立德树人视域下基于OBE 理念的“ 传热学”课程思政教学探索论文

 

　　关键词：“传热学”课程,课程思政,OBE理念,立德树人

 

　　工程教育专业认证秉持“以学生为中心、以产出为导向和持续改进”的核心思想[1]，其中，以产出为导向的成果导向教育（Outcome Based Education，OBE）理念，奠定了基于成果倒推思维的高校专业人才培养模式教育改革的基础[2]。教育改革的核心环节是课程改革[3-4]，课程改革的核心环节是课堂教学[5]。因此，OBE理念进入课堂，能够最大限度地发挥每一堂课在学生获得学习成果中的主渠道作用，成为切实提高人才培养质量的重要举措。基于OBE理念的工程教育专业认证，由重视教育投入与教育过程转向更加关注教育结果，从知识文化教育层面明确了高校“培养什么样的人、如何培养人，以及为谁培养人”的问题。

 

　　2016年，习*平总*记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[6]。显然，思想政治教育也是高校人才培养目标的重要组成部分。立足立德树人根本任务和高校“三全育人”目标的实现，高校全体任课教师都要参与思想政治教育，使每一堂课都成为落实思想政治教育、以德树人的主阵地[7-9]。作为与生活、生产及工业发展息息相关，能为适应行业发展、社会与国家经济建设需要做好知识、能力、素养储备的专业基础课程和专业课程，其课堂教学更要做好思想政治教育。2017年，中共教育部党组印发的《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》进一步提出，要“大力推动以‘课程思政’为目标的课堂教学改革，优化课程设置，修订专业教材，完善教学设计，加强教学管理，梳理各门专业课程所蕴含的思想政治教育元素和所承载的思想政治教育功能，融入课堂教学各环节，实现思想政治教育和知识体系教育的有机统一”[10]。

 

　　由以上可知，课程思政从思想政治教育的层面，明确了高校“培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人”的问题，且OBE理念与课程思政均以课堂教学为抓手，同向而行，相互补充，均以实现知识、能力、素质“三位一体”的高素质人才培养为目标。因此，充分利用课堂教学这个主渠道，基于OBE理念做好课程思政工作，对提升课堂教学质量[11]，落实立德树人根本任务至关重要。

 

　　兰州理工大学（以下简称“我校”）过程装备与控制工程专业（以下简称“过控专业”）于2015年获认证协会批准，开展了工程教育专业认证工作，并成为全国所有开办该专业的120余所院校中第7个通过工程教育认证的专业。“传热学”作为我校过控专业大三学生的专业基础课程之一，由36学时的理论教学和4学时的课内实验构成，如何在学时有限、内容繁多且理论性较强的“传热学”课堂教学中自然融入思政教育是一项颇具挑战的任务。本文以过控专业“传热学”为例，拟从思政元素挖掘、教学内容设计、教学方法创新和多元考核（评价）方式优化方面，论述如何在“传热学”课程教学中开展课程思政，发挥育人功能。

 

 

　　（一）学习主动性不强

 

　　“传热学”课程知识点多，规定学时内的教学任务繁重，加之公式推导多，要求学生对前期高等数学等基础课程知识有较高的掌握程度，但实际上学生普遍有畏难、抵触等情绪，学习主动性不强，课前预习、课后复习的意识不强，课堂互动与作业练习积极性不高，学习内容浮于表面，范围较窄，缺乏系统性和深入性，大多以“要我学”为主，而“我要学”的意识普遍偏弱，整体学习效果欠佳。

 

　　（二）理论与实践缺乏联系

 

　　由于理论性较强，“传热学”课程教学容易出现“重理论轻实践”的情况。该课程的理论与实践缺乏联系，导致在培养学生解决实际工程问题能力方面发挥的效果不佳，学生的专业意识与使命感不强。具体表现在以下两个方面。一方面，学生对所学知识“有什么用”感到很迷茫，在课堂上难免会感到枯燥乏味，导致课堂参与度与学习兴趣不高；另一方面，学生对所学知识在专业领域中的实际应用缺乏了解，导致不能很好地把所学内容贯彻到实践中解决实际问题。

 

　　（三）课程教学与思政协同欠佳

 

　　“传热学”课程教学与思政教育协同欠佳，主要表现如下。①注重理论知识传授和能力培养，不强调课程思政，忽略了课程思政对学生人生观、价值观的引导作用；“传热学”课程内容大多与我国能源、国防、化工及航空航天等领域息息相关，课堂中“接地气”的思政内容较少，不利于学生个体将自身学习发展与国家社会发展联系起来。②对课程思政的实践流于形式，甚至出现教学与思政“两张皮”的情况，降低了课程思政对学生思想意识、行为举止、国家情怀等潜移默化的影响。③教学内容与思政教育衔接得不够，二者同向而行的协同效应不高，导致思政育人效果甚微，不利于培养学生正确的职业观。

 

 

　　（一）挖掘基于OBE理念的思政元素

 

　　本着专业知识传授、能力培养和思政教育紧密结合的原则，“传热学”课程教学目标包括以下三个部分。①知识目标：掌握热量传递的基本规律，能够应用传热学的基本概念及方法描述并分析化工过程。②能力目标：能够运用传热学理论及方法，解决化工过程中典型的工程传热问题，并掌握工程实验数据采集、整理的方法，能对实验结果进行分析。③思政目标：了解能源利用与可持续发展策略，树立节能环保意识及正确的人生观和价值观，具备家国情怀、人文素养和职业规范，为适应行业发展与国家经济建设需要做好知识、能力与素养的储备。

 

　　根据课程支撑的毕业要求与课程教学目标，“传热学”课程内容可划分为五大教学模块：概述、导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器传热计算。通过概述传热学研究对象和主要内容，基于热传导、热对流、热辐射三种基本传热方式展开导热、对流换热、辐射换热相关理论及传热规律的学习，并在此基础上进行综合传热过程分析及换热器传热计算。上述由部分到整体、由简单到复杂的教学模块设置，为学生以后从事热能合理利用、热工设备效能提高及换热器设计与研发等方面的工作提供了重要理论基础。同时，教学内容在很多传统行业和当前高新技术领域均有重要的理论和应用价值，尤其在能源高效利用和节能方面的理论应用上与实现“双碳”目标及可持续发展目标高度契合。因此，其课程内容蕴含大量的思政元素，很适合融入思政教育，具体涉及以下四个方面。

 

　　1.增强节能环保意识。传热学研究由温差引起的热量传递规律，在“传热学”课程概述中，以所涉及的能源枯竭、新能源技术为引，融入一些能源利用与可持续发展政策，启发学生思考热能有效利用，培养学生节能环保意识；在导热部分，介绍供暖过程中暖气片能够节约能源，而通过加装肋片，可强化暖气片的散热，进一步降低能耗，增强节能环保效果；在对流换热部分，通过引入强化传热或高效保冷等节能降耗新技术在空调制冷系统等方面的应用及发展前景，引导学生理解节能降耗与热能有效利用对我国乃至当今世界可持续发展的意义，培养学生创新与工程意识；在辐射换热部分，介绍气体辐射特性，引入温室效应产生的原因，针对全球气候变暖问题，围绕我国提出的“双碳”目标实现，鼓励学生低碳出行，培养学生节能减排意识；在传热过程与换热器传热计算部分，强调设计换热器时要考虑经济、环境、生态及安全等因素，由换热器热控制问题引出生态文明建设的重要性，加强学生对生态文明建设与人类命运共同体理念深刻内涵的理解，使其树立正确的世界观与价值观。

 

　　2.加强理论联系实际。“传热学”课程内容与生活及工程实际息息相关，其大部分理论知识都有实际生活与工程应用背景，因此在课程中可以融入一些生活或工程实际中的传热应用案例，引导学生透过现象看本质，找到实际应用问题背后的理论知识点，加强理论知识与实际应用之间的联系，能在“知其所以然”的基础上，解决工程实际问题，真正做到“从实践中来，到实践中去”，不断增强学生的工程意识、专业使命感与家国情怀，使其树立正确的世界观、人生观和价值观。例如，以教室里的暖气片与双层玻璃的散热问题及遮热板在氢能低温液态储运、航空航天、能源动力等领域的应用为引，启发学生思考并引导学生将书本理论知识迁移至实际应用中，培养学生理论联系实际的辩证思维与意识；以预制架空蒸汽保温管道在长输热网中的应用视频为引，使学生了解保温管道在工程实际中的应用场景并开展多层圆筒壁的导热学习，体会“学有所用”，深刻认识到专业知识对国家经济社会发展所发挥的重要作用，有效激发学生的工程意识，加强理论联系实际，同时，视频内容又彰显了我国企业在蒸汽保温管道技术方面的快速发展，能够有效增强学生的爱国情怀，提高学生的文化自信。

 

　　3.强化职业感。传热学广泛应用于化工机械、能源动力、建筑、机械制造、微电子等众多领域，因此，以上述领域实际工程传热应用为驱动，在课程中引入相关案例展开教学，在传授专业知识及培养学生分析问题、解决工程实际问题能力的过程中，将课程教学与行业发展及社会需要紧密结合起来，可激发学生专业使命感与专业荣誉感，培养其职业责任感、职业敬畏感；使学生想担当并且能担当，立志努力学习专业知识为社会作出贡献，不断提高学生的人文素养和职业素养，引领学生树立正确的价值观和人生观，为适应行业发展、社会发展与国家经济建设需要做好知识、能力与素养的储备。例如，通过观看《动力澎湃》第一集“燃烧的力量”节选视频，以我国汽轮机高压缸高位布置超超临界机组中主蒸汽管道散热问题为引，展示我国电力迅猛发展，有效激发学生爱国情怀、责任担当与职业使命感；通过讨论强化传热前沿技术，使学生深刻理解强化传热技术研究可以为节能减排提供技术支持，引导学生努力学习专业理论知识，实现技术创新，勇于担当时代重任，提升专业使命感与社会责任感，坚定为我国能源事业努力奋斗的理想信念。

 

　　4.培育严谨求实的科学精神。“传热学”课程中的诸多理论、定律的获得均承载着前人的智慧及其锲而不舍的努力。因此，在讲授相关理论、定律或重要发现时，可以融入一些科学家的生平事迹，通过讲述人物经历及其研究背景，引发学生兴趣，并以此为契机，引导学生树立远大人生目标，通过不懈奋斗实现个人价值，激励学生要不畏困难，努力实现个人理想，践行吃苦耐劳的科学精神。例如，在讲授对流换热众多经典实验关联式及相似原理时，强调实验过程中要一丝不苟，确保实验设计的合理性、实验过程的可重复性和结果的可靠性，教育学生要有严谨的科学实验精神。在指导学生进行“传热学”课内实验时，要求学生不篡改、剽窃、抄袭他人实验结果，实事求是地记录并处理实验数据，强调实验过程的客观性与独立性，让学生认识到学术诚信与严谨求实的重要性，诠释并引导学生践行社会主义核心价值观。

 

　　（二）设计融入思政元素的教学内容

 

　　立德树人视域下，夯实融入思政元素的教学内容设计，使教学内容与课程思政相互融合，可有效提升基于OBE理念的“传热学”课程教学质量。具体而言，首先，根据“传热学”课程思政教学目标，在上述五大教学模块知识体系的基础上，对课程教学内容进行深入分析，并将其细化为概述、导热（导热基本定律、稳态导热、非稳态导热）、对流换热（对流换热基础、单相对流换热、相变对流换热）、辐射换热（热辐射概念与定律、辐射换热计算）、传热过程与换热器传热计算五个部分。其次，以提升思政元素融入的针对性和鲜活性为重点，合理安排和组织教学内容及优化教学内容呈现，使专业基础课程理论知识传授、能力培养与思政教育高效融合贯穿整个教学过程。各部分教学内容具体如下。概述部分，包括热传导、热对流、热辐射三种基本传热方式及传热过程。通过列举生活与工程实例，使学生理解热量传递的基本形式，掌握复合传热、传热热阻等概念，并结合图表、视频等资料熟悉传热学在实际生活及科学技术和工程领域中的应用。导热部分，包括导热基本定律、稳态导热和非稳态导热。通过温度场、等温面、温度梯度等概念，循序渐进引入导热基本定律——傅里叶定律，让学生在掌握热流密度、热导率、导热微分方程及定解条件的基础上，开展典型一维稳态导热、肋片稳态导热及其他多维稳态导热与零维、一维及多维非稳态导热的学习，使学生熟悉肋效率、接触热阻、热扩散率等概念，能够熟练应用等效热阻法、集总参数分析法等求解导热问题。对流换热基础部分，包括对流换热基础、单相对流换热与相变对流换热，要求学生熟悉边界层理论、对流换热微分方程组及其简化、定解条件、相似原理及量纲分析等对流换热基础，掌握管槽内（外）部流动强制单相对流换热、自然对流换热及包含凝结换热和沸腾换热的相变对流换热特点及计算方法。辐射换热部分，包括热辐射概念与定律及辐射换热计算，要求学生理解热辐射的基本概念、黑体辐射三大基本定律、实际物体辐射与吸收特性及基尔霍夫定律，在此基础上，熟悉角系数的定义、性质与计算方法及表面热阻、空间热阻、有效辐射等概念，掌握多表面系统的辐射换热计算。传热过程与换热器传热计算部分，包括传热过程的分析、换热器的基本型式、换热器传热计算、传热强化与削弱，要求学生掌握对数平均温差、效能、传热单元数等概念，熟悉各种换热器特点与应用场合及传热强化与削弱方法，能够利用对数平均温差法和效能—传热单元数法进行换热器传热计算。

 

　　（三）创新以思政效果为导向的教学方法

 

　　积极探索以思政效果为导向的可实施性较高的教学方法，将对实现“传热学”课程思政育人起到事半功倍的效果。根据课程思政教学目标与教学内容的差异性，可在教学过程中尝试应用案例互动式、参与讨论式、问题启发式、线上线下混合式等多种教学方法。

 

　　1.案例互动式。针对“传热学”课程中具有大量工程应用背景的教学内容，可采取案例互动式教学方法。其具体实施过程如下：①根据思政教学目标，合理地选择工程实际案例，并利用多媒体工具如幻灯片、视频等予以呈现；②根据案例思政教学要点，设计互动环节，确保思政教育的针对性；③鼓励学生提问和发言，提升课堂互动性和参与度，增强思政教育的有效性。如针对多层圆筒壁的导热问题，教师可选择工程应用中的过热蒸气管道散热作为案例，根据热能有效利用与节能降耗的思政教学要点，以如何减少蒸气管道散热问题为切入点，设计互动环节，引导学生思考，鼓励学生积极发言并质疑，讨论各种方法的可行性与节能降耗效益，增强学生工程与节能意识，有效激发学生专业认同感与科技报国的使命担当，最终根据筛选出的敷设保温层方法提炼出多层圆筒壁的导热问题，使学生有意识地关注自己在行业发展中所能扮演的角色和需要承担的责任。

 

　　2.参与讨论式。针对课程中具有延展性、探讨性强的教学内容，可采取参与讨论式教学方法。其具体实施过程如下：①根据思政教学目标，确定合适的教学内容研讨专题；②根据学生能力与兴趣进行合理分组，设定小组学习目标；③引导学生自主探究，鼓励学生合作讨论、相互启发，梳理得到结论，提升思政教育效果。如由于相变换热强化方法涉及一些最新的强化传热技术及与节能环保、可持续发展相关的时事新闻、政策和行业及社会发展动态，因此，教师可以相变强化传热技术为研讨专题，根据学生能力与兴趣，将其合理分成凝结换热小组与沸腾换热小组，激发学生的合作意识和团队精神，并让其分别以各自的强化传热方法为目标，引导学生先借助多种学习资源进行自主探究，再以小组报告和课堂集体讨论相结合的方式，使学生掌握先进相变强化传热技术及行业应用现状，熟悉节能降耗相关政策，增强学生可持续发展意识及分析问题时抓住事物主要矛盾的能力，激发其社会责任担当。

 

　　3.问题启发式。针对“传热学”课程中关联性较强或具有递进式的教学内容，可采取问题启发式教学方法。其具体实施过程如下：①设计问题情境，提出能够激发学生好奇心和探索欲望的驱动性问题，引导学生主动探究；②为学生提供必要的探究工具和资源，如视频、科研成果、参考书目等，提升思政元素融入的鲜活性；③在学生探究分析过程中，给予适当的指导和反馈，引导学生运用科学思维方式认识事物、指导自身行为，增强思政教育效果。如讲授临界热绝缘直径时，教师可先基于学生熟悉的用保温层减少蒸气管道散热的工程应用场景，引出保温层厚度问题，然后让学生观看预制架空蒸汽保温管道的应用视频，在激发学生家国情怀与社会责任感的同时，启发学生思考“保温层是不是越厚越好？”等问题。在学生探究分析过程中，教师及时给予反馈、指导，教育学生掌握科学分析方法，运用科学思维方式发现事物之间的联系，最终引出保温层的临界热绝缘直径概念，增强学生的专业意识与专业责任担当。

 

　　4.线上线下混合式。针对“传热学”课程中涉及研究热点、前沿技术的教学内容，可采取线上线下混合式教学方法。其具体实施过程如下：①准备清晰、有趣且与思政教学目标紧密相关的高质量学习资源；②监控学生的线上自学过程，及时提供指导和答疑；③设计讨论等多样化的线下课堂活动，提升思政教学效果。如讲解沸腾传热时，教师提前将最新动态、前沿技术、研究热点及方法等以视频、新闻或文献资料的形式分享至超星泛雅等课程网络学习平台，让学生通过手机APP对课程进行学习，并可通过学习平台监控学生自学进度，实现答疑解惑，同时在课堂上引入教师自己或课题组“接地气”的科研成果，组织学生进行讨论。通过线上自主学习与线下课堂教授，开阔学生的国际学术视野，引导学生树立正确的价值观与人生观。

 

　　（四）优化以教学产出为主导的多元考核（评价）方式

 

　　基于OBE理念的课程思政教学效果考核（评价）以学生为中心，注重学生知识、能力、素养的提升。“传热学”课程考核依据学生的课堂表现情况、小组讨论参与情况、随堂测试情况、练习作业完成情况、网络平台学习参与度、实验操作和实验报告成绩、期末考试成绩等进行综合评定。其中，将课堂表现情况、小组讨论参与情况、随堂测试情况、练习作业完成情况、网络平台学习参与度归纳为过程性评价，将过程性评价、实验操作和实验报告成绩及期末考试成绩以不同权重计入学生考核总成绩，具体评价组成如下：课程总成绩=平时成绩（过程性评价）×15%＋实验操作和实验报告成绩×15%+期末考试成绩×70%。

 

　　上述以教学产出为主导的课程多元化评价（考核）方式，关注学生知识获取、能力培养和思政目标的达成情况，注重过程性评价与结果性评价相结合。因此，可在过程性评价和结果性评价中融入思政元素。针对过程性评价，通过学生的上课发言、交流互动等形式了解学生的思想动态，并反映在课堂表现情况中，最终计入总成绩；通过小组讨论环节，掌握学生前期查阅文献资料、自主学习及自我约束情况，了解学生小组讨论参与情况，最终计入总成绩；通过在随堂测试环节、练习作业中加入含思政元素的习题，考查学生诚信价值观与自我约束能力，关注学生是否表里如一、实事求是，并最终计入总成绩；通过在网络平台学习资源中加入含思政元素的学习资料，了解学生对扩展资源的浏览学习情况，评估学生对相关领域的关心程度、专业意识与价值理念，并最终计入总成绩。针对结果性评价，通过学生实验操作过程、实验报告撰写、数据处理分析等，考查学生学术诚信与严谨求实态度，并反映在实验成绩上；通过在期末考试中适当加入含思政元素的试题，评价学生分析解决实际问题能力的同时，重点关注学生价值观。

 

　　由以上可见，基于教学产出的多元考核（评价）方式，强化了学生的主动学习行为，保障了学生在整个教学过程中综合素质和专业技能的持续提升及思政教育成果的持续巩固。

 

 

　　OBE理念帮助教师明确了教学的重点、方法及如何评估，帮助学生知道学什么、如何学、什么程度是学会，实现了知识传授、能力培养与价值塑造的多元统一。育人先育德，在立德树人视域下，课程思政是在OBE理念的基础上，对知识传授、能力培养与价值塑造三者多元统一的一种回归。以课堂教学为载体，基于OBE理念深入挖掘“传热学”课程思政元素，夯实融入思政元素的教学内容设计，创新以思政效果为导向的教学方法及课程多元考核（评价）方法，树立“OBE理念与课程思政同向而行，协同育人”的教学新理念，最大限度地发挥每一堂课的主渠道作用，实现隐性思政教育与显性知识传授、能力培养有机融合，才能切实提升协同育人效果，促进学生思想与知识的全面发展，高效落实立德树人根本任务。

 

 

　　[1]李*义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之二:我们应该防止和摒弃什么[J].中国大学教学,2017(1):8-14.

 

　　[2]高广章.基于OBE理念的工业工程专业人才培养体系[J].西部素质教育,2024,10(6):89-92.

 

　　[3]李*义,黎青青.高等教育质量文化的缘起与发展[J].高等工程教育研究,2023(6):9-15.

 

　　[4]李*义,朱泓.以先进的质量保障理念促进本科教育教学综合改革[J].高等工程教育研究,2021(6):75-80.

 

　　[5]姚淑婷,陈叔平,刘健,等.OBE理念下课堂教学设计、实施与持续改进[C]//教育部高等学校机械类专业教学指导委员会过程装备与控制工程专业教学指导分委员会.第十八届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学与科研校际交流会论文集.宜宾:化学工业出版社,2023:14-16.

 

　　[6]习*平在全国高校思想政治工作会议上强调:把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[EB/OL].(2016-12-09)[2024-02-22].

 

　　[7]翟玉玲,祝星,李舟航,等.热量传递与人生启示:传热学课程思政设计[J].中国现代教育装备,2023(1):121-123.

 

　　[8]宫明龙,刘凤芳,梅瑞斌,等.传热学课程思政教学模式初探[J].中国现代教育装备,2022(13):97-99,107.

 

　　[9]赵金秀,周红星,史新立,等.融入思政元素的混合式教学模式研究与实践:以传热学课程为例[J].中国现代教育装备,2022(13):71-72,79.

 

　　[10]中共教育部党组关于印发《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》的通知[EB/OL].(2017-12-05)[2024-02-19].

 

　　[11]关国强,张磊.基于成果导向教育理念的课程质量评价工作优化探索与实践[J].化工高等教育,2023,40(5):60-66.