《传热学》课程思政教学探索与实践

张墨　唐爱坤　邵霞　张彭岗

为了把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量，2020年5月，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》。该《纲要》指出，课程思政建设是全面提高人才培养质量的重要任务，以坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义为主线，围绕政治认同、家国情怀、文化素养等课程思政内容，进行中国特色社会主义教育、社会主义核心价值观教育。《传热学》课程是能源与动力类专业的核心基础课程，在专业培养体系和学生认知体系中均具有重要作用，如何根据不同的专业方向和特色，深度挖掘提炼专业基础知识体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，科学合理拓展专业基础课程的深度与广度，增加课程的知识引领，激发学生的创新能力，我校《传热学》教学团队的老师们经过不断地学习与摸索，总结积累了一些课程思政建设的实践经验，在这里与同行们进行分享与探讨。

1.精品教材建设

为了培养创新型卓越工程科技人才，高等学校要主动服务国家战略需求，主动服务行业企业需求，加快建设发展新工科，探索形成中国特色、世界水平的工程教学体系，江苏大学作为两个主编单位之一，出版了“十三五”国家重点出版物出版规划项目——现代机械工程系列精品教材《传热学》。该教材在内容上既有广度，又有深度，将传热数值解法由导热领域拓展到了对流传热领域和辐射传热领域，同时又引入了大量传热学应用的高新工程案例，例如热管及其应用，新型空冷传热技术，电动汽车动力电池组的热管理，太阳能的热利用，新型导热和绝热材料等。教材的优化与改进，不仅加深了课程知识体系的内容，完善了人才培养方案，更加有利于思政目标的实现，激发学生学习兴趣，引导学生深入思考，激励学生应用课程所学解决工程实践问题。

2.课程大纲修订

我校能源与动力工程专业正在准备进行专业认证工作，《传热学》课程作为专业核心基础课程，根据工程教育认证标准提出的毕业要求，教学大纲作了相应修订，明确把课程思政作为首要课程目标：能说明传热学在能源与动力相关行业的应用与发展状况，理解热能的高效传递对于节约能源具有重要意义，认识到目前温度控制以及强化传热等领域存在的瓶颈和所面临的机遇与挑战，增强学生专业兴趣，培养学生不惧困难勇于攻关的科学精神和严谨求真、勇于创新的科学态度，激发学生科技兴国的家国情怀和使命担当。具体到章节内容，明确把思政元素的融入写进了新的教学大纲，详细内容见下面思政融入点设计及教学案例部分。

3.思政融入设计

將思想政治教育融入专业教学，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育和隐性教育相统一，寓价值观引导于知识传授和能力培养之中，形成协同效应，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观。本文结合《传热学》课程特点，经过细心挖掘，实现思政元素与课程教学内容的有机融合。

3.1矢志不移的家国情怀

传热学具有广泛应用的工程背景。传热学是研究热量传递规律的一门学科，在能源、电力、冶金、动力机械、石油、化工、低温、建筑以及航空航天等许多工业领域发挥着极其重要的作用，传热学理论发展历程中的许多实例都体现了我国老一辈科技工作者对祖国的深厚情感。例如我国传热领域著名科学家陶文铨院士对于传热问题的数值解法作出了重要贡献；我国著名物理学家过增元院士在热流体科学、等离子体、微尺度传热等方面取得了巨大成就，在他们身上，个人对民族的归属感、认同感、尊严感与荣誉感实现了高度统一。通过联系国家重大发展战略，引导学生树立把自己的理想同祖国的前途和民族的命运紧密联系在一起就是爱国，就是自我实现的人生观价值观。通过这些内容的讲解，使学生意识到在很多方面，我们必须要独立自主，掌握核心技术，才能立于世界强国之林，激发学生的学习兴趣和为国奋斗的爱国情怀。

3.2科学探索和创新精神

传热学和国家新型战略产业联系密切，如新能源汽车动力电池的热失控防范、燃料电池热管理以及大功率计算机散热等。能源与动力工程中的传热问题，尤其是复杂问题必须通过深入细致地研究，花费心思，竭力思索，才能达到解决问题的目的。众所周知国外采取种种措施控制多项核心技术，制约中国的发展。例如燃煤发电厂冷却散热所使用的空冷岛冷却技术，早期被美国和德国所垄断，仅设计费就要支付几千万，就因为当时我国还做不出这样的设备，他们故意抬高价格，面对这样的困难，我国科研人员发奋图强自主研发，很快就突破了这个关键技术，解决了中国在这个领域的短板。本课程通过层层挖掘知识点中的励志成分和理论成就背后的励志故事，引导学生克服消极思想，敢于迎难而上，探究问题背后蕴含的规律，努力突破理论瓶颈，培养学生不断创新、勇攀高峰的科学精神，激发学生科技报国的使命感和责任感。

3.3节约能源和保护环境

传热学与节约能源紧密联系，在电力、冶金、化工、建材等高能耗行业中热能是能源的主要表现形式，约80%的热量需要通过换热器进行转换。在教学活动中将节约能源作为本门课程的一根突出主线，将如何实现高效传热与我国面临的严峻能源形势联系起来，使学生在学习理论知识的同时，树立起“节能减排”和“科技报国”的信念。由于大量企业使用含碳燃料，废气排放造成了环境污染和气候恶化等问题，引导学生重视环境保护，把国家的前途和人民的幸福视作当代中国青年必须承担的重任，为减少碳排放，培养学生的节能意识和环保意识，为实现国家的双碳目标而努力奋斗。

4.教学案例探索

我校《传热学》课程思政建设一直秉承立德树人的根本目标，经过团队全体教师的努力探索，坚持将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，帮助学生塑造正确的世界观、人生观和价值观，努力培养全面发展的社会主义建设者和接班人。

4.1强化传热、节能减排，助力双碳

热量传递有三种方式，导热、对流传热和辐射传热，在课堂教学过程中，针对每一种热量传递方式进行了深入学习以后，给学生布置拓展任务：在当前国家双碳背景下，如何实现其强化传热、节约能源的目的？学生们自由选题，课下分组进行资料收集及学习，分工合作，回到课堂上进行汇报和交流，通过这种翻转课堂的形式，学生们在小组内紧密配合，锻炼了团队组织和协调能力；主动学习和思考，集思广益，寻求解决问题的方法和途径；学生们走上讲台，展示小组的研究成果，锻炼了在公共场合的表达能力；通过组间交流，互通有无，又将知识汇聚到一起，这种翻转课堂进行知识传播的过程，远远超过传统课堂只有老师“一言堂”的效果。

学生们结合自己的专业方向和未来工作领域，讨论了脉动热管、微纳米疏水多孔介质相变传热、离子风散热、超声波传热、纳米流体传热等新型强化传热技术的发展以及对节能减排、实现双碳目标的意义。课后同学们都反馈说参加这样的课堂活动有很大的收获，明确了作为能动专业的学生所承担的历史使命和时代重任，对于自己的专业产生了浓厚的学习兴趣，坚定了未来从事科研、报效祖国的奋斗目标。

4.2注重强调工程伦理与职业道德建设

在讲授对流传热问题时，引入目前新能源电动车存在自燃事故频发的问题，主要原因就是新能源汽车电池包不具有冷却管路，冷却方式为自然风冷，该种散热方式相对于成本较高的液冷散热来说，散热效率偏低，电池包过热，导致起火燃烧；在讲授锅炉中水的沸腾传热时，强调临界热负荷的重要性，一旦超过临界热负荷，会造成锅炉管束温度过高，导致严重的爆管事故。

通过分析这些工程事故产生的原因，都是因为温度过高导致超过材料的安全运行温度，体现传热学温度控制在工程应用中的重要性，阐述工程事故与责任心、职业道德的关系，让学生产生对职业的敬畏感，树立社会责任意识和职业道德感。

4.3热管工程应用，解决世界难题

在讲解工程应用这一章内容时，以热管这一节作为思政元素切入点，先围绕热管元件的起源、结构、工作原理展开，讨论热管的工作特性、分类方式以及典型的工程应用，特别介绍热管在我国青藏铁路建设中的重大作用。

青藏高原的土壤和一般土壤不同，因為其独特的气候条件，这里的土壤被称为冻土，冻土的硬度非常高，不像常温土壤能够变得非常松软，有利于施工挖掘，青藏高原上的冻土非常难以施工，在冻土上铺设铁轨，需要面临不同季节变化带来的影响，如果铁轨刚好铺在膨胀的冻土层上，冻土层就会逐渐地破坏已经铺设在冻土层表面的铁轨，使得轨道发生变形，而一旦轨道发生了变形，火车就很容易脱轨，造成不可估量的灾难性后果。我国的铁路工程师正是利用了热管的高效热导特性，克服铁路建造中的冻土难题。青藏铁路的成功建设，是世界基础设施建设史上的一项伟大奇迹。

通过热管在青藏铁路建设中的应用实例，可以让学生体会到我国科技水平和综合国力的日益强大，激励学生作为未来的科技工作者，逐步提高正确认识问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生精益求精的大国工匠精神以及为祖国事业不断奉献和奋斗的精神。

4.4加强工程训练和实验仿真，增强学生的综合实力

注重理论与实践相结合，拥有多套课程基础实验设备，学生可以利用瞬态热线法导热系数仪进行材料导热系数的测定，利用对流传热试验台进行对流传热实验关联式的确定，利用红外热像仪进行辐射能的测量，利用热管实验室进行热管性能的测试，以此锻炼学生的动手能力和数据处理能力，激发学生对于课程学习的热情，增加实验教学的趣味性和体验感，提高学生解决问题的实践能力，树立刻苦钻研、学以报国的崇高信念。

4.5形式多样的思政融入方式，有效提升课堂思政效果

作为课程教学的辅助手段，自主绘制了大量思政教育配套动画。例如通过动画演示城市热岛效应带来的大气污染问题，温室气体排放过多造成的温室效应问题。在教学过程中，适当播放一些大国重器纪录片或者工程技术发展影像报道等，通过动画演示或者视频播放等进行辅助教学，不仅可以帮助学生理解热量传递的机理，而且可以吸引学生的注意力，产生浓厚的专业学习兴趣，引导学生进行思考，应用所学习的专业知识解决工程问题，认识到所肩负的历史使命和责任。

综上所述，课程思政融入不是某个思政元素与专业知识的生搬硬套，思政元素的融入是一个系统工程，是结合课程内容和专业特色，从教材选用、大纲修订、教案编写、课堂组织等多个环节来实现的。要深入梳理专业课程教学内容，深入挖掘课程思政元素，有机融入课程教学，达到润物细无声的育人效果。

【基金项目：江苏大学课程思政示范项目（课程《传热学》），江苏大学一流课程建设项目（课程《传热学》）。】

（张墨，讲师，研究方向：强化传热。唐爱坤，教授，研究方向：汽车热管理、新型燃烧技术。）