《工程熱力學》課程思政之我見

（上海理工大學環境與建筑學院 上海 200000）

習總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：“要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應?！蓖ㄟ^專業課程來開展思想政治教育，主要體現的是課程思政的隱性教育性質，當下的青年學生更傾向于在專業能力養成中接受思想政治教育，在專業素質提升中形成正確的世界觀、人生觀。因此，老師把政治態度、政治認同思想融入到專業課程教學中，梳理各門專業課程中蘊含的思想政治教育元素和承載的思想政治教育功能，使學生在學習專業知識的同時，自覺接受思想政治教育，從而實現潛移默化的教育效果。

1 《工程熱力學》課程思政的必要性

熱力學是研究熱現象中物質系統在平衡時的性質和建立能量的平衡關系，以及提高能量轉換效率途徑的一門基礎理論學科?！豆こ虩崃W》的理論基礎主要包括熱力學第一定律和熱力學第二定律，其基本理論的應用是根據熱力學基本定律，結合工質的熱力學性質，對實現熱能和其他能量轉換的各種熱力過程進行熱力學分析及計算，最終尋找提高能量轉換效率的途徑與方法。

該課程是能源與動力等專業的主要基礎專業課之一，學習好這門課程不僅能掌握基本的專業知識，也能夠解決生活、工程實踐中的問題，同時提高學生的綜合素質。目前，熱力學研究的范圍涉及化工、冶金、超導、電磁、生物、暖通空調及低溫工程等各個領域，這些與國計民生息息相關。例如，人類社會的發展離不開能源的出現和使用，我國作為人口眾多的發展中國家，能源和環境問題一直成為我國經濟社會發展的制約因素。而《工程熱力學》中關于能量轉換和利用過程的能量守恒和能質貶值，對于當今社會所提倡的綠色低碳發展具有重要的指導作用。因此，在學習《工程熱力學》課程要重點培養學生的創新、環保、節能的意識。

2 《工程熱力學》課程與思政內容關聯

2.1 科學家對熱力學的貢獻

在《工程熱力學》的發展長河中，很多人為其作出了卓越的貢獻，如著名的焦耳、卡諾、克勞修斯等，這些科學家嘔心瀝血，經過一次又一次的推論、實驗、到得出結論，他們不畏困難，推動力工程熱力學一步一步向前發展。

卡諾提出的卡諾定律在物理和工程領域發揮著重要作用，卡諾循環證實了單一熱源的循環發動機是不可能實現的，且所有工作在同溫熱源和冷源之間的可逆熱機，熱效率都一樣，不會因為工質不同而有所不同?？ㄖZ循環與卡諾定理在熱力學研究和指導熱機實踐中具有重大理論價值，同時為后來的研究學者提供了寶貴的思想。然而縱觀卡諾的一生，他在物理學史上的認可程度似乎并沒有他的貢獻大，在克勞修斯的工作之前，卡諾對熱的本質的正確的理解并沒有得到重視，即使沒能引起重視，卡諾仍沒停止他的研究，正是他這種永不言棄的精神，才能有如此卓越的成果，是他奠定了熱力學的理論基礎。聯系卡諾的事跡，我們不難發現成功不是一蹴而就的，有時候即使不被認可，也要堅持自己，不忘初心，牢記使命，勇敢探索新道路，在新道路上砥礪前行。

克勞修斯是熱力學的主要奠基人之一，他重新闡述了卡諾定理，把熱理論推至一個新的高度?？藙谛匏乖?850年發表的論文中，首次明確指出熱力學第二定律的基本概念，他在1865年引進了熵的概念，利用熵這個參數，證明了：在任何孤立系統中，熵只能增加或者不變，不能減少。他從青年開始，就決定對熱力學進行一系列的研究以提高熱機的效率，因此在學生時期就為以后的發明研究打下了堅實的理論基礎?？藙谛匏沟慕洑v告訴我們應該找準奮斗目標、人生方向，并為此不斷努力，社會主義的偉大建設需要人才，學生在青少年時期應該努力學習，充實自我，為社會主義建設添磚加瓦。

2.2 研究方法

熱力學的研究方法分為兩種，一種是宏觀方法，另一種是微觀方法。這兩種方法各有優缺點，本書的內容主要采用宏觀平衡的經典熱力學法，在對其不足之處，用微觀方法加以彌補。比如統計熱力學法能解釋經典熱力學法中不能解釋的熵增原理、比熱原理等，彌補了經典熱力學法的不足。工程熱力學中所采用的研究方法讓學生明白任何事物都有辯證的關系，要善于抓重點，集中力量解決主要矛盾，并學會統籌兼顧，主次矛盾兩者可相互轉換、相輔相成。

熱力學通過對熱力系統、過程進行簡化，使復雜問題以量化并得以研究，比如絕熱系統、孤立系統、可逆過程、卡諾循環等，并通過研究系統內部的狀態變化，得到系統內外交換的能量，如可逆過程的功量變化W=∫pdv；對這些熱力學概念、理論的講解，可以教會學生研究問題的方法、視角，啟發、培養學生研究問題的思維模式。學習是一個由淺入深的過程，通過對表面現象的觀察，進而深入學習了解事物的內部本質，正如分析熱力過程的目的在于根據過程特點和狀態方程來確定狀態參數的變化規律，從而揭示變化規律與能量傳遞的一般性結論。當掌握透過現象看本質的能力時，再去學習《工程熱力學》這門課程時會容易很多，學習也更有效率。

2.3 熱力學原理的指導意義

熱力學定律包括熱力學第零定律、熱力學第一定律、熱力學第二定律及熱力學第三定律，其中最重要的是熱力學第一定律和熱力學第二定律。熱力學第一定律的實質是能量轉換及守恒定律，它從能量的數量方面揭示了能量轉換的客觀規律。熱力學第二定律從能量質的角度出發，得出能量轉換時能的質要貶降，解決了與熱現象有關的過程能夠進行的方向、條件、限度的問題。熱力學的第一、第二定律系統地闡述了為什么能量是守恒的我們仍然要節約資源。能量在轉換的過程中雖然數量是守恒的，但其質量不斷衰退。因此，我們要加強對低品位能的利用，合理用能，提高能的品質。熱力學定律讓學生明白能源并不是取之不盡、用之不竭的，一定要節約用能、合理用能。

熵是熱力學中表征物質狀態的參量之一，在孤立的熱力學系統中，熵總是增大或者不變，不能減少，這就是著名的熵增原理。熵增過程是一個自發地由有序向無需發展的過程，因此能用熵增原理來判斷過程進行的方向。熵增原理有兩個重要的前提是在孤立系統中且無外力做功。熵增原理具有重要的哲學意義，無論是對個人或社會，都有很大的啟迪作用。薛定諤曾說過：“人活著就是在對抗熵增定律，生命以負熵為生?！币驗槭虑榭偸浅卦龅姆较蜻M行，所以符合熵增的似乎都變得很容易。生活中我們會遇到各種各樣的問題，如果我們不去解決這些問題，任其發展，生活就會一團糟，人也會變得焦慮不安，最終迷失自我，渾渾噩噩地過完這一生。因此為了實現生命的熵減，我們要嚴于律己、修身養性，通過自我約束來抵抗這種不可逆轉的熵增。從社會的角度出發，社會的發展就是一個熵增的過程，如果沒有國家的干預和管理，社會就會變得混亂不堪，所以需要各種法律和政策來維持社會的秩序。熵增是一種自然規律，人和社會持續不斷的進步就是在與熵增做對抗，對抗熵增只有打破孤立系統且對外做功，才有可能實現熵減，讓生活、生命變得更精彩。

3 《工程熱力學》課程教學方法的改革

在該課程教學中，教師根據不同專業的需求合理地設計教學方案，制定教學計劃，重點教會學生掌握學習的方法和技巧，讓學生舉一反三，靈活變通。比如在學習熱力學第二定律的表述時，讓學生用反證法去證明為什么說克勞修斯的說法和開爾文-普朗克的說法是完全一致的，學生在證明的過程當中會深刻理解其本質，進而明白熱力學第二定律的其他表述，如能量降級原理、微觀說法等。這是一個“授人以漁”的過程，遠比讓學生死記硬背各種表述說法好，教導學生不管是在學習中還是在日常生活中，規矩都是死的，但人是活的，要學會變通，變則通，通則久。

在科技高速發展的今天，教師也要與時俱進，調整自己的教學模式，善于利用互聯網與學生進行線上線下的互動，調動學生的學習積極性。在當今社會，學生幾乎人手一部手機，且手機越來越智能化，因此很多學生都變成了“低頭族”。為了改善這種狀況，課堂上老師可以利用手機上的各種學習軟件，如釘釘、學習通等進行搶答、抽答，調動課堂氛圍，課下還可以通過QQ、學習通等布置作業，調查了解學生的學習情況，便于老師及時調整教學計劃。今年的疫情來勢洶洶，學生無法去學校上課，很多學校為了不耽誤學生學習選擇了線上教學的方式，線上教學有利有弊，一方面學生可以不受時間和空間的限制隨時隨地地學習，另一方面線上教學缺少互動性和真實性，很多學生不適應網絡教學的模式，對于那些本就不熱愛學習的學生，線上的課堂教學成為了他們枕邊的安眠曲?；ヂ摼W學習是一把雙刃劍，善于利用的同學能夠通過網絡豐富眼界，學習到更多的知識，不善于利用的同學則會沉溺于網絡的紛雜世界中而無心學習。這就像《工程熱力學》課程中的不同的的熱力過程，能量的轉換形式也不一樣，通過對能量轉換的講解，告訴學生手機、電腦等不是只能用來玩的，還可以用來學習，讓手機成為我們變得優秀的工具而不是成為墮落的源泉。

4 結論

大學思政課是大學教育的基礎，能提高學生的精神覺悟，轉變學生思想，為其樹立正確的人生觀、世界觀、價值觀?！豆こ虩崃W》這門課程中包含了許多思想道德哲理，學生通過對《工程熱力學》的學習，將進一步深化了解我們為什么要節源資源、保護環境，同時在學習熱力學基本原理和科學家的貢獻時，能深刻體會到每一個成功都來之不易，需要不忘初心地去堅守。把思想政治教育貫穿《工程熱力學》教學全過程，在課程中融入思政內容，在課堂上對學生進行德育滲透，讓學生學好文化課的同時進行道德政治教育，這需要學校、老師、學生的共同努力。