理等多种工程伦理问题，设计不合理和设备维护不当往往会产生严重的安全隐患，甚至造成大规模事故。课程引入“2011 年发生的日本福岛核泄漏”和“1986 年切尔诺贝利核泄漏”典型事故，通过视频资料带领学生回顾事故，引导学生对事故原因开展深入分析，挖掘事故所涉及的传热学知识点，思考规避事故的技术手段或方法。并通过事故所涉及的操作管理人员失职、设备老化、安全冗余设施不足和技术人员专业素养缺失等问题，强调提升专业素养和道德规范的重要性。日本福岛核泄漏和切尔诺贝利核泄露两个典型案例涉及多种工程伦理问题，结合教师讲解和学生自主调研学习，能够大大增强学生对工程伦理的认识，以及对安全操作和安全隐患的重视，培养学生追求卓越的工匠精神，提高学生的法律意识和社会责任感。

课程也实时关注热点动态，及时将前沿技术补充进课堂教学，让学生的学习紧跟时代步伐。近年来，节能、减排、绿色和低碳无论是在生活中或是在研究领域都是热点，伴随着全球气候变暖问题的愈演愈烈，“碳达峰、碳中和”逐渐引起国际社会的重视。可再生能源也得到了大力推进，譬如，光伏屋顶、地热能、空气热能和地源热泵等。教学团队在“碳达峰、碳中和”背景下，在课堂中紧密结合“节能、减排、绿色、低碳”理念，融入绿色建筑、节能暖通等设计实例，讲解先进的节能减排设计，对比传统系统设备，分析比较先进设备的优越性能和改进方式。并布置课后归纳和独立设计课后练习，在完成设计后进行展示讲解。通过实例讲解分析、动手设计和讲解讨论的模式，加强学生对传热知识的理解，并树立起学生的节能减排意识，同时提升学生的学习能力和表达能力。

教学团队在传热学课程中穿插了若干工程应用，涵盖爱国情怀、法制意识、社会责任、文化自信、人文情怀、工程伦理和工匠精神等，将思政教育自然地融合到课程中，引导学生担当时代重任。在课程教学中，学生的学习热情高涨，对教学内容表现出较高的学习兴趣，并能够自主地对所涉及的工程应用开展独立思考和探索。在课程期末，学生能够灵活运用所学知识，将理论与实际相结合，科研学习能力和专业素养均有较高的提升，传热学课程切实实现了润物无声立德树人的目标。

（三）多元化教学模式，高效推动课程成效

传热学课程具备极强的技术性、与时俱进性和应用性，单一的课堂讲授模式已无法满足教学需求。本课程囊括数字化教学、研讨互动环节、实际案例分析和衍生课外科技活动等多元化教学模式，融传授知识、培养技能、提高专业素质和强化价值引领为一体，使教学更加灵活丰富，更有助于培养面向实际工程全面发展的技术性人才。

1.数字化课堂教学

将多媒体技术融入课堂，通过PPT、视频和线上平台等方式，丰富教学内容的表达方式。利用丰富的配图、动画软件及网络技术等，直观、形象地再现客观事物，弥补了书本的不足和黑板的单调，拓宽了学生的知识面，开阔了视野，激发了学生的学习兴趣，提高了教学质量。并在教学中结合Fluent 和MATLAB 软件拓展教学内容，将理论知识简单化、形象化和直观化，更加易于学生理解，同时锻炼了学生数值模拟能力、分析能力和实际应用能力。

2.融合研讨互动

从学生需求与发展的角度出发，课程设置大量研讨交流环节，积极主动唤起、引导、帮助和促进学生进行自主摸索、研究、总结创造的独立思维和实践创新。融合演讲、调研和小组讨论等互动环节，培养学生的表达能力、组织能力和自主学习能力，同时活跃了学习氛围，提高了学生的学习热情和自信心。

3.结合实际案例

在课堂中穿插大量工程实例、优秀学者事迹和教学团队的科研成果，与传热学中的知识点一一对应，细化知识点，丰富教学内容和形式，拓展学生思维，帮助学生建构自己的知识体系。同时，结合工程应用、学者事迹和前沿技术等所蕴含的爱国情怀、社会责任、文化自信及工程伦理等开展课程思政，树立学生的专业荣誉感与社会责任感，提高职业素养，培养工匠精神。

4.线上线下课堂同步开展

随着网络的发展，线上教学不仅为学生提供了第二课堂平台，为学习带来便捷，同时也有助于加强师生之间的联系，促进交流。除了线下课堂教学，建立线上学习小组，教师与学生进行问题互动讨论、学习体会交流和分享课程网络精品学习资源等，教师也能及时接收学生反馈，对课程内容或形式进行调整优化。线上与线下相结合，使教学形式更加灵活多变，教学内容更加丰富实用，不仅大幅度提高了学生的学习热情，同时有效提升了教学成效。

5.激发学习能动性

在课堂教学过程中，教师针对传热学的相关工程应用、最新发展动态和前沿技术等进行深入分析与介绍，与学生开展科技创新研讨，鼓励和引导学生进一步深入研究和思考，支持学生在课外业余时间利用所学习的传热学知识参与到学校的科研活动中，鼓舞学生积极申报大学生科研训练、相关发明专利和大学生科技创新基金等。通过课堂教学和课外科技活动相结合的方式，能够使课程知识点更加具体化、直观化，加深学生的理解和运用，并提高学生自学能力和灵活应用所学知识的能力。

三、结束语

教学团队巧妙安排传热学课程教学环节，深度挖掘思想政治教育的切入点，有的放矢地进行课程思想政治教育。在课程内容中有机融合与爱国情怀、法制意识、社会责任、文化自信、人文情怀、工程伦理和工匠精神等相关知识的若干典型案例、工程应用和科研成果，利用多元化教学环节带动学生参与学习，培养学生主动探索、独立思考和创新意识，充分发挥专业基础课教学的育人功能，共实现以下课程思政育人目标。

一是专业素养和能力同向同行。将思政元素有机融入专业知识中，提升课程内容的丰富性、趣味性和思政教育的针对性，发挥课程的导向功能、育人功能和渗透功能。将知识传授与思政育人同向同行，不断培养学生的思辨精神、工匠精神、生态节能意识和爱国热情，培养面向工程实际的专业性人才。

二是创新实践能力的培养。课程内容紧密结合科研实践和工程应用，在教学过程中，坚持改革创新，采用实践育人、科研育人和文化育人的方法，在培养专业知识过硬人才的基础上，重视学生创新意识的培养，使得学生们能够具备较强创新能力与实践能力。

三是社会主义核心价值观精准引导。在知识传播中强调价值引领，弘扬社会主义核心价值观，注重“德”和“才”的共同培养。引导学生树立正确的价值观，建立并强化学生的专业素养和职业道德。