吳曉艷　張葉

[摘 要]本文圍繞嘉興學(xué)院“紅船精神+”的思政育人目標(biāo)，探討了熱力學(xué)第一定律和第二定律中蘊含的紅船精神思政元素，通過案例設(shè)計及教學(xué)實踐，將“首創(chuàng)精神”“奮斗精神”和“奉獻(xiàn)精神”融入相應(yīng)內(nèi)容的教學(xué)中，實現(xiàn)了專業(yè)知識與紅船精神的同向同行，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和社會責(zé)任感，并取得良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]工程熱力學(xué)；紅船精神；熱力學(xué)定律

引? 言

2020年5月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》明確要求“將課程思政融入課堂教學(xué)建設(shè)全過程”[1]。專業(yè)課程在本科四（五）年的學(xué)習(xí)框架中占有主體地位，是課程思政建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，如何將思想政治教育與本科專業(yè)課教育有機融合，傳授專業(yè)知識的同時提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)是目前高校教學(xué)改革與創(chuàng)新的核心命題[2]。

“工程熱力學(xué)”是國內(nèi)外工科高校一門重要的基礎(chǔ)課程，適用于能源動力類、建筑環(huán)境類、機械工程類等多個專業(yè)。該課程主要講述熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換所涉及的基本定律、工質(zhì)熱物性計算、循環(huán)分析方法及工程實現(xiàn)途徑等[3]。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以正確運用能量轉(zhuǎn)換基本規(guī)律進(jìn)行熱工過程和熱力循環(huán)計算，掌握提高循環(huán)熱力效率的策略，這對學(xué)生理解當(dāng)今社會廣泛關(guān)注的“雙碳”目標(biāo)、能源高效利用和可再生能源開發(fā)利用等問題具有重要的理論指導(dǎo)意義[4]。

目前，國內(nèi)有關(guān)院校的相關(guān)專業(yè)已針對“工程熱力學(xué)”課程開展了課程思政建設(shè)[5]。如李榮（濱州學(xué)院航空工程學(xué)院，講師）提出了構(gòu)建兩個關(guān)系、組建一個團隊、進(jìn)行一創(chuàng)一改一優(yōu)化的“工程熱力學(xué)”課程思政教學(xué)改革思路和方針[6]。蘇文（天津工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院，講師）提出教學(xué)中可圍繞“中國自信”“家國情懷”“大國工匠”“責(zé)任意識”“創(chuàng)新精神”等幾方面挖掘課程中的思政元素[7]。范晶（東北電力大學(xué)能動學(xué)院，教授）等人討論了在能源與動力工程專業(yè)中開展本課程建設(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[8]。史磊（中國民航大學(xué)，教師）等人以航空航天類“工程熱力學(xué)”布雷頓熱力循環(huán)的課程思政建設(shè)為例，提出了課程思政建設(shè)實施方案[9]。

由于不同高校的思政育人目標(biāo)和不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)不盡相同。因此，同一門課程的思政元素挖掘與實施，不能一味地復(fù)制粘貼其他高校的做法，否則無法體現(xiàn)本校本專業(yè)的思政育人特色。嘉興學(xué)院作為紅船旁的大學(xué)，實施“紅船精神+”課程思政育人提升計劃，要求將紅船精神融入全員全過程全方位育人的頂層設(shè)計，把“首創(chuàng)、奮斗、奉獻(xiàn)”作為每個學(xué)生價值塑造和能力培養(yǎng)的核心元素。

熱力學(xué)第一定律和第二定律是工程熱力學(xué)最基本最重要的理論基礎(chǔ)，對理解和分析熱能轉(zhuǎn)化和熱力過程有著重要的意義。深刻挖掘兩大定律中的紅船思政元素，將其融入課堂教學(xué)中的各個環(huán)節(jié)，有助于學(xué)生在理解和掌握專業(yè)理論知識的同時提升價值素養(yǎng)，實現(xiàn)知識傳授與價值引領(lǐng)同頻共振，真正做到“教”“育”雙贏紅船精神。

一、紅船精神思政元素挖掘原則

“紅船精神”是中國革命精神之源，習(xí)近平同志于2005年6月21日在《光明日報》上刊發(fā)的署名文章——《弘揚“紅船精神”走在時代前列》中系統(tǒng)闡述了“紅船精神”的內(nèi)涵，即：開天辟地、敢為人先的首創(chuàng)精神，堅定理想、百折不撓的奮斗精神，立黨為公、忠誠為民的奉獻(xiàn)精神。由于紅船精神是社會主義核心價值觀的思想文化源泉和重要載體，它所蘊含的“首創(chuàng)精神”是凝聚“富強、民主、文明、和諧”國家發(fā)展共識的思想驅(qū)動，“奮斗精神”是實現(xiàn)“自由、平等、公正、法治”社會價值目標(biāo)的根本途徑，“奉獻(xiàn)精神”是踐行“愛國、敬業(yè)、誠信、友善”公民道德準(zhǔn)則的應(yīng)有情懷[10]。因此，在挖掘兩大定律中蘊含的思政元素時，將紅船精神與社會主義核心價值觀深度融合，將正確的價值追求和理想信念裝入學(xué)生的頭腦，力求使思想政治理論教育與專業(yè)教育協(xié)調(diào)同步、相得益彰。

工程熱力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中，能源傳遞過程中的數(shù)量守恒和品質(zhì)蛻變，本質(zhì)上是熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用。熱力學(xué)第一定律從數(shù)量上描述了熱能與機械能相互轉(zhuǎn)換時的守恒關(guān)系，而熱力學(xué)第二定律從品質(zhì)上說明熱能與機械能之間的差別，指出能量轉(zhuǎn)換是有條件和方向性的。深刻解讀兩大定律的表述和內(nèi)涵，可以發(fā)現(xiàn)其中蘊含著大量的正能量：“奮斗”“奉獻(xiàn)”“愛國”“敬業(yè)”等等。

二、課堂教學(xué)模式

該課程的特點是理論性較強，思維縝密，推理嚴(yán)謹(jǐn)。在課堂思政的教學(xué)設(shè)計方面，主要采用“微視角，三結(jié)合”的設(shè)計思路。這種方法通過引入典型生活實例或?qū)W科實例作為問題的切入點，并結(jié)合知識點、職業(yè)特征要求和生活等方面，對問題進(jìn)行深入剖析，講解問題實質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思考。在教學(xué)實踐中，教師通過翻轉(zhuǎn)課堂、小班研討等教學(xué)方法，進(jìn)行基于互動式交流和探究式討論的教學(xué)改革。這種方法可以減少通過直接宣講思政元素而引起的學(xué)生反感和抵觸，同時，通過討論題目巧妙地“賦能”，引發(fā)學(xué)生的積極心態(tài)、主動思考和行為改善。

在具體應(yīng)用中，教師通過課前直接導(dǎo)入、知識點導(dǎo)入或知識拓展導(dǎo)入等方式，引入相應(yīng)的素材或討論題目，幫助學(xué)生理解思政概念和思維方法。采用翻轉(zhuǎn)課堂、小班研討等互動式教學(xué)方法以幫助學(xué)生主動探索問題，提升綜合分析和解決問題的能力。通過這種教學(xué)模式，幫助學(xué)生將理論與現(xiàn)實生活相結(jié)合，深刻理解和掌握思政的理論，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力與創(chuàng)造力，讓其在逐步實現(xiàn)自我價值的同時，能夠更好地為社會做出貢獻(xiàn)。

三、思政案例設(shè)計

以下將具體的課堂教學(xué)實施過程通過案例來展現(xiàn)。

（一）熱力學(xué)第一定律的表述與實質(zhì)

熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用，它確定了各種能量在轉(zhuǎn)換時數(shù)量上的守恒關(guān)系。它在熱力學(xué)中的表述主要有以下三種：

第一種表述：熱能和機械能在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換時，能量的總量必定守恒。

在講解這一部分內(nèi)容時，引導(dǎo)學(xué)生思考生活中的大多數(shù)事情是否遵守著某種“守恒”。從社會資源、生活體驗、精力時間等方面分析，任何一件事都遵循“得失守恒”，有其優(yōu)越性就必然有其弊端。比如，時間對每個人都是公平的，怎么分配時間，決定了今后成為什么樣的人，今天的努力決定了明天的自己。作為當(dāng)代的大學(xué)生，學(xué)習(xí)就是投資，要科學(xué)分配好自己的時間和精力，依靠科技創(chuàng)新能力造福國家和人民。

第二種表述：第一類永動機是不可能制成的。

第一類永動機是指不消耗任何能量卻能源源不斷地對外做功的機器。第一類永動機聽起來是荒唐的，但是在19世紀(jì)的時候，試圖制造這種永動機的人非常多，當(dāng)然均以失敗告終。隨著科技發(fā)展和人類認(rèn)知水平的提高，人們再也不會相信第一類永動機，但生活中是否存在“變相的第一類永動機”呢？工作怕苦怕累，卻想要高薪高職；幻想著天上掉餡餅，層出不窮的電信詐騙，等等。當(dāng)有類似所謂“免費的午餐”到來的時候，還是有很多人會相信自己就是幸運的一個。這種基于人性的“不勞而獲”的思想，很顯然違背了能量守恒定律?！耙环指?，一分收獲”，勞動是創(chuàng)造價值的唯一源泉。

第三種表述：物體內(nèi)能的增加等于物體吸收的熱量和對物體所做的功的總和。

熱力學(xué)第一定律不僅告誡人們不勞而獲是空想，它還指導(dǎo)人們?nèi)绾尾拍軌虿粩喑砷L。要想提高個人的能力（增加內(nèi)能），可以通過自身學(xué)習(xí)（吸收熱量）和外圍助力（外界做功）兩個方面共同作用才能實現(xiàn)。比如，自身投入的時間、精力，別人的指導(dǎo)幫助、各種規(guī)章制度的制約等。通過講解熱力學(xué)第一定律的表述，引導(dǎo)學(xué)生在追夢的路上做到努力奔跑，奮勇前進(jìn)。

（二）熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)

熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的過程都具有方向性。也就是說并非所有滿足熱力學(xué)第一定律的過程都能實現(xiàn)。其經(jīng)典表述有以下兩種：

第一種表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其他變化，即克勞修斯表述。

炎炎夏日，空調(diào)在耗費電能的條件下完成了把熱量從低溫的室內(nèi)排到高溫的室外。大量空調(diào)的使用，會讓整個城市的整體溫度升高。而如今，人民對美好生活的向往就是我奮斗目標(biāo)，美好生活的體驗之一就是舒適健康的室內(nèi)環(huán)境，空調(diào)已經(jīng)成為生活必需品，在此背景下，作為“暖通人”，消耗最少的能源創(chuàng)造最適宜的人工環(huán)境成為使命。通過這部分內(nèi)容講解，提升學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感和社會責(zé)任感。

第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變成有用功，而不產(chǎn)生其他影響。因此，從單一熱源取熱并使之完全變?yōu)楣Φ臒釞C，即第二類永動機是制造不出來的。

熱力學(xué)第二定律考慮了能量在不可逆過程中轉(zhuǎn)化的耗散效應(yīng)，由于各種耗散項的作用，能量轉(zhuǎn)化為兩部分，一部分是可以被利用的有用功，另一部分是變成了耗散的無用功。因此，評價一套系統(tǒng)是否高效時，要看投入能量后有多少轉(zhuǎn)化為有用功。從熱力學(xué)第二定律可以看出，無論系統(tǒng)多么高效節(jié)能，都會有部分能量轉(zhuǎn)化為無用功，即熱機的效率均小于1。熱力學(xué)第一定律告訴人們，付出才有收獲，不勞而獲是不可能的。而熱力學(xué)第二定律告訴人們，投入并不能100%轉(zhuǎn)化為正向的回報。努力之后，能否取得收獲、取得多少收獲，取決于效率有多高。在此鼓勵學(xué)生在生活中要選擇做“高效族”，而不是“瞎忙族”。引導(dǎo)學(xué)生從熱力學(xué)第二定律的角度理解“好好學(xué)習(xí)，天天向上”的深刻內(nèi)涵。

（三）孤立系統(tǒng)熵增原理

熵增原理的內(nèi)容是，孤立系統(tǒng)或閉口絕熱系統(tǒng)的熵只會增大（不可逆過程），或者不變（可逆過程），不會減小。當(dāng)孤立系統(tǒng)的熵達(dá)到最大值時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。熵增原理指出了熱力過程進(jìn)行的方向性，即任何熱力過程均會自動朝著熵增加的方向進(jìn)行。

結(jié)合熵的具體內(nèi)涵，即熵代表著無序、混亂，若沒有對抗熵增的措施，系統(tǒng)必然自動走向混亂無序。如何對抗熵增呢？打破孤立系統(tǒng)熵增原理即可。首先，打破孤立系統(tǒng)，使系統(tǒng)與外界能夠產(chǎn)生物質(zhì)或能量交換。比如，通過新陳代謝、鍛煉、學(xué)習(xí)等不斷吸收新的有用的物質(zhì)、能量和信息。其次，要遠(yuǎn)離平衡態(tài)，在生活中則意味著要遠(yuǎn)離舒適圈。這需要不斷給自己設(shè)定新的目標(biāo)和計劃，不斷創(chuàng)新，不斷超越自己。一代偉人鄧小平在十一屆三中全會提出中國實行“改革開放”的基本政策?！皩?nèi)改革、對外開放”打破了熵增原理，所以中國經(jīng)濟得到了高速發(fā)展，人民生活水平逐年提高。

四、課程思政的運行成效

這種模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生上課抬頭率、作業(yè)的認(rèn)真程度、課堂與教師的互動都較以往有明顯改善。為了提高課程思政教學(xué)效果，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，并進(jìn)行針對性的改進(jìn)，建立了基于模糊層次分析法的課程思政效果評價模型，通過教師對評價因素進(jìn)行權(quán)重賦值，結(jié)合學(xué)生的主觀評定數(shù)據(jù)實施量化計算。分析結(jié)果表明，96.8%的學(xué)生比較認(rèn)可這種“潤物細(xì)無聲”的德育教學(xué)模式，最大的感受是驚喜于書本上的專業(yè)知識能與國家倡導(dǎo)的主旋律結(jié)合，能用專業(yè)知識理性引領(lǐng)自己的人生觀、價值觀，體會到了不小的成就感和責(zé)任感。而在評閱學(xué)生上交的大作業(yè)時，教師驚喜地發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生對熱力學(xué)的兩大定律的理解，已經(jīng)拓展到兩大定律對個人發(fā)展和社會發(fā)展的影響層面。這是非常可喜的。

結(jié)束語

本文結(jié)合嘉興學(xué)院的思政育人目標(biāo)，從紅船精神的視角對熱力學(xué)第一定律和第二定律的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了思政案例設(shè)計。經(jīng)過運行實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能從熱力學(xué)第一定律和第二定律的本質(zhì)出發(fā)，分析身邊遇到的問題和社會熱點問題，提升了學(xué)生專業(yè)認(rèn)同感和社會責(zé)任感，實現(xiàn)了思想政治教育與知識體系教育的有效統(tǒng)一，為“工程熱力學(xué)”課程思政教學(xué)提供了新范例。

參考文獻(xiàn)

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[8]史磊，鄧甜.航空航天類“工程熱力學(xué)”課程思政建設(shè)的探索與實踐：以布雷頓熱力循環(huán)為例[J].大學(xué)：思政教研，2022（9）：181-184.

[9]浙江省中國特色社會主義理論體系研究中心.紅船精神與社會主義核心價值觀[N].浙江日報，2018-02-12（01）.

作者簡介：吳曉艷（1980— ），女，漢族，山東青島人，嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，碩士，講師。

研究方向：建筑節(jié)能。

張葉（1982— ），女，漢族，山東菏澤人，嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，博士，副教授。

研究方向：建筑設(shè)備節(jié)能技術(shù)及可再生能源的應(yīng)用。

基金項目：本文系嘉興學(xué)院“紅船精神+”課程思政教學(xué)研究項目（851521038）；嘉興學(xué)院一流本科課程《工程熱力學(xué)》（108542242）；教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（220601960134422）；浙江省高等教育學(xué)會2021年度高等教育研究課題（KT2021105）。