許亞兵　賈明正　吳依靜

摘 要：2020年9月22日，我國(guó)首次提出了2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。這對(duì)于能源專業(yè)的必修課程——傳熱學(xué)來(lái)說(shuō)提出了新的要求。文章以傳熱學(xué)為例，以“雙碳”目標(biāo)為切入點(diǎn)，討論在當(dāng)前形勢(shì)下，無(wú)論是在理論課程還是實(shí)驗(yàn)課程，教師都需要加強(qiáng)課程思政意識(shí)，通過(guò)引入能源環(huán)保、國(guó)家安全、危機(jī)意識(shí)、融合創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展等話題，切實(shí)提高學(xué)生的思想道德素質(zhì)和思想政治水平，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展壯大。

關(guān)鍵詞：雙碳 傳熱學(xué) 理論課程 實(shí)驗(yàn)課程 能源環(huán)保

1 前言

在過(guò)去的200年里，人類已經(jīng)向大氣中排放了數(shù)萬(wàn)億噸二氧化碳[1]。碳排放受經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源使用、技術(shù)水平等諸多因素影響，根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)顯示：能源行業(yè)的碳排放量約占全球碳排放總量的40%左右，主要包括石油、天然氣和煤炭等化石燃料的開(kāi)采、生產(chǎn)和使用；交通運(yùn)輸行業(yè)的碳排放量約占全球總排放量的24%，主要來(lái)自公路、航空、海運(yùn)和鐵路運(yùn)輸?shù)萚2]；工業(yè)制造業(yè)的碳排放量約占全球總排放量的22%，主要涉及鋼鐵、水泥、化學(xué)工業(yè)、建筑材料和紡織業(yè)等領(lǐng)域。大量二氧化碳排放至大氣中，如同給地球披上了一件厚厚的“棉襖”，且引發(fā)溫室效應(yīng)、臭氧層空洞等一系列問(wèn)題，對(duì)全球氣候產(chǎn)生前所未有的影響，嚴(yán)重破壞了全球生態(tài)平衡，這已成為制約人類可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)之一。

在此背景下，中國(guó)宣布2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的宏偉目標(biāo)?！半p碳”目標(biāo)的提出，充分彰顯了我國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展道路、促進(jìn)全人類共同發(fā)展的堅(jiān)定決心[3]。當(dāng)前我國(guó)一次能源中，85%仍依賴于化石能源，每年大約排放98億噸的碳，占全社會(huì)碳排放總量的近90%[4]。因此，要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，關(guān)鍵在于提高能源利用效率、控制碳排放量，根本解決之道在于轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式。

傳熱學(xué)作為能源專業(yè)的必修課程之一，主要研究熱量在物質(zhì)中傳遞的科學(xué)，其在能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和碳排放控制方面發(fā)揮著重要作用。這同我國(guó)提出的“雙碳”目標(biāo)高度契合。通過(guò)對(duì)傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)研究和應(yīng)用可以促進(jìn)能源系統(tǒng)的低碳化和碳排放的減少，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供技術(shù)支持和解決方案。2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，綱要明確提出，在理工科專業(yè)的課程教學(xué)中，應(yīng)將馬克思主義立場(chǎng)、觀點(diǎn)和方法的教育同科學(xué)精神的培養(yǎng)相結(jié)合，不斷提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)、分析和解決問(wèn)題的能力，持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感，充分激發(fā)學(xué)生獻(xiàn)身國(guó)家科技事業(yè)的情懷和使命感[5]。

本文以傳熱學(xué)為例，以“雙碳”目標(biāo)為切入點(diǎn)，討論在當(dāng)前形勢(shì)下，如何將課程思政與傳熱學(xué)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

2 “傳熱學(xué)”課程思政教學(xué)現(xiàn)狀

“傳熱學(xué)”課程主要涉及理論課程、實(shí)驗(yàn)課程兩方面內(nèi)容。其中理論課程主要包括傳熱學(xué)的基本概念、基本原理和基本計(jì)算方法，旨在使學(xué)生深刻理解傳熱學(xué)并具備應(yīng)用能力；實(shí)驗(yàn)課程主要講授傳熱學(xué)理論的實(shí)際應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，通過(guò)傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生能夠?qū)鳠釋W(xué)理論應(yīng)用到實(shí)際操作中，提高觀察和分析傳熱現(xiàn)象的能力，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的技能，從而更好地理解和掌握傳熱學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。除此之外，為了深入理解傳熱學(xué)知識(shí)、提高工程實(shí)踐能力以及適應(yīng)工程發(fā)展的需要，往往在課后給同學(xué)們推薦幾款熱力學(xué)仿真軟件供大家自行學(xué)習(xí)，如fluent等。

2.1 理論課課程思政教學(xué)現(xiàn)狀

隨著國(guó)家對(duì)思政教育的重視力度不斷加大，我校也持續(xù)積極響應(yīng)，不斷強(qiáng)調(diào)要將課程思政融入到日常教學(xué)活動(dòng)中去，此外，還會(huì)組織相關(guān)活動(dòng)，如課程思政教學(xué)技能大賽等。目前我校講授傳熱學(xué)的老師均為工科類專業(yè)出身，其自身在學(xué)生時(shí)期學(xué)習(xí)期間，更側(cè)重于專業(yè)理論的學(xué)習(xí)，因此在思政教育方面的素養(yǎng)和能力可能相對(duì)較弱。因此當(dāng)其走上工作崗位后，由于慣性，在理論教學(xué)中延續(xù)了專注于傳授專業(yè)知識(shí)和技能，缺乏對(duì)思政教育方法和內(nèi)容的充分了解和重視，導(dǎo)致思政教育效果收到限制；還有部分老師在傳熱學(xué)理論課融入思政元素時(shí)，只是簡(jiǎn)單地講授一些基本的國(guó)情或社會(huì)道德知識(shí)，缺乏深度和廣度，難以引起學(xué)生的興趣和思考；此外，還有一些老師在將思政元素融入課堂過(guò)程中，缺乏有效的互動(dòng)，導(dǎo)致學(xué)生的參與度較低，使學(xué)生難以感受到思政教育對(duì)傳熱學(xué)理論知識(shí)的指導(dǎo)和引領(lǐng)作用。

2.2 實(shí)驗(yàn)課課程思政教學(xué)現(xiàn)狀

目前，課程思政與課程的融入多數(shù)體現(xiàn)在理論課程上，而在實(shí)驗(yàn)課程中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與思政元素融合的效果卻并不理想。由于我校教師部分為企業(yè)人員轉(zhuǎn)型而來(lái)，還有部分老師為應(yīng)屆畢業(yè)生，這些老師本身缺乏相關(guān)的教學(xué)資源和培訓(xùn)指導(dǎo)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程中思政教育的理解和運(yùn)用仍然不夠深入；此外，實(shí)驗(yàn)中融入的思政元素往往只是簡(jiǎn)單地引用一些名言、典故或道德典范，而并沒(méi)有緊跟時(shí)事發(fā)展和國(guó)家、社會(huì)需求等，這可能導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于思政教育的重要性和內(nèi)涵產(chǎn)生疲勞感，也無(wú)法在實(shí)驗(yàn)課程思政中獲得更多的收獲和發(fā)展。

3 “傳熱學(xué)”課程思政設(shè)計(jì)思路

在新時(shí)代“雙碳”背景下，“傳熱學(xué)”融入課程思政應(yīng)始終以貫徹落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)主義核心價(jià)值觀和中國(guó)特色社會(huì)主義理論體系[6]。在學(xué)生的思想道德教育中貫徹綠色發(fā)展理念和可持續(xù)發(fā)展觀念，培養(yǎng)學(xué)生積極參與到環(huán)保和低碳行動(dòng)中去的意識(shí)和行動(dòng)能力，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)培養(yǎng)更多的具有環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感的未來(lái)公民。

3.1 “傳熱學(xué)”理論課課程思政設(shè)計(jì)思路

在講授熱能傳遞的三種基本方式時(shí)，引入當(dāng)下一直被國(guó)人關(guān)注的芯片問(wèn)題。2023年10月，華為發(fā)布了一項(xiàng)芯片封裝技術(shù)。為了提高散熱性能，華為的專利技術(shù)將熱界面材料（TIM）的厚度控制得更小，從而降低了熱阻，實(shí)現(xiàn)了熱性能的改進(jìn)。該技術(shù)不僅適用于CPU、GPU等常見(jiàn)的處理器，還適用于FPGA、ASIC等其他類型的芯片。引入該案例，能夠讓同學(xué)們深深感受到在華為依然被美國(guó)制裁的今天，同學(xué)們應(yīng)將自己的學(xué)業(yè)和國(guó)家的命運(yùn)緊緊聯(lián)系起來(lái)，時(shí)刻關(guān)注國(guó)際形勢(shì)、關(guān)注國(guó)家戰(zhàn)略并強(qiáng)化愛(ài)國(guó)意識(shí)，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和技能、積極參與科研和創(chuàng)新，為國(guó)家的未來(lái)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

在講授提高傳熱效率的措施和方法時(shí)，和當(dāng)下熱門的話題“雙碳”結(jié)合起來(lái)，確保高傳熱效率是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要步驟之一。在此，筆者在授課過(guò)程中給同學(xué)們舉了一組數(shù)據(jù)：以燃煤鍋爐為例，一般的熱效率可以達(dá)到70%-80%左右。如果將熱效率提升1%，即從75%提升至76%，可以獲得約2%的能源節(jié)約和減少相應(yīng)的碳排放。具體來(lái)說(shuō)，假設(shè)該鍋爐每天燃燒10噸煤，熱值為5500千卡/千克，每噸煤排放的二氧化碳為2.6噸，那么每提升1%的熱效率，可以節(jié)約大約0.2噸的煤，減少約0.52噸的二氧化碳排放。因此，同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)專業(yè)課程過(guò)程中，要注意將傳熱學(xué)與雙碳目標(biāo)緊密結(jié)合，培養(yǎng)、提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和創(chuàng)新能力，為未來(lái)工程技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這不但符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)工程技術(shù)人才的需求，也是培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展需要的重要舉措。

在講授換熱器的應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)，除了舉例傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)、電力行業(yè)、石油化工、食品行業(yè)等領(lǐng)域外，筆者還引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域——人工肺的例子，在人工肺中，傳熱學(xué)起著非常重要的作用，人工肺需要模擬自然肺的氣體交換功能，包括將氧氣輸送到血液中并將二氧化碳從血液中排出，這就需要在人工肺內(nèi)部進(jìn)行有效的氣體和血液之間的傳熱和傳質(zhì)過(guò)程。比如上海交通大學(xué)就成立了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院生物傳熱傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)生、醫(yī)、工融合交叉，致力于熱物理和生物學(xué)的跨學(xué)科研究，探尋重大疾病的診療新技術(shù)。由此使同學(xué)們明白，在新形勢(shì)下，沒(méi)有一門學(xué)科是孤立存在的，跨學(xué)科發(fā)展才是未來(lái)課程的方向標(biāo)，因此同學(xué)們應(yīng)積極開(kāi)闊自己的學(xué)科視野，探索各學(xué)科之間的交叉點(diǎn)，并自發(fā)地參與跨學(xué)科學(xué)習(xí)與合作，以此培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力，為以后的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 “傳熱學(xué)”實(shí)驗(yàn)課課程思政設(shè)計(jì)思路

傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的重要性在于能夠幫助學(xué)生深入理解傳熱學(xué)理論，掌握能源轉(zhuǎn)換效率、清潔能源開(kāi)發(fā)和環(huán)保意識(shí)方面的關(guān)鍵知識(shí)和技能，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

在穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)中，主要采用穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的原理，來(lái)測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)和溫度的關(guān)系。在該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，需要仔細(xì)檢查各接線電路并聯(lián)接，尤其是加熱器電源接線及測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?dǎo)線要接到配電箱對(duì)應(yīng)的接線端子上，如果接線端子未擰緊或接線聯(lián)接錯(cuò)誤不僅會(huì)造成測(cè)量誤差較大，甚至引起安全事故的發(fā)生。并以此為契機(jī)，向同學(xué)們講述了2020年南京龍超金屬制造科技有限公司發(fā)生的一起觸電事故，該事故原因?yàn)橐桓鶎?dǎo)熱棒電源接線從接頭處包扎的絕緣膠帶中斷開(kāi)，員工在對(duì)電源接線進(jìn)行檢查時(shí)，左手直接觸碰到導(dǎo)熱管從電氣控制柜（電氣柜動(dòng)力電源為380V）引出的電源接線帶電裸露接頭部位，隨即觸電倒地身亡。由此來(lái)告誡學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，細(xì)心和謹(jǐn)慎是必備素質(zhì)，《說(shuō)苑·敬慎》中提到：患生于所忽，禍起于細(xì)微。尤其是是在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的進(jìn)程中，要確?！胺€(wěn)中求進(jìn)”，穩(wěn)中求進(jìn)和安全是相輔相成的。當(dāng)然，所謂安全不僅僅值得是個(gè)人生命財(cái)產(chǎn)收到損害，更重要是國(guó)家的能源安全、環(huán)境安全、經(jīng)濟(jì)安全、地緣政治安全及社會(huì)穩(wěn)定等。作為熱工專業(yè)學(xué)生而言，要從我做起，培養(yǎng)安全意識(shí)，并能夠警覺(jué)和預(yù)見(jiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，采取相應(yīng)防范和對(duì)應(yīng)措施，對(duì)自己負(fù)責(zé)，對(duì)國(guó)家負(fù)責(zé)！

在換熱器綜合性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)換熱器的傳熱性能進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行比較分析，同學(xué)們會(huì)發(fā)現(xiàn)換熱器形式、介質(zhì)狀態(tài)、溫度以及流動(dòng)方式不同，其傳熱系數(shù)、傳熱溫差及熱平衡誤差均存在差異。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮，合理選擇和管理?yè)Q熱器。在此，結(jié)合“雙碳”背景，提醒同學(xué)們，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和“雙碳”目標(biāo)，大家更應(yīng)該關(guān)注“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵問(wèn)題，古人云：提綱而眾目張，振領(lǐng)而群毛理。抓住主要矛盾對(duì)于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和雙碳目標(biāo)至關(guān)重要，它可以幫助我們聚焦關(guān)鍵問(wèn)題，優(yōu)化資源利用，制定有效政策，解決制約因素，最大化效果，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。在能源領(lǐng)域，主要問(wèn)題通常涉及能源供需平衡、能源轉(zhuǎn)換效率以及碳排放等方面的矛盾。因此必須通過(guò)科學(xué)規(guī)劃、技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，針對(duì)主要矛盾采取有針對(duì)性的措施，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展和雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

歐盟外交與安全政策高級(jí)代表何塞普·博雷利·豐特列斯說(shuō)過(guò)：“如果言語(yǔ)能付諸行動(dòng)的話，中國(guó)要在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和這項(xiàng)宣布將成為應(yīng)對(duì)氣候變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?！盵7]作為能源領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)學(xué)科，在“雙碳”背景下，無(wú)論是在理論課程還是實(shí)驗(yàn)課程，教師都需要加強(qiáng)課程思政意識(shí)，通過(guò)引入能源環(huán)保、國(guó)家安全、危機(jī)意識(shí)、融合創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展等話題，有效提升學(xué)生的思想道德素質(zhì)和課程思政水平，促進(jìn)他們?nèi)姘l(fā)展和成長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文蔚，王祖明，王祖敏.城鎮(zhèn)化與能源和生態(tài)環(huán)境[C].浙江省科協(xié)，上海市科協(xié)，江蘇省科協(xié).推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命——第十屆長(zhǎng)三角能源論壇論文集.江蘇海安新能源商會(huì);中國(guó)人壽海安支公司;南京東華汽車裝備有限公司，2013：5.

[2]陳影.國(guó)際碳減排機(jī)制下我國(guó)海運(yùn)業(yè)低碳發(fā)展SD模型[D].大連：大連海事大學(xué)，2015.

[3]劉萬(wàn)波.“雙碳”目標(biāo)下煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展路徑思考[J].中國(guó)煤炭工業(yè)，2022（05）：12-14.

[4]楊明珍.關(guān)于碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑探索[J].皮革制作與環(huán)保科技，2022，3（02）：178-179.

[5]于麗敏，潘柯宇，郭家瑞，等.基于“課程思政”理念的工科專業(yè)課程教學(xué)方法研究——以新能源材料概論課程為例[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，38（09）：94-96.

[6]賈振霞.社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入高職思政課理論教學(xué)探析——以《概論》教材為例[J].新西部（理論版），2016（22）：166-167.

[7]鈕松.中東亂局持久化背景下歐盟中東戰(zhàn)略的調(diào)整及困境[J].當(dāng)代世界，2020（03）：19-25.DOI：10.19422/j.cnki.ddsj.2020.03.003.