張 偉，胡柏松，王德武，白玉石，劉 燕，鄧會寧，張少峰

(1 河北工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，天津 300130；2 河北省“巨人計劃”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊-河北工業(yè)大學(xué)河北省蒸發(fā)

結(jié)晶及干燥工程技術(shù)研究中心創(chuàng)新團隊，天津 300130；3 中建電子信息技術(shù)有限公司，北京 100123)

新時代背景，對專業(yè)人才培養(yǎng)和教學(xué)也提出了更高的要求。習(xí)近平總書記在關(guān)于高校思想政治工作的論述中指出，所有課堂都有育人功能，各門課程都要守好一段渠、種好責(zé)任田，將各類課程與思想政治理論課程同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。通過專業(yè)課程教學(xué)育人不僅要實現(xiàn)專業(yè)層面的技術(shù)能力要求，同時更要注重思政方面的非技術(shù)能力的培養(yǎng)。如何以潤物無聲的方式將課程思政教學(xué)融入到理論性和專業(yè)性強的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，也是當(dāng)前工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教師課程思政建設(shè)的重點工作[3-4]。工程熱力學(xué)課程本身承載了知識、意識、思維和能力等多方面的要求[5]，如何定位課程，傳授知識，傳播學(xué)科理念，滲透人文教育在其中，值得深思和改進。本文結(jié)合具體專業(yè)課程內(nèi)容和實例，探討了工程熱力學(xué)課程思政教學(xué)的設(shè)計思路和實施方案。

1 工程熱力學(xué)課程思政教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)是課程教學(xué)上所要達到的最終結(jié)果，其具體要求是課程教學(xué)設(shè)計和實施的重要依據(jù)。工程熱力學(xué)是一門研究熱能的有效利用和與其它形式能量(機械能)的轉(zhuǎn)化規(guī)律的課程[6]。作為節(jié)能的理論基礎(chǔ)，在課程教學(xué)中要體現(xiàn)出工程實踐與環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展間的關(guān)系，因此教學(xué)目標(biāo)需從專業(yè)和思政兩個方面綜合設(shè)定。教學(xué)目標(biāo)具體在技術(shù)能力培養(yǎng)的專業(yè)層面，是使學(xué)生在學(xué)習(xí)熱力學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上，了解并掌握理想氣體和實際氣體的性質(zhì)及相關(guān)熱力過程，從而進一步研究整套熱力循環(huán)裝置的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，最終讓學(xué)生掌握提高能源轉(zhuǎn)化效率、合理利用能源的途徑。教學(xué)目標(biāo)具體在非技術(shù)能力培養(yǎng)的思政層面，是使學(xué)生能夠在熱力學(xué)工程應(yīng)用中樹立正確的節(jié)能與環(huán)保意識，明確節(jié)能本質(zhì)和合理用能原則，在過程工業(yè)設(shè)計與開發(fā)方案中培養(yǎng)安全可靠、高效節(jié)能及綠色環(huán)保的工程思維，并具備對方案的實施效果與既有的技術(shù)指標(biāo)進行對比評估的能力。

2 工程熱力學(xué)課程思政教學(xué)設(shè)計思路

3 工程熱力學(xué)課程思政教學(xué)設(shè)計實施方案

3.1 樹立節(jié)能和環(huán)保意識

在基礎(chǔ)理論與工質(zhì)性質(zhì)模塊，可逆和不可逆過程是熱力學(xué)問題分析最基本的兩個概念。可逆過程是熱力學(xué)系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程到達另一狀態(tài)后，如果存在另一過程，它能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，既使系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時又完全消除原來過程對外界所產(chǎn)生的一切影響的理想過程。反之，如果無論采用何種辦法都不能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原，則原來的過程稱為不可逆過程。以上述概念來探討人類社會，人類所處的環(huán)境本身就是一個熱力系統(tǒng)，在其運轉(zhuǎn)過程中，存在物質(zhì)循環(huán)和能量流動。能量流動是不可逆的，這也就意味著人類活動通過工程實踐改造環(huán)境，這個過程也不可逆的，但為了生存和維持自身社會的可持續(xù)發(fā)展，必須注重環(huán)境保護。

能源的類型包括一次能源和二次能源，能源利用就是能量的轉(zhuǎn)化過程。通過化石燃料燃燒將其化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎笤偌右岳玫谋壤匀皇钱?dāng)前能源利用的主要方式之一。但是化石能源燃燒利用的過程存在兩個關(guān)鍵問題：一個是污染物排放引起的環(huán)境問題，另一個是熱能與其它形式能量轉(zhuǎn)換效率低的問題。從環(huán)保的角度而言，一方面需要開放更多的清潔能源利用技術(shù)，另一方面就是要提高熱能利用效率，即節(jié)能。節(jié)能和環(huán)保二者是相輔相成的關(guān)系，節(jié)能就是環(huán)保，節(jié)能和環(huán)保的意識應(yīng)深植于工程和社會發(fā)展始終。

3.2 明確節(jié)能本質(zhì)和合理用能原則

3.3 培養(yǎng)技術(shù)可行、安全可靠、高效節(jié)能工程思維和提升基于節(jié)能理念對比方案評估能力

在熱力循環(huán)模塊，蒸汽動力循環(huán)是火力發(fā)電廠的基本設(shè)計模型，其基本原理是利用循環(huán)工質(zhì)水蒸汽將燃料燃燒釋放的熱能通過熱力循環(huán)轉(zhuǎn)化為機械能。作為動力循環(huán)，熱效率的高低直接關(guān)系著能量的轉(zhuǎn)化情況和運行成本。教學(xué)過程中，通過理論模型理想化簡化、熱力過程分析可以得到影響蒸汽動力循環(huán)熱效率的熱力參數(shù)。按照熱力學(xué)的分析方法，可知通過提高過熱蒸汽壓力、溫度和降低乏汽壓力來提高熱效率。但是提高過熱蒸汽壓力、提高過熱蒸汽溫度和降低乏汽壓力，分別受鍋爐設(shè)備、透平機械安全性和環(huán)境條件限制。在工程設(shè)計時我們不僅要考慮節(jié)能的要求，還需要從設(shè)備操作成本和熱效率運行成本兩方面的經(jīng)濟性、以及關(guān)注乏汽干度對透平機械安全運轉(zhuǎn)、設(shè)備材質(zhì)和強度安全性、以及環(huán)境條件能否實現(xiàn)等方面綜合評價，確定合理的電廠運行方案和參數(shù)。將蒸汽動力循環(huán)熱力學(xué)理論與實際條件進行對比，可培養(yǎng)學(xué)生在工業(yè)設(shè)計上具有技術(shù)可行、安全可靠、高效節(jié)能的工程思維。

冬天取暖季，常遇到取暖方式選擇的問題。通過熱泵循環(huán)的學(xué)習(xí)可知空調(diào)取暖是基于熱泵循環(huán)借助熱泵裝置將熱量由低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩?。空調(diào)采用電能驅(qū)動，從低溫環(huán)境中吸取熱量，并將其傳輸給高溫室內(nèi)空間以供使用，傳輸?shù)礁邷責(zé)嵩粗械臒崃坎粌H大于所消耗的能量，而且大于從低溫?zé)嵩粗形盏哪芰?，而電暖氣則是直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能。市面上空調(diào)的制熱量與輸入功率的比值(供熱系數(shù)COP)大多在3～5之間，電暖氣的COP小于1，理論上消耗相同數(shù)量的電能，通過空調(diào)的熱泵循環(huán)比電暖氣可以使室內(nèi)獲得更多的熱量。長期使用的情況下，空調(diào)取暖具有更低的運行成本，更節(jié)能，但是空調(diào)設(shè)備前期投資高，相比之下電暖器設(shè)備成本低廉，局部升溫很快，布置靈活，在實際選擇時應(yīng)根據(jù)使用需求，合理選取供暖方案。由日常生活中實際問題回歸到熱力學(xué)理論分析，使學(xué)生能夠基于節(jié)能環(huán)保理念對不同方案進行對比評估能力得到提升。

4 結(jié) 語

針對工程熱力學(xué)課程是工程實踐節(jié)能理論的基礎(chǔ)，將課程思政教學(xué)定位在體現(xiàn)工程實踐與環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展間的關(guān)系，設(shè)定了專業(yè)和思政教學(xué)目標(biāo)。在課程思政教學(xué)設(shè)計和實施上，結(jié)合基礎(chǔ)理論與工質(zhì)性質(zhì)、過程能量分析和熱力循環(huán)課程模塊的專業(yè)知識由淺入深的遞進脈絡(luò)，從樹立節(jié)能和環(huán)保意識，明確節(jié)能本質(zhì)和合理用能原則，培養(yǎng)技術(shù)可行、安全可靠、高效節(jié)能工程思維和提升基于節(jié)能理念對比方案評估能力不同層面構(gòu)建了工程熱力學(xué)完整的課程思政教學(xué)邏輯關(guān)系體系。相關(guān)思路和設(shè)計理念可為其他工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程的課程思政教學(xué)提供參考。