新能源专业“工程热力学”课程思政建设的探索

［摘 要］ “工程热力学”是贵州大学新能源科学与工程专业本科教学的核心课程，也是专业课程思政教学体系建设的重要落脚点。基于课程思政的育人理念，教学团队从团队建设、思政元素挖掘、教学环节和考核方式等方面，开展“工程热力学”课程思政改革与创新的探索和建设工作，将家国情怀、使命担当、职业道德等思政元素与课程相关内容进行紧密结合，提高了学生对课程的学习兴趣，有助于“三全育人”目标的实现。

［关键词］ 课程思政；工程热力学；新能源科学与工程专业；本科教学

［基金项目］ 2019年度国家自然科学基金“海绵钛生产蒸馏过程中杂质去除机理和动力学研究”（51874108）；2021年度贵州省科技厅基础研究计划“镁还原四氯化钛气熔界面反应的动力学特性研究”（黔科合基础-ZK 〔2021〕一般261）

［作者简介］ 王文豪（1989—），男，安徽蒙城人，博士，贵州大学材料与冶金学院副教授（通信作者），主要从事工业流程节能理论与技术研究；吴复忠（1970—），男，安徽枞阳人，博士，贵州大学材料与冶金学院教授，主要从事储能材料研究。

［中图分类号］ G412 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0092-04 ［收稿日期］ 2022-04-25

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面［1］。全面推进课程思政是落实立德树人根本任务的重要举措，也是完善“三全育人”的重要抓手［2］。《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》也提出，要整体规划思政课课程目标，统筹推进思政课课程内容建设，加快壮大学校思政课教师队伍［3］。课程思政建设就是通过教学设计创新，在专业课程教学中融入思想观念、政治观点、道德规范、家国情怀和法治意识等元素的政治思想教育。为充分发挥课堂教学主渠道在思想政治教育工作中的作用，全面推进课程思政的高质量建设，构建全员、全程、全方位的育人大格局，贵州大学开展了课程思政示范专业课程建设项目。

“工程热力学”课程是能源动力类各专业的基础课程，是研究热能与机械能相互转换规律及提升热能有效利用的科学［4-5］，主要教学内容涉及热力学第一定律、热力学第二定律、理想气体和实际气体的状态方程、基本热力过程和流动过程等内容，注重培养学生正确的逻辑思维能力。贵州大学2012年被教育部批准设置新能源科学与工程本科专业，并将“工程热力学”课程列入本专业本科教学的核心课程。因此，在“工程热力学”课程中开展课程思政教学改革与创新，既能够提高学生对专业基础课程的学习兴趣，又有助于“三全育人”目标的实现。同时，“工程热力学”课程思政的探索与实践成果，不仅对本课程的教学有积极作用，对同专业其他课程开展课程思政也具有借鉴意义和指引作用。

一、“工程热力学”课程思政建设思路与实施方案

通过“工程热力学”课程的学习，学生要能够达成知识的、能力的和思想政治的教学目标。更具体地说，学生要能够从能源及其转换效率等基本定律出发，建立能源转换及热能系统设计的基本思维方式，形成能源效率的基本知识结构，建立热源—工质—系统—环境一体化的观念，具有能源管理与能源经济决策的基本素质。

（一）“工程热力学”教学团队建设

贵州大学新能源科学与工程教研室整合现有教学资源，组建了“工程热力学”课程思政改革与创新团队，形成了“老带新”的教师成长培养模式，搭建了“教授+副教授+讲师”的教学团队结构。同时，教学团队的任课教师积极培养自身的德育意识和德育能力，时刻做到以身作则、言传身教，在向学生传授专业知识的过程中潜移默化地影响着学生的世界观、人生观和价值观。

为保障“工程热力学”课程思政建设的顺利开展，教学团队深入了解本校电气工程学院热能工程专业、土木工程学院市政工程专业和材料与冶金学院新能源科学与工程专业三个专业的学生对于本课程的学习难点，实时修订教学大纲，将思想政治教育与科学文化教育相结合，积极探索激发学生学习兴趣的思路和方法，培养学生积极的学习态度，寻求课程思政改革与创新的切入点和落脚点。

（二）“工程热力学”课程中思政元素的挖掘

教学团队在“工程热力学”课程思政过程中，注重强化学生的工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当，实现知识传授与价值引领的有机结合。

1.结合时事，挖掘课程思政元素。课程可结合《巴黎协定》、碳达峰、碳中和等节能减排降碳领域的热点时事，使学生认识到全球能源危机及“工程热力学”的主要教学任务，倡导学生在学习与生活中树立节能的意识；结合“神舟十二”“神舟十三”等航天器飞行过程，在热力学循环装置和“热功转换”的教学中，引入“大国重器”“大国工匠”“敬业奉献”等思政元素。

2.结合历史，挖掘课程思政元素。课程结合历史，将思想政治教育与科学精神、家国情怀、文化自信等相结合，以提高学生正确认识、分析和解决问题的能力为目标。课程结合卡诺人生轨迹和卡诺循环的发展、克劳修斯的人生轨迹和熵函数的建立，引导学生在科学研究的过程中坚持科学的方法和态度，可以质疑权威；还可结合我国老一辈科学家学成归国、建设社会主义新中国的事迹，引导学生认识到个人价值与国家利益的关系。

3.围绕专业，挖掘课程思政元素。课程紧紧围绕新能源科学与工程专业的特点和培养目标，注重传统学科与新兴学科的结合。可结合我国新能源产业发展现状，特别是风电和光伏产业，激发学生的民族自豪感、专业认同感和文化自信等。

（三）“工程热力学”教学大纲的修订

教学团队立足贵州省省情，紧紧围绕新能源科学与工程专业特色和特点，充分注重传统核心知识体系与新兴战略专业的结合，对“工程热力学”教学大纲中的基本要求与目标、教学方法与手段、课程考核与评价、课程内容等部分进行了修订。比如，更为注重培养学生从实际问题抽象为理论、运用理论分析和解决实际问题的能力，并将教学目标分解成知识层面的教学目标、能力层面的教学目标与素质层面的教学目标三个层次。

（四）“工程热力学”课程教学环节的完善

首先，根据修订后的教学大纲，充分将思政元素融入教学课件，采用图片、动画等形式替代文字描述，通过实际工程问题抽象出热力学问题，避免教学课件形式过于简陋、文字说明篇幅过多、公式推导烦冗、知识点无法灵活运用等问题。

其次，在教学中增设了小组讨论环节，增强学生分析实际工程和社会热点中的热力学问题、能源转换过程中的热力学问题的能力，增强对提高能源利用效率意义的认识，逐步摆脱“以教师为本”的传统教学模式，深入贯彻“以学生为本”的教学理念。

最后，根据新能源科学与工程专业对应用型人才培养的要求，结合教研室的实际情况，教学团队充分利用现有的网络教学资源，参照中国大学MOOC在线学习平台的建设标准，积极建设适合本专业本科教学的在线课程，并充分融入思政元素，积极向打造省级“一流课程”努力。

（五）“工程热力学”课程考核方式的改革

根据修订后的教学大纲，本课程充分摒弃了“一考定优劣”的传统学业评价方式，现采用平时成绩（30%）+期末考试成绩（70%）相结合的考核方法。其中，平时成绩（30%）=日常出勤（5%）+学习态度（5%）+课堂提问测试（5%）+课后作业（5%）+阶段讨论（5%）+教学信息反馈（5%）。虽然期末考试成绩仍占比70%，但将课程思政元素融入考试题目之中，并增加了开放性的题目，促使学生积极参加课程思政改革与创新的教学活动。

二、“工程热力学”课程思政的实践与效果

（一）“工程热力学”课程思政案例

课程思政要贯穿整个教学过程，选择合适的思政元素有助于教学活动的开展。限于篇幅，本文以“热力学第二定律”为例进行课程思政实践展示。教学团队结合新能源科学与工程的专业特点，将“热力学第二定律”章节分解成“卡诺与热力学第二定律”“熵与克劳修斯不等式”“熵流”“熵产与熵方程”“孤立系统的熵增原理”“㶲损失与能量贬值原理”等五部分内容。

1.卡诺与热力学第二定律。本节的主要内容是卡诺定理、热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文-普朗特表述。在知识引入环节，介绍“十一五”时期以来我国节能工作发展历程和能耗双控工作成效，引发学生对能效水平的思考，从而引出能源转换效率的极限问题；在卡诺效率的推导过程中“化繁为简”，培养学生多角度看问题的能力；在卡诺循环结论的理解中，摒弃“热质说”，融入“去伪存真”的思政元素；基于热力学第二定律的克劳修斯表述、开尔文-普朗特表述的等价关系，融入辩证思维的思政元素；在热力学第二定律的实质教学中，以黄果树瀑布的自然之美、神舟系列飞船返回过程中的功热转换等思政元素，诠释实际过程的不可逆性。

2.熵与克劳修斯不等式。本节的主要内容是熵的定义和克劳修斯不等式的推导。在知识引入环节，展示神舟飞船返回过程中的功热转换过程、非等温体传热过程，引发学生对热过程的方向、条件和限度的统一判据以及“热力学数学判据”等效性的思考；结合熵的物理意义，从熵的角度理解“业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随”的内涵，强调当代大学生“行事”“立言”的定力和恒心，同时引发学生对传统文学的理性思考；根据熵作为状态参数与过程途径无关的性质，告诉学生“殊途同归”的道理，拓宽学生思路，开阔学生思维。

3.熵流、熵产与熵方程。本节的主要内容是介绍熵流、熵产的定义，以及对熵产的理解。在知识引入环节，展示克劳修斯不等式，引发学生对“引起系统熵变的原因是什么”的思考；结合熵流和熵产的物理意义，融入“量变与质变”“有序与无序”等思政元素，引导学生在学习和科研工作中脚踏实地、不懈努力；根据热力学第二定律与过程不可逆的关系，引发学生要明确透过不可逆的表象探寻熵产的实质、表象与实质的辩证逻辑关系。

4.孤立系统的熵增原理。本节的主要内容是介绍孤立系统的熵增原理及其实质。在知识引入环节，展示生物的负熵流、宇宙的“热寂说”和想要拯救宇宙的“麦克斯韦妖”，引发学生对生命的负熵流和宇宙的熵增的思考；比较热力学第一定律和热力学第二定律的异同时，融入表象与实质等思政元素；根据对孤立系统熵增原理的理解，引发学生对生命价值、人生价值和社会价值的思考，通过“一带一路”、改革开放等思政元素，加深学生对孤立系统熵增原理的理解，明确自然科学与人文社会科学之间的联系。

5.㶲损失与能量贬值原理。本节的主要内容是介绍有用能（㶲）的定义、能量贬值原理和能量贬值与系统熵增的关系。在知识引入环节，展示我国历年的节能成效及规划，结合热力学第一定律，引发学生对“节能到底节什么”的思考；结合“华龙一号”核电站的发电过程，融入“大国重器”“大国工匠”“文化自信”等思政元素；通过对能级和能量损失内容的讲授，引导学生理解节能的本质问题，促使学生形成能源效率的基本知识结构，提升学生能源管理与能源经济决策的基本素质。

（二）“工程热力学”课程思政改革成效

课程教学效果反馈是教学活动的重要环节，对推动课程教学改革具有重要作用。贵州大学每学期都会开展教学质量评价和教学反馈座谈。考察近年学校教学质量评价结果和学校期末考试成绩，可以发现，学生的卷面成绩提高了10%左右，不及格率从初期的20%～25%降低到近些年的12%～15%，教学评价分数也由初期的85～88分提高到92分，教学改革成效显著。

结语

课程思政是高校专业课程改革的重点内容，在学生世界观、人生观和价值观的培养中起到了关键作用。“工程热力学”是贵州大学新能源科学与工程专业本科教学的核心课程，也是专业课程思政教学体系建设的重要落脚点。基于课程思政的育人理念，教学团队通过对“工程热力学”开展教学改革与创新探索，成功将家国情怀、使命担当、职业道德等思政元素与课程相关内容进行紧密结合。这既提高了学生对课程的学习兴趣，又有助于“三全育人”目标的实现。

参考文献