肖 恒
(西華大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,四川 成都 610039)
2020年9月,習(xí)近平主席提出“中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的發(fā)展目標(biāo)??梢赃@樣說(shuō),碳達(dá)峰碳中和的提出對(duì)能源工作者既是一個(gè)挑戰(zhàn),又是一個(gè)機(jī)遇[1]。
在教育減負(fù)大背景下,各高校能動(dòng)與水電專(zhuān)業(yè)包括熱工學(xué)、水力學(xué)在內(nèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程都出現(xiàn)了學(xué)時(shí)不足的情況。更為重要的是,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程理論性強(qiáng),與工程實(shí)際有一定的距離,在越來(lái)越講求效率的社會(huì)現(xiàn)實(shí)下,廣大學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)缺乏熱情。加之上述提及的課程學(xué)時(shí)不足與難度較大,近兩年本科能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)、水利水電工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的考核成績(jī)都不理想。
但是,隨著近年國(guó)際國(guó)內(nèi)能源形勢(shì)的重大變化,尤其是碳達(dá)峰碳中和背景下,由于熱能的利用對(duì)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)起著決定性的作用,而風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用與水電站的進(jìn)一步建設(shè),這都對(duì)能源工作者和水電工程建設(shè)者掌握好包括熱工與流體力學(xué)、水力學(xué)在內(nèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)提出了更高和更迫切的要求。
西華大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院教學(xué)改革旨在將碳達(dá)峰碳中和背景融入本科能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)、水利水電工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中,將碳達(dá)峰碳中和元素與課程思政結(jié)合起來(lái)[2],將專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳授融入行業(yè)大背景的介紹之中。通過(guò)擴(kuò)展學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)面,讓他們多了解當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)在碳達(dá)峰碳中和背景下的能源發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并培養(yǎng)其家國(guó)情懷與對(duì)專(zhuān)業(yè)的熱愛(ài),以從根本上改變他們對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的看法從而促進(jìn)熱工課程的學(xué)習(xí)。
《工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)基礎(chǔ)》課程以能量的轉(zhuǎn)換和傳遞這條主線(xiàn)將工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩大基本課程有機(jī)結(jié)合,將物理學(xué)中熱學(xué)和力學(xué)部分在工程領(lǐng)域進(jìn)行延伸、擴(kuò)展、并深化。通過(guò)課程的學(xué)習(xí),要求學(xué)生掌握工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí),掌握理想氣體等常見(jiàn)工質(zhì)及傳熱介質(zhì)的特性,掌握熱力學(xué)第一、第二定律,掌握穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱和輻射換熱,并能用這些專(zhuān)業(yè)知識(shí)識(shí)別能源動(dòng)力領(lǐng)域傳熱的復(fù)雜工程問(wèn)題。我們國(guó)家在碳達(dá)峰碳中和背景下,倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保,以實(shí)現(xiàn)節(jié)約現(xiàn)有能源消耗量,提倡環(huán)保型新能源開(kāi)發(fā),造福社會(huì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)可以針對(duì)主要問(wèn)題提出節(jié)能和提高效率的措施,減少不必要的能源浪費(fèi),走可持續(xù)發(fā)展道路。
教學(xué)設(shè)計(jì)總理念以習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上的重要講話(huà)為指導(dǎo)思想,堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為課程教學(xué)的中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人。節(jié)能減排工作開(kāi)展效果對(duì)完成我國(guó)能源消耗目標(biāo)、工業(yè)可持續(xù)發(fā)展,特別是對(duì)實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和起著舉足輕重的作用。在課程內(nèi)容中,與能源和效率相關(guān)的章節(jié)比重高,在課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)中有機(jī)結(jié)合節(jié)能減排理念宣傳應(yīng)當(dāng)成為本課程教學(xué)理念創(chuàng)新設(shè)計(jì)特色之一。建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó),需要我們瞄準(zhǔn)世界科技前沿,激發(fā)創(chuàng)新活力,大力培養(yǎng)科技人才。課程內(nèi)容中有多個(gè)章節(jié)與航天航空領(lǐng)域息息相關(guān)。通過(guò)在課程設(shè)計(jì)中結(jié)合火箭、飛機(jī)等大國(guó)重器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題,我國(guó)國(guó)防事業(yè)的發(fā)展及國(guó)家的和平穩(wěn)定發(fā)展,讓學(xué)生明白科技強(qiáng)國(guó)的重要性。這是本課程的另一特色。
緊扣碳中和碳達(dá)峰背景下節(jié)能減排和科技強(qiáng)國(guó)的指導(dǎo)思想,在每章課程內(nèi)容引入環(huán)節(jié),適當(dāng)結(jié)合社會(huì)熱點(diǎn)新聞和國(guó)家重要會(huì)議和指導(dǎo)文件,解讀與能源問(wèn)題相關(guān)的國(guó)際國(guó)內(nèi)社會(huì)熱點(diǎn)現(xiàn)象和國(guó)家指導(dǎo)精神,以實(shí)際應(yīng)用和社會(huì)發(fā)展突出課堂內(nèi)容的重要性,以科學(xué)與社會(huì)的關(guān)聯(lián)、自身與祖國(guó)的發(fā)展緊密相關(guān)為切入點(diǎn),積極引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)發(fā)展、從自身做起。通過(guò)課程學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)生節(jié)能減排的意識(shí)和自覺(jué)性,推進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排工作的展開(kāi);培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷和民族使命感,為學(xué)生的奮斗和追求向上注入更多、更強(qiáng)的源動(dòng)力。充分利用課堂教學(xué),滿(mǎn)足學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備、文化滋潤(rùn)、國(guó)家情懷等成長(zhǎng)和發(fā)展需求。
本課程將以上海交通大學(xué)出版社出版的《工程熱力學(xué)》(第五版)和高等教育出版社出版的《傳熱學(xué)》(第五版)為例,進(jìn)行與碳中和碳達(dá)峰背景下課程思政相融合的創(chuàng)新性教學(xué)設(shè)計(jì)。在這兩本教材中,工程熱力學(xué)圍繞過(guò)程中能量數(shù)量守恒、能量品質(zhì)下降的主線(xiàn)展開(kāi)[3]:第1、2、5章引進(jìn)基本概念,介紹熱力學(xué)第一和第二定律;第3章描述理想氣體性質(zhì);第4章討論基本熱力過(guò)程;第7章分析管內(nèi)流動(dòng)熱力過(guò)程。傳熱學(xué)部分圍繞傳熱工程中能量數(shù)量守恒,針對(duì)導(dǎo)熱、對(duì)流換熱和輻射換熱設(shè)計(jì)的機(jī)理及其工程應(yīng)用展開(kāi)[4]:第一章介紹三種基本傳熱方式。第二、三章討論導(dǎo)熱基本問(wèn)題。第五、六、七章討論對(duì)流傳熱基本問(wèn)題。第八章介紹熱輻射基本問(wèn)題。
基于教材中的主要內(nèi)容及課程教學(xué)實(shí)踐積累過(guò)程中學(xué)生對(duì)于各類(lèi)案例的興趣、接納程度,碳中和碳達(dá)峰背景下的內(nèi)容基于當(dāng)前熱點(diǎn)引入,課程具體安排引入如表1所示,并落實(shí)于教學(xué)內(nèi)容基本概念或應(yīng)用,最終達(dá)到課程教學(xué)和思政教育的有機(jī)結(jié)合。
表1 章節(jié)課時(shí)與碳中和碳達(dá)峰背景下熱工課程思政融合內(nèi)容安排
課堂環(huán)節(jié)中充分利用APP互動(dòng)軟件、微課等靈活教學(xué)方式,以社會(huì)新聞解讀、國(guó)家航天解密、指導(dǎo)精神進(jìn)課堂等主題,創(chuàng)建線(xiàn)上課程和微課,增加學(xué)生對(duì)課程的參與度,豐富課堂教學(xué)環(huán)節(jié)和授課方式,增加課堂上師生的交互,調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性。以靈活、輕松、互動(dòng)的方式,實(shí)現(xiàn)思政與知識(shí)的有機(jī)結(jié)合,推進(jìn)課堂思政的展開(kāi),提升課程內(nèi)容的授課水平,達(dá)到潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的理想效果。
本教學(xué)改革針對(duì)能源與水電專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程課時(shí)壓縮,學(xué)時(shí)不足,課程難度較大,學(xué)生興趣不高,學(xué)習(xí)效果不好的問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)改革研究,通過(guò)碳達(dá)峰碳中和背景下課程思政研究與改革實(shí)踐,以期從根本上改變他們對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的看法從而促進(jìn)課程的學(xué)習(xí)。