過程流體機(jī)械課程思政教學(xué)案例設(shè)計探討*

張 偉，張及瑞，王德武，白玉石

(1 河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津 300130；2 河北省“巨人計劃”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊-河北工業(yè)大學(xué)河北省 蒸發(fā)結(jié)晶及干燥工程技術(shù)研究中心創(chuàng)新團(tuán)隊，天津 300130；3 北京泓景元電力科技有限公司，北京 100160)

課程思政作為高等教育落實“立德樹人”根本任務(wù)的重要組成和載體，已成為當(dāng)前高校專業(yè)課程建設(shè)探索和實踐的重點[1-2]。專業(yè)課程本身承載了知識、意識、思維和能力等多方面的要求，如何將知識傳授與價值引領(lǐng)相統(tǒng)一、顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一，充分發(fā)掘?qū)I(yè)課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育資源，也是當(dāng)前專業(yè)課教師面臨的難題[3-4]。課程思政依托于專業(yè)課程本身，思政案例設(shè)計則是專業(yè)課程思政教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。結(jié)合課程性質(zhì)和專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，明確思政教學(xué)目標(biāo)，準(zhǔn)確把握案例中思政元素與教學(xué)內(nèi)容的融合點，并積極的探索實施路徑，才能真正促使專業(yè)課程思政建設(shè)全面提升。

過程流體機(jī)械作為能源動力、石油化工等過程工業(yè)生產(chǎn)的心臟、動力和關(guān)鍵設(shè)備在諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。過程流體機(jī)械課程是過程裝備與控制工程專業(yè)的核心主干課程，其知識模塊包括：容積壓縮機(jī)、離心壓縮機(jī)、泵和離心機(jī)，內(nèi)容涵蓋了在過程工業(yè)中廣泛應(yīng)用的流體動力機(jī)械和流體分離機(jī)械的基本工作原理、結(jié)構(gòu)形式、運行性能與調(diào)節(jié)控制、安全可靠性以及選型的基本原則[5-6]。基于本科生培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，過程流體機(jī)械課程教學(xué)從專業(yè)方面的知識傳授、能力培養(yǎng)，以及思政方面的素質(zhì)提升三個層面，對過程裝備與控制工程專業(yè)本科生培養(yǎng)方案中關(guān)于工程知識、設(shè)計/開發(fā)解決方案和工程與社會三項畢業(yè)要求實現(xiàn)強(qiáng)支撐。本文中課程思政教學(xué)案例選取的是離心壓縮機(jī)模塊——離心壓縮機(jī)典型結(jié)構(gòu)及工作原理的內(nèi)容，案例結(jié)合離心壓縮機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要流通元件、特點及應(yīng)用展開，課程思政設(shè)計圍繞此進(jìn)行。

1 課程思政案例教學(xué)目標(biāo)

課程思政案例章節(jié)的教學(xué)目標(biāo)在設(shè)定時基于過程流體機(jī)械課程對本科生培養(yǎng)方案畢業(yè)目標(biāo)的支撐要求，全面體現(xiàn)了專業(yè)和思政的要求。通過教學(xué)，在工程知識傳授方面，使學(xué)生能掌握離心壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及主要特點；在設(shè)計/開發(fā)解決方案的能力培養(yǎng)方面，使學(xué)生能夠結(jié)合工程應(yīng)用背景和條件要求，具備壓縮機(jī)初步選型的能力。在工程與社會的思政素質(zhì)提升方面，使學(xué)生能夠明確離心壓縮機(jī)在各行業(yè)和領(lǐng)域的重要作用和戰(zhàn)略意義，堅定科技強(qiáng)國信心，提升工程創(chuàng)新意識，社會責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)精神。

2 課程思政案例中思政元素與教學(xué)內(nèi)容融合點

課程思政教學(xué)案例的思政元素與教學(xué)內(nèi)容的融合點立足于“裝備工業(yè)，立國之本；創(chuàng)新驅(qū)動，提質(zhì)破局”。通過對離心壓縮機(jī)理論知識的學(xué)習(xí)，結(jié)合國產(chǎn)離心壓縮機(jī)在國家重大項目中的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀的分析和討論，使學(xué)生深刻理解過程流體機(jī)械超級裝備對國家發(fā)展的分量，激勵學(xué)生通過創(chuàng)新驅(qū)動，凝聚起鑄造新時代“硬核”大國重器的青春力量。

3 課程思政案例教學(xué)實施方案

3.1 課程思政案例教學(xué)設(shè)計思路

在課程思政案例教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計上，專業(yè)和思政目標(biāo)要求都要緊密相連，案例思政元素貫穿課程始終。圍繞著“立德樹人”根本任務(wù)，本著以學(xué)生為中心，通過課堂講授、互動討論、任務(wù)驅(qū)動和課下自主學(xué)習(xí)等多模式，發(fā)揮學(xué)生主動性，將專業(yè)教學(xué)與思政教學(xué)形成協(xié)同效應(yīng)最大化。具體課程思政案例教學(xué)設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 課程思政案例教學(xué)設(shè)計思路Fig.1 The design idea of curriculum ideological and political case teaching

首選通過實例導(dǎo)入，聚焦教學(xué)內(nèi)容；通過激活和聯(lián)系舊知啟迪新知；結(jié)合工程實例和討論，應(yīng)用新知培養(yǎng)能力；隨后進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容梳理將專業(yè)和思政目標(biāo)梳理融合；在教學(xué)過程中注重互動，激勵學(xué)生責(zé)任感和創(chuàng)新意識；在課下借助網(wǎng)絡(luò)平臺拓展知識，持續(xù)強(qiáng)化素質(zhì)培養(yǎng)，使學(xué)生主動提升。通過以上緊密結(jié)合和層次遞進(jìn)的六步法實現(xiàn)專業(yè)和思政目標(biāo)的教學(xué)要求。

3.2 課程思政案例教學(xué)實施過程

3.2.1 案例引入

在課堂初始由“西氣東輸”能源大動脈的實例切入，向?qū)W生提出如何將天然氣從西部輸送到幾千公里的東部的問題，由此引出本節(jié)教學(xué)內(nèi)容—氣體動力輸送裝置離心壓縮機(jī)。中國西氣東輸工程的核心裝備，增壓站“心臟”的20 MW電驅(qū)離心壓縮機(jī)組，代表著中國能源動力裝備領(lǐng)域的高端產(chǎn)品，對我國能源安全具有重要的戰(zhàn)略意義。在這里會預(yù)設(shè)一個問題：為什么西氣東輸項目不用往復(fù)壓縮機(jī)？在后面的內(nèi)容學(xué)習(xí)過程中，調(diào)動學(xué)生主動來解釋回答。在案例引入過程中與，選取國家重大項目，這種與每位同學(xué)日常生活息息相關(guān)的實例，更易引發(fā)關(guān)注和思考。

3.2.2 啟迪新知

在課堂教學(xué)過程中，首先介紹離心壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，通過實物圖片使同學(xué)們了解離心壓縮機(jī)的主要組成包括定子和轉(zhuǎn)子；在離心壓縮機(jī)基本術(shù)語的學(xué)習(xí)中，向同學(xué)們介紹離心壓縮機(jī)的缸、級、段、列的概念，隨后通過一個乙烯裂解氣離心壓縮機(jī)的實例考察同學(xué)們對上述概念的理解情況。在離心壓縮機(jī)工作原理講解過程中，先通過三維視頻仿真，使學(xué)生很直觀的看到離心壓縮機(jī)具體的工作過程。隨后利用氣體動力學(xué)的原理，分析離心壓縮機(jī)的工作原理，這一部分內(nèi)容也將作為后續(xù)離心壓縮機(jī)基本方程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。聯(lián)系舊知，及時將離心壓縮機(jī)與往復(fù)壓縮機(jī)工作原理進(jìn)行對比，強(qiáng)化原理理解。離心壓縮機(jī)主要流通元件的認(rèn)識過程中，介紹吸氣室、葉輪、擴(kuò)壓器、回流器、彎道和排氣蝸殼的主要作用、類型及結(jié)構(gòu)特點。對于離心壓縮機(jī)的核心做功元件葉輪，特別要提到一種又彎又扭的三元葉輪，這種形式的葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但應(yīng)用范圍寬，效率高。指出我國“西氣東輸”工程使用的離心機(jī)配套的整體銑制三元閉式葉輪，是由我國沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠自主研發(fā)和制造的，可以說“西氣東輸”工程具有一顆真正的“中國心”。正是沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠通過不懈努力，突破了國外的技術(shù)封鎖，使我國成為世界上第二個能夠掌握這種技術(shù)的國家，在這里激勵同學(xué)們堅定科技強(qiáng)國信心。離心壓縮機(jī)應(yīng)用的介紹中，重點結(jié)合冶金、石化和能源動力領(lǐng)域中典型過程工業(yè)的工程實例，突出離心壓縮機(jī)在各行業(yè)和領(lǐng)域中的重要作用。

3.2.3 培養(yǎng)能力

結(jié)合離心壓縮機(jī)工程實例具體條件和參數(shù)，總結(jié)離心壓縮機(jī)的特點。在特點的總結(jié)上，不僅考慮技術(shù)因素，還需全方面衡量經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性能綜合因素，使學(xué)生把握工程應(yīng)用中技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，和運行穩(wěn)定的基本原則。隨后回到課堂初始“西氣東輸”工程為什么不采用往復(fù)壓縮機(jī)的問題，通過具體實例培養(yǎng)學(xué)生分析問題和具備壓縮機(jī)型式初選的能力。將往復(fù)壓縮機(jī)與離心壓縮機(jī)的綜合性能進(jìn)行對比，結(jié)合“西氣東輸”工程輸送天然氣的流量、壓力要求和項目本身對國計民生的重要性等方面要求，選擇適用于大流量、中低壓場合、輸出壓力穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)可靠的離心壓縮機(jī)。

3.2.4 梳理融合

將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理總結(jié)，捋順案例章節(jié)的專業(yè)知識脈絡(luò)，明確離心壓縮機(jī)的核心問題在于裝備制造，通過融合過程裝備與控制工程本科生的專業(yè)導(dǎo)向，使學(xué)生對未來工作的責(zé)任和目標(biāo)有更清晰的認(rèn)知。

3.2.5 互動激勵

通過提問和搶答的方式與學(xué)生就我國過程流體機(jī)械裝備制造現(xiàn)狀開展互動。雖然當(dāng)前國內(nèi)離心壓縮機(jī)的設(shè)計和制造已經(jīng)取得振奮人心的成果，但是在當(dāng)前國外經(jīng)濟(jì)技術(shù)雙重封鎖的緊迫形勢下，某些重要技術(shù)和加工裝備仍面臨卡脖子的問題。引導(dǎo)學(xué)生要樹立信心，正視不足，堅定創(chuàng)新意識，激勵工程與社會責(zé)任感。

3.2.6 持續(xù)強(qiáng)化

在課堂教學(xué)結(jié)束后，借助河工云課堂學(xué)習(xí)平臺布置視頻任務(wù)點、討論和分組報告的任務(wù)。視頻任務(wù)點選取的是由央視拍攝記錄沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)在“西氣東輸”項目如何突破困境，成就大國重器，鑄造國家砝碼的歷程。視頻觀看結(jié)束后要求學(xué)生在線上平臺開展我國高端過程流體機(jī)械如何提質(zhì)破局，由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的思考和討論，并針對過程工業(yè)典型離心壓縮機(jī)設(shè)備應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研并分組報告。通過視頻使課上的例子更加生動，通過討論和報告調(diào)動學(xué)生自主性，并持續(xù)發(fā)揮強(qiáng)化創(chuàng)新和責(zé)任的作用。

4 課程思政案例教學(xué)效果評價

課程思政案例教學(xué)效果是一個全過程和多維度的評價過程，應(yīng)是專業(yè)和思政教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度的綜合分析。通過課堂與學(xué)生的互動，按照學(xué)生參與度、回答問題的積極性和相關(guān)性等內(nèi)容把握學(xué)生實時學(xué)習(xí)成效；通過課下線上平臺發(fā)布的章節(jié)測驗、視頻任務(wù)點、討論和分組報告任務(wù)綜合量化學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)效果。章節(jié)測驗采用不同題型涵蓋案例章節(jié)對應(yīng)的專業(yè)知識內(nèi)容的考核點，以此量化成績考察學(xué)生對專業(yè)目標(biāo)的達(dá)成情況。視頻任務(wù)點積分、討論獲贊、以及分組報告的組內(nèi)互評和組間評價分?jǐn)?shù)則可以記錄作為思政目標(biāo)達(dá)成度的考核依據(jù)。

5 結(jié) 語

本文以過程流體機(jī)械課程中離心壓縮機(jī)典型結(jié)構(gòu)及工作原理的內(nèi)容進(jìn)行了課程思政案例設(shè)計。在教學(xué)目標(biāo)上，注重專業(yè)(知識、能力)目標(biāo)和思政(素質(zhì))目標(biāo)的緊密結(jié)合和層次遞進(jìn)，價值引領(lǐng)體現(xiàn)在工程與社會中的創(chuàng)新、責(zé)任和擔(dān)當(dāng)上。教學(xué)設(shè)計上，案例引入、啟迪新知、培養(yǎng)能力、梳理融合、互動激勵、持續(xù)強(qiáng)化，緊密結(jié)合工程案例將思政與專業(yè)目標(biāo)有機(jī)融合貫穿整個教學(xué)過程。教學(xué)實施上，課堂講授、互動討論、任務(wù)驅(qū)動，課下線上自主學(xué)習(xí)等多模式，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、引發(fā)深度思考。在教學(xué)評價上，課堂互動、課下測驗、討論和分組報告等方式實現(xiàn)對專業(yè)和思政教學(xué)成效的量化評價。上述設(shè)計思路和實施方法，可以擴(kuò)展到專業(yè)課的某個模塊或具體一門課程上，希望能為專業(yè)課程思政建設(shè)提供一定參考。