新能源專業“工程熱力學”課程思政建設的探索

王文豪 吳復忠

［摘 要］ “工程熱力學”是貴州大學新能源科學與工程專業本科教學的核心課程，也是專業課程思政教學體系建設的重要落腳點。基于課程思政的育人理念，教學團隊從團隊建設、思政元素挖掘、教學環節和考核方式等方面，開展“工程熱力學”課程思政改革與創新的探索和建設工作，將家國情懷、使命擔當、職業道德等思政元素與課程相關內容進行緊密結合，提高了學生對課程的學習興趣，有助于“三全育人”目標的實現。

［關鍵詞］ 課程思政；工程熱力學；新能源科學與工程專業；本科教學

［基金項目］ 2019年度國家自然科學基金“海綿鈦生產蒸餾過程中雜質去除機理和動力學研究”（51874108）；2021年度貴州省科技廳基礎研究計劃“鎂還原四氯化鈦氣熔界面反應的動力學特性研究”（黔科合基礎-ZK 〔2021〕一般261）

［作者簡介］ 王文豪（1989—），男，安徽蒙城人，博士，貴州大學材料與冶金學院副教授（通信作者），主要從事工業流程節能理論與技術研究；吳復忠（1970—），男，安徽樅陽人，博士，貴州大學材料與冶金學院教授，主要從事儲能材料研究。

［中圖分類號］ G412［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0092-04［收稿日期］ 2022-04-25

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面［1］。全面推進課程思政是落實立德樹人根本任務的重要舉措，也是完善“三全育人”的重要抓手［2］。《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》也提出，要整體規劃思政課課程目標，統籌推進思政課課程內容建設，加快壯大學校思政課教師隊伍［3］。課程思政建設就是通過教學設計創新，在專業課程教學中融入思想觀念、政治觀點、道德規范、家國情懷和法治意識等元素的政治思想教育。為充分發揮課堂教學主渠道在思想政治教育工作中的作用，全面推進課程思政的高質量建設，構建全員、全程、全方位的育人大格局，貴州大學開展了課程思政示范專業課程建設項目。

“工程熱力學”課程是能源動力類各專業的基礎課程，是研究熱能與機械能相互轉換規律及提升熱能有效利用的科學［4-5］，主要教學內容涉及熱力學第一定律、熱力學第二定律、理想氣體和實際氣體的狀態方程、基本熱力過程和流動過程等內容，注重培養學生正確的邏輯思維能力。貴州大學2012年被教育部批準設置新能源科學與工程本科專業，并將“工程熱力學”課程列入本專業本科教學的核心課程。因此，在“工程熱力學”課程中開展課程思政教學改革與創新，既能夠提高學生對專業基礎課程的學習興趣，又有助于“三全育人”目標的實現。同時，“工程熱力學”課程思政的探索與實踐成果，不僅對本課程的教學有積極作用，對同專業其他課程開展課程思政也具有借鑒意義和指引作用。

一、“工程熱力學”課程思政建設思路與實施方案

通過“工程熱力學”課程的學習，學生要能夠達成知識的、能力的和思想政治的教學目標。更具體地說，學生要能夠從能源及其轉換效率等基本定律出發，建立能源轉換及熱能系統設計的基本思維方式，形成能源效率的基本知識結構，建立熱源—工質—系統—環境一體化的觀念，具有能源管理與能源經濟決策的基本素質。

（一）“工程熱力學”教學團隊建設

貴州大學新能源科學與工程教研室整合現有教學資源，組建了“工程熱力學”課程思政改革與創新團隊，形成了“老帶新”的教師成長培養模式，搭建了“教授+副教授+講師”的教學團隊結構。同時，教學團隊的任課教師積極培養自身的德育意識和德育能力，時刻做到以身作則、言傳身教，在向學生傳授專業知識的過程中潛移默化地影響著學生的世界觀、人生觀和價值觀。

為保障“工程熱力學”課程思政建設的順利開展，教學團隊深入了解本校電氣工程學院熱能工程專業、土木工程學院市政工程專業和材料與冶金學院新能源科學與工程專業三個專業的學生對于本課程的學習難點，實時修訂教學大綱，將思想政治教育與科學文化教育相結合，積極探索激發學生學習興趣的思路和方法，培養學生積極的學習態度，尋求課程思政改革與創新的切入點和落腳點。

（二）“工程熱力學”課程中思政元素的挖掘

教學團隊在“工程熱力學”課程思政過程中，注重強化學生的工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當，實現知識傳授與價值引領的有機結合。

1.結合時事，挖掘課程思政元素。課程可結合《巴黎協定》、碳達峰、碳中和等節能減排降碳領域的熱點時事，使學生認識到全球能源危機及“工程熱力學”的主要教學任務，倡導學生在學習與生活中樹立節能的意識；結合“神舟十二”“神舟十三”等航天器飛行過程，在熱力學循環裝置和“熱功轉換”的教學中，引入“大國重器”“大國工匠”“敬業奉獻”等思政元素。

2.結合歷史，挖掘課程思政元素。課程結合歷史，將思想政治教育與科學精神、家國情懷、文化自信等相結合，以提高學生正確認識、分析和解決問題的能力為目標。課程結合卡諾人生軌跡和卡諾循環的發展、克勞修斯的人生軌跡和熵函數的建立，引導學生在科學研究的過程中堅持科學的方法和態度，可以質疑權威；還可結合我國老一輩科學家學成歸國、建設社會主義新中國的事跡，引導學生認識到個人價值與國家利益的關系。

3.圍繞專業，挖掘課程思政元素。課程緊緊圍繞新能源科學與工程專業的特點和培養目標，注重傳統學科與新興學科的結合。可結合我國新能源產業發展現狀，特別是風電和光伏產業，激發學生的民族自豪感、專業認同感和文化自信等。

（三）“工程熱力學”教學大綱的修訂

教學團隊立足貴州省省情，緊緊圍繞新能源科學與工程專業特色和特點，充分注重傳統核心知識體系與新興戰略專業的結合，對“工程熱力學”教學大綱中的基本要求與目標、教學方法與手段、課程考核與評價、課程內容等部分進行了修訂。比如，更為注重培養學生從實際問題抽象為理論、運用理論分析和解決實際問題的能力，并將教學目標分解成知識層面的教學目標、能力層面的教學目標與素質層面的教學目標三個層次。

（四）“工程熱力學”課程教學環節的完善

首先，根據修訂后的教學大綱，充分將思政元素融入教學課件，采用圖片、動畫等形式替代文字描述，通過實際工程問題抽象出熱力學問題，避免教學課件形式過于簡陋、文字說明篇幅過多、公式推導煩冗、知識點無法靈活運用等問題。

其次，在教學中增設了小組討論環節，增強學生分析實際工程和社會熱點中的熱力學問題、能源轉換過程中的熱力學問題的能力，增強對提高能源利用效率意義的認識，逐步擺脫“以教師為本”的傳統教學模式，深入貫徹“以學生為本”的教學理念。

最后，根據新能源科學與工程專業對應用型人才培養的要求，結合教研室的實際情況，教學團隊充分利用現有的網絡教學資源，參照中國大學MOOC在線學習平臺的建設標準，積極建設適合本專業本科教學的在線課程，并充分融入思政元素，積極向打造省級“一流課程”努力。

（五）“工程熱力學”課程考核方式的改革

根據修訂后的教學大綱，本課程充分摒棄了“一考定優劣”的傳統學業評價方式，現采用平時成績（30%）+期末考試成績（70%）相結合的考核方法。其中，平時成績（30%）=日常出勤（5%）+學習態度（5%）+課堂提問測試（5%）+課后作業（5%）+階段討論（5%）+教學信息反饋（5%）。雖然期末考試成績仍占比70%，但將課程思政元素融入考試題目之中，并增加了開放性的題目，促使學生積極參加課程思政改革與創新的教學活動。

二、“工程熱力學”課程思政的實踐與效果

（一）“工程熱力學”課程思政案例

課程思政要貫穿整個教學過程，選擇合適的思政元素有助于教學活動的開展。限于篇幅，本文以“熱力學第二定律”為例進行課程思政實踐展示。教學團隊結合新能源科學與工程的專業特點，將“熱力學第二定律”章節分解成“卡諾與熱力學第二定律”“熵與克勞修斯不等式”“熵流”“熵產與熵方程”“孤立系統的熵增原理”“?損失與能量貶值原理”等五部分內容。

1.卡諾與熱力學第二定律。本節的主要內容是卡諾定理、熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文-普朗特表述。在知識引入環節，介紹“十一五”時期以來我國節能工作發展歷程和能耗雙控工作成效，引發學生對能效水平的思考，從而引出能源轉換效率的極限問題；在卡諾效率的推導過程中“化繁為簡”，培養學生多角度看問題的能力；在卡諾循環結論的理解中，摒棄“熱質說”，融入“去偽存真”的思政元素；基于熱力學第二定律的克勞修斯表述、開爾文-普朗特表述的等價關系，融入辯證思維的思政元素；在熱力學第二定律的實質教學中，以黃果樹瀑布的自然之美、神舟系列飛船返回過程中的功熱轉換等思政元素，詮釋實際過程的不可逆性。

2.熵與克勞修斯不等式。本節的主要內容是熵的定義和克勞修斯不等式的推導。在知識引入環節，展示神舟飛船返回過程中的功熱轉換過程、非等溫體傳熱過程，引發學生對熱過程的方向、條件和限度的統一判據以及“熱力學數學判據”等效性的思考；結合熵的物理意義，從熵的角度理解“業精于勤荒于嬉，行成于思毀于隨”的內涵，強調當代大學生“行事”“立言”的定力和恒心，同時引發學生對傳統文學的理性思考；根據熵作為狀態參數與過程途徑無關的性質，告訴學生“殊途同歸”的道理，拓寬學生思路，開闊學生思維。

3.熵流、熵產與熵方程。本節的主要內容是介紹熵流、熵產的定義，以及對熵產的理解。在知識引入環節，展示克勞修斯不等式，引發學生對“引起系統熵變的原因是什么”的思考；結合熵流和熵產的物理意義，融入“量變與質變”“有序與無序”等思政元素，引導學生在學習和科研工作中腳踏實地、不懈努力；根據熱力學第二定律與過程不可逆的關系，引發學生要明確透過不可逆的表象探尋熵產的實質、表象與實質的辯證邏輯關系。

4.孤立系統的熵增原理。本節的主要內容是介紹孤立系統的熵增原理及其實質。在知識引入環節，展示生物的負熵流、宇宙的“熱寂說”和想要拯救宇宙的“麥克斯韋妖”，引發學生對生命的負熵流和宇宙的熵增的思考；比較熱力學第一定律和熱力學第二定律的異同時，融入表象與實質等思政元素；根據對孤立系統熵增原理的理解，引發學生對生命價值、人生價值和社會價值的思考，通過“一帶一路”、改革開放等思政元素，加深學生對孤立系統熵增原理的理解，明確自然科學與人文社會科學之間的聯系。

5.?損失與能量貶值原理。本節的主要內容是介紹有用能（?）的定義、能量貶值原理和能量貶值與系統熵增的關系。在知識引入環節，展示我國歷年的節能成效及規劃，結合熱力學第一定律，引發學生對“節能到底節什么”的思考；結合“華龍一號”核電站的發電過程，融入“大國重器”“大國工匠”“文化自信”等思政元素；通過對能級和能量損失內容的講授，引導學生理解節能的本質問題，促使學生形成能源效率的基本知識結構，提升學生能源管理與能源經濟決策的基本素質。

（二）“工程熱力學”課程思政改革成效

課程教學效果反饋是教學活動的重要環節，對推動課程教學改革具有重要作用。貴州大學每學期都會開展教學質量評價和教學反饋座談。考察近年學校教學質量評價結果和學校期末考試成績，可以發現，學生的卷面成績提高了10%左右，不及格率從初期的20%～25%降低到近些年的12%～15%，教學評價分數也由初期的85～88分提高到92分，教學改革成效顯著。

結語

課程思政是高校專業課程改革的重點內容，在學生世界觀、人生觀和價值觀的培養中起到了關鍵作用。“工程熱力學”是貴州大學新能源科學與工程專業本科教學的核心課程，也是專業課程思政教學體系建設的重要落腳點。基于課程思政的育人理念，教學團隊通過對“工程熱力學”開展教學改革與創新探索，成功將家國情懷、使命擔當、職業道德等思政元素與課程相關內容進行緊密結合。這既提高了學生對課程的學習興趣，又有助于“三全育人”目標的實現。

參考文獻

［1］習近平在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程 開創我國高等教育事業發展新局面［N］.人民日報，2016-12-09（1）.

［2］張鳳翠，鄔志輝.“三全育人”視域下高校課程思政建設研究［J］.社會科學戰線，2022（4）：265-270.

［3］中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》［A/OL］（2019-08-14）［2020-04-18］. http：//www.gov.cn/zhengce/2019-08/14/content_5421252.htm.

［4］葛立超，許昌.新能源科學與工程專業《工程熱力學》課程的教學思考與創新［J］.教育教學論壇，2018（25）：103-104.

［5］沈維道，童鈞耕.工程熱力學［M］.5版.北京：高等教育出版社，2016：1-7.

Abstract： Engineering thermodynamics is the main course for the major of new energy science and engineering in Guizhou University. It is also an important developing foothold of the ideological and political theory teaching of the major courses. Based on the educational concept of curriculum ideology and politics， the team carried out the exploration and construction of curriculum ideology and politics from team building， ideological and political elements mining， teaching links and assessment methods. By integrating ideological and political elements such as the feelings of nation and country， mission responsibility， and professional ethics into relevant contents of the curriculum students interest in learning is improved， which contributes to the realization of the goal of “Three-wide education”.

Key words： ideological and political theory teaching; Engineering Thermodynamics; new energy science and engineering; undergraduate teaching