空气调节教学改革及课程思政体系建设

公绪金 杨晓庄 孙颖 李伟光

摘要：以哈尔滨商业大学能源动力类主干课程空气调节为代表，开展了新工科背景下多层面内涵式教育教学改革与实践，主要包括理论知识体系的多维交叉融合与创新、实践教学环节创新性与探索性提升、全新版教材建设与大纲修订、教学手段及考核方式的改革等。同时开展了 “精准思政融合”体系构建与创新，重在增强学生的综合素养。历经3年的教学改革与探索，创新空气调节课程体系，促进了能源与动力工程专业高素质人才培养质量的提升。

关键词：教学改革与实践；课程思政；空气调节；能源与动力工程；学科交叉融合

中图分类号：G642.3；TU831   文献标志码：A   文章编号：1005-2909（2023）03-0139-07

在深化产教融合、推进高等教育内涵式发展的背景下，哈尔滨商业大学能源与动力工程教研室以低温及制冷工程学科的主干课程空气调节为例，提出“产业需求引导、多维交叉融合、创新思维培育、实践能力提升、精准思政融合”的教学改革原则，探讨教育教学改革路径[1-2]。

一、理论课程体系的教学改革及实践

空气调节课程共100学时，理论课48学时、实验课12学时、课程设计40学时。教师团队包括主讲教师2名、实验教师2名、课程设计指导教师4名，以及多名校外指导教师。教学改革覆盖2016—2018级本科生，共354人。

（一）理论知识体系的多维交叉融合与创新

依据产业重大需求及《制冷及低温工程学科发展报告》（2018—2019），开展理论知识体系的多维交叉融合与创新。

（1）系统梳理常规空气调节基本原理与设备知识体系[3]，探索新型制冷技术、超低温制冷、低温超导、低温生物医学等知识体系的交叉融合。通过基础理论层面的交叉、融合与创新，有助于本科生了解新兴研究方向，提高本科生参与科研课题的兴趣，培养创新思维。

（2）在“常规空调负荷计算方法”的基础上，融合空调建筑热环境营造技术、绿色建筑技术、能源环保发展趋势等研究热点。该层面的融合创新有助于提升本科生对建筑能耗、建筑余热回收、新能源利用、绿色制冷空调技术等热点领域的关注度。

（3）在“常规空气调节系统与设备”核心知识层面，融合新型非电式空调系统、热湿独立控制、太阳能吸附/吸收式制冷、热泵驱动溶液除湿、地热及余热回收热泵等制冷空调研究热点。该层面的知识融合可促进本科生从更宽广的领域中对比分析制冷空调关键技术及设备的发展趋势，对于进一步提升本科生的科学素养及创新思维能力有较好的帮助。

（4）对疫情防控背景下洁净空调关键技术进行梳理。以火神山和雷神山医院的洁净空调系统为例，结合任课教师科研团队自主研发的采用冷链物流仓储消杀集成装置实现的消杀方法（CN 202011499584.3）[4]，将工程实例与洁净空调关键技术、新冠病毒灭杀技术和空气质量控制技术相融合。该层面的知识体系融合与创新，对于增强学生的专业认同感和使命感具有很好的促进和激励作用。

（5）空调系统节能与运行调节层面的知识融合与创新。新增空调系统末端装置冷/热侧节能技术和冷/热源节能措施，融合分布式热电冷三联供技术、数据中心冷却技术、近零能耗建筑技术与系统、区域供冷等关键核心技术。该层面的知识体系融合与创新，对于本科生掌握空气调节关键节能技术、增强节能环保意识具有较好的指导作用。

（二）理论课程教学方式的融合探索

1.科研反哺教学，将学术讲座引入课堂教学

陈旧的教学内容是新工科教学改革需要破除的第一壁垒。教学改革基于教学团队的研究成果，通过专题讲座、学术讲座等形式对空气调节相关技术的内涵与外延进行拓展性教学。例如，在讲述洁净空调相关技术时，引入教学团队获得的国家发明专利“AC-MEPO微波增强光催化氧化净化空调机组”[5]的相关基础理论和工程实践，开展专题讲座。

2.线上同步拓展教学，及时传递关键技术及行业需求

通过微信公众平台（制冷空调微课）、智慧树翻转课堂等线上教学形式拓展教学，主要集中在空气调节学术研究熱点、产业发展重大需求等层面。

二、实践教学环节创新性与探索性提升

空气调节实践教学环节的改革与实践主要分为课程实验与课程设计两部分。

（一）实验课程改革与创新

实验教学是培育和提升学生的实操能力、创新能力和问题分析能力等综合素质的重要载体[6]。对原实验教学体系的总结发现，学生对以观摩和简单测试为主的实验课程的学习兴趣不高，缺乏自主学习能力。

通过多轮实验教学探索，教学团队逐渐完善了表1所示的实验项目开展方式。修订后的实验课程体系将空调系统运行实操、关键设备拆装与测试、创新实验设计、实验数据分析等4个方面有机融合，形成了知识体系更加完善、实验项目难度提升、创新性及探索性比重增加的实验课教学新模式，依托具体空调工程、焓差实验室和科研团队的实验设备进行教学。教学团队在虚拟仿真实验教学方面也正在开展积极的探索与实践。

（二）课程设计改革与创新

传统的模拟工程式设计存在内容陈旧、创新性不足等显著问题，因此，此次教学改革主要探索并实践了以下三方面措施。

1.多途径相融合的培养模式

人才培养与产业导向之间的良好衔接是高素质工程技术人才培养质量提升的关键[7]。在完善青年教师工程素质培养的基础上，主动开展契合行业发展需求的引领式实践教学探索。通过提升企业参与本科生实践与创新能力培养的广度和深度，构建“企业—学生—教师”互动教学模式，积极探索了自主实践训练、设计院/企业联合培养、创新实践基地建设等多途径相融合的实践环节培养模式。依托的设计院/企业主要为哈尔滨工业大学建筑设计院、哈尔滨空调股份有限公司、大连冷冻设备制造有限责任公司、烟台冰轮股份有限公司等。该层面的改革突出了行业需求导向性教学，可提升本科生的实践创新能力和未来职场适应能力。

2. 基于科研成果转化的培养模式

鼓励并引导本科生通过大学生创新创业训练项目、科研课题、发明专利模拟转化等形式开展课程设计、发明创造或运行管理方案等实践探索。为配合该培养模式，实践教学团队由承担国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金和获得哈尔滨商业大学青年学术骨干支持计划的教师组建，博士化率100%。研究方向涵盖制冷换热设备、制冷空调节能、汽车热管理、吸附制冷、蓄冷蓄热材料、建筑环境热回收等。

3.学生实践协同合作团队培养模式

实践教学环节提出“难度赋值，团队协作”的培养模式，旨在提升学生团队意识与自主学习能力。“难度赋值”是指对每一个课程设计题目附加了难度系数。对于设计的难度系数大、复杂性高、设计任务繁重的工程项目设计，采用了组建学生实践团队，进行“团队协作”的课程设计模式。难度系数高的题目包括冷热源系统、制冷空调工艺设计、自动控制系统及安装工程概预算等环节。

“团队协作”理念贯穿于课程教学改革全过程，包括综合计算能力、实验设计分析能力、工程问题分析能力的考核层面。经过三轮实践表明，6人团队具有较好的推广借鉴价值。

据统计，2016—2018级能源与动力工程专业本科生参与常规课程设计的学生比例从56%降低至27%。参与企业/设计院具体工程项目再设计的学生比例增速最为显著，从6%增加至20%。参与实践实习基地培养的学生比例从10%增加至15%。参与大学生创新创业项目、团队协同和科研项目的学生分别稳定在10%、15%和13%。

三、精准思政融合体系构建与创新

（一）课程思政育人目标

在传授专业知识的基础上，引导学生将知识和技能转化为内在德性和素养，注重将学生个人发展与社会发展、国家发展相结合，倡导社会主义核心价值观，激发其为国家学习、为民族学习的热情和动力，帮助学生在创造社会价值过程中明确自身价值和社会定位[8]。

（二）思政教育融合实施思路

教学改革实施中逐渐构建并完善了围绕科学精神、爱国热情、节能环保与可持续发展理念、中国制造与大国崛起、携手抗疫共克时艰、爱党爱校等层面的课程思政架构，旨在将思政教育润物无声地融入专业教学。

同时尝试打破学科壁垒，推进思政教学和专业教学、跨学科教学的有机融合，提高学生的学习积极性和获得感。

（三）课程思政精准融合的主要领域

表2为空气调节课程思政教育内容与专业知识内容有机融合的主要领域。空气调节课程共11个教学周，每周开展相应主题的“精准思政融合”教育。

四、新版教材建设与教学大纲修订

为深入融合空气调节理论、实验课程、课程设计及课程思政等方面的教育教学改革，哈尔滨商业大学能源与动力工程教研室组织编写了新版高等学校建筑环境与能源应用工程/能源与动力工程专业推荐教材《民用建筑空气调节》（中国建筑工业出版社）[10]。新版教材以专业传承及教学改革实践为基础，融合前述课程教学改革的主要内容，并注重主流价值观引领。结合后续开展的课程思政建设，修订并完善了空气调节课程大纲，将思政教育落实到教学各环节。

五、空气调节课程考核方式改革与实践

原考核方式虽然兼顾了平时成绩和卷面成绩，但仍存在知识点覆盖率低、学科热点问题融合度不足、工程问题考核不深入、实验设计分析能力考核欠缺等问题。在结合历年用人单位对毕业生就业质量反馈意见的基础上，提出“提升课程考核的广度、深度和难度”的考核方式改革思路。在教学改革探索期间，逐步完善了课程考核方式（表3）。

改革后的课程考核难度提高，且知识点覆盖率达到95%以上，重在考核知识体系融会贯通与问题分析解决能力。跟踪调查2016—2018级能源与动力工程专业学生对考核方式改革的反馈，95%的学生认为改革后的考核难度大幅提升，需要付出更多的时间开展学科研究热点的文献调研、学科交叉融合与复杂工程问题的计算分析。经过三轮考核方式改革实践，2018级学生的平均成绩提升到87.21±8.09分。新的考核方式显著提升了学生知识体系的融合能力和创新思维能力，有效提高了人才培养质量。

六、教学改革问卷调查分析

采用问卷调查（315份）开展课程教学改革的效果評价与反馈研究。

（1）理论课程知识体系融合创新。学生重点关注且满意度大于90%的改革内容主要集中于学科前沿与热点融合（96.55%±2.23%）、行业重大需求融合（95.64%±2.54%）、所在学科主要研究方向融合（93.35%±4.26%）。在交叉学科知识体系方面仍需要进一步提升融合及拓展的程度（88.64%±3.15%）。

（2）实验及课程设计实践教学改革。学生对组织开展团队协同合作的满意度最高（97.14%±2.09%），参与企业/设计院联合培养、科研项目或大学生创新创业训练的满意度也达到90%以上。

（3）全新版教材规划。学生对新增内容与行业学科发展趋势的紧密度、复杂工程问题的分析与技术拓展度、典型工程图纸举例与分析等层面的满意度均大于90%。

（4）科研反哺教学。科研成果与学术报告/讲座的开展激发了学生的学习兴趣（95.67%±3.11%），但需要提高引导学生参与科研项目的程度。

（5）课程思政建设。课程思政教学得到了较好的效果反馈，增强课程思政的实践性与体验性教学活动是今后教学改革的重点方向。

（6）考核方式。学生对于教学改革后的考试难度、知识体系覆盖程度、考核形式变化等均给出了较高的满意度（＞96%），线上教学及在线平台的知识拓展也受到学生的欢迎。

七、结语

根据产业需求引导、多维交叉融合、创新思维培育、实践能力提升、精准思政融合的原则，在专业教育层面积极构建创新性课程教学模式，重点培育本科生的自主学习能力、复杂工程问题分析与解决能力、实验实操能力。在思政教育层面深入挖掘思政元素，并与专业知识深度融合。通过多层面的教学改革与探索，空气调节课程体系逐渐完善其内涵，体现了教学思维和知识体系的创新性与时代性，对于提升能源与动力工程专业人才培养质量具有重要意义。

参考文献：

[1]教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知（教高〔2020〕3号）[EB/OL]．[2021-09-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

[2]张东海，高蓬辉，黄建恩，等.新工科背景下多学科交叉融合的建环专业人才培养模式探索与实践[J].高等建筑教育，2021，30（1）：1-9．

[3]中国制冷学会.制冷及低温工程学科发展报告： 2018-2019[M].北京：中国科学技术出版社，2020.

[4]公绪金，董玉奇.采用冷链物流仓储消杀集成装置实现的消杀方法： CN112546268A[P].2021-03-26.

[5]公绪金，董玉奇.一种以原位同步调控活性炭纤维为载体的微波增强光催化氧化空气调节系统： CN109595708A[P].2020-08-14.

[6]陈丽萍，颜承初，龚延风，等.建筑环境与能源应用工程专业现代高素质人才培养探讨——以南京工业大学为例[J].高等建筑教育，2021，30（1）： 49-55.

[7]李欣，王广智，南军，等.新工科背景下校企融合的本科生创新实践基地建设模式[J].科教导刊，2021（14）：13-15，38.

[8]把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面——刘云山讲话 王岐山张高丽出席[N].人民日报，2016-12-09（1）.

[9]黑龍江省人民政府.黑龙江省冰雪旅游产业发展规划（2020—2030年）[EB/OL].[2021-09-20].https：//www.hlj.gov.cn/n200/2020/1013/c668-11008665.html.

[10]公绪金.民用建筑空气调节[M].北京：中国建筑工业出版社，2021.

Abstract：

Under the background of new engineering construction， the multi-level connotative education reform and practice is conducted， represented by the course of air conditioning， which is the core course of energy and power engineering in Harbin University of Commerce. The main contents of the reform include multi-dimensional interdisciplinary integration of theoretical course system， innovation and exploration improvement of practice teaching system， the construction of teaching materials and the revision of the syllabus， and the reform of teaching skills and examination methods. Construction of curriculum-based accurate ideological and political education is carried out， focusing on enhancing students comprehensive quality. After three years of teaching reform and exploration， the course system of air conditioning has been innovated， and the cultivation quality of high-quality talents has been significantly promoted for energy and power engineering major.

Key words： educational reform and practice; curriculum-based ideological and political education; air conditioning; energy and power engineering; interdisciplinary integration

（责任编辑 周 沫）