新工科背景下热工基础课程思政教学改革探索

2024-07-11李亚奇汪波蔡艳平宋涛

高教学刊 2024年20期

李亚奇汪波蔡艳平宋涛

摘要：新工科背景下热工基础课程思政还存在缺项漏项、重复化同质化、表面化硬融入等问题，需进行教学改革探索来解决这些问题。首先，从国家、行业、个人三个层面系统设计课程思政育人总目标。其次，分解总目标到章节的各主要知识点，确定各主要知识点的思政教学分目标；选取思政切入点，使思政教学分目标巧妙融入知识点。再次，合理选取思政资源挖掘方法，立体挖掘加工思政资源，使思政元素有机融入课程教学。最后，积极改进课程教学方法，在润物无声中完成育人目标，以持续提高课程思政的广度、深度和温度。

关键词：新工科；热工基础；课程思政；教学改革；内涵式发展

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）20-0141-04

Abstract： There are some problems such as missing or omitted items， repetitive homogenization， surface hardening and integration in Basic Thermal Engineering under new engineering disciplines construction. To solve these problems， educational reform exploration has been carried out. Firstly， the overall goal of curriculum ideology and politics of the course has been designed systematically from three levels： national， industry and individual. Secondly， the overall goal has been decomposed into the key knowledge points to determine curriculum ideology and politics for each key knowledge point. Cleverly selecting the entry point of ideological and political education is an empirical approach to organically integrating goals into the course content. Thirdly， reasonably selecting method and stereoscopic processing for mining ideological and political resources have been done to organically integrate ideological and political content into the course education. Finally， the overall goal has been finished by actively improving teaching methods of the course. These measures can improve continuously the breadth， depth and temperature of curriculum ideology and politics.

Keywords： new engineering disciplines construction; Basic Thermal Engineering; curriculum ideology and politics; teaching reform; connotative development

当前，新工科建设已引领带动高等工程教育提质创新发展[1-3]。热工基础作为能源动力类新工科的主干专业基础课程，在课程思政建设中做了一些探索和实践[4-6]。新工科建设对能源动力类专业课程思政的教学目标和内容供给、教学方法、课程考核等都提出了新需求[7-8]。面对新需求，热工基础课程思政建设还不同程度地存在思政目标聚焦新工科背景不够、缺乏一体化设计，思政资源挖掘不深入、加工粗糙，思政教学“表面化”“硬融入”、课程考核只注重知识传授、忽视价值引领等问题，亟待需要探索解决。笔者在前期课程思政建设的基础上，聚焦新工科背景，着眼深入推进课程思政教学高质量发展，分析课程思政教学存在的主要问题及原因，并从课程思政教学目标设计、思政切入点选择、思政资源挖掘与加工、课程教学方法改进等方面，对热工基础课程思政建设进行了改革探索，以助推课程的铸魂性、高阶性、创新性和挑战度不断提升。

一新工科背景下热工基础课程思政教学存在的主要问题

新工科建设旨在培养能够适应新型、新生、新兴工科需要，富有社会责任感，具有国际视野、创新创业精神、工程实践能力、动态适应能力的高素质、创新型卓越工程科技人才[9-10]。在新工科背景下，能源动力类专业在传统能源的高效利用、新能源的有效开发、节能减排的科学实施等方面，对热工基础课程思政教学提出了新需求。面对新需求，热工基础课程思政教学还不同程度地存在以下主要问题。

一是课程思政教学目标聚焦新工科背景不够，重复化、同质化还比较严重，没有体现各章节由于知识点的不同而存在思政育人目标的差异性，没有体现工程热力学、传热学及其应用三部分内容的育人特色。二是思政内容还没有涵盖到各主要知识点，没有挖掘实验教学所蕴含的思政元素，没有挖掘教学方法手段中所蕴含的育人元素，缺乏对社会、政治和文化更广泛思政教育的关注，还存在缺项漏项现象。三是思政切入点选择不准，课程思政资源挖掘加工质量不高，教学方法手段单一，课程思政教育还存在“表面化”“硬融入”等问题。

二问题产生的原因分析

分析产生上述问题的原因：一是研究新工科背景对专业课程思政建设的新需求不够、认识不足，同时基于传统工科进行专业课程思政建设和教学，导致课程思政教育偏离甚至脱离了新工科的新需求。二是随着课程思政建设的全面推进，对专业课程思政教学的特点规律把握不准，缺乏系统性顶层设计，没有从大水漫灌向精准滴灌转变，没有结合课程特点和教学内容进行课程思政教学改革。三是课程思政资源挖掘和加工还不充分，没有针对不同的知识点，采用不同的挖掘方法深入挖掘加工思政资源。四是课程教学方法手段改革创新不够，还是沿用专业知识传授的教学方法，没有深入研究探索课程思政教育的方法手段。

三课程思政改革探索的主要举措

笔者主要采用了一体化设计课程教学育人总目标、分解确定各主要知识点的思政教学分目标、立体挖掘加工思政资源、积极改进教学方法手段等举措进行课程思政教学改革探索。

（一）从国家、行业、个人三个层面一体化设计课程思政育人总目标

笔者按照聚焦新工科背景、结合课程特点、有机融入教学内容、激发学习兴趣的思路，从国家、行业、个人三个层面一体化设计课程思政育人总目标。

一是在国家层面，培养家国情怀和科学精神。聚焦传统能源高效利用和新能源有效开发，对比分析中国在世界整体发展中所处的地位，激发学生立志国家能源发展战略需求，加强关键核心技术攻关的骨气和志气，坚定科技报国的家国情怀和使命担当。二是在行业层面，培育工程师精神和创新创业精神。讲述能源动力类专业的发展历史，密切追踪专业科技前沿和热点问题，激发学生学习内动力，培育学生知行合一的工程思维和工程伦理意识，注重科学思维方法的训练，锻造创新创业精神，培养投身能源动力行业建功立业的专业荣誉感和行业自豪感。三是在个人层面，强化责任担当和个人素养。将个人发展的“小我”融入国家能源战略需求的“大我”之中，刻苦学习专业知识，培养严谨细致、专注负责的工作态度，学会沟通对话、团结协助、与时俱进，提升个人素养。

（二）确定各主要知识点的课程思政教学分目标，选取切入点，使分目标巧妙融合知识点

分解课程思政育人总目标到章节的各主要知识点，确定各主要知识点的思政教学分目标，使课程育人总目标落实落地到各主要知识点和教学实践活动。选择合适的思政切入点，大处着眼、小处着手，使思政教学分目标灵活巧妙地融入各主要知识点，以小见大，以情感人，引发共鸣。在确保“章章有思政、节节有特色”的基础上，注重扩展课程思政内容，加入社会文化思政元素，提升学生的人文素养。

在绪论一章的主要知识点，确定思政教学分目标：一是培养行业自豪感、使命感，激发科技报国的使命担当；选取的切入点是世界和我国人均能源利用率对比分析；我国新能源的开发利用情况。二是训练科学思维方法，培育实践精神；选取的切入点是工程热力学与传热学研究方法的异同。三是理解国家节能减排、“双碳”目标的发展战略，在进行工程设计时植入节能减排的理念；选取的切入点是温室效应产生的机理及其危害，使学生从理性和感性两方面理解我国“双碳”目标提出的历史背景、重大意义，以及变革途径。

在热能转化的基本概念与基本定律一章的主要知识点，确定思政教学分目标：一是培养追求真理、敢于质疑的精神；选取的切入点是科学家对热本质充满悖论的认识历程，从“热质说”到“热动说”，再到“能质二象说”。二是培养敬业奉献、精益求精的工匠精神；选取的切入点是热力学第一定律曲折的发现历程，以及焦耳35年持之以恒地对热工当量数据的测量。三是培养辩证思维、提高人文素养、提升合作能力；选取的切入点是熵理论的哲学思想，以及熵增原理对人生发展、团队合作的启迪意义，对抗人生发展自发过程的“熵增”，实现团队非自发过程的“熵减”。

在工质的热力性质和热力过程一章的主要知识点，确定思政教学分目标：一是训练科学研究问题的方法。选取的切入点是让学生归纳总结热力过程的研究方法与步骤。二是培养节约用水、保护水资源的意识和习惯。选取的切入点是我国水资源利用情况，从行业专业的角度如何解决水资源短缺的问题。三是培养辩证思维、探索求知精神。选取的切入点是研究湿空气的组成和性质时，对水蒸气不同的处理方法。在研究湿空气的组成时，水蒸气不能忽略，需要单独研究；而在研究湿空气的性质时，又将水蒸气同空气一起认为是理想气体进行处理。

在热量传递的基本理论一章的主要知识点，确定思政教学分目标：一是激发求知热情和学习内动力。选取的切入点是从热传导、热对流、热辐射角度解释电影《泰坦尼克号》中，杰克在海水中冻死了，而露丝在竹筏上却活了下来。二是培养专业自豪感、科技报国责任感；选取的切入点是我国烧蚀防热技术的发展现状以及在神舟飞船上的应用。三是培养严谨细致、一丝不苟的科学精神；选取的切入点是不凝气体对膜状凝结的影响，水蒸气中若含1%的空气，能使表面传热系数降低60%，从而带来严重后果。四是勇攀科学高峰的创新精神。选取的切入点是普朗克不惧权威、勇于挑战，提出了黑体辐射的数学公式及量子的概念。

在热工基础的应用一章的主要知识点，确定思政教学分目标：一是科学伦理和工程伦理教育。选取的切入点是美国航天飞机失事事件，由于航天飞机隔热瓦受损，导致航天飞机难以承受1 400 ℃的高温气流而酿成悲剧。二是人文素养的培养和正确对待成长道路上的挫折和失败。选取的切入点是热工转化效率不可能为100%，要受到环境、路径和不可逆性的影响，比拟人生成长道路上，人生不如意十有八九，付出不可能都会立即得到回报；功成不必在我，功成必定有我。三是培养创新创业精神，激发学习热情。选取的切入点是梳理归纳制冷空调行业大学生科技竞赛主题以及获奖情况，分析行业的发展现状和技术前沿。

在课程实验教学活动中，确定思政教学目标：一是培养严谨求实的科学态度，强调学术诚信。选取的切入点是对实验数据如实记录、正确处理，以及实验误差的正确分析。二是培育实践探索创新精神。选取的切入点是由中温物体黑度测量方法带来的启示，如何测量低温和高温物体的黑度。三是实验规范、科学伦理教育。选取的切入点是实验操作步骤规范性，以及实验数据的处理方法，讨论为什么要按照实验步骤进行操作；若不按照实验步骤操作，会带来什么样的后果。四是培养行业专业的自豪感和责任感。选取的切入点是外出参观见习，撰写参观见习报告。

（三）多种挖掘手段并举，立体挖掘加工思政资源

在确定好各主要知识点的思政教学分目标、选择好思政切入点后，对思政资源的深入挖掘和加工打磨就成为主要任务。笔者主要从国内与国外、历史与现实、理论和实践等多个视角立体挖掘课程思政资源，并加工成2～3分钟的短视频或图表，采用生活化的语言，形象直观展示思政内容。采用的主要挖掘方法如下。

一是横向国情对比分析挖掘法。通过对比分析中国在世界能源动力工程领域所处的地位、发展的成就，以及存在的差距，激发学生的行业自豪感和科技报国的使命担当。例如，图形展示我国人均能源利用率与世界发达国家对比分析，指出还有差距，需要科技工作者迎头赶上，开发新能源，强化换热技术；短视频展示我国光伏发电取得的巨大成就，引领世界发展；让学生查找相关资料，梳理总结我国换热强化技术处于世界领先地位；让学生查找相关资料，理解什么是碳达峰和碳中和，分析我国“双碳”目标在国际上处于什么样的地位。

二是纵向专业发展对比分析挖掘法。通过对学科专业发展历史、课程知识点发展历程进行挖掘，激发学生学习的内动力，鼓励学生不惧权威、追求真理、敢于质疑。例如，从《大国重器》《超级工程》《大国工匠》等记录片中梳理整理我国工程热力学、传热学的发展历程，以及取得的巨大成就，增加行业自豪感；同时，也说明我们也面临“卡脖子”的技术难题，需要学生瞄准工程热力学和传热学的技术前沿，立志攻克瓶颈难题的行业责任感和使命感；挖掘我国学者对热本质的认识历程，以及综合“热质说”和“热动说”，创造性地提出“能质二象说”；搜集整理热力学第一定律、第二定律曲折的发现发展历程，并进行短视频展示。

三是学科专业榜样人物挖掘法。通过学科专业大师们的成长道路和人生选择，以及严谨治学、永攀高峰事迹的挖掘，引导学生将个人发展的“小我”融入到国家行业发展的“大我”之中。例如，挖掘加工西安交通大学陶文铨院士在“开讲了”演讲的相关视频，引出西安交通大学的“西迁精神”和陈大燮、陈学俊等的感人事迹，他们义无反顾地放弃上海大城市优厚的生活和优越的科研条件坚决拥护支持国家的战略决策，听党指挥跟党走，胸怀大局、无私奉献，扎根大西北，艰苦奋斗，为我国热能动力工程发展做出的重要贡献；挖掘加工翻译熵和焓基本概念的清华大学刘仙洲教授的感人事迹，以及为我国热能动力工程发展做出的巨大贡献。

四是教学内容联想挖掘法。通过挖掘教学内容和教学方法所蕴含的哲学思想、人生启迪等，培养学生的辩证思维和创新创业精神。例如，挖掘熵增原理的哲学意义，物质世界的发展是“熵减”和“熵增”的辩证统一；挖掘加工“熵与生活”“熵与生命”“熵与社会”之间的联系，感悟熵增原理对人生、团队的启迪意义；挖掘热阻以及传热过程的热阻分析法是类比电阻以及导电过程的电阻分析法提出的，从方法论的角度提出类比借鉴分析问题的方法；挖掘加工热力学第一定律的人生启迪意义，既要“心存高远”，又要“脚踏实际”。

五是行业时事热点追踪挖掘法。通过密切关注行业热点新闻与事件，将课程知识与热点事件相结合，培养学生关注行业专业发展时事，增强行业荣誉感和自豪感，激发学习内动力。例如，结合神舟十七号飞船发射的热点新闻，介绍我国隔热防护技术的发展现状以及在神舟飞船的应用情况。结合换热器强化传热技术的时事热点，让学生自己查找相关资料，梳理国内外发展现状，以及我国所处的领先地位；搜集整理能源应用新技术在北京冬奥会上的利用情况；挖掘加工“热棒”技术在青藏铁路建设中如何破解冻土层的应用情况等，激发学生学习积极性和内动力。

六是反面案例警示教育挖掘法。通过搜集与行业有关的失败教训和反面案例，从技术、道德、伦理等角度分析原因，培养学生严谨细致、一丝不苟的科学精神和工程伦理责任。例如，搜集加工2003年美国“哥伦比亚号”航天飞机失事的视频，从技术的角度分析飞机解体的原因，说明隔热瓦制造质量以及安装质量的重要性；搜集整理我国电站锅炉爆管相关案例，分析原因，说明换热器热设计时温度控制、参数选择、防差错冗余设计的重要性，以及在设计中的应用。

七是实验探究启发挖掘法。通过设计综合性、探究性的实验内容，或者创新性实践课题、引导学生组建研究团队，主动探究，探索创新。例如，设计如何测量和评断除湿机运行性能的综合性实验内容，让学生自己组建团队，从问题提出的工程背景、评判指标的构建与优化、方案的设计与论证、数据的测量与处理、评判结果的分析与应用等角度，引导学生发现问题，用实验数据分析解决问题，并给出意见建议，在实验中建立科学探究思维。

（四）改进课程教学方法手段，推动课程教育“知识流”与思政教育“价值流”双向融合

课程思政教育属于德育教育，注重情感体验和行为锻炼。采用什么样的教学方法手段，使挖掘加工的课程思政资源春风化雨、润物无声地融入课程和课堂教学尤为重要。笔者主要采取了以下的教学方法手段进行改革探索。

一是改进了课堂教学方法。改变了以往高高在上的单向输出式说教，充分利用现代信息技术，以情景化、故事化、可视化的讲述方式，用“画龙点睛式”“专题嵌入式”“隐性渗透式”等融合手段，将挖掘加工的思政资源有机融入案例式、研讨式、翻转式等双向互动式教学方法，推动课程教育“知识流”与思政教育“价值流”双向融合。例如，在换热器热设计的案例教学中，将换热器的强化传热技术融入到教学中，课堂汇报我国换热强化技术的发展现状；在热力学第二定律应用的专题研讨中，加入“熵与生命”“熵与社会”的专题研讨内容；在制冷装置及其循环的翻转课程教学中，让学生查找制冷空调行业科技竞赛的相关内容，分析总结其发展现状和技术前沿等。

二是丰富了课程作业的内容和实验报告的要求。课程思政教育不仅仅体现在课堂、教室，而且还体现在作业内容的布置上、体现在实验报告的撰写要求上。在布置课程作业时，不仅涉及课程内容，而且还涉及课程内容所蕴含的思政元素。例如，给出某工程传热实例，让学生从是否考虑传热温差、温度梯度、传热时间等角度，归纳总结工程热力学和传热学研究方法的异同。让学生课外查找相关资料，归纳总结多变过程研究的主要方法与步骤。在撰写课程实验报告时，增加了实验规范性、数据采集与处理等相关要求，让学生分析实验数据出现偏差的原因，以及如何防范和避免。

三是改革了课程考核的方式和内容。课程考核注重引导学生能力素质的培养。加大了课程形成性考核的比例和内容，从占总成绩的30%提高到40%，增加了翻转课堂、课堂讨论参与度、撰写课程学习心得体会等形式性考核的内容；增加了实验报告数据造假、作业抄袭的负面清单。在课程终结性考核中，增加了口试答辩的环节；并将完全闭卷考试改为半开卷考试，淡化了机械性记忆的考核内容，强化了分析问题、解决问题能力的考核，把工程责任、实践精神、创新创业精神等植入考试试题中，在考核课程知识的同时，体现价值引领。

四结束语

为有效破解新工科背景下热工基础课程思政教学过程中存在的“表面化”“硬融入”等难题，本文从思政内容供给侧入手，一体化设计了课程思政育人总目标和各主要知识点的分目标，选择合适的思政切入点和思政资源挖掘方法，深入挖掘加工了课程各主要知识点和教学方法中蕴含的思政资源，积极改进了课程教学方法手段，在课程教学过程中进行了探索实践。对于课程思政教学效果评价，从学生的角度而言，很难在短期内完全体现；从教师的角度而言，课程思政教学效果评价最主要的目的不是证明和奖惩，而是反馈并加以改进[11]。专业课教师在课程思政教学改革探索实践中，要注重通过座谈交流和问卷调查，听取学生对课程思政实施效果的感受和建议，进行反思和改进，使课程思政建设内涵式发展、螺旋式上升。

参考文献：

[1] 贾启君.新工科思政建设的实践逻辑[J].中国大学教学，2021（5）：50-53.

[2] 巩金龙.开启“新工科”课程思政建设新篇章[N].中国教育报，2020-06-06（2）.

[3] 李亚奇，王涛，曹继平，等.新工科建设背景下高校教师考核评价制度改革研究[J].渭南师范学院学报，2019（11）：5-12.

[4] 周吓星，杨文斌，饶久平，等.热工基础课程思政的探索与实践[J].武夷学院学报，2021（9）：95-98.

[5] 隆瑞，刘志春.热工基础的课程思政探索——以华中科技大学为例[J].科教文汇，2022（23）：111-114.

[6] 丁子珊，杨丽红，蒋会明，等.机械类《热工基础》教学过程与工程德育融合探索与实践[J].几点教育创新，2022（3）：158-159.

[7] 李亚奇，汪波，王新军，等.新工科背景下推进专业课程思政一体化建设研究[J].高教学刊，2023（3）：29-32.

[8] 刘红娇，王小雨，晋梅.新工科背景下工程热力学课程思政建设探索[J].高教学刊，2023（21）：153-156.

[9] 马建辉，文劲宇.新工科背景下专业课程思政教学指南[M].武汉：华中科技大学出版社，2022.

[10] 汪育文.课程思政与新工科建设同向同行[N].中国社会科学报，2021-10-26（2）.

[11] 李亚奇，宋涛，蔡艳平.专业课程思政建设评价指标体系构建研究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2023（2）：73-75.