能源动力类专业课程思政教学改革与实践

［摘 要］ 为将高校专业知识教育和立德树人目标有机结合，全面落实立德树人根本任务，以能源动力类专业“流体机械原理及设计”课程为例，深入开展课程思政教学改革与实践。结合专业知识的应用背景和学科发展历史，深入挖掘课程教学中蕴含的思政元素，通过“案例教学”的巧妙形式在流体机械专业知识讲授的过程中有机融入一系列典型课程思政元素，在潜移默化中培养学生的家国情怀，使学生的价值观在国家层面、集体层面以及个人层面均得到提高，使学生形成正确的人生观和良好的职业素养，达到立德树人的课程思政改革目标。上述教学改革研究可为能源动力类专业课程思政教学改革及实践提供一定参考。

［关键词］ 课程思政；流体机械原理及设计；教学改革与实践

［基金项目］ 2022年度教育部产学合作协同育人项目“新型大规模高效储能技术智能优化平台构建”（22107008071531）；2022年度教育部供需对接就业育人项目“哈尔滨工业大学-港美通科技（深圳）有限公司就业实习基地项目”（GXDJ-2022-18804620428）

［作者简介］ 付晓龙（1992—），男，吉林大安人，工学博士，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院副教授，博士生导师，主要从事流体机械系统及工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0001-04 ［收稿日期］ 2023-10-18

一、课程思政改革的意义

课程思政是落实立德树人根本任务的关键，要深入挖掘各门课程内容和教学方式中蕴含的思政元素，将专业知识教育与立德树人目标有机结合。充分发挥教师的积极性、主动性和创造性，要以坚定的政治立场承担育人使命、以多维的课程设计彰显价值属性、以深刻的思想体悟培育时代新人。因此，需要对课程德育进行合理设计，充分挖掘专业知识中蕴含的思政元素，将正确的价值追求、理想信念和家国情怀传递给学生，着重培养学生的家国情怀和政治担当，为其树立正确的人生观和职业观。

二、“流体机械原理及设计”课程简介

“流体机械原理及设计”是能源与动力工程专业基础课，主要讲授流体机械（水泵、水轮机、风机）的工作原理及设计方法，是能源与动力工程专业的必修专业课，是从事流体机械及系统研究的基础。通过该课程的学习，使学生正确理解叶片式流体机械分类、基本工作原理、特点和结构以及设计方法，掌握叶片式流体机械的基本理论，能够运用叶片式流体机械的理论和方法，对流体输送系统进行分析和计算，并设计出性能良好的叶片式流体机械，锻炼学生能够从复杂的工程应用中提炼问题、分析问题和解决问题的能力。

哈尔滨工业大学能源科学与工程学院“流体机械原理及设计”是能源与动力工程专业的必修专业课，在能源类学生培养体系中占有重要的地位，是未来从事流体机械及系统相关的专业人员的必备知识。该课程编有配套的教材，具有良好的网络资源。

根据适应新时代立德树人的要求、适应新时代变化的要求、适应工程教育专业认证的需求以及适应新工科建设的需求，“流体机械原理及设计”作为能源与动力工程专业的必修专业课，需要进行思政教学改革，培养学生专业技能的同时，还要注重学生的德育教育。

三、课程思政改革具体措施

“流体机械原理及设计”课程中蕴含着丰富的思想政治教育资源，在教学中，不仅要让学生学习流体机械原理及设计相关的知识和理论，也要进行德育教学，达到教书育人的目的。通过对“流体机械原理及设计”课程思政的教育教学改革，使学生的价值观在国家层面、集体层面以及个人层面均得到提高，使学生形成正确的人生观和良好的职业素养，达到立德树人的课程思政改革目标。在国家层面，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感，牢记自己的历史使命与责任，激发学生的雄心壮志；在集体层面，培养学生的集体荣誉感，具有团队合作精神；在个人层面，培养学生分析问题的自然辩证法思维、科学创新精神、大国工匠精神以及哈尔滨工业大学的“八百壮士”精神和“规格严格，功夫到家”精神，使学生具有职业使命感和责任担当精神［1］。

“流体机械原理及设计”教学内容、教学设计、教学大纲以及考核方式方法具体改革措施如下。

第一章流体机械概述。通过介绍流体机械的发展史，引导学生深刻理解与认识所学专业对国家水利工程、市政环境工程建设、航空航天、海洋工程建设等各方面的重要意义，使学生在学习过程中逐渐树立专业荣誉感与使命感。通过中国在流体机械行业发展中做出的贡献，以及流体机械涉及的航空航天等行业在中国的发展现状，使其激发学生的爱国主义情怀和为国争光的热情。

案例：世界上最大水利工程——三峡工程，既是凸显中国特色社会主义制度优越性的政治工程，又是河、库和湿地保护修复的生态工程，对我国实现中华民族伟大复兴中国梦、坚定“四个自信”，落实“四个全面”的政治建设有着极其重大的实证战略价值［2］。以三峡水利工程为例，介绍我国在水电技术方面的成就和研究成果，通过介绍三峡水利工程在世界水电工程领域的地位，增强学生的民族自豪感和自信心，通过讲述三峡工程建设过程面临的困难及国内多家高校和科研院所群力群策、集智攻关的解决方案，培养学生的团队合作精神，告诉学生目前仍需攻克国外的垄断技术，激发学生的爱国主义情怀，承担起相应的专业责任。

第二章流体机械基本理论。介绍叶轮的表示方法及速度三角形，叶片式流体机械的基本方程，叶片式流体机械损失产生的因素和效率的计算，有限叶片数和进出口角的影响，叶片式流体机械特性曲线，过流部件的工作原理，流道中介质状态参数的变化及变工况的流动分析。通过流体机械的基本方程引入科学家莱昂哈德·欧拉的传奇人生，鼓励学生不畏艰难困苦，积极进取，培养学生全面发展。通过变工况分析和流体机械运行特性曲线引入过渡过程典型事故，警示学生学好专业课程的重要性，可为“双碳”目标背景下，国家大力发展抽水蓄能机组，提供可靠技术保证和技术支持。

案例：通过流体机械的基本方程引入科学家莱昂哈德·欧拉的传奇人生，欧拉是18世纪数学界最杰出的人物之一。他的全部创造在整个物理学和许多工程领域里都有着广泛的应用。欧拉的天才使纯数学和应用数学的每一个领域都得到了充实，他的数学物理成果有着无限广阔的应用领域。在他生命的最后7年中，欧拉的双目完全失明，尽管如此，他还是以惊人的速度产出了生平一半的著作［3］。

第三章流体机械的相似理论。本章内容包括叶片式流体机械的相似定律、相似理论概述及流体机械中的相似，流体机械内流动的相似准则与相似分析，相似理论在流体机械中的应用及流体机械中的综合相似判别数——比转速。向学生讲述流体机械内相似准则是流体力学相似理论在流体机械中的具体应用，对于相似准则的应用要渗透着“抓住主要矛盾，解决关键问题”的自然辩证法思维。流体机械中和相似判别数——比转速又是对于相似准数的发展和应用，对于流体机械产品要通过相似数来实现通用化和标准化，技术标准的制定反映一个国家在技术行业领域的话语权，流体机械专业技术人员要做好本职工作，为中国技术标准引领世界，贡献一份应尽的力量。

第四章流体机械的空化与空蚀。讲述空化和空蚀概念，叶片泵产生空化时的现象和空化类型，空化基本方程，空化相似定律，装置空化余量的计算方法，提高泵抗空化性能的措施，空化的热力学影响及水力机械的空化参数。水轮机的汽蚀理论与预防措施、水轮机的泥沙磨损与水力振动原理及结构改进等。在介绍空化对流体机械影响的同时，引出对空化效应进行利用的实例和相关技术，引导学生采用自然辩证法思维看待问题。

案例：空化是最早在船舶螺旋桨工作过程中发现的，空化会对螺旋桨、叶片泵及水轮机等流体机械产生空蚀破坏，诱发振动噪声，形成危害。但生活中也有许多利用空化效应进行工作的实例，比如超空泡鱼雷利用超空化原理在鱼雷表面形成一个气体空腔，有效降低阻力，极大地提高了鱼雷的速度。类似应用空化原理工作的实例还有超声空化清洗等技术，向学生说明凡事具有两面性，引导学生运用辩证唯物主义思想一分为二地看问题。

第五章流体机械运转特性及调节。本章内容包括叶片式流体机械（运转时的工况点和特性，着重讲解叶片泵串联和并联运转，泵运转工况的调节。通过本章的讲授，引入南水北调工程，说明学好专业的重要性以及我国伟大工程的建立。

案例：“南水北调工程”是中华人民共和国的战略性工程，分东、中、西三条线路，东线工程起点位于江苏扬州江都水利枢纽。中线工程起点位于汉江中上游丹江口水库，供水区域为河南、河北、北京、天津四个省（市）［4］。使学生了解我国的战略性工程，明白专业技能的重要性，承担相应的专业职责。该工程可以让我们坚定“四个自信”，同时也坚定了实现中华民族伟大复兴的信心。

第六章叶片泵选型计算。本章主要介绍叶片泵主要参数和结构方案的确定，叶轮主要尺寸的确定方法，叶片数的计算和选择，叶片进出口安放角的选择和计算。通过叶片泵选型和主要结构方案，确定方法引入挖泥泵和抽砂泵等特种泵及其在我国国防工业中的重要应用，向学生讲述中国人“精卫填海”的坚定信念和实际行动。

案例：吹沙填海是用挖泥船或挖沙船的挖泥泵或抽沙泵将海底的沙水吹进目标圈内，其中抽沙泵是该技术的核心。着重讲述我国南海吹沙填海、人工建岛等让外国人无法想象的惊人举措，结合中国人“精卫填海”的坚定信念和实际行动，为学生讲述外国人眼中的“中国速度”和“中国力量”，充分体现了中国特色社会主义集中力量办大事的制度优势，使其增强学生的民族自豪感和自信心，激发学生专业报国的学习热情和昂扬斗志。

第七章离心式和轴流式泵设计。本章内容包括离心式和轴流式泵的主要参数和结构方案的确定，叶轮主要尺寸的确定方法，叶片数的计算和选择，叶片进出口安放角的选择和计算，叶轮轴面投影图的绘制，方格网保角变换法叶片绘型，设计例题及诱导轮设计。通过诱导轮引入航空航天用液体火箭发动机涡轮泵，介绍诱导轮在火箭发动机涡轮泵中的功用，结合中国航天科技集团在500吨级液氧煤油发动机方面的最新研究进展，并讲述我国的液体火箭发动机涡轮泵的研制能力，鼓励学生学好专业课程，树立航天报国的远大志向和职业观。

第八章水轮机运行特性及选型计算。本章内容包括水轮机特性曲线的定义和类型、水轮机特性曲线的绘制、水轮机的飞逸特性及力特性、水轮机的标准化与系列型谱、水轮机的选型计算等。通过本章的讲授，引入白鹤滩百万机组和葛洲坝轴流机组，说明学好专业的重要性以及我国在世界水电领域的地位，使其增强学生的民族自豪感和自信心。

案例：以目前世界上单机容量最大的白鹤滩百万千瓦机组和世界上单机容量最大的轴流式水电机组葛洲坝水电机组为例，介绍我国在水电技术方面的研究成果和成就。通过介绍白鹤滩百万千瓦机组和葛洲坝轴流机组在世界水电工程领域的地位，增强学生的民族自豪感和自信心；通过讲述白鹤滩百万千瓦机组和葛洲坝轴流机组，使学生理解混流式机组和轴流式机组适用水头范围宽的优点和可调节、运行效率高的优势，以及我国未来在进军世界水电无人区进程中仍面临着巨大的挑战和技术难题，激发学生的爱国主义情怀，承担起相应的专业责任［5］。

第九章水轮机设计。本章内容包括水轮机流道的几何参数、水轮机流道内的流动及水轮机二元理论的叶片设计方法等。通过本章的讲授，引入我国著名的流体机械设计专家吴仲华先生创立的“叶轮机械三元流动理论”，受到国内外广泛尊重，使其激发学生为实现中华民族伟大复兴而读书的雄心壮志。

案例：介绍我国著名的流体机械设计专家吴仲华，于1954年冲破重重阻挠回到中国。他不断推出科研成果，20世纪50年代初提出“轴流、径流和混流式亚声速与超声速叶轮机械中三元流动的普遍理论”，在国际上被称为“吴氏通用理论”，其主要方程被称为“吴氏方程”。60年代，他提出了使用任意非正交速度分量的叶轮机械三元流动基本方程组。“吴氏通用理论”在国际上已广泛地应用于先进的航空发动机的设计中。他领导研发的整套亚、跨、超声速计算机方法与计算机程序，在国内广泛应用，为提高我国能源利用水平做出了重大贡献。通过吴仲华先生的丰功伟绩，使其增强学生的自豪感和对课程的兴趣，引导学生树立为实现中华民族伟大复兴而读书的雄心壮志。

四、考核方式方法改革措施

教学考核方法的多样化，采用“随堂提问+小组讨论与展示+虚拟实践教学+翻转课堂+调研报告”等多种考核方式，将数字化和多媒体平台融入教学考核实践中，创新考核方式，考查学生自主学习成效。组织2次课程阶段总结、评价（关注情感态度与价值观等方面的提升），验证课程融合效果与思政效果。

结语

本文以“流体机械原理及设计”课程为例，结合相关专业知识的应用背景和学科发展历史，深入挖掘相关的课程思政元素，巧妙通过案例教学方法在专业知识讲授过程中有机融合课程思政元素。研究表明，通过在流体机械原理及设计的专业知识讲授过程中巧妙融入课程思政教学内容的总体效果显著，可以使学生深入了解所学专业知识的应用背景和国内外相关领域新科技进展，全面理解所学专业对国家发展建设的重要性，可有效提高学生对所学专业的认同感和自豪感，从而提升学生对专业知识的学习兴趣和学习热情，达到了专业知识教育和立德树人目标的有机统一，为高校能源动力类专业全面落实立德树人根本任务提供了重要实践参考依据。

参考文献

［1］李德友，宫汝志，王洪杰，等.能源动力类专业基础课程思政教学改革及实践：以“工程流体力学”为例［J］.社会科学理论与实践，2022，4（3）：76-86.

［2］衡亚光.新工科背景下的“流体力学”课程思政教育探索与研究［J］.教育教学论坛，2022（21）：145-148.

［3］莱昂哈德·欧拉（瑞士数学家和物理学家）［EB/OL］.（发表日期不详）［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］河南省水利厅.南水北调工程［EB/OL］.（2021-05-27）［2023-09-01］.https：//slt.henan.gov.cn/2021/05-27/2153197.html.

［5］吴登昊，牟介刚，谷云庆.流体机械课程教学中思政元素与专业元素的融合及实践［J］.高教学刊，2022，8（25）：115-118.