天津理工大学丨《工程热力学》“课程思政”优秀教学案例

天津理工大学工程热力学“课程思政”

优秀教学案例

机械工程学院  俞洁

俞洁，天津理工大学机械工程学院讲师，博士。主讲课程获批天津市一流线上课程。曾获得天津市首届教学创新大赛二等奖；天津市青年教师教学基本功竞赛并获得一等奖第一名；天津理工大学优秀毕业设计指导教师等荣誉。

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一、课程基本情况

《工程热力学》是能源动力、新能源以及轮机工程专业基础课程，授课对象为本科二年级学生，授课学时数为68学时。

通过课程的学习，使学生掌握热力学基本原理，常见工质的性质及相关热力过程，从而进一步研究整套热力循环装置的能量转换规律，使学生掌握提高能源转化效率、合理利用能源的途径。

通过课程的学习，使学生建立正确地用能观，增强学生对我国能源问题的忧患意识和责任意识，培养学生创新思维和创新意识，提高学生的独立思考和工程实践能力。

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二、“课程思政”的建设理念和教学设计

2021年3月15日，习总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，研究促进平台经济健康发展问题和实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措，总书记在会上发表重要讲话强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。在“双碳”背景下，课程有机融入思政元素对学生的三观引领意义重大。

首先通过课程知识点尽量多的发掘思政元素，使得这一过程逐步达到内容丰富、衔接无缝；再通过教学内容发掘哲学思想，提供正确的方法论和思维方式；之后，通过国家重大工程中的能源利用科技前沿的飞速发展，一起与同学们讨论，提高爱国热情和民主自豪感；最后，在教学方法方面引入研究式学习法，学生自主调研清洁低碳安全高效的能源利用的案例，让学生参与到课堂中来，在课堂做展示和演讲，激励同学们的科研热情、培养科研素质。

教学过程中讲述我国在构建清洁低碳安全高效的能源体系中取得的巨大成就，使学生既有自豪感，又对学习的专业充满信心，同时收获了学习热情和兴趣，培养本科生的“专业自信”和“价值认同”，体现了“四个自信”和“五个认同”。

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三、“课程思政”教学特色和创新

《工程热力学》课程学习的最终目的就是如何合理而有效的利用能源，也就是节能，而这正是在消费侧实现双碳目标的根本途径，在课程教学中要体现出工程实践与环境、社会可持续发展间的关系。习近平总书记指出，专业课程教学育人不仅要实现专业层面的技术能力要求，同时更要注重思政方面的非技术能力的培养。因此，课程中逐步渗透、引导、推进课程思政教育，立足课程思政教学目标，分别从节能和环保的联系，节能的本质和如何节能等方面，从意识、原则、思维和能力不同层面实现完整的课程思政教学逻辑体系设计，使课程思政贯穿于整门课程的学习中。

课程采用基于智慧树平台的线上线下混合式教学模式，推进信息技术与课堂教学深度融合，实施探究式、启发式、案例式、讨论式等教学方式方法，突出对学生创新思维和创新意识的培养，增强学生自主学习和个性化学习的兴趣，提高学生的独立思考和工程实践能力，强化学生工程意识的建立和工程实践能力的培养。让学生了解所学的热力学专业知识与社会需求之间的紧密关系，引导学生如何用所学的专业知识解决工程实际问题，培养其爱国主义、专业情怀、科学思维，使得其成为具有高尚道德情操和社会责任感的工科一流专业人才。

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四、“课程思政”教学实施的具体案例

6.1 水在定压下的蒸汽发生过程

1. 知识引入

水蒸气易获得，不会污染环境，因此，水蒸气在工程上应用极广，从瓦特的蒸汽轮机到我国的蒸汽航母，都体现了水蒸气的应用价值。

通过神舟十二号升空过程中的巨大白色烟雾进行提问，引发学生的求知欲：白色烟雾究竟是什么？航天员杨利伟书中描述的内容怎么理解?在一个标准大气压下水蒸气的定压发生过程是如何实现的？

思政目标：在课程设计中，结合神州十二号火箭升空过程蓄水池的吸热问题，将工程应用引入到课堂中，既开展了专业知识的教授，也增加了学生对国情的了解，让学生知道中国在航天领域的竞争力，认识到祖国之强大，激发其作为一个中国人的自豪感和爱国情怀，从而端正自身的人生价值观，把个人价值和社会价值结合起来，利用所学知识与技术为社会做贡献。

2. 知识讲解

运用讲授法重点讲解一个标准大气压下水蒸气的定压发生过程。首先举例家中烧开水的过程，引出水定压加热的三个阶段-预热阶段，汽化阶段和过热阶段，说明这三个阶段温度变化的特点，并提出水蒸气所对应的五种不同状态-未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽。通过介绍水蒸气的定压发生过程，解释了视频案例中火箭发射台下方要设置水槽的原因。

运用情景演绎法，通过PPT给同学们呈现出水蒸气发生过程的装置和实验条件，更加便于学生的理解。

运用作图分析法将一个标准大气压下水蒸气的定压发生过程绘制在温熵图上，并对水蒸气定压下的吸热和放热过程进行介绍。

运用举例法，由压力锅的例子提出随着压力的升高，饱和温度也升高，由此引出不同压力下水的定压蒸汽发生过程有哪些相同和不同之处的问题？通过比较分析，将压力升高后的水蒸气的定压发生过程绘制在温熵图上，并得出结论：随着压力升高，汽化阶段不断变短，当升高到某一压力时，汽化阶段变为一个点，从而引出本节课难点内容临界点。

以提问的方式，让学生思考并明确水由气态相变到液态的途径以及永久气体的理解。

※难点——理解“临界点”，并由此提出了永久气体的概念，以及气体液化的两种方法，降温和加压。

运用作图分析法将不同压力下水蒸气的定压发生过程绘制在p-v上，比较在两张图上饱和水线和干饱和蒸汽的斜率并分析原因，进一步理解发生过程。

结合工程案例国家速滑馆的制冰技术讲解，国家速滑馆是最早提出使用二氧化碳跨临界直冷制冰系统的冬奥场馆，也是技术最复杂、功能最多、制冰面积最大的二氧化碳跨临界直冷制冰系统的绿色、环保冬奥场馆。

二氧化碳跨临界直冷制冰技术是当前冬季运动场馆最先进、最环保、最高效的制冰技术之一。它的应用，不仅能够为冬奥会比赛提供温度高度均衡的冰面，同时它还可以使国家速滑馆碳排放量接近于零。通过项目的介绍，传播先进技术，激励民族自豪感，推动学生树立正确的科观和实践精神，再次鼓励学生掌握知识、勇于开拓创新。大国重器和自主创新技术是科技强国的重要途径。

3. 平台互动讨论与作业

设置平台头脑风暴，布置作业。通过讨论与思考，强化学生对本节课知识点的认识和记忆，同时锻炼学生应用所学知识分析解决问题的能力，鼓励学生利用所学知识积极创新，解决目前亟待解决的能源问题。

4. 课堂小结

用简洁明快的话语对本节课的知识点进行总结，强调关键知识点，强化学生的记忆和理解并布置互动作业，请同学们回去收集资料，调研新中国成立以来，特别是改革开放以来，水蒸气在各能源利用领域的应用，形成调研报告，同时进行课堂展示和演讲，每组讲5至8分钟。以下是学生汇报的截图。

5. 教学反思

问题式教学有助于引导学习，采用智慧树平台的混合式教学模式，学生在学习过程中，课前主动学习，课中积极反馈，课后及时总结，提高了学习效果。但是还需思考如何更好地处理学习小组分工完成的课前自主学习与课上互动学习的关系？

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五、教学效果与成果展示

将思想政治教育融入高校教学之中，实现立德树人润物无声的目标。课程从节能和环保的联系，节能的本质和如何节能等方面，使课程思政贯穿于整门课程的学习中。下图为绪论课中，学生针对如果仍采用大量消耗资源、严重破坏环境的发展模式，将不利于经济社会的可持续发展进行的讨论，从而树立学生的节能意识及从我做起的社会责任感，增强了学生使命感，责任感，懂得依靠自己所学，承担社会责任是实现自我价值的必由之路。

通过课程思政的开展，学生的学习态度有了一定转变，学生反应，以前主要关注点在知识本身上，现在会在学习过程中思考前任面对问题是怎么做的，我为什么要这么做，我应该怎么做，明确了学习目标，也让学习更有动力。

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六、教师感悟

高校思政教育是每一位高校教师的责任，同样也是每门课程教学都应该承担的任务。

作为一名能源与动力类专业教师，我们的专业致力于能源的高效利用、新能源的开发、先进动力装置的制造，在向学生传授专业知识的同时，要注重强化学生工程伦理教育，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。

课程思政教学不仅仅限于课堂，课前课后都可以利用信息化教学手段适时展开，润物无声地设计有情怀、有温度、有爱的课程思政教学案例。作为教师我还要不断提升自我修养，深入研究自己的专业领域，才能传授学生科学思维方法和正能量的品质道德观，使他们成为有能适应社会，服务于社会发展的综合型技术人才。