工程热力学课程思政的探索与实践

刘 龙，时 伟，王海英，徐振军，江 波

（1.青岛理工大学，山东 青岛 266520；2.青岛农业大学，山东 青岛 266109）

工程热力学是化工、能源、动力、机械等相关学科的专业基础课，是研究热功转换规律和能量有效利用的科学；在学生学习专业理论基础知识中的作用和地位是举足轻重的，为学生毕业后解决实际工程问题和参与科学研究工作打下了理论基础。本课程的教学设计应注重培养学生的创新思维和实践能力。习近平总书记在2016 年全国高校思想政治工作会议上强调，“要用好课堂教学这个主渠道……使各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。

立德树人是教育的根本目的，本课程融入课堂思政，不但能把专业知识和人生哲理结合起来，而且更重要的是符合“新工科“的发展需求，体现了知识传授与价值引领的教学内涵，是未来课程发展的趋势。

在融入课堂思政的过程中，应摒弃“生搬硬套”“陈词滥调”的思政方式，而适宜用一种“润物细无声“的方式进行无痕思政，例如可以用原创的诗词，结合本课程的基本概念，解释原理的同时进行课堂思政，既体现了文化自信，又潜移默化地影响了学生。

一、工程热力学思政德育目标及表达方式

工程热力学课程思政的德育目标主要有：培养学生正确的人生观、文化自信、节能意识、批判精神、创新能力等，如图1 所示；在教学过程中，不断挖掘案例，实现对上述德育目标的有效支撑。

图1 工程热力学课程思政技术路线图

为了实现无痕思政，目前用到的主要表达方式和实施手段有：（1）把专业中的原理上升到人生哲理的层面，再自创诗词，用较为唯美的手段实现无痕思政，培养学生正确的人生观、价值观和世界观；（2）将唯美的诗词与工科较为枯燥的基本概念结合起来进行无痕思政，培养学生的文化自信；（3）将专业知识与生活常识相结合，培养学生的节能意识；（4）让学生主动去分析国家出台的一些能源政策，培养学生的批判意识；（5）不断采用启发式教学，与学生碰撞出创新火花，指导学生申请专利的同时指导学生参加科技创新比赛，培养学生的创新意识及实践能力。

为了验证思政的效果，随时关注学生的平时表现和课下反馈，目的是查缺补漏，持续改进。应发挥学生的主观能动性，例如培养学生的创新意识，不能只是一句空话，而应该落实到具体的项目上；学生提出具体问题，通过教师不断指导，既能让学生在解决问题的过程中得到锻炼和成长，又能让教师不断积累教学素材，达到了教学相长的良性循环。

二、工程热力学思政案例

（一）培养学生正确的人生观

案例1：工程热力学是研究热功转换的一门课程，动力循环是非常重要的一个章节。以“朗肯循环”为例，锅炉内的水受热蒸发，变成高温高压的过热蒸汽，这是一个蓄能的过程；过热蒸汽进入汽轮机发电，这是一个作功的过程。从这点出发可总结为，只有不断积蓄力量才能厚积薄发。所有动力循环均具备这样的特点。基于此，写出十六字箴言，作为一个人生道理送给学生。

一念善恶，一线功热；非善不教，无功不学。

简单解释一下：人的善恶在一念之间，环境温度线把能量分为有用功和废热；只有善良的老师才能认真教学，也只有用功的学生才能刻苦学习。

（二）培养学生文化自信

将文科唯美的诗词与工科的基本理论结合起来，能够极大地提高学生的学习兴趣，同时能培养学生的文化自信。

案例1：热力学第二定律的实质与表述一节中，教材中给出了克劳修斯说法和开尔文普朗克说法。克劳修斯说法从传热的角度阐述了热力过程具有方向性，而开尔文普朗克说法从热变功的角度表达了能质不守恒的客观定律。结合生活中的现象和专业中的应用，给学生讲解热力学第二定律的实质，为了加深学生的理解。除此之外，为了培养学生的文化自信，将诗词与讲课内容结合起来。

为了表达温度自发地从高到低，可以用“日轮当午凝不去，万国如在洪炉中”，可以提出问题：正午太阳高照的时候，为什么不说“万国如在冰窖中”呢？

为了表达密度自发地从高到低，可以用表达气味弥漫的诗句，例如“蛾儿雪柳黄金缕，笑语盈盈暗香去”或者“遥知不是雪，为有暗香来”，可以提出问题：诗人没有看到梅花，但是闻到了梅花的香味，于是就能判断出拐角处就是梅花，这香味的弥漫是不是密度自发地从高到低呢？

为了表达压力自发地从高到低的现象，可以用“山回路转不见君，雪上空留马行处”。可以提出问题：马蹄踏在雪地上，留下了马蹄印，马蹄印会自动恢复吗？

为了表达能质不守恒，可以用“强弩之末，不能穿鲁缟也”，可以提出问题，最开始强弩那么快的速度，到最后连纱巾都穿不透了，强弩的动能去哪里了呢？

案例2：在“湿空气”一章中，会涉及露点温度的概念，为了表达结露的原理，自创一首诗《咏露》，露宿野草尖，最耐五更寒。晴天何处去？扶摇上九天。这首诗除了表达结露的原理之外，还有另外一层含义，就是告诉学生们，不耐五更寒，怎么有机会上九天！年轻人，就是要不断经历风吹雨打，磨练自己吃苦耐劳的意志力，才能不断成长，才能成为家之脊柱、国之栋梁！念念不忘，必有回响，唯美的课堂思政也得到了学生的积极响应，曾有学生写诗反馈——《咏露》，源起一粒尘，凝水露成真。伴阳起轻舞，昊空流云痕。

（三）培养学生节能意识

在动力循环、制冷循环、卡诺循环、逆卡诺循环等章节，均涉及能量利用和热功转换，动力循环中有“热效率”的概念，制冷循环中有“制冷系数”“制热系数”的概念，都与节能相关。与实际生活巧妙结合后，可用来培养学生的节能意识。以蒸气压缩制冷循环为例，该章节会涉及提高制冷/制热系数的方法，在讲述时，可以提出一句口号：“给国家省点电，给自己省点钱”。讲述时可以提出以下问题供学生思考：“夏天开启空调制冷，房间内既可以设置26℃，也可以设置20℃，哪个更节能呢？冬天开启空调制热，房间内既可以设置18℃，也可以设置24℃，哪个更节能呢？”然后再结合压焓图讲述原理，让学生从节能的角度明白，夏天不宜将房间内温度设置过低，冬天不宜将房间内温度设置过高。

（四）培养学生批判意识

让学生运用所学知识，经过理性思考后，对社会各种现象做出正确判断，培养学生的思辨能力和独立思考的能力，反对“唯教材论”“唯专家论”。

案例1：熵方程一节，重点介绍熵产，像温差传热，是典型的不可逆过程，也存在熵产，存在作功能力损失。于是引发学生思考“煤改气”的政策是否合理呢？从保护环境，治理雾霾的角度讲，“煤改气”的政策是合理的。但是从能量利用的角度来分析，燃气燃烧温度高，产生的热水温度低，传热温差极大，所以熵产大，作功能力的损失大，存在极大的能级浪费。接着提出问题“如何合理使用燃气呢”，进而提出“冷、热、电”三联供的概念。这个案例不仅可以培养学生的批判意识，还能让学生找到解决问题的途径。

案例2：“热泵”一节讲完后，提出问题“国家出台的煤改电政策是否合理呢？假如这个电的来源是火力发电，而热电厂的热效率一般在40%，用电去供暖，会不会造成更大的能量浪费呢？”然后与学生展开讨论，当空气源热泵的制热系数＞2.5 时，就不会造成更多的能量浪费，因此“煤改电”是合理的。

（五）培养学生的创新意识

课堂内容与指导学生参加科技创新比赛的项目结合起来，不但能加深学生对课堂知识的理解，更能体现学以致用的思想。举例：湿空气热湿处理一节中，湿空气受热后，相对湿度降低，可用来干燥物体；而当物体表面温度低于露点温度时，可冷却除湿。课程内容讲述完以后，向学生提出启发性问题：“如何干燥消防水带呢？”把17 级学生申报的“一种基于热泵的消防水带干燥装置”的专利介绍给学生，以此来激发学生们的创新热情，通过撰写专利、参加比赛等方式，锻炼学生们撰写专利的能力、团队合作的能力、撰写项目申报书的能力、制作实物模型的能力等。到目前为止，累计授权实用新型专利10 余项，包括一种负压烘干机（14 级学生）、一种太阳能和燃气壁挂炉耦合应用的供暖系统（15 级学生）、一种基于硅胶的太阳能、电能辅热的消防水带干燥装置（16级学生）、一种溶液除湿蒸发冷却系统（17 级学生）；累计获得国家节能减排大赛三等奖4 次，获得山东省大学生“互联网+”比赛银奖1 次。学生发挥主观能动性才是创新的源动力；历年学生的作品都可以作为来年授课的素材，真正达到了教学相长的效果。

三、结束语

本文结合工程热力学的教学内容，总结出8 个案例，实现对5 个德育目标的有效支撑；提出了使用原创诗词进行思政的方法，培养学生正确的人生观；将唯美的诗词与工科较为枯燥的基本概念结合起来进行无痕思政，培养学生的文化自信；将日常生活与专业结合起来，培养学生的节能意识；将国家相关的能源政策与课程内容结合起来，培养学生的批判意识；提出启发性问题，采用申报专利、参加科技创新比赛等方式，培养学生的创新能力。

工程热力学中可挖掘的思政元素很多，方式方法也更加多样。本文中提到的方式方法满足新工科一流课程的建设要求，且具有普适性，适合在专业基础课和专业核心课中推广。随着思政素材的逐年积累，可以不断改进思政案例和完善思政内容。