传热学课程思政融入设计与实践

云南农业大学机电工程学院 郭智群 马彦花 和 婷

《高等学校课程思政建设指导纲要》提出，实施专业课课程思政，使各类课程与思想政治理论课同向同行，为落实立德树人根本任务提供思想政治保障。传热学是能源与动力工程专业的核心基础课程之一，能够为后续锅炉原理和制冷原理等课程的学习奠定理论基础。课程内容严谨深刻、逻辑性强，根据课程体系在课程中添加思政教育环节，提炼出精益求精的工匠精神、严谨科学的治学态度、高尚的爱国情操、人类命运共同体意识等方面思政元素，不仅有助于培养学生知识学习能力，而且有益于对学生进行思想引导和价值塑造，潜移默化地达到育人目标。本文根据课程教学目标，对传热学课程思政元素深入发掘，充分融入课程教学内容，通过教学实践对传热学课程思政实施过程及育人成效进行分析和总结。

一、教学目标与课程思政

传热学课程需要具备高等数学、流体力学和工程热力学等课程作为先修课程，课程具有理论与工程实践结合紧密、公式图表较多、计算难等特点。课程教学目标为，知识目标：掌握热能传递三种方式的基本理论；能够应用数学分析理论和传热学基本原理，对传热过程进行分析、建模和表达，并能对温度场和传热热流量进行计算求解，以获得合理有效的结论。能力目标：具备综合运用传热学基本原理对工程实际传热问题进行系统分析、计算和实验方案设计的能力。具备自主学习的理念，有持续学习和调适发展的能力。素质目标：能够在人类命运共同体框架下就传热问题的解决方案对社会、环境、可持续发展和安全等方面的影响进行分析理解和沟通交流，具有良好的创新意识和团队精神。

基于课程目标，教学团队围绕政治认同、优秀传统文化素养、家国情怀和责任感、使命感等优化课程思政内容供给，逐步建立对传热学课程育人的认知和理解，坚持知识传授和价值引领相统一，将课程思政教育元素与时俱进融入课程教学大纲，并在课程教学中进行全面实践和持续改进。做好学生的思想引领、价值塑造，让学生成为全面发展的能源人才。2020年传热学课程被列入校课程思政示范课培育项目，2021年传热学课程被列为学校一流本科课程。

二、课程思政元素挖掘与融入

深入挖掘适宜的思政元素有机融入课程内容对于课程思政教学改革至关重要。如果所挖掘的思政案例生搬硬套无法渗透“传热学”知识体系，将会使课程思政教学效果大打折扣。在教学过程中应深入考虑传热学课程思维方式和思政内涵，正确充分挖掘教材与课程中所蕴含的隐性思政元素。

（一）坚定科学精神与家国情怀

传热学课程涉及导热、对流及辐射三种热能传递方式，基本定律和图表多，理论性较强，推导计算抽象复杂，学生存在畏难和厌学心理。在教学中通过讲述传热学曲折前进的发展历史，傅里叶、普朗特和基尔霍夫等科学家不断探索百折不挠的科学研究精神，培养学生见贤思齐、学习科学家潜心学术求实进取的精神。课程教材选用“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材、陶文铨编著的《传热学（第五版）》。陶文铨院士是交通大学西迁后首批奔赴祖国西部报到的本科生，课上为学生播放陶文铨院士的采访视频，使学生深刻感受陶院士弘扬传统、艰苦创业的西迁精神和胸怀大局、无私奉献的爱国情操。

导热部分教学中讲解“保温材料”的界定与发展，一般将导热系数小的材料称为保温材料，其界定值与各国保温材料生产与节能技术水平有关。20世纪50年代，我国取值为0.23W／（m·K），80年代取值降低为0.14W／（m·K），2008年的国家标准中界定值减小到0.08W／（m·K）。近年来随着纳米技术的发展，纳米多孔材料的有效导热系数低至0.02W／（m·K）以下。这些数据背后是一代又一代能源人继往开来的杰出贡献，也是我国节能减排事业蒸蒸日上的有力佐证。通过这样的思政案例，不仅可以使学生体会到中国的高速发展与守正创新，提升民族自豪感，还能促使将个人发展与祖国命运紧紧联系的使命感和责任感，克服畏难情绪，从而提升对传热学的学习兴趣和内驱力。

（二）渗透唯物辩证法

唯物辩证法是思政教育的核心内容之一，传热学课程中热能传递规律与唯物辩证法相互印证。发掘传热学课程所隐含的唯物辩证法理论，推进传热学课程与思想政治课程同向同行，能够帮助学生巩固唯物辩证法逻辑思维体系，深刻认识并尊重自然发展规律。

历史上外掠平板湍流对流传热关联式曾利用“比拟理论”，通过比较容易测定的湍流阻力来推导得到。比拟理论充分诠释了唯物辩证法“世界是普遍联系的”这一重要内容。故在对流换热教学中，讲述流体外掠平板传热时强调比拟理论的定义及应用，使学生加深对动量方程和能量方程内涵的理解与掌握，还能够进一步内化马克思主义“联系的普遍性”理论。让学生懂得面对复杂情况时，要运用普遍联系的观点看待问题，善于总结规律进而举一反三。

唯物辩证法指出，矛盾普遍存在，任何事物都由对立统一的矛盾构成。要善于一分为二利用矛盾分析法来处理矛盾。传热过程的分析和计算这一章节中，启发式教学引导学生思考：圆管外敷设保温层和圆管外增加肋片都使外表面积增加，即增加了导热热阻而降低了表面对流传热热阻，为什么一般情况下增加肋片可以强化换热，但敷设保温层却削弱换热？其原因是增加表面积后所引起的对流热阻减小量与导热热阻增加量的相对大小，改变程度较大的热阻就是矛盾的主要方面，而改变程度较小的则属于次要方面。保温层多由导热系数较低的保温材料组成，外径的增加使得换热面积增大，因此对流换热热阻减小程度远小于导热热阻增大程度，于是总热阻增加达到削弱传热的目的。相反，肋片多由导热系数较高的金属制成，总的热阻显著低于光滑管。讲述过程中要循循善诱，使学生明白在处理某个矛盾时，要清楚辨识矛盾的主次两个方面，不能均衡用力，而要有的放矢、两点兼顾。

（三）弘扬中国优秀传统文化，增强文化自信

中国优秀传统文化要走入当下，走向未来，要使优秀传统文化浸润人心，丰富人们的内涵，增强学生文化自信，就要做创造性的转换。古诗词是我国和民族劳动、生活的精神产物，是人们为之骄傲的精神力量，传热学课程中创新地引入中国古诗词是一种崭新的探索。在讲授凝结换热时带领学生一起赏析古诗《夏日南亭怀辛大》。这首诗抒发了诗人对老友的怀念之情，其中的情境描写“竹露滴清响”意为竹叶轻轻滴下露珠发出清响。这句诗将水蒸气与低于饱和温度的竹叶壁面接触时形成凝结传热现象，以及凝结液汇聚滴落的情形描述得诗意灵动，形象逼真，与前文“山光落”和“池月上”刻画出来夏日傍晚太阳辐射降低，温度下降相呼应，真实而唯美地勾勒出夏夜的美好景致。引导学生以强大的文化自信作为个人奋斗的基础动力，从生活中、诗词中体会凝结传热的现象，在古诗词的熏陶下逐步形成传热学独有的美学欣赏。

（四）树立“节约减排”的工程伦理

近年来全球能源供需矛盾突出，我国也一度出现能源区域性、时段性供应紧张情况。提高能源利用效率是维护我国现阶段能源供需平衡的重要手段。习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上提出了“双碳”目标，即CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。因此通过传热学的学习要培养学生将来从业过程中具备“节能减排”的工程伦理。通过典型一维稳态导热的讲授，应使学生认识到工程应用中减少热损失的重要性，合理增厚保温层能够削弱传热，减少不可逆损失，节约能源，使学生在进行热能开发利用和设计过程中笃行爱国敬业精神，树立“节能”的思想理念。学习辐射换热后，课堂讨论导致全球变暖的原因。引导学生明确，当工业发展所排放的大量CO2和CFCs等对红外波段辐射具有一定吸收率的气体聚集在地球外围时，这些“温室气体”不会阻挡太阳对地球发出的短波辐射，但会使地球发出的长波辐射无法散发到宇宙空间，从而致使地球表面的温度随之升高形成“温室效应”，严重威胁动植物和人类的生存发展。告诫学生应当在人类命运共同体的框架下掌握温室效应概念及防治措施，牢固树立“减排”的环保意识，帮助学生养成节能减排、低碳出行、绿色生活的良好习惯，提升能源学子的责任感与使命感。

三、课程思政育人成效

要达到课程思政教育效果，依赖于学生对课程思政案例的认知和理解，因此传热学课程注重学生参与教学管理，包括课程思政内容挖掘与融入形式探讨，选取大学生接受度较高且符合课程思政教育目标的案例和内容作为课程思政元素，最后由学生参与课程思政成效的观察、测评与调查反馈等。

通过对传热学授课对象进行课程思政满意度问卷调查，结果表明在课程思政作用上，43%的学生认为课程思政能加深自身对社会主义核心价值观的理解及对传热学工程应用的思考有很好的促进作用，45%的学生认为有部分促进作用，只有2%的学生认为课程思政可有可无，没有明显促进作用。通过课程思政潜移默化的影响，32%的学生意识到需要理论联系实际，解决热量传递问题；35.71%的学生意识到“节能减排”的工程伦理，能够理解国家能源发展战略，树立节能环保的理念；15.48%的学生认为强化巩固了唯物主义辩证法基本理论；13.1%的学生意识到抓住主要矛盾的方法论可以帮助解决很多工程及实际问题；只有3.57%的学生没有意识到课程思政传递的价值理念。在学习收获和感悟上，100%的学生对课程中穿插思政元素感觉到有收获，其中，8%的学生认为课程思政可以更好地理解传热学内容；23%的学生表示能够激发自己学习的兴趣；15%的学生认为课程思政能够在生活中指导自己的行为；8%的学生认为课程思政增强了民族荣誉感和归属感；46%的学生觉得课程思政的融入能够了解时事并与传热学联系。从问卷调查和走访调研可以看出，融入课程思政进行课程实践后，不仅学生学习兴趣显著提升，而且增强了民族自豪感和自信心，有效树立了“节能减排”的发展理念，较好推进了协同育人的实质效果，传热学课程思政逐步构建出知识传授、能力培养和价值引领相统一的课程体系。

四、结语

课程思政的宗旨是将专业知识传授、个人能力培养、价值取向引导和思想道德引领自然结合起来，形成较为系统化的育人机制，从而解决好立德树人的根本问题。通过传热学课程思政建设实践得到以下经验：第一，学生的认知水平与接受规律是呈现课程思政成效的基础。贴近学生、贴近实际生活的思政元素，以及呼应已经学习过的思政课程内容更容易被学生接受和吸收。牵强附会或超出学生认知，容易使学生一知半解、不得要领，丧失对课程思政内容的兴趣，达不到教学目标。第二，深入挖掘专业知识思政内涵是提升思政效果的关键。从调查问卷和走访调研情况来看，所挖掘的课程思政案例不仅利于加深学生对专业课内容的理解，而且有助于学生从挖掘出的思政内涵获益，得到正能量的价值和理念，获得奋发向上积极进取的内驱力，收获“节能减排”的职业准则和工程伦理，感受优秀传统文化的熏陶。第三，专业课教师的思政敏感程度是进行课程思政建设的保障。教师自身对思政要素的透彻领悟，能够巧妙熟练驾驭思政案例并灵活穿插在课程内容中，对于课程思政的课堂组织和实施来说非常重要。否则即使课程蕴含数量可观的思政案例，囿于教师思政理解力和教育方法的限制，课程思政也难以取得预期效果。激活教师思政思路，加强课程思政建设，才能更好促进学生成长成才。