能源動力類專業課程思政教學改革與實踐

［摘 要］ 為將高校專業知識教育和立德樹人目標有機結合，全面落實立德樹人根本任務，以能源動力類專業“流體機械原理及設計”課程為例，深入開展課程思政教學改革與實踐。結合專業知識的應用背景和學科發展歷史，深入挖掘課程教學中蘊含的思政元素，通過“案例教學”的巧妙形式在流體機械專業知識講授的過程中有機融入一系列典型課程思政元素，在潛移默化中培養學生的家國情懷，使學生的價值觀在國家層面、集體層面以及個人層面均得到提高，使學生形成正確的人生觀和良好的職業素養，達到立德樹人的課程思政改革目標。上述教學改革研究可為能源動力類專業課程思政教學改革及實踐提供一定參考。

［關鍵詞］ 課程思政；流體機械原理及設計；教學改革與實踐

［基金項目］ 2022年度教育部產學合作協同育人項目“新型大規模高效儲能技術智能優化平臺構建”（22107008071531）；2022年度教育部供需對接就業育人項目“哈爾濱工業大學-港美通科技（深圳）有限公司就業實習基地項目”（GXDJ-2022-18804620428）

［作者簡介］ 付曉龍（1992—），男，吉林大安人，工學博士，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院副教授，博士生導師，主要從事流體機械系統及工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0001-04 ［收稿日期］ 2023-10-18

一、課程思政改革的意義

課程思政是落實立德樹人根本任務的關鍵，要深入挖掘各門課程內容和教學方式中蘊含的思政元素，將專業知識教育與立德樹人目標有機結合。充分發揮教師的積極性、主動性和創造性，要以堅定的政治立場承擔育人使命、以多維的課程設計彰顯價值屬性、以深刻的思想體悟培育時代新人。因此，需要對課程德育進行合理設計，充分挖掘專業知識中蘊含的思政元素，將正確的價值追求、理想信念和家國情懷傳遞給學生，著重培養學生的家國情懷和政治擔當，為其樹立正確的人生觀和職業觀。

二、“流體機械原理及設計”課程簡介

“流體機械原理及設計”是能源與動力工程專業基礎課，主要講授流體機械（水泵、水輪機、風機）的工作原理及設計方法，是能源與動力工程專業的必修專業課，是從事流體機械及系統研究的基礎。通過該課程的學習，使學生正確理解葉片式流體機械分類、基本工作原理、特點和結構以及設計方法，掌握葉片式流體機械的基本理論，能夠運用葉片式流體機械的理論和方法，對流體輸送系統進行分析和計算，并設計出性能良好的葉片式流體機械，鍛煉學生能夠從復雜的工程應用中提煉問題、分析問題和解決問題的能力。

哈爾濱工業大學能源科學與工程學院“流體機械原理及設計”是能源與動力工程專業的必修專業課，在能源類學生培養體系中占有重要的地位，是未來從事流體機械及系統相關的專業人員的必備知識。該課程編有配套的教材，具有良好的網絡資源。

根據適應新時代立德樹人的要求、適應新時代變化的要求、適應工程教育專業認證的需求以及適應新工科建設的需求，“流體機械原理及設計”作為能源與動力工程專業的必修專業課，需要進行思政教學改革，培養學生專業技能的同時，還要注重學生的德育教育。

三、課程思政改革具體措施

“流體機械原理及設計”課程中蘊含著豐富的思想政治教育資源，在教學中，不僅要讓學生學習流體機械原理及設計相關的知識和理論，也要進行德育教學，達到教書育人的目的。通過對“流體機械原理及設計”課程思政的教育教學改革，使學生的價值觀在國家層面、集體層面以及個人層面均得到提高，使學生形成正確的人生觀和良好的職業素養，達到立德樹人的課程思政改革目標。在國家層面，培養學生的愛國主義情懷和民族自豪感，牢記自己的歷史使命與責任，激發學生的雄心壯志；在集體層面，培養學生的集體榮譽感，具有團隊合作精神；在個人層面，培養學生分析問題的自然辯證法思維、科學創新精神、大國工匠精神以及哈爾濱工業大學的“八百壯士”精神和“規格嚴格，功夫到家”精神，使學生具有職業使命感和責任擔當精神［1］。

“流體機械原理及設計”教學內容、教學設計、教學大綱以及考核方式方法具體改革措施如下。

第一章流體機械概述。通過介紹流體機械的發展史，引導學生深刻理解與認識所學專業對國家水利工程、市政環境工程建設、航空航天、海洋工程建設等各方面的重要意義，使學生在學習過程中逐漸樹立專業榮譽感與使命感。通過中國在流體機械行業發展中做出的貢獻，以及流體機械涉及的航空航天等行業在中國的發展現狀，使其激發學生的愛國主義情懷和為國爭光的熱情。

案例：世界上最大水利工程——三峽工程，既是凸顯中國特色社會主義制度優越性的政治工程，又是河、庫和濕地保護修復的生態工程，對我國實現中華民族偉大復興中國夢、堅定“四個自信”，落實“四個全面”的政治建設有著極其重大的實證戰略價值［2］。以三峽水利工程為例，介紹我國在水電技術方面的成就和研究成果，通過介紹三峽水利工程在世界水電工程領域的地位，增強學生的民族自豪感和自信心，通過講述三峽工程建設過程面臨的困難及國內多家高校和科研院所群力群策、集智攻關的解決方案，培養學生的團隊合作精神，告訴學生目前仍需攻克國外的壟斷技術，激發學生的愛國主義情懷，承擔起相應的專業責任。

第二章流體機械基本理論。介紹葉輪的表示方法及速度三角形，葉片式流體機械的基本方程，葉片式流體機械損失產生的因素和效率的計算，有限葉片數和進出口角的影響，葉片式流體機械特性曲線，過流部件的工作原理，流道中介質狀態參數的變化及變工況的流動分析。通過流體機械的基本方程引入科學家萊昂哈德·歐拉的傳奇人生，鼓勵學生不畏艱難困苦，積極進取，培養學生全面發展。通過變工況分析和流體機械運行特性曲線引入過渡過程典型事故，警示學生學好專業課程的重要性，可為“雙碳”目標背景下，國家大力發展抽水蓄能機組，提供可靠技術保證和技術支持。

案例：通過流體機械的基本方程引入科學家萊昂哈德·歐拉的傳奇人生，歐拉是18世紀數學界最杰出的人物之一。他的全部創造在整個物理學和許多工程領域里都有著廣泛的應用。歐拉的天才使純數學和應用數學的每一個領域都得到了充實，他的數學物理成果有著無限廣闊的應用領域。在他生命的最后7年中，歐拉的雙目完全失明，盡管如此，他還是以驚人的速度產出了生平一半的著作［3］。

第三章流體機械的相似理論。本章內容包括葉片式流體機械的相似定律、相似理論概述及流體機械中的相似，流體機械內流動的相似準則與相似分析，相似理論在流體機械中的應用及流體機械中的綜合相似判別數——比轉速。向學生講述流體機械內相似準則是流體力學相似理論在流體機械中的具體應用，對于相似準則的應用要滲透著“抓住主要矛盾，解決關鍵問題”的自然辯證法思維。流體機械中和相似判別數——比轉速又是對于相似準數的發展和應用，對于流體機械產品要通過相似數來實現通用化和標準化，技術標準的制定反映一個國家在技術行業領域的話語權，流體機械專業技術人員要做好本職工作，為中國技術標準引領世界，貢獻一份應盡的力量。

第四章流體機械的空化與空蝕。講述空化和空蝕概念，葉片泵產生空化時的現象和空化類型，空化基本方程，空化相似定律，裝置空化余量的計算方法，提高泵抗空化性能的措施，空化的熱力學影響及水力機械的空化參數。水輪機的汽蝕理論與預防措施、水輪機的泥沙磨損與水力振動原理及結構改進等。在介紹空化對流體機械影響的同時，引出對空化效應進行利用的實例和相關技術，引導學生采用自然辯證法思維看待問題。

案例：空化是最早在船舶螺旋槳工作過程中發現的，空化會對螺旋槳、葉片泵及水輪機等流體機械產生空蝕破壞，誘發振動噪聲，形成危害。但生活中也有許多利用空化效應進行工作的實例，比如超空泡魚雷利用超空化原理在魚雷表面形成一個氣體空腔，有效降低阻力，極大地提高了魚雷的速度。類似應用空化原理工作的實例還有超聲空化清洗等技術，向學生說明凡事具有兩面性，引導學生運用辯證唯物主義思想一分為二地看問題。

第五章流體機械運轉特性及調節。本章內容包括葉片式流體機械（運轉時的工況點和特性，著重講解葉片泵串聯和并聯運轉，泵運轉工況的調節。通過本章的講授，引入南水北調工程，說明學好專業的重要性以及我國偉大工程的建立。

案例：“南水北調工程”是中華人民共和國的戰略性工程，分東、中、西三條線路，東線工程起點位于江蘇揚州江都水利樞紐。中線工程起點位于漢江中上游丹江口水庫，供水區域為河南、河北、北京、天津四個省（市）［4］。使學生了解我國的戰略性工程，明白專業技能的重要性，承擔相應的專業職責。該工程可以讓我們堅定“四個自信”，同時也堅定了實現中華民族偉大復興的信心。

第六章葉片泵選型計算。本章主要介紹葉片泵主要參數和結構方案的確定，葉輪主要尺寸的確定方法，葉片數的計算和選擇，葉片進出口安放角的選擇和計算。通過葉片泵選型和主要結構方案，確定方法引入挖泥泵和抽砂泵等特種泵及其在我國國防工業中的重要應用，向學生講述中國人“精衛填海”的堅定信念和實際行動。

案例：吹沙填海是用挖泥船或挖沙船的挖泥泵或抽沙泵將海底的沙水吹進目標圈內，其中抽沙泵是該技術的核心。著重講述我國南海吹沙填海、人工建島等讓外國人無法想象的驚人舉措，結合中國人“精衛填海”的堅定信念和實際行動，為學生講述外國人眼中的“中國速度”和“中國力量”，充分體現了中國特色社會主義集中力量辦大事的制度優勢，使其增強學生的民族自豪感和自信心，激發學生專業報國的學習熱情和昂揚斗志。

第七章離心式和軸流式泵設計。本章內容包括離心式和軸流式泵的主要參數和結構方案的確定，葉輪主要尺寸的確定方法，葉片數的計算和選擇，葉片進出口安放角的選擇和計算，葉輪軸面投影圖的繪制，方格網保角變換法葉片繪型，設計例題及誘導輪設計。通過誘導輪引入航空航天用液體火箭發動機渦輪泵，介紹誘導輪在火箭發動機渦輪泵中的功用，結合中國航天科技集團在500噸級液氧煤油發動機方面的最新研究進展，并講述我國的液體火箭發動機渦輪泵的研制能力，鼓勵學生學好專業課程，樹立航天報國的遠大志向和職業觀。

第八章水輪機運行特性及選型計算。本章內容包括水輪機特性曲線的定義和類型、水輪機特性曲線的繪制、水輪機的飛逸特性及力特性、水輪機的標準化與系列型譜、水輪機的選型計算等。通過本章的講授，引入白鶴灘百萬機組和葛洲壩軸流機組，說明學好專業的重要性以及我國在世界水電領域的地位，使其增強學生的民族自豪感和自信心。

案例：以目前世界上單機容量最大的白鶴灘百萬千瓦機組和世界上單機容量最大的軸流式水電機組葛洲壩水電機組為例，介紹我國在水電技術方面的研究成果和成就。通過介紹白鶴灘百萬千瓦機組和葛洲壩軸流機組在世界水電工程領域的地位，增強學生的民族自豪感和自信心；通過講述白鶴灘百萬千瓦機組和葛洲壩軸流機組，使學生理解混流式機組和軸流式機組適用水頭范圍寬的優點和可調節、運行效率高的優勢，以及我國未來在進軍世界水電無人區進程中仍面臨著巨大的挑戰和技術難題，激發學生的愛國主義情懷，承擔起相應的專業責任［5］。

第九章水輪機設計。本章內容包括水輪機流道的幾何參數、水輪機流道內的流動及水輪機二元理論的葉片設計方法等。通過本章的講授，引入我國著名的流體機械設計專家吳仲華先生創立的“葉輪機械三元流動理論”，受到國內外廣泛尊重，使其激發學生為實現中華民族偉大復興而讀書的雄心壯志。

案例：介紹我國著名的流體機械設計專家吳仲華，于1954年沖破重重阻撓回到中國。他不斷推出科研成果，20世紀50年代初提出“軸流、徑流和混流式亞聲速與超聲速葉輪機械中三元流動的普遍理論”，在國際上被稱為“吳氏通用理論”，其主要方程被稱為“吳氏方程”。60年代，他提出了使用任意非正交速度分量的葉輪機械三元流動基本方程組。“吳氏通用理論”在國際上已廣泛地應用于先進的航空發動機的設計中。他領導研發的整套亞、跨、超聲速計算機方法與計算機程序，在國內廣泛應用，為提高我國能源利用水平做出了重大貢獻。通過吳仲華先生的豐功偉績，使其增強學生的自豪感和對課程的興趣，引導學生樹立為實現中華民族偉大復興而讀書的雄心壯志。

四、考核方式方法改革措施

教學考核方法的多樣化，采用“隨堂提問+小組討論與展示+虛擬實踐教學+翻轉課堂+調研報告”等多種考核方式，將數字化和多媒體平臺融入教學考核實踐中，創新考核方式，考查學生自主學習成效。組織2次課程階段總結、評價（關注情感態度與價值觀等方面的提升），驗證課程融合效果與思政效果。

結語

本文以“流體機械原理及設計”課程為例，結合相關專業知識的應用背景和學科發展歷史，深入挖掘相關的課程思政元素，巧妙通過案例教學方法在專業知識講授過程中有機融合課程思政元素。研究表明，通過在流體機械原理及設計的專業知識講授過程中巧妙融入課程思政教學內容的總體效果顯著，可以使學生深入了解所學專業知識的應用背景和國內外相關領域新科技進展，全面理解所學專業對國家發展建設的重要性，可有效提高學生對所學專業的認同感和自豪感，從而提升學生對專業知識的學習興趣和學習熱情，達到了專業知識教育和立德樹人目標的有機統一，為高校能源動力類專業全面落實立德樹人根本任務提供了重要實踐參考依據。

參考文獻

［1］李德友，宮汝志，王洪杰，等.能源動力類專業基礎課程思政教學改革及實踐：以“工程流體力學”為例［J］.社會科學理論與實踐，2022，4（3）：76-86.

［2］衡亞光.新工科背景下的“流體力學”課程思政教育探索與研究［J］.教育教學論壇，2022（21）：145-148.

［3］萊昂哈德·歐拉（瑞士數學家和物理學家）［EB/OL］.（發表日期不詳）［2023-09-01］.https：//baike.baidu.com/item/%E8%8E%B1%E6%98%82%E5%93%88%E5%BE%B7%C2%B7%E6%AC%A7%E6%8B%89/2148998？fr=ge_ala.

［4］河南省水利廳.南水北調工程［EB/OL］.（2021-05-27）［2023-09-01］.https：//slt.henan.gov.cn/2021/05-27/2153197.html.

［5］吳登昊，牟介剛，谷云慶.流體機械課程教學中思政元素與專業元素的融合及實踐［J］.高教學刊，2022，8（25）：115-118.