【课程思政教学案例】《传热学》课程

课程思政教学案例：《传热学》课程一、课程简介热能传递过程是与人类生存和发展最为密切的物理过程之一，在人们的日常生活和科学技术的各个领域都有十分广泛的应用，而研究温差作用下热能传递规律的学科就是传热学。大家都知道，热能传递有三种基本方式，因此传热学主要介绍热能传递三种基本方式的概念、原理和计算方法，目的是使学生获得扎实的热能传递规律的理论基础，掌握解决工程复杂传热问题的基本方法并具备相应的计算和分析能力。我校是石油石化特色鲜明的高水平大学，毕业生广泛就业于石油石化等能源开发、生产和加工领域。近年来，尽管行业在能源利用方面取得了广泛的技术进步，但仍然是我国的高耗能行业之一。因此，节能降耗成为行业可持续发展的关键。传热学作为我校能源动力类专业、石油类优势骨干专业的学科基础课程，不仅要讲授课程的学科专业知识，还要将课程与行业发展和社会需要紧密结合起来，在传授知识的同时，不断提高学生的家国情怀、人文素养和职业规范，建立起“节能优先”的意识，使他们成为能适应行业和社会发展需要的高素质人才。二、课程思政设计思路从落实“立德树人”需要的角度重新审视课程及课程教学。作为我校能源动力类专业和石油类优势特色专业的学科基础课，传热学以满足“高素质工程技术人才”培养为目标，以“知冷知热，舒适生活；调温控热，和谐工程”为理念，构建了“知行合一”的课程思政教学模式。传热现象是人们日常生活中最为常见的现象，衣食住行都离不开传热的应用，因此授课过程中首先从学生身边最熟悉的传热现象出发，激发学生的兴趣，引导学生积极思考，在解释了现象的同时实现了知识的传授，使学生能够从专业的角度理解身边的冷热现象。在工程领域，能源动力、石油化工、建筑等传统行业离不开传热学，航空航天、微电子、新能源等许多高科技领域需要传热学的最新研究成果。针对课程知识点，以温度调节或热量控制为目标，引入科技或工程领域的应用背景，形成教学案例，贴着具体应用场景展开教学内容，在解决了问题的同时实现能力的提升。同时，无论是日常生活，还是工程应用，课程最后都会为学生留下关于“节能”的问题思考。所谓“知行合一”的思政教学模式，就是在进行知识传授和能力培养的同时，深入挖掘课程中蕴含的思政元素，培养和激发学生的家国情怀，使学生“知晓”爱家爱国之理；实施教学改革并严格课程管理，激发学生爱学、乐学、善学，培养其爱岗敬业和诚信守则素养，使学生“践行”修身养德之道，实现“知”与“行”在课程学习过程中的统一。课程以新时代立德树人要求和新工科建设作为课程思政切入点，融入并践行社会主义核心价值观，引入并对标工程教育认证标准，形成了“家国情怀、爱岗敬业、诚信守则”的思政目标。其中，家国情怀旨在帮助学生建立正确的“三观”，激发和培养学生的爱国情怀，牢固树立“四个自信”，坚定为民族复兴事业努力读书的信念和决心；爱岗敬业将学生学习本分视为未来工作本分，通过课程教学改革和严格教学管理，培养学生爱学、乐学、善学，进而培养学生未来的爱岗、守业、乐业的职业规范和社会责任感；诚信守则是通过严格教学管理，强化学生的规则意识、诚信意识，夯实学生的立身之本、立德之基。学生通过本课程学习，达成以下三个目标：（1）理解热传导、热对流、热辐射三种基本热量传递方式和综合传热过程的基本概念、基本原理和规律以及工程计算方法，掌握一定的传热学实验技能，理解热传导、对流传热和热辐射中典型热量传递过程的特征。（2）针对工程中的复杂传热问题，能够基于过程特点做出合理的简化假设，建立物理模型和数学模型，并采用恰当的方法进行计算，同时能够分析和判断计算结果的准确性和合理性。（3）具有正确的世界观、价值观和人生观，具备家国情怀；理解工程师应当承担的社会责任，具有“节能优先”意识；爱学乐学善学，具备良好的职业道德和规范，诚信守则。三、课程思政教学案例案例1——无处不在的传热现象（1）知识点简介传热的定义及特征：通过引入生活中常见的热量传递现象，启发学生思考什么是传热现象？如何定义传热现象？传热现象发生的条件是什么？通过系列生活实例帮助学生理解。（2）知识点对应的思政元素作为课程的开场白，引入大量学生熟悉的生活案例，使学生明确传热学就在我们的身边，培养学生观察生活、提出问题、思考问题的意识，同时激发学生的好奇心和学习兴趣。（3）教学设计首先从人的冷暖标准谈起，提出“人的冷暖是以什么为标准？有人说是以环境温度为标准。你是否认可这一说法？”，通过雨课堂发起投票，给出几个“认可环境温度是标准”的例子，引导学生反思这一说法的正确性。接着提问，如果“不认可”，能否给出反例？随机请同学讨论作答。根据大家的讨论，给出反例。如吹风扇和游泳，环境温度一致，为什么感觉不同？再如泰坦尼克号的男女主角，一个在救生筏上、一个在水里，为什么结局不同？接着再举出若干生活中的实例：春捂秋冻是什么道理？为什么千层单不如一层棉？鸳鸯火锅哪个开得快？为什么要晒被子？冰桶挑战为什么称为“挑战”？（这里强调：要有仁爱之心，尽自己可能通过各种方式参与慈善事业，贡献自己的爱心）由冰桶挑战再进一步，改用-195℃的液氮进行挑战，结果会如何？抛出问题，进一步激发学生的好奇心。案例2——家国情怀、勤奋敬业精神的代表-陶文铨院士（1）知识点简介热传导问题的数值解法：导热问题数值解法的基本思想、基本步骤，能够用Taylor级数展开法建立内节点温度场的离散方程，根据运用能量守恒原理建立温度场离散方程，采用高斯-赛德尔迭代法求解温度场离散方程。（2）知识点对应的思政元素两个方面：一是从方法论的角度使学生认识到数值方法是和理论分析法、实验研究法并列的科学研究方法，掌握导热问题数值解法是课程的教学目标之一；二是介绍一位传热学者—陶文铨院士，也是教材编著者。陶文铨院士的贡献是推动了我国计算传热学科的形成和发展，简要介绍陶文铨先生的家国情怀、勤奋敬业、淡泊名利等事迹。（3）教学设计通过作业、研究性作业使学生采用数值方法解决导热问题，从而掌握方法的基本步骤。在本章的开篇，通过工程实例说明理论分析法的局限性后，引出数值方法，直接介绍推动我国计算传热学科形成和发展的陶文铨院士。在简要介绍其学术贡献之后，介绍他的各种事迹，激励学生以陶文铨院士为榜样，学习陶院士的家国情怀、勤奋敬业的精神。案例3——瞄准“卡脖子”难题，迎难而上（1）知识点简介这部分是拓展内容，整个知识点的讲解时间控制在10分钟以内。在讲完热传导问题的数值方法后，简要介绍数值计算的研究手段：自主编程、开源软件和商业软件。依次介绍三种手段的特点和优缺点。（2）知识点对应的思政元素两个方面：一是通过介绍石油工程领域内的若干专业软件，强调掌握专业软件使用的必要性和重要性，帮助学生确立学习目标；二是专业商用软件基本上都是国外公司开发的，极少有国内产品。出于政治目的，国外某些商用软件对我国是封锁的、限制使用的。以此激发学生的学习斗志，增强学生的责任感和使命感。（3）教学设计作为拓展内容，课堂上点到为止。在讲到商用软件时，根据专业特点，分别提几个专业商用软件，强调掌握一款专业商用软件对学生就业、职业发展的重要性，使学生建立对专业商用软件学习的意识和“冲动”。通过讲解西方国家因为政治原因对我国限制使用某些商用软件的“卡脖子”现象，揭露西方国家的虚伪本质，激发学生的学习斗志，鼓励学生结合自身的兴趣和爱好，投身国产软件开发，提高我国在专业商用软件的话语权和主动权。案例4——展示国家建设成就，激发爱国热情（1）知识点简介热管简介：热管是20世纪60年代发展起来的高效导热元件，介绍热管的构造，工作原理，什么是热管的壳体材料和工作介质的相容性，热管内热量传递过程的分析与讨论，热管的工程应用。（2）知识点对应的思政元素以青藏铁路为例介绍热管的工程应用，采用热管解决了青藏铁路的千里冻土难题，具体介绍青藏铁路，介绍“挑战极限、勇创一流”的青藏铁路精神。（3）教学设计在介绍完热管的构造、工作原理、热管的壳体材料和工作介质的相容性和热管内的热量传递过程后，引出热管在青藏铁路上的应用：青藏铁路的建设历程、建设难点，如何利用热管解决难点。最后，通过青藏铁路的建设成就，展示我国社会主义制度的优越性，帮助学生进一步树立四个自信；介绍“挑战极限、勇创一流”的青藏铁路精神，激励学生传承青藏铁路精神，为行业发展、民族复兴贡献自己的力量。案例5——负责任的大国担当（1）知识点简介实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系：实际物体对投射辐射不能100%地吸收，为此定义吸收比、光谱吸收比表示实际物体对投射辐射吸收的份额。实际物体吸收的最大特点是对波长有选择性，即同一表面处于不同辐射环境下的吸收比是不同的，这就为实际物体辐射特性的计算带来困难。（2）知识点对应的思政元素针对实际物体的吸收有选择性，引出温室效应现象。通过分析说明温室效应的原理，结合当前形势说明温室效应对全球气候变化带来的深远影响，介绍我国应对气候变化所做的承诺，彰显了中国的责任与担当，激发学生的自豪感、责任感和使命感。（3）教学设计为了帮助学生理解实际物体的吸收具有选择性，通过阳光下的小轿车、蔬菜大棚等例子来说明温室效应的原理。讲完知识点后，参照小轿车、蔬菜大棚说明地球温室效应产生的缘由。引出工业发展对全球气候变化带来的影响，进而简述人类应对气候变化所做的努力。最后，说明中国应对气候变化所做的承诺、具体行动和成效，和美国的不断退群相比，彰显了中国的责任与担当，同时激励学生增强责任感和使命感，为“碳达峰、碳中和”做出自己的贡献。四、教师感悟古人云，“师者，传道、授业、解惑也”，教师的根本任务就是立德树人。大学的“产品”是人才，而“人才=人+才”，因此即使作为专业课教师，不仅要传授专业知识、培养专业技能，还要关注学生的思想动态和品行修养；不仅要指导学生的专业学习，更要指导学生根据国家和社会需要树立远大理想、做好人生发展规划，紧紧围绕政治认同、家国情怀、文化素养、社会责任、道德修养等方面，培养具有正确三观和家国情怀的社会主义事业的接班人。教师应根据课程特点，立足党和国家的期望和要求，结合当下教师教学、学生学习的“痛点”和“堵点”，深入挖掘课程中的思政素材，编写有情怀、有温度的课程思政教学案例，有机融合专业内容和思政元素，做到课程思政的穿石于滴水、润物于无声的效果。开展课程思政是教师尽职履责的基本要求，也是师德师风的重要体现。不开展课程思政的教师，很难说是一名师德师风合格的教师。因此，作为教师首先要将立德树人作为自己的根本职责和第一要务，秉承“教育者先受教育”的理念，加强理论学习，强化自身修养，提升开展课程思政的能力。同时，不断深入研究自己的专业领域，开拓视野，立足前沿，提高自己的专业能力和水平，提升自身的专业教学能力。作为专业教师，不要将课程思政中的“思政”狭义化，否则就捆住了手脚，不知所措。固然，正确的政治认同是课程思政的重要方面，但不是全部。课程思政中的“思政”主要是指“育人元素”，只要对学生的成长和发展有积极引导作用、有助于激发学生的爱国情怀、探索精神、科学精神、创新精神、奋斗精神等正能量内容，都应当属于课程思政的范畴。基于这一思想，专业教师在挖掘思政元素时就大有可为了。如与学科专业相关的爱国学者、国家在与课程相关领域的成就、课程的前沿或不足、课程发展中的标志性事件、课程相关领域的社会责任、课程涉及的方法论等。由此，课程思政其实没也有那么“神秘”，只要教师认识到位，专业课就会在育人的问题上与思政课同向同行、形成育人的协同效应。五、学生反馈《传热学》自从2019年开设实施课程思政以来，主讲教师一直利用学校的“云课堂”平台中的“课程问卷”功能，了解课程思政的实施效果，下面分结果统计和学生留言两个方面说明学生的反馈。1.统计结果课程问卷中，主讲教师设计了几道与课程思政相关的题目，几个年级的问卷结果统计如下：问卷调查表明，开展课程思政不仅仅是国家人才培养的需要，也是学生个人成长和发展的需要，因为有90%以上的同学认为在专业课中引入课程思政是“重要的”。《传热学》课程围绕着“爱国、敬业、诚信”和“职业规范”所设计的课程思政目标得到了同学们的广泛认同，认同率基本达到100%。设计的课程思政内容对学生的成长和发展起到了促进作用，2020-2021学年的两个课堂学生对课程思政目标的满意度达到了100%，达到了预期的课程思政目的。2.学生的典型留言说明：学生留言是针对整个课程的，而非仅仅针对课程思政的。（1）感谢老师一学期的教诲，学生从老师的课堂上看到了老师您不仅仅是为了考试而讲课，更是为