新工科背景下热质交换原理与设备的课程思政建设与探索

张垚，张仙平，王迎辉

（河南工程学院，河南 郑州 451000）

0 引言

为了应对时代发展和学科的交叉融合，国家教育主管部门在2017 年就提出了要深化改革传统工科专业和构建新工科的发展规划。党的十八大也首次提出了 “立德树人是教育的根本任务” ，各高校专家学者据此加强了立德树人的研究，把立德树人作为思想政治教育的核心任务，明确了 “立德” 与 “树人” 的基本内涵，将各类课程与思想政治理论课形成协同效应[1-2]。同时在新工科背景下，课堂教学不仅要强化知识的学习，更需将课程思政融入专业核心课程中。2020 年专业人才培养目标就是培养能够满足新时代国家战略需要，具有良好的政治素养，具有人文、科学和工程素养以及高度社会责任感的高素质人才。例如，建筑环境与能源应用工程专业作为传统工科专业具有较强的实践特点，人才培养方案中包含认识实习、毕业实习实践等环节。课程思政的建设离不开专业课程，在高校教育体系中专业课程都具有丰富的育人价值，不仅蕴含着丰富的育人资源，而且能实现课程讲授与育人的有机结合[3-4]。热质交换原理与设备在课程内容上主要讲述热量和质量交换的基本原理、基本规律和相关设备的理论和实践知识，课堂思政也需结合专业特点，尤其是新工科时代背景下将马克思主义、社会主义核心价值观和科学精神等思政要点加入课程中；考虑热质课程实践性的特点，将绿色、节能、健康、环保的理念以及诚信、勤奋钻研等科学精神和匠心精神融入课程[5]。

1 课程思政存在的问题

目前立德树人的重要性已被熟知，思政教育在授课过程中的重要性也越来越凸显。从现阶段高校教师的实际授课情况看，课程思政教育虽然取得了一些成绩，但融入方式、思政案例、思政评价体系等仍然存在亟待改进的地方。热质交换原理与设备作为建环专业的一门专业基础课，其思政建设和实施过程中同样存在任课教师认识不足、理解不充分以及评价标准不清晰的问题。

1.1 课程思政认识不足

任课教师对课程思政的认识不足、理解不充分主要体现在课程思政元素生搬硬套地穿插在课程内容中，导致学生在课程学习过程中产生抵触情绪，学习效果不佳[6-7]。同时，由于实际课堂教学时受到教学情境的不确定性影响，使得课程思政融入的时机具有不确定性，并与之前的教学设计存在误差，因此需要深入分析课程中每个章节的思政内容，依据课程特点设置不同的思政元素融入课程，从而保证课程思政与课程内容实现完美统一。

1.2 专业课程思政建设内容不清晰

课程思政从本质上区别于思政教育类课程。课程思政的建设需要结合专业特点进行，考虑建筑环境与能源应用工程的专业特点和热质交换原理与设备的课程特点，在进行课程思政内容讲授时，将当前思政热点加入到课程中，从符合时代精神的层面提升学生的价值观和人生观。建环专业具有较强的实践特色，因此课程思政内容必须融入到实践教学中。针对课程授课模式较为单一的特点，可采用翻转课堂等形式培养学生的团队意识、思考能力和实际动手能力，结合工业生产中热质交换设备的最新技术和应用实例培养学生的创新能力。

1.3 课程思政内容评价标准不明确

课程思政的评价区别于教学内容评价，更多是对学生的思想进行评价，评价方式通常以定性分析为主且无法准确进行量化考核，评价指标和评价方式也多为主观判断，因此必须建立科学的评价体系[8-10]。热质交换原理作为建环专业的核心课程，思政评价也要保持先进性思政的评价标准，将最新的思政元素、实践内容和专业素养等融入课程并进行科学评价。

2 热质交换原理与设备课程思政内容建设

2.1 课程思政特点

热质交换原理与设备的课程中不仅需要讲述专业的基础知识，同时还需要讲授暖通空调领域的热质设备在工业中的应用。针对该课程实践性较强的特点，在进行课程思政融合时需保证实时性和先进性，必须保证授课内容与实际工业生产设备保持一致，引入的思政案例同样需要具备时代特点，结合当今时代人物和事件进行。课程围绕新技术、新产品、新业态和新模式精心设计，潜心提炼新工科人才培养的核心目标，努力培养不同类型的高素质工程人才。

2.2 新工科背景下课程思政建设目标

新工科背景下，建环专业的人才培养目标需要结合我国社会经济发展现状，分析能源供需矛盾，让学生了解节能减排的重要性，培养学生环保意识。同时结合专业讨论建筑节能与绿色建筑发展问题，进一步了解国情，培养学生家国情怀。课程安排学生查阅资料和撰写论文，奠定学生从事绿色低碳研究工作的思维基础，培养学生服务社会的责任意识。建环专业毕业生未来就业多集中在电力、建筑和暖通空调等领域从事技术工作，专业课程中加入思政元素最终可培养注重实践精神的社会主义建设者和接班人、中华民族伟大复兴的推动者、中国梦的伟大践行者。

2.3 热质交换原理与设备课程教学设计与思政融入

热质交换原理与设备在教学大纲中的思政元素和德育目标主要围绕爱国、节能环保、实事求是、创新创业精神等思政要素开展。以连之伟编著的建筑工业出版社出版的《热质交换原理》教材为例，教材主要分为热质交换的基本原理和热质交换设备计算两大部分，全书共九章，每一章的思政要点都可结合专业内容开展。热质课程从传质的基本理论开始，逐层详细介绍，具体的思政元素设计如表1 所示。

表1 课程思政元素设计

2.3.1 绪论

绪论部分通过讲述能量转换的关系，从宏观和微观角度讲述热量与质量关系、 “四度” （温度、湿度、浓度、速度）与传质的关系、传热学与传质学的关系、斐克定律和热质交换设备的分类。本章节作为课程的绪论部分，教师可通过讲述生活中常见的传质现象和三传现象，让学生了解目前能源存在的危机以及 “双碳” 目标，培养学生的节能环保理念。

2.3.2 传质的基本概论

本章主要讲述传质的分类、质量传递的影响因素（传质速度）、传质通量的表达等基本概念。通过引入生活中的常见现象，让学生从分子动力学角度出发了解传质的微观内部机理。如分子无规则运动，只有给定目标才能使分子朝向某个方向进行传质，学生学习也需要明确学习方向才能提高学习效率。

2.3.3 传热和传质的问题分析

本章节通过对三传现象（传热、传质和流体流动）的类比学习，让学生了解传质、传热和流体流动状态的关系，深入学习传质、传热的内部作用机理。从思政角度让学生明白事物之间存在差别的同时也存在普遍联系，让学生了解事物要从辩证的角度进行分析，以培养学生辩证思考的能力。同时本章节让学生了解壁面传质的原理，展示我国航天航空领域的卓越成就，从而培养学生的爱国情怀。

2.3.4 空气的热湿处理

本章节将空气和水之间的质量交换过程作为热湿交换处理的范例进行讲解。本节课的教学难点在于对流传质的关系准则数，可通过对流传质和对流传热的类比，引入实际案例引导学生随教师同步获得结论。本节课从 “夏天出汗吹电扇和空调” 展现出对流传质在生活中的广泛意义，既引出了课程主要内容，也使学生领悟到传质学的魅力，以小见大。通过实际例子让学生了解热量与质量传递的关系，培养协作意识。

2.3.5 吸附和吸收处理空气的原理与方法

本章通过对吸附传质和吸收过程进行讲解，让学生了解吸附的基本概念、多孔介质的概念、动态和静态吸附除湿、吸收剂处理空气的机理，以及常用吸附剂类型、吸收性能等。通过实例引入话题，例如，活性炭作为吸附材料具有孔隙大和比表面积大的特点，依此激励学生发挥自身优势，在不同领域发光发热。

2.3.6 间壁式和混合式热质交换设备的热工计算

本章通过对表冷器的传质过程进行分析，让学生掌握表冷器处理空气时的热质交换特点、影响因素、设计计算/校核计算的方法等，同时让学生了解混合式热质交换设备的形式与结构，掌握影响混合式设备热质交换的主要因素及热质交换特点、喷淋室的热工计算方法等。通过分析不同热质交换设备的工作原理，让学生了解理论与实践的关系，使学生具备理论联系实际的能力。在课程讲授时利用国家虚拟仿真实验平台作为技术手段，对常见的热质交换设备进行可视化和智能化操作。

2.3.7 热质交换设备的优化设计

本章主要讲解热质交换设备的优化和设计方法，让学生了解热质交换设备的性能评价及优化设计方法，培养学生具备复杂问题简单化的能力。在课程讲授时可利用翻转课堂的形式，让学生学习先进的制造工艺和制造理念。

3 新工科背景下课程思政评价体系构建

3.1 课程思政体系构建思路

新工科背景下，热质交换原理与设备课程不仅需要在知识体系上进行创新，同时为了更好地达到育人目标也需要构建能够适应新时代发展的课程评价体系。课程思政教学要通过课堂教学来引导学生，激发学生对所学专业的热爱，从而增加对专业的关注度，学会思考判断社会热点问题，使工科专业思政教学与课程教学完美统一。

高校课程思政建设的成效主要体现在培养真正具有正确人生观和价值观、爱国和敬业精神、家国情怀和社会责任感的人才，因此对课程思政教学质量评价体系和评价方法的研究和探索，对进一步提升专业课的思政教学水平、促进专业课思政教学的持续改进具有极其重要的现实意义。

新工科背景下的课程思政应包含价值观、爱国主义和精神层面等的提升。首先，高校课程思政教学质量和效果的评价不能仅停留在教学资料有无思政元素上，其体系的构建应包括对教学大纲、教学内容、教学方法、教学手段、课程考核方式等评价；其次，在课程讲授过程中的分组讨论、课堂提问讲解等环节，可以通过图片或视频等形式实现评价；最后，课程思政的评价过程必须建立从理论考评到实践考评的多级评价，以保证思政评价的客观性和科学性。

3.2 课程思政具体评价过程

以思政课程为核心，以综合素养课（通识课等）为拓展，以专业课为主要依托，用好隐性教育渠道，实现润物无声的课程育人目的。新工科背景下的热质交换原理与设备课程的具体思政评价主要通过四个方面， 即课前评价、授课过程评价、课后思政评价和思政专项评价，如图1 所示。过程性评价是任课老师在授课过程中对学生思政精神进行评价。课堂上采取提问、学生分组讨论以及在随堂测试中增加思政题目的方式进行考核。例如，我国提出 “双碳” 目标后，对热湿交换设备中如何做到温度和湿度的综合控制以实现节能进行分析讨论，任课教师通过提问对学生课程思政元素的掌握程度进行判断并作出相应评价；通过增加多元化评价主体，如同学互评以及辅导员和思政专家进行调查问卷、座谈会等形式以专业现状、时事热点等问题考查学生的思政能力；通过课程实践和认识实习等实践过程对学生专业和思想观念进行评价，例如在认识实习中融入专业思政，加深学生对专业的热爱，让学生深入了解当前专业发展现状和未来趋势，提高自身专业认同感和自豪感。

图1 热质交换原理与设备课程思政评价体系

4 思政建设内涵分析

由于建筑环境与能源应用工程专业课程思政具有典型的工程特点，因此为了解决目前课程思政讲授过程中的困局，很多高校对此开展了很多有意义的探索和尝试。热质交换原理与设备的思政建设核心就是内涵建设，即 “做什么和解决什么” 的问题，总结为立德树人、协同育人，结合专业特点培养学生低碳环保的思想观念以及国际视野和创新精神[11-12]，具体内涵如图2 所示。

图2 热质课程思政内涵分解图

课前利用超星学习通、微课视频带领学生认识新型能源利用技术，强化解决复杂工程问题的多样化思维，培养学生的工程意识和技术强国理念。结合专业讨论建筑节能与绿色建筑的发展问题，进一步了解国情，培养学生家国情怀。课后安排学生分组查阅资料、撰写论文等课程作业，以奠定学生从事绿色低碳研究工作的思维基础，培养学生服务社会的责任意识，将个人发展与国家战略相结合，鼓励学生为国家绿色发展作贡献，培养学生的使命担当意识。

5 结语

本文以建环专业核心课程热质交换原理与设备为例，分析了目前课程思政存在的问题，并对热质交换课程的思政建设内容进行了探讨，对课程不同章节的思政元素进行了教学设计，提出了课程思政的建设内容和评价方法。同时，思政评价需要根据专业和课程的特点进行合理的教学设计并采取多元化的评价方法，深入研究专业课程的思政建设和评价体系对提升教学质量、践行立德树人根本目标具有深远意义。