“石油工程熱工學(xué)”課程思政育人實踐探索

［摘 要］ “石油工程熱工學(xué)”是中國石油大學(xué)〔北京〕石油工程專業(yè)的專業(yè)必修課，課程蘊含特色鮮明的“石油味”思政元素。通過開展課程思政建設(shè)工作，將國情教育、科學(xué)家精神、石油精神及哲學(xué)思想等元素有機(jī)嵌入相關(guān)教學(xué)章節(jié)，并結(jié)合課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，從三方面設(shè)計形成了課程的思政育人模式，進(jìn)行了課堂教學(xué)實踐。教學(xué)效果表明，課程思政加深了學(xué)生對課程知識點的理解，增強了學(xué)生對課程的認(rèn)同感，擴(kuò)展了學(xué)生對熱工學(xué)知識范疇的認(rèn)識，顯著提高了課堂教學(xué)效果。

［關(guān)鍵詞］ 石油工程；熱工學(xué)；課程思政；教學(xué)改革

［基金項目］ 2022年度中國石油大學(xué)（北京）本科教育教學(xué)改革項目“石油工程熱工學(xué)課程思政建設(shè)”（XM1072022163）；2022年度北京市本科教學(xué)改革創(chuàng)新項目“立足國家能源需求，構(gòu)建石油工程專業(yè)德智體美勞全面培養(yǎng)的貫通式大教育體系”；2022年度中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院本科教育教學(xué)改革項目“石油工程熱工學(xué)MOOC建設(shè)”

［作者簡介］ 東曉虎（1986—），男，陜西西安人，工學(xué)博士，中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院副教授（通信作者），博士生導(dǎo)師，主要從事油氣田開發(fā)工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）46-0029-04 ［收稿日期］ 2024-03-28

引言

習(xí)近平總書記在黨的二十大報告中提出，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和。立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達(dá)峰行動。加強煤炭清潔高效利用，加大油氣資源勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)力度，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，統(tǒng)籌水電開發(fā)和生態(tài)保護(hù)，積極安全有序發(fā)展核電［1］。黨的二十大報告為新時代的能源行業(yè)發(fā)展，保障國家能源資源安全指明了前進(jìn)方向。為落實黨的二十大報告中深入推進(jìn)能源革命、加快油氣資源勘探開發(fā)和增儲上產(chǎn)、加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，確保國家能源資源安全的重大需求，必須以能源資源開發(fā)、轉(zhuǎn)換及利用過程中的一系列關(guān)鍵問題為抓手。而在不同的能源資源類型中，熱能最具代表性，是不同能量相互轉(zhuǎn)化的最廣泛能量形式。近代以來，熱能主要來源于煤炭、石油、天然氣、油頁巖、地?zé)崮芗疤烊粴馑衔锬艿鹊V物燃料和核燃料［2］。石油是能源資源的最典型代表，是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。對石油資源開發(fā)、利用過程中涉及的熱工學(xué)問題，即“石油工程熱工學(xué)”基礎(chǔ)科學(xué)問題，進(jìn)行教育教學(xué)，對于落實黨的二十大報告關(guān)于能源的論述，培養(yǎng)能源領(lǐng)域可堪大用、能擔(dān)重任的棟梁之材，具有重要意義。

熱工學(xué)問題及相關(guān)理論技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)制造及石油等能源行業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在提高工業(yè)制造能力、產(chǎn)品質(zhì)量及油氣采收率等方面，熱工學(xué)理論極為重要，有利于增強學(xué)生立志投身于先進(jìn)技術(shù)學(xué)習(xí)和石油工業(yè)，將個人的成才夢想有機(jī)地融入實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的道路中。通過將國情教育、科學(xué)家精神、石油精神及哲學(xué)思想等有機(jī)地嵌入本門課程的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中，教育學(xué)生深刻認(rèn)識熱工學(xué)在國家科技層面的重要性，掌握關(guān)鍵核心技術(shù)才擁有創(chuàng)新發(fā)展的話語權(quán)和主動權(quán)，應(yīng)踏踏實實做好基礎(chǔ)科學(xué)知識儲備。在課堂教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生思考本門課對自己未來的職業(yè)生涯的影響，樹立正確的人生觀、價值觀，為我國的石油工業(yè)以及其他能源行業(yè)發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

一、“石油工程熱工學(xué)”課程介紹

“石油工程熱工學(xué)”是中國石油大學(xué)（北京）石油工程專業(yè)的一門必修課，是在石油工程專業(yè)培養(yǎng)計劃修訂優(yōu)化的基礎(chǔ)上，將學(xué)生培養(yǎng)計劃中的熱工學(xué)課程由選修課轉(zhuǎn)變?yōu)楸匦拚n，同時考慮石油工程的專業(yè)特色，將課程名稱確定為“石油工程熱工學(xué)”，目前已接受了多輪次教學(xué)實踐檢驗，教學(xué)效果良好。該課程具有熱工學(xué)+流體力學(xué)+石油工程的多學(xué)科交叉特征，課程教學(xué)內(nèi)容既含有大量的基礎(chǔ)性理論概念，又包括石油背景的應(yīng)用性質(zhì)案例分析［3］。前期課程建設(shè)過程中，經(jīng)過調(diào)整優(yōu)化，已形成了具有石油工程專業(yè)特色的“石油工程熱工學(xué)”教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容體系。

經(jīng)過前期教學(xué)實踐，“石油工程熱工學(xué)”課程已組建形成了具有多學(xué)科交叉背景的教學(xué)團(tuán)隊，出版了具有石油工程專業(yè)特色的教材《石油工程熱工學(xué)基礎(chǔ)》，上線了課程慕課視頻，建立了以學(xué)生為中心、線上線下相結(jié)合的教學(xué)方法，取得了一定成效。但在目前的新工科背景下，教師在課堂教學(xué)過程中，除正常的教學(xué)內(nèi)容講授外，需進(jìn)一步結(jié)合專業(yè)特色和課程特點，進(jìn)行適度課程思政，堅持立德樹人根本任務(wù)，增強學(xué)生的課程認(rèn)同感和專業(yè)認(rèn)同感，增強學(xué)生創(chuàng)新意識和主動學(xué)習(xí)能力［3-4］。“石油工程熱工學(xué)”課程，既區(qū)別于機(jī)電類專業(yè)的“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”，又與石油工程專業(yè)的“油藏工程”“滲流力學(xué)”“油層物理”等專業(yè)類課程不同。作為專業(yè)必修基礎(chǔ)課，需要尋找適合的思政切入點開展“石油工程熱工學(xué)”的課程思政教學(xué)，對增強學(xué)生的課程認(rèn)同感、擴(kuò)展學(xué)生思維、強化對石油工程中涉及的熱工學(xué)元素理解等極為重要。課程思政是新時代高校思想政治工作的創(chuàng)新發(fā)展，是我國高校落實立德樹人根本任務(wù)的有效舉措。通過將思政教育與課程教學(xué)活動進(jìn)行有機(jī)融合，可以與思政類課程相輔相成，共同構(gòu)建全課程育人的新格局［3，5］。

具體地，對于“石油工程熱工學(xué)”課程，在思政建設(shè)方面存在以下問題：一是教學(xué)過程中需要選取具有熱工學(xué)特點的課程思政案例，并考慮石油工程的專業(yè)特點，通過合適的教學(xué)切入點，實現(xiàn)潤物無聲式的協(xié)同育人，具體的案例形式可選取包括熱工學(xué)發(fā)展歷史，熱力學(xué)名人介紹、知識擴(kuò)展及知識點應(yīng)用前景等。二是教學(xué)案例選取上，不能也不適合沿用原機(jī)械類專業(yè)中的熱泵、制冷機(jī)等案例，需結(jié)合學(xué)生石油工程的專業(yè)背景，引導(dǎo)學(xué)生思考石油工程中的熱工學(xué)元素，讓學(xué)生深刻體會到該課程在石油工程中也是有廣泛應(yīng)用的，如卡諾循環(huán)在地?zé)峋嵝史矫娴膽?yīng)用、穩(wěn)態(tài)與不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱在計算油氣井井筒傳熱方面的應(yīng)用等。三是基于學(xué)生石油工程的專業(yè)背景，應(yīng)盡可能考慮到當(dāng)前的“雙碳”、地?zé)岬饶茉搭I(lǐng)域重點攻關(guān)方向，結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，利用相關(guān)“卡脖子”難題的攻關(guān)案例，引導(dǎo)學(xué)生思考工程難題背后涉及的熱工學(xué)知識點，讓學(xué)生切實感受到課程的重要性，學(xué)好熱工學(xué)課程，對于日后從事石油工程及能源行業(yè)的工作大有裨益［6］。

二、“石油工程熱工學(xué)”課程思政設(shè)計

“石油工程熱工學(xué)”是一門偏基礎(chǔ)科學(xué)的專業(yè)必修課，開展課程思政建設(shè)，將教學(xué)目標(biāo)融入課程教學(xué)過程，對于增強學(xué)生的課程認(rèn)同感、擴(kuò)展學(xué)生思維、強化對于石油工程中涉及的熱工學(xué)元素理解等極為重要。通過總體的課程思政設(shè)計，目前已基本形成“石油工程熱工學(xué)”的課程思政育人設(shè)計模式，并經(jīng)過多輪教學(xué)實踐，效果良好。

（一）強化學(xué)生的課程認(rèn)同感

教學(xué)過程中，結(jié)合課程的知識內(nèi)容特點，選取合適的融入點，開展思政教學(xué)，提高學(xué)生對知識點的理解程度，增強課程認(rèn)同感。具體可從課程模范人物引導(dǎo)、哲學(xué)思想感悟和石油精神傳承等三方面入手。“熱工學(xué)”是多個工程類專業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課，對于典型的模范人物或科學(xué)家，如開爾文、焦耳、傅里葉等工學(xué)理論的開創(chuàng)者及國內(nèi)數(shù)值傳熱學(xué)奠基人西安交通大學(xué)陶文銓院士等，以及哲學(xué)思想（如辯證唯物主義、理想化簡化處理方法、工程圖示法等）育人方面，熱工學(xué)方面的多個國內(nèi)外經(jīng)典教材及課堂，已有相對豐富的案例。但由于課程的石油工程專業(yè)背景特點，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程中對課程的認(rèn)同感不夠，往往認(rèn)為相關(guān)知識內(nèi)容在以后的工作學(xué)習(xí)中用不到。因此，石油精神育人是本課程的典型特色，包括大慶精神、“苦干實干、三老四嚴(yán)”等。通過石油工程方面的熱工學(xué)元素引導(dǎo)，增強學(xué)生立志投身于石油等能源行業(yè)學(xué)習(xí)、保障國家能源安全、踐行端牢能源飯碗。

（二）鼓勵學(xué)生立志探索工程難題

在知識傳授的同時，適當(dāng)引入相關(guān)工程實例，擴(kuò)展學(xué)生思維寬度，培養(yǎng)責(zé)任意識，鼓勵學(xué)生立志探索工程難題，增強分析和解決實際工程問題的能力，具體可從社會責(zé)任感知、工程難題探索和職業(yè)情懷塑造三方面入手。通過近年來國家在多個工程領(lǐng)域的核心成就，如C919大飛機(jī)、空間站及超深井鉆完井等大型工程案例，教育學(xué)生深刻認(rèn)識熱工學(xué)在國家科技層面的重要性，掌握關(guān)鍵核心技術(shù)才能擁有創(chuàng)新發(fā)展的話語權(quán)和主動權(quán)，感知社會責(zé)任。同時，在石油工程方面，通過介紹部分“卡脖子”難題（如油藏數(shù)值模擬軟件、鉆完井裝備等）攻關(guān)過程中涉及的熱工學(xué)問題和石油行業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的核心地位，引導(dǎo)學(xué)生勵志探索工程難題，塑造石油工作者的職業(yè)情懷。

（三）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度

結(jié)合當(dāng)前的教育教學(xué)新形勢，教學(xué)過程中應(yīng)引入相關(guān)案例引導(dǎo)學(xué)生的價值塑造，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹立正確的世界觀和價值觀。具體可從典型認(rèn)知辨別、價值導(dǎo)向指引和石油特色熏陶三方面入手。結(jié)合熱工學(xué)課程中的多個謬論和認(rèn)知（如第一類永動機(jī)、第二類永動機(jī)、麥克斯韋妖等），通過講解相關(guān)概念培養(yǎng)學(xué)生明辨是非的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹立正確的“三觀”。同時，考慮課程石油工程專業(yè)的特色屬性，還應(yīng)凸顯課程知識點在相關(guān)油氣領(lǐng)域重大工程項目中的關(guān)鍵作用（如天然氣水合物、地?zé)豳Y源的勘探開發(fā)等）。

教學(xué)過程中，結(jié)合具體的課程知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和育人目標(biāo)，從上述三方面入手，充分挖掘課程中的思政元素，讓課程思政元素“溶鹽于水”，形成具有“石油味”的熱工學(xué)課堂，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時實現(xiàn)能力提升和價值塑造，達(dá)到春風(fēng)化雨、沁人心田的育人成效。

三、典型的課程思政教學(xué)案例

以該課程工程熱力學(xué)部分的水蒸氣產(chǎn)生過程作為典型教學(xué)案例。知識目標(biāo)為理解水和水蒸氣的狀態(tài)，掌握水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程與相態(tài)圖線；能力目標(biāo)為能夠分析水蒸氣在定壓條件下產(chǎn)生的基本過程；育人目標(biāo)為激發(fā)學(xué)生進(jìn)行多學(xué)科交叉發(fā)展，激勵學(xué)生樹立科研創(chuàng)新意識。教學(xué)重點和難點是水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程和水蒸氣的相態(tài)圖線。

為實現(xiàn)上述三方面的教學(xué)目標(biāo)，開展課程思政教學(xué)實踐，輔助課程教學(xué)，增強教學(xué)效果。思政融入點是首先介紹水蒸氣在能源動力、航空航天及石油工程等多個行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用案例，包括火箭發(fā)射時的白色水霧、航空母艦中的蒸汽輪機(jī)及油田現(xiàn)場的蒸汽鍋爐等。可引導(dǎo)學(xué)生思考或調(diào)研航空母艦采用的動力方式是什么。經(jīng)過討論式教學(xué)，結(jié)合我國003航母大國重器的建設(shè)案例，強化學(xué)生探索工程難題，增強科研創(chuàng)新意識。此外，對于課程教學(xué)內(nèi)容中涉及的超臨界水性質(zhì)及對物質(zhì)超臨界性質(zhì)的認(rèn)識，可結(jié)合2022年北京冬奧會期間大放異彩的國家速滑館開展討論和分析，通過價值導(dǎo)向指引，增強學(xué)生的民族自豪感。

在教學(xué)方法上主要采用問題導(dǎo)向式教學(xué)方法和開放研討教學(xué)方法，具體設(shè)計包括三步：第一步，提出問題。引導(dǎo)學(xué)生思考日常生活中水蒸氣的應(yīng)用場景，如蒸汽拖把、蒸鍋、蒸汽消毒等。之后，繼續(xù)思考在工業(yè)領(lǐng)域中水蒸氣的應(yīng)用場景，如蒸汽輪機(jī)、蒸汽鍋爐等。通過兩個思考，引導(dǎo)學(xué)生體會水蒸氣的廣泛應(yīng)用，思考水蒸氣的優(yōu)點，如無毒、來源廣、攜熱性能好等。基于上述引導(dǎo)，教師提出重要問題：“日常生活中的水蒸氣和工業(yè)領(lǐng)域中的水蒸氣有何不同，是怎么產(chǎn)生的？”第二步，知識講解。學(xué)生帶著這樣的問題，就有了了解水蒸氣產(chǎn)生方式的需求。此時，授課教師開始按部就班對水蒸氣的基本概念、產(chǎn)生方式、相態(tài)圖線等進(jìn)行講解、介紹及分析，過程中結(jié)合《世界地理志》“地面之水蒸發(fā)不斷，浮而上升，是為水蒸氣”的說法幫助學(xué)生理解，并通過案例強化學(xué)生對水蒸氣性質(zhì)的認(rèn)識，能夠辨別相關(guān)謬論，塑造石油工程師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。第三步，引導(dǎo)研討。學(xué)習(xí)完水蒸氣的產(chǎn)生方式后，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合壓容圖和溫熵圖兩個相態(tài)圖線，思考水蒸氣的類型，并回答日常生活中的水蒸氣和工業(yè)領(lǐng)域中的水蒸氣有何不同。進(jìn)一步引出超臨界水的概念，并對物質(zhì)的超臨界屬性進(jìn)行研討。結(jié)合學(xué)生的分析和討論，激勵學(xué)生的科研創(chuàng)新意識，從而使學(xué)生理解研究人員通過發(fā)揮超臨界水蒸氣的特性優(yōu)勢解決了多個難題。再進(jìn)一步，基于對物質(zhì)超臨界屬性的認(rèn)識，結(jié)合當(dāng)前“雙碳”目標(biāo)背景，引入關(guān)于二氧化碳超臨界特征的問題。結(jié)合國家速滑館“冰絲帶”的建設(shè)背景及技術(shù)分析，作為擁有世界首個二氧化碳超（跨）臨界直冷制冰系統(tǒng)的速滑館，增強學(xué)生的民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生立志解決能源領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)，理解目前國家注重強化自主知識創(chuàng)新的重要性。

四、“石油工程熱工學(xué)”課程思政改革計劃

為提高“石油工程熱工學(xué)”的課堂教學(xué)效果，落實立德樹人根本任務(wù)，擬計劃從以下三方面持續(xù)進(jìn)行課程的思政建設(shè)工作：（1）熱工學(xué)課程思政案例庫建設(shè)。結(jié)合近年來油氣等能源行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)，通過油氣領(lǐng)域部分關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)歷程等（“兩深一非一老”、地?zé)帷⑻烊粴馑衔锏龋虏⑼晟普n程思政案例庫。（2）身邊課程思政元素的挖掘。結(jié)合學(xué)校、學(xué)院資源優(yōu)勢及教學(xué)團(tuán)隊內(nèi)各位教師的科研優(yōu)勢，提煉相關(guān)的思政內(nèi)容，將科研資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，起到立德樹人的目的。（3）富媒體教材建設(shè)。完善課程教材，出版富媒體版課程教材，在教材中嵌入動畫、視頻、案例及石油故事擴(kuò)展閱讀等內(nèi)容，開展思政育人。

結(jié)語

課程思政教育是新工科形勢下培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才的必然要求，高校理論類課程的教學(xué)需結(jié)合課程內(nèi)容，通過合適的切入點，以潤物無聲的方式開展思政教學(xué)。“石油工程熱工學(xué)”是石油工程專業(yè)學(xué)生的必修課，該課程既區(qū)別于機(jī)電類專業(yè)學(xué)生的“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程，又與傳統(tǒng)的石油類專業(yè)基礎(chǔ)課有所差異，課程思政教學(xué)工作較為迫切。通過開展該課程的課程思政建設(shè)工作，挖掘油氣領(lǐng)域內(nèi)的熱工學(xué)元素，結(jié)合大量思政案例，從知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、價值目標(biāo)三方面實現(xiàn)了多層次協(xié)同育人，教學(xué)實踐效果良好，對于工科類專業(yè)基礎(chǔ)課程的課程思政建設(shè)工作具有重要參考價值。

參考文獻(xiàn)

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［3］教育部.關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見：教高〔2018〕2號［A/OL］.（2018-10-08）［2024-02-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html？is-appinstalled=0.

［4］教育部.關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知：教高〔2020〕3號［A/OL］.（2020-06-01）［2024-02-28］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

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Practice of the Curriculum Ideology and Politics Education Mode for the Course of Thermal Engineering of Petroleum Engineering

DONG Xiao-hu， LIU Hui-qing， WANG Jing

（College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum（Beijing）， Beijing， 102249， China）

Abstract： Thermal engineering of petroleum engineering is a compulsory course for the students from the major of petroleum engineering in China University of Petroleum （Beijing）. This course has rich ideological and political elements of petroleum. Through the construction of curriculum ideology and politics， the elements of national education， scientist spirit， petroleum spirit and philosophical thought are properly embedded in the teaching process. Thus， curriculum ideology and politics is performed based on the objectives of course knowledge， capability and personal value. Then， a teaching practice is performed. The teaching effects show the ideological and political education can help students understand the course knowledge， enhance the course acceptance， widen the knowledge category of thermal engineering and finally improve the teaching efficiency.

Key words： petroleum engineering; thermal engineering; curriculum ideology and politics; teaching reformation