史磊，鄧甜

（中國民航大學(xué)中歐航空工程師學(xué)院，天津 300300）

“工程熱力學(xué)”是研究熱能與機(jī)械能及其相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容涉及我國能源安全、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、能量轉(zhuǎn)化裝備、節(jié)能減排等，具有理論性強(qiáng)、概念抽象、知識(shí)點(diǎn)多、公式復(fù)雜、系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，具備天然的課程思政屬性。本文所討論的“工程熱力學(xué)”隸屬于中國民航大學(xué)中歐航空工程師學(xué)院，課程采用46 短學(xué)時(shí)教學(xué)模式，在本科第七學(xué)期開設(shè)?！肮こ虩崃W(xué)”課程內(nèi)容飽滿、案例豐富、邏輯嚴(yán)密，充分吸收法國工程師院校的教學(xué)特點(diǎn)，緊密結(jié)合工程實(shí)際，以鍛煉學(xué)生推理判斷能力、提升知識(shí)運(yùn)用能力、強(qiáng)化計(jì)算分析能力，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感和民族使命感為目標(biāo)。

一、國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)相關(guān)院校已針對(duì)“工程熱力學(xué)”開展了課程思政建設(shè)并且取得了顯著成果。范晶等人討論了在能源與動(dòng)力工程專業(yè)中開展“工程熱力學(xué)”課程建設(shè)的必要性，并指出教師的示范教育作用、經(jīng)典案例的引入和思政元素的挖掘是開展課程思政建設(shè)的具體措施。

杜芳莉等人以建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)為例開展了“工程熱力學(xué)”課程思政的改革探析，制定了課程思政改革的思路及步驟，確立了德育目標(biāo)并梳理了思政元素等。

婁欽等人對(duì)“工程熱力學(xué)”教學(xué)進(jìn)行了調(diào)整與完善，提出“開放式育人教學(xué)模式”，即春風(fēng)化雨浸潤性思辨能力，堅(jiān)持以人為本、立德樹人價(jià)值觀和構(gòu)筑平等合作的新型師生關(guān)系，從而建立思政教育協(xié)同創(chuàng)新課程教學(xué)模式。

劉高潔介紹了“工程熱力學(xué)”課程的特點(diǎn)和該課程中思想政治教育的核心內(nèi)容，提出在專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中開展思想政治教育的具體舉措。

綜上所述，目前在“工程熱力學(xué)”課程中開展思政教育的系統(tǒng)性有待加強(qiáng)，思政元素與專業(yè)知識(shí)的有機(jī)融合不夠深入。課程組結(jié)合自身情況，以氣體動(dòng)力循環(huán)教學(xué)內(nèi)容中6 學(xué)時(shí)的布雷頓循環(huán)（授課+習(xí)題+實(shí)驗(yàn)）為例開展課程思政建設(shè)的探索與實(shí)踐。

二、課程思政建設(shè)的設(shè)計(jì)與思考

本文將從中國航空工程師學(xué)院的具體實(shí)情出發(fā)，結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)開展適合該院的航空航天類專業(yè)方向“工程熱力學(xué)”課程思政建設(shè)，主要包括五個(gè)方面：參與人員、思政元素、教學(xué)方法、教學(xué)過程和教學(xué)評(píng)價(jià)。

圖1 課程思政建設(shè)的五個(gè)方面及其相互作用關(guān)系

參與人員作為中心環(huán)節(jié)與其他四個(gè)方面都產(chǎn)生相互作用。教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)挖掘思政元素，不斷創(chuàng)新教學(xué)方法，依托多樣化的教學(xué)手段構(gòu)建覆蓋線上、線下的全時(shí)空教學(xué)過程，在教學(xué)過程中融合教學(xué)評(píng)價(jià)，及時(shí)獲取課堂反饋并調(diào)整教學(xué)方案。教師和學(xué)生共同實(shí)施教學(xué)評(píng)價(jià)并根據(jù)實(shí)際情況不斷修改和優(yōu)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)評(píng)價(jià)的反饋有助于思政元素的進(jìn)一步凝練和完善，使得整個(gè)課程思政教學(xué)形成持續(xù)優(yōu)化的穩(wěn)定閉環(huán)系統(tǒng)，給教師和學(xué)生帶來深刻影響。

（一）參與人員

李國娟指出課程思政建設(shè)的關(guān)鍵在教師，史玉鳳談到了課程思政中的教師責(zé)任，強(qiáng)調(diào)教師要遵紀(jì)守法、熟練掌握所承擔(dān)課程、關(guān)心國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀等。本課程組教師自承擔(dān)“工程熱力學(xué)”課程以來，不斷提高自身專業(yè)水平，瞄準(zhǔn)航空與能源產(chǎn)業(yè)，開展了廣泛而深入的調(diào)研，先后在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、研制、維修單位實(shí)習(xí)，與國內(nèi)高水平院校建立深度科研合作。在教師育德能力培養(yǎng)方面，授課教師積極參加疫情防控工作、學(xué)校建黨百年系列活動(dòng)等，感受祖國的強(qiáng)盛，實(shí)現(xiàn)精神的升華，將紅色基因溶于血液，將光榮使命銘記于心。

課程思政不單考慮“供給側(cè)”，更要考慮“需求側(cè)”，針對(duì)學(xué)生特點(diǎn)因材施教，只有“知己知彼”，才能“百戰(zhàn)不殆”，發(fā)揮出課程思政的最佳育人效果。以中歐航空工程師學(xué)院工程熱力學(xué)的教學(xué)活動(dòng)為例，該活動(dòng)面向的學(xué)生群體為剛剛結(jié)束預(yù)科教育進(jìn)入工程師階段的大四學(xué)生，在授課方式上更加青睞于嚴(yán)密的邏輯推理和公式推導(dǎo)，缺乏專業(yè)認(rèn)知，學(xué)生在授課學(xué)期內(nèi)要進(jìn)行研究生入學(xué)統(tǒng)一考試和本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，課業(yè)負(fù)擔(dān)偏重，精神壓力較大。鑒于此種情況，任課教師在學(xué)期伊始就應(yīng)強(qiáng)調(diào)作為考研科目之一的“工程熱力學(xué)”課程學(xué)習(xí)的緊迫感，強(qiáng)化前期學(xué)習(xí)效果，融合思政元素做好課程導(dǎo)入，通過1—2 節(jié)大課逐步完成由推導(dǎo)型授課向講述型授課的轉(zhuǎn)變，借助課程內(nèi)容合理引入學(xué)術(shù)規(guī)范與要求，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知等等，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，提高育人質(zhì)量。

（二）思政元素

在“工程熱力學(xué)”課程的第六次授課內(nèi)容中將介紹氣體動(dòng)力循環(huán)的其中一種方式——布雷頓循環(huán)，它是航空發(fā)動(dòng)機(jī)和地面燃?xì)廨啓C(jī)采用的熱力循環(huán)模式基本形式，相比于活塞式內(nèi)燃機(jī)，采用布雷頓循環(huán)的熱機(jī)允許通過的氣流流量更大、輸出功率更高，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防工業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。該部分教學(xué)內(nèi)容總共包括布雷頓循環(huán)簡介及其熱力過程、布雷頓循環(huán)的社會(huì)應(yīng)用、定壓加熱理想循環(huán)、定壓加熱實(shí)際循環(huán)和提高循環(huán)熱效率方法等內(nèi)容。

布雷頓循環(huán)熱機(jī)和活塞式內(nèi)燃機(jī)都能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣壓縮、加熱、做功和排氣放熱的過程，然而時(shí)空關(guān)系不同。布雷頓循環(huán)熱機(jī)的運(yùn)行模式是在不同地點(diǎn)、同一時(shí)刻進(jìn)行上述四個(gè)過程，采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作模式，進(jìn)氣道和壓氣機(jī)負(fù)責(zé)進(jìn)氣加壓，燃燒室負(fù)責(zé)加熱，渦輪負(fù)責(zé)做功，尾噴管負(fù)責(zé)排氣放熱，分工明確，各司其職，各負(fù)其責(zé)。而活塞式內(nèi)燃機(jī)是在同一地點(diǎn)、不同時(shí)刻進(jìn)行上述四個(gè)過程，采用“單打獨(dú)斗”模式，在缸體內(nèi)部依次進(jìn)行進(jìn)氣壓縮、加熱、做功和排氣放熱，包攬所有環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)大功率輸出常常采用并聯(lián)方式協(xié)同工作。本部分內(nèi)容深刻反映了專業(yè)分工和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，個(gè)體需要找準(zhǔn)自身專業(yè)方向并有機(jī)融入團(tuán)隊(duì)才能貢獻(xiàn)出更大的力量，教師可以此告誡學(xué)生要謹(jǐn)慎對(duì)待專業(yè)選擇，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。與此同時(shí)，課程內(nèi)容也傳遞了一種時(shí)空轉(zhuǎn)換的邏輯思維，以時(shí)間換空間可以降低規(guī)模與成本，以空間換時(shí)間可以提高效率和效果，這種思政元素的提煉對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升很有幫助。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，我國與歐美強(qiáng)國之間存在著較大差距，尤其在民用航空領(lǐng)域，作為世界第二大民航運(yùn)輸國，我國沒有可用的國產(chǎn)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，不得不長期依賴于國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)寡頭，被迫接受各種霸王條款，從航材購置、關(guān)鍵零部件維修等業(yè)務(wù)中損失巨額利潤。通過該部分的教學(xué)可以讓學(xué)生深刻體會(huì)到“落后就要挨打”，明白唯有科技自立自強(qiáng)才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的道理，感受到身上肩負(fù)的光榮使命與重要責(zé)任。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)可具體分為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是最早出現(xiàn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，以其為基礎(chǔ)逐漸衍生出了具有更優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、用于直升機(jī)動(dòng)力的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、適用于中低速飛行的槳扇、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和應(yīng)用于高超聲速飛行的渦輪、沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)等。通過課程內(nèi)容的講解讓學(xué)生切身體會(huì)到如何靈活運(yùn)用知識(shí)和原理“舉一反三”，如何發(fā)散思維開展創(chuàng)新與變革工作，如何透過現(xiàn)象看本質(zhì)等等。

布雷頓循環(huán)也可稱作定壓加熱理想循環(huán)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)的理想化模型。在簡化過程中需要將工質(zhì)視為處于理想氣體狀態(tài)的空氣，忽略燃油質(zhì)量和燃?xì)獬煞肿兓?，忽略工質(zhì)動(dòng)能和勢(shì)能的變化，將壓縮和膨脹視為等熵過程等等，這是很好地向?qū)W生展示如何通過建模思維將實(shí)際問題抽象化的機(jī)會(huì)。描述定壓加熱理想循環(huán)的特性參數(shù)有循環(huán)增壓比、循環(huán)增溫比、循環(huán)熱效率和循環(huán)輸出功等等，通過推導(dǎo)最終可以建立參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，這提醒學(xué)生要善于提煉描述事物的特征，要學(xué)會(huì)利用數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)工具去分析事物，總結(jié)規(guī)律和特點(diǎn)等。

（三）教學(xué)方法

在布雷頓循環(huán)的教學(xué)方法上，采用以課堂講授為主體、以網(wǎng)絡(luò)資源為輔助、以習(xí)題計(jì)算為重點(diǎn)、以課內(nèi)實(shí)驗(yàn)為補(bǔ)充、以虛擬仿真為拓展的教學(xué)方法，構(gòu)建虛擬與實(shí)際相結(jié)合、理論與實(shí)踐互支撐、課上與課下同配合的全方位授課模式。

習(xí)題課與理論課按照1∶1 的比例進(jìn)行配置，依托具體的工程應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的深度串聯(lián)，隨著問題的一一被求解，學(xué)生對(duì)其的理解也在層層加深，這是學(xué)生將知識(shí)點(diǎn)“掰開揉碎”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是將思政元素由學(xué)生被動(dòng)接收向主動(dòng)吸收轉(zhuǎn)變的必要過程，也是培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)秀品格、鍛煉頑強(qiáng)意志的可靠途徑。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)“航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)分析”依托學(xué)院建成的WESTT CS BV 發(fā)動(dòng)機(jī)半物理仿真平臺(tái)進(jìn)行。在2019年，課程組建設(shè)了天津市級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目“航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)分析及故障診斷實(shí)驗(yàn)”，并在校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上公開運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)資源上，任課教師依托超星學(xué)習(xí)平臺(tái)初步建立了“工程熱力學(xué)”線上學(xué)習(xí)資源，并通過學(xué)習(xí)通App 進(jìn)行日常管理，具體包括課程PPT、課內(nèi)習(xí)題、拓展學(xué)習(xí)資料、視頻資源、重要知識(shí)點(diǎn)講解、內(nèi)容討論等等。

（四）教學(xué)過程

思政元素在課堂中的融入要做到“潤物細(xì)無聲”，內(nèi)容要適量、節(jié)奏要適度，要充分保證課程的完整性，教學(xué)內(nèi)容不能因思政元素的引入而缺斤少兩，思政元素宜精不宜多，要發(fā)揮其“畫龍點(diǎn)睛”的作用，因此教學(xué)過程的實(shí)施非常重要。“工程熱力學(xué)”的整個(gè)教學(xué)過程始終以學(xué)生的知識(shí)獲得、能力提升、專業(yè)認(rèn)同、品格塑造、情懷培養(yǎng)為牽引，布雷頓循環(huán)的教學(xué)過程如圖2所示。

圖2 布雷頓循環(huán)教學(xué)過程

教學(xué)過程依托課堂講授、網(wǎng)絡(luò)資源、習(xí)題計(jì)算、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真5 種教學(xué)方法開展，覆蓋了課前、課中、課后全過程，思政元素需浸潤在教學(xué)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)中，通過“聽、說、讀、寫、想、算、問、練、學(xué)”等多個(gè)維度讓學(xué)生深切體會(huì)和感悟豐富的專業(yè)知識(shí)和思政元素。

（五）教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)能夠?qū)φn程的良性發(fā)展起到推動(dòng)和促進(jìn)作用，目前在“工程熱力學(xué)”教學(xué)評(píng)價(jià)體系中構(gòu)建了“專家點(diǎn)評(píng)、同行交流、學(xué)生反饋”的機(jī)制，共同推動(dòng)課程思政建設(shè)向深度和廣度發(fā)展：1.學(xué)院成立了課程思政建設(shè)小組，在院黨委的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下開展課程思政建設(shè)與改革工作，由在課程思政方面經(jīng)驗(yàn)豐富的教師擔(dān)任專家，對(duì)各相關(guān)課程的思政建設(shè)開展指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，分別從課程思政建設(shè)的背景與意義、思政元素的選取與提煉、教學(xué)環(huán)節(jié)的思考與設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面入手，切實(shí)提高青年教師的課程思政建設(shè)水平和建設(shè)效果；2.同行交流是提高課程思政教學(xué)水平的重要途徑，因?yàn)檫@種交流不只局限于方法和理論層面，還要深入內(nèi)容，在細(xì)節(jié)上產(chǎn)生共鳴，從而實(shí)現(xiàn)課程思政的真正落地；3.學(xué)生對(duì)課程的反饋體現(xiàn)在方方面面，需要教師細(xì)心總結(jié)與體會(huì)，感悟思政效果。比如教師“提前20 分鐘到教室檢查課前準(zhǔn)備情況，并定時(shí)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)簽到”，在開始執(zhí)行前，學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)“踩點(diǎn)上課”或“上課遲到”的現(xiàn)象，習(xí)慣較為懶散。當(dāng)教師能夠做到提前到教室候課后，學(xué)生上課遲到的問題得到了很大程度的改善。再如繪制p-v 和T-s 圖，學(xué)生在開始作圖時(shí)經(jīng)常在符號(hào)大小寫、正斜體、曲線斜率、橫縱坐標(biāo)等問題上出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，比較粗心和馬虎。在教師仔細(xì)講解每項(xiàng)作圖規(guī)范和具體要求后，學(xué)生的作圖質(zhì)量顯著提高。這些現(xiàn)象都是課程思政育人效果的積極體現(xiàn)，值得去用心感受。

三、課程思政建設(shè)的總結(jié)與展望

中歐航空工程師學(xué)院“工程熱力學(xué)”的課程思政建設(shè)剛剛起步，還存在諸多不足之處。本文以布雷頓循環(huán)為例，較為詳細(xì)地介紹了課程組開展課程思政建設(shè)的探索與實(shí)踐，以期拋磚引玉，通過“工程熱力學(xué)”課程的思政建設(shè)弘揚(yáng)科學(xué)家精神和工匠精神，鍛煉學(xué)生守時(shí)守信、艱苦奮斗、開拓創(chuàng)新的優(yōu)秀品質(zhì)，增強(qiáng)行業(yè)緊迫感和危機(jī)感，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感和使命感，提升民族自尊心和自豪感，為其自覺投身于民航強(qiáng)國戰(zhàn)略、推動(dòng)國家高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興儲(chǔ)備強(qiáng)大的信念力量和思想源泉。