王秋麟 張守玉 周 騖

高等院校是我國貫徹科教興國方針政策的前沿陣地，肩負著為黨為國家為人民培養(yǎng)優(yōu)秀建設者和接班人的重大任務。為全面推進習近平新時代中國特色社會主義思想進課堂、進教材、進大腦，落實高校立德樹人根本任務[1]，須突破傳統(tǒng)思政教育依靠思政課程的“孤島”現(xiàn)象，充分發(fā)揮每門課程的德育功能，從而全面提升人才培養(yǎng)質量。目前，普遍認為理工科專業(yè)課程是落實課程思政建設短板和難點所在[2]，歸因于理工科課程教學重知識技術而輕社會情懷，強調“工具理性”而缺少“價值引領”。然而，培養(yǎng)具有社會主義核心價值觀和使命感的綜合型創(chuàng)新“大工程”人才是攻克我國“卡脖子”技術難題、提升國家競爭力的必備條件。這就要求理工科專任教師用好“課堂教學主渠道”，突破“知識傳授”與“價值引領”壁壘，深化課程思政建設，助力“大工程”人才培養(yǎng)。

為積極應對全人類共同面臨的全球氣候變暖問題，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”目標?！半p碳”戰(zhàn)略布局正大力推進我國能源格局快速向綠色低碳轉型，也對高校人才培養(yǎng)提出了新的更高的要求?；剂先紵沃覈s85%能源供給[4]，決定了燃燒學科發(fā)展和相關人才培養(yǎng)對我國構建清潔、低碳、安全、高效能源體系發(fā)揮著重要作用。本文以工程燃燒學為載體，將課程教學內容、課程育人目標與“雙碳”戰(zhàn)略布局相結合，提煉“雙碳”背景下課程思政新元素，探討課程思政元素與專業(yè)知識隱形相融的有效方案，分享課程思政成效評價新舉措，助力培養(yǎng)具有愛國主義情懷、環(huán)境保護意識和科技報國精神的綜合性創(chuàng)新人才。

一、“雙碳”背景下思政新元素挖掘

(一)人類文明進步與燃燒學科發(fā)展

火是人類最早發(fā)現(xiàn)和利用的自然力，使人類種群得以逐漸壯大，為人類進入文明社會創(chuàng)造了條件。從燧人氏“鉆木取火”和普羅米修斯“盜神火救人類”的古老傳說；到17世紀末，斯塔爾提出錯誤燃素說；到18世紀，普利斯特里發(fā)現(xiàn)氧和拉瓦錫大膽提出氧化概念，確立正確燃燒學說；到19世紀，燃燒過程開始被作為熱力學平衡體系來研究，熱力學成為認識燃燒現(xiàn)象的重要基礎；再到20世紀30年代，美國化學家劉易斯和前蘇聯(lián)化學家謝苗諾夫等人引入化學反應動力學機理研究燃燒反應速率，確認化學反應動力學是影響燃燒速率的重要因素，且發(fā)現(xiàn)燃燒反應具有連鎖反應特點，從而奠定了現(xiàn)代燃燒理論基礎；再到20世紀30年代至20世紀50年代，人們開始認識到影響和控制燃燒過程的因素不僅僅是化學反應動力學因素，還有氣體流動、分子擴散、熱量傳遞等物理因素。美國力學家馮·卡門和我國力學家錢學森首先倡議用連續(xù)介質力學來研究燃燒基本過程，建立了“反應流體力學”；再到20世紀60年代后期，斯波爾丁建立了燃燒問題的數(shù)值計算方法，逐漸形成了“計算燃燒學”，定量預測燃燒過程和燃燒技術，從而使燃燒理論及其應用達到一個新高度?，F(xiàn)如今，燃燒科學正從一門傳統(tǒng)經(jīng)驗科學逐漸發(fā)展成為一門系統(tǒng)的、涉及熱力學、流體力學、化學動力學、傳熱學、傳質學、物理學的綜合理論體系，推進人類社會大步向前邁進。

燃燒學科發(fā)展史也正是人類文明進步史。回顧人類歷史長河，人類文明每一步跨越都得益于燃燒理論和燃燒技術的蓬勃發(fā)展。18世紀60年代，第一次工業(yè)革命的重要標志即為蒸汽機技術的改進與廣泛應用。蒸汽機的廣泛應用使社會生產(chǎn)力大大提高，同時帶動煤炭勘探、開采和運輸業(yè)大力發(fā)展，使全球能源消費結構完成了薪柴向煤炭的轉變。19世紀60年代，以內燃機為標志的第二次工業(yè)革命開始。內燃機大大提高了熱功轉換效率，同時推動石油和天然氣勘探、開采及煉制技術發(fā)展，使全球能源消費結構從煤炭為主轉變?yōu)橐允秃吞烊粴鉃橹鳌，F(xiàn)如今，化石燃料燃燒依然是人類獲取能源的主要方式[4]。燃燒在造福人類的同時，也帶來了一系列問題，比如環(huán)境污染和溫室效應。全人類正共同面臨著全球氣候變暖問題，控制二氧化碳等溫室氣體排放刻不容緩。燃燒學科具有鮮明的時代性和先進性，在全球能源格局重塑關鍵期也必然面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。工程燃燒學以培養(yǎng)專業(yè)知識扎實且具有遠大抱負的“大工程”人才為目標，向學生講述人類文明進步與燃燒學科發(fā)展的密切聯(lián)系，突出燃燒學科發(fā)展在人類社會歷史進程中扮演的重要角色，激發(fā)學生學習燃燒學知識的動力和興趣，樹立為人類文明進步而努力的大局意識。

(二)雙碳戰(zhàn)略布局與燃燒技術革新

我國能源結構仍面臨煤炭占主導地位、環(huán)境污染碳排放高、用能效率和電能占比低、新能源技術創(chuàng)新能力不足和能源安全形勢嚴峻等問題，為實現(xiàn)“雙碳”目標，我國制定了化石能源清潔化、清潔能源規(guī)模化和新舊能源綜合化的戰(zhàn)略布局，努力構建“清潔、低碳、安全、高效”的能源體系。在此新形勢下，工程燃燒學教學應引導和鼓勵學生關注燃燒學科領域發(fā)展新動態(tài)，例如新型燃料、新型燃燒組織方式和新型燃燒設備等。

在新型燃料方面，教師可向學生介紹利用可再生能源制取綠氫和新興綠氨的前沿技術。前者能量密度高、來源和產(chǎn)物綠色無污染，但存在產(chǎn)率低、儲存難和燃燒控制不易等問題；后者被認為是最具潛力的氫能載體，但如何控制氨氧反應朝氮氣和水方向進行而不產(chǎn)生氮氧化物是有待解決的關鍵問題之一。以此擴寬學生學科視野、增強學生環(huán)境保護意識，培養(yǎng)學生邏輯思維和多角度思考問題的能力。

在新型燃燒組織方式方面，教師可向學生講述有別于傳統(tǒng)燃燒方式的新型化學鏈燃燒。化學鏈燃燒技術是實現(xiàn)煤炭清潔利用的創(chuàng)新型技術，是將傳統(tǒng)的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于載氧體的循環(huán)作用解耦為兩個或多個反應，實現(xiàn)CO2低耗捕集、同時抑制NO產(chǎn)生，在制氧、制氫、發(fā)電、化學品生產(chǎn)工藝中有巨大潛力[5]。通過向學生展示各種新型燃燒組織方式，激發(fā)學生創(chuàng)新意識。

在新型燃燒設備方面，教師可向學生展示由中國華能集團有限公司自主研發(fā)的世界參數(shù)最高、容量最大的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電試驗機組。該機組成功投運驗證了超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術工業(yè)運行的可行性，有望徹底改變傳統(tǒng)熱力發(fā)電技術140多年來以水蒸氣為主流工質的發(fā)電方式，標志著我國在超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電技術領域已處于世界領先水平，為進一步提升能源利用效率、實現(xiàn)“雙碳”目標提供了重要路徑。以此鼓勵學生敢于突破、勇于創(chuàng)新，厚植民族自豪感，樹立制度自信。

(三) 先進人物事跡與燃燒理論更迭

每一門學科的建立與發(fā)展都凝聚著無數(shù)科學家的研究成果和探索精神[6]。教師在課程思政實踐過程中，以科學家們實事求是的科學精神和追求真理的艱辛歷程引導學生，讓學生感悟科學家的工匠精神和探索精神，弘揚科技報國情懷。

斯塔爾是探尋燃燒本質的先驅者之一，他提出的燃素說雖被后人證明是完全錯誤的，但他注意觀察和理論總結的研究方法，卻為后代科學家提供了一個范例，使后來正確的燃燒學說得以很快發(fā)現(xiàn)[7]。該事例提醒學生要用辯證思維看待失敗，強調實踐是檢驗真理的唯一標準。

前蘇聯(lián)杰出化學家謝苗諾夫(1956年諾貝爾獎獲得者)豐富和發(fā)展了鏈式反應理論，促使人們深入探究燃燒反應歷程，初步奠定了燃燒理論基礎。作為一個世界著名科學家，謝苗諾夫多次強調科學要為人類的幸福和社會的進步服務。通過介紹謝苗諾夫的事跡和主張，使學生感悟杰出科學家致力于為全人類幸福和社會進步做貢獻的磅礴氣勢，提升學生科學素養(yǎng)的同時，樹立構建人類命運共同體的責任意識。

世界著名科學家、中國兩彈一星功勛獎章獲得者錢學森，被譽為“中國航天之父”。錢學森與美國力學家馮·卡門首先倡議用連續(xù)介質力學來研究燃燒基本過程，為燃燒學科發(fā)展做出了突破性貢獻。由于當年錢學森回國效力，中國導彈、原子彈的發(fā)射向前推進了至少20年。除了錢學森的偉大建樹，他當年坎坷的歸國經(jīng)歷所折射出的深厚愛國情懷，更值得我們學習和傳頌。通過講述錢學森經(jīng)歷千難萬險回國報效祖國的壯舉，在學生心中厚植愛國主義情懷和科技報國的遠大志向。

講授固體燃料燃燒設備時，講解適應性極強的煤清潔燃燒技術——循環(huán)流化床技術時，重點向學生介紹岳光溪院士的事跡，在面對我國自身燃煤技術落后他國、引進國外技術被拒的情況下，岳光溪院士團隊自力更生、發(fā)憤圖強，徹底弄清了循環(huán)流化床鍋爐設計背后的原理，揭開了國外技術缺陷和不適應中國企業(yè)的根本原因，使循環(huán)流化床鍋爐設計從純經(jīng)驗方式轉向了“中國特色”的理論指導方式，獲得了2011年國際循環(huán)流化床技術成就獎，讓學生感悟科學家的家國情懷，激發(fā)學生民族自豪感，樹立做國家棟梁的主人翁意識。

二、課程思政實施方案探索

探索恰當有效的實施方案使專業(yè)知識與課程思政無縫對接，是實現(xiàn)思政育人“潤物無聲”的關鍵。本教研小組嘗試從課前“精雕細琢”、課堂“見縫插針”和課后“運籌帷幄”三方面，開啟全方位育人模式，以期獲得良好的思政育人效果。

(一)課前“精雕細琢”

針對每一次教學活動，任課教師須明確思政要點，搜集思政素材，精準設計教學安排，避免課堂“自由發(fā)揮”所導致的“顧此失彼”。教師是決定課程思政教育成效的關鍵因素。為更好地落實課程思政建設，教師應奉行“育人先育己”理念，加強教師自身德育意識和德育能力，提高對國家方針政策和育人目標的準確認知能力，從而為課程思政育人提質增效。

(二)課堂“齊頭并進”

工程燃燒學學習任務繁重，如何充分發(fā)揮45分鐘課堂作用，是教師需要關注的重點。得益于課前“精雕細琢”環(huán)節(jié)，教師在課堂上可運用講課藝術、多媒體設備及線上教學平臺互動等，牢牢抓住學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣，循循善誘，化“枯燥”為“有趣”，助學生領悟“思政”內涵。理工科教師切忌將課程思政化，避免“夸夸其談”或淪為“空中樓閣”，要專業(yè)知識和課程思政“兩手抓且兩手都要硬”，從而達到課程融思政，思政寓課程的雙向效果。

(三)課后“志存高遠”

為鞏固所學知識，檢驗思政成效，課堂教學活動結束后不僅須布置與所學知識相關的作業(yè)，還應設置多元化“思政”作業(yè)，引導學生調研課程相關的人物事跡、關注燃燒領域前沿熱點或思考“卡脖子”技術解決之道等，使學生從“被動接受”轉為“主動汲取”，激勵學生自覺把個人理想追求融入國家和民族的事業(yè)中，促進思政理念內化于心。

三、課程思政成效評價嘗試

課程思政建設是否有效激發(fā)學生學習興趣，保證優(yōu)良學習效果，是課程思政建設的基石。學生是課程思政教育的受眾，是否領悟和認同教師所傳達的思政要點，直接決定課程思政教育的成敗。真實反饋課程思政改革實踐效果，有助于完善和改進課程思政建設方案。據(jù)問卷調查結果顯示(圖1)，參與問卷調查的學生共有35人，82.9%的學生認為本課程有趣；85.7%的學生認為所學燃燒學知識有用；94.3%的學生認為每節(jié)課重點明確。該調查結果表明課程思政建設能夠激發(fā)學生學習興趣，并賦予專業(yè)知識以實用價值，給予了教師繼續(xù)貫徹課程思政的信心與熱情。然而，本問卷調查也存在涉及內容窄，難以全面反映課程思政育人效果的問題，后續(xù)將進一步豐富問卷內容，爭取全方位真實反饋本課程思政建設成效。

圖1 工程燃燒學課程問卷調查結果

綜上所述，燃燒學科是一門既古老又年輕的學科。工程燃燒學課程定位為核心專業(yè)基礎課程，內容涵蓋燃燒基本理論、燃燒技術及其應用，承擔著為我國能源動力領域培養(yǎng)高質量人才的重任。本課程知識掌握程度很大程度上決定了本專業(yè)人才培養(yǎng)質量?！疤歼_峰、碳中和”戰(zhàn)略布局正促使我國能源消費和生產(chǎn)格局發(fā)生大轉型，也使得燃燒學科面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。及時追蹤“雙碳”背景下的燃燒學學科前沿問題、關鍵技術和發(fā)展趨勢，保持課程體系先進性與前沿性，是工程燃燒學課程有效落實課程思政育人目標的關鍵。