姜未汀等[1]研究表明，为加快清洁能源的综合利用与高效转化，能源动力类学科承担着重要的发展任务。实践中，随着能源产业面临新一轮的变革与挑战，亟需培养一大批能适应和引领新一轮能源科技革命和产业变革的卓越工程科技人才，有必要进一步从人才培养方案着手，加大力度挖掘课程思政元素，结合绿色发展理念，深化课程教学改革。张嘉杰等[2]研究认为，传热学研究的一项重要内容是热量传递规律，其是涉农高校生物质能源领域和能源动力专业的必修课程之一。CDIO（Conceive, Design, Implement, Operate）是一种基于工程教育的理念，旨在培养学生的核心能力，包括构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和操作（Operate）。将该理念应用于传热学课程，可为学生提供更加综合和更具实践性的学习体验。
关于传热学课程，相关学者进行了一系列教学改革探索与实践工作。李文强等[3]研究提出，通过新媒体技术将前沿科学实验引入线下理论课堂，极大激发了学生的学习热情和创新思维。胡艳鑫等[4]根据课程“应用范围广、知识覆盖面广和时间跨度大”的特点，基于翻转课堂，使用多元化的教学资源与新媒体技术，对教学模式进行改革。冯耀勋等[5]探索了网络教学模式与常规教学法相结合的教学方法，发现网络教学可以大幅提高学生的学习兴趣。朱群志等[6]研究优化教材体系，提出了调整课程结构与教学内容，创新专题讨论及实验教学等措施，提高教学效果，增强实践和创新能力。尚琳琳等[7]研究提出了调整实验教学体系的教学方案，结合开放性实验室的管理模式，优化实验考核与奖励等实施办法，对于本科实验教学过程创新能力培养进行新的尝试和探索。
本文针对传热学课程教学内容复杂，教学模式单一，考核评价有待多元化等问题，提出采用翻转课堂教学模式，结合CDIO教育理念，通过具体的工程案例提高了学生的课堂参与度，加强师生互动，促使学生进行批判性思考。通过对传热学课程教学模式的改革，以培养适应和引领新一轮能源科技革命和产业变革的卓越工程科技人才。
1 生物质能源领域传热学课程教学现状分析
当前，生物质能源转化方式以催化热解为主，热量在生物质之间传递的机制、规律和影响因素等十分复杂。传热学的核心内容之一是探讨生物质热量传递规律，该课程知识框架清晰，主要包括导热、对流换热和辐射换热3种基本传热过程及其综合应用。
1.1 教学内容与模式方面
传热学是能源与动力专业的基础课，王杰等[8]研究认为，其具有理论性和抽象性的特点，如基本概念和原理过多，容易混淆；公式多，推导过程复杂，难以记忆；教学内容复杂，抽象的内容难以理解，应用灵活，学生较难掌握。实践中，该课程教学形式较为生硬且教学内容枯燥，部分学生学习的积极主动性不高。部分教师对教学内容的理解和把握程度有待提高，在教学过程中较为注重对概念、定理和公式推导过程的介绍，而对于如何在未来的专业课程中深入应用这些知识点，以及如何利用专业知识解决实际的工程问题等的讲解有待深入；对建立起理论和实际工程应用之间联系的主动性不足，学生较难更全面理解课程知识体系。解丹等[9]研究认为，这可能导致学生重视对知识点的客观记忆，而学以致用能力有待进一步增强。同时，教学中对课程思政元素的融入不够自然，教学内容与绿色低碳发展理念的结合度不够深入，有待融入工匠精神。
1.2 考核评价方面
2 传热学课程教学改革措施分析
针对该课程教学形式较生硬、教学内容抽象复杂，思政元素融入不足，考核评价方式有待多元化等现状，提出应用翻转课堂、案例教学和以赛促学等教学模式与方法。
2.1 “线上+线下”融合，实施翻转课堂
传热学在生产技术中发挥重要作用，在该课程教学的概念化阶段，可以帮助学生理解传热的基本原理和概念，包括传热的机制、传热方程和热导率等。通过深入挖掘优质在线资源，利用慕课等网络平台的在线学习资源，特别是农业生物质材料热转化方面，让学生建立起对传热学的概念性认识。同时，建立热传导课程的在线题库资源，通过学习群讨论课题和作业，使学生能及时巩固和实践线下所学知识。学期初，课题组教师从各章节中选取合适的教学内容，通过在线学习平台，将相关学习视频推送给学生进行课前预习，通过翻转课堂的形式，开展教学活动。翻转课堂的课件制作要求精美，知识点讲解要求清晰，以使大部分学生能掌握授课内容，并在课堂练习和讲解上分配一定学时。充分利用在线题库资源，通过互动式教学、课前在线交流、课内小组讨论和课后习题评价等方式，将教学模式转变为“先学后教”，让学生及时巩固和实践线下所学知识。谢新奇等[11]研究认为，这有利于进一步激发学生的学习主动性，有效活跃了课堂气氛，实现了良好的师生互动。另外，搭建生活小场景实验，为学生提供动手操作的平台，并涉及传热设备的操作和维护等内容，以检验其对专业知识的掌握程度。
2.2 引入CDIO教育理念，强化案例教学
借鉴张贺磊等[12]的研究成果，引入CDIO教育理念，结合相关工程案例，按照基础—综合—创新的多维度思路，进行该课程的教学改革。对实际工程所涉及的复杂传热、传质过程进行剖析，引导学生对相应的传热过程、知识进行串联学习。依据学科前沿动态和经济发展动态，更新知识结构，设计教学项目，丰富教学内容，使学生充分认识到课程内容的技术革新，增强其专业认同感。杨建平等[13]研究探索“案例引入—理论学习—案例剖析—创新实践”的渐进启发式教学方法，注重将“双碳”元素引入教学案例中。在对新概念、新原理、新结构、新技术和新应用的求知过程中，结合实际案例，提高学生对知识点的认知，锻炼其分析和解决问题的能力，进而为创新型人才的培养奠定基础。将CDIO教育培训理念融入课堂教学（表1），逐步实现从基础到综合，再到创新的多维度能力培养。
表1 CDIO教育理念融入课堂教学 |
| 例子 | 内容 | 层次 |
|---|---|---|
| 生活常识 | （1）探讨壶柄用橡胶包着的原因；分析塑料和不锈钢的不同之处 （2）把勺子放进热水里，判断哪个勺子里的黄油融化得更快 | 基础 |
| 工程案例 | 建筑节能材料 | 综合 |
| 改进措施 | （1）结构改造 （2）选择导热系数小的材料 （3）增加厚度 | 创新 |
2.3 以赛促学，激发学习热情
借鉴杨建平等[13]的研究成果，开展课前课中课后、线上线下的“全时空”教学。实践中，教研组对接“全国高校人工环境科学奖”专业基础竞赛与各大高校考研典型传热试题，将相关内容有机整合到教学中，将竞赛试题以平时作业的形式分发给学生，在学期末组织传热课堂知识竞赛，以激发学生的学习热情，提高课堂趣味性和参与度。为提高学生的课外学习能力，将教学过程分为课前准备、课中教学和课后拓展3个阶段。课前通过线上视频，培养学生自主学习能力；课中注重发挥教师的引导作用，采用任务驱动等方法，剖析案例中的传热问题，完成相应的教学任务，帮助学生探索新知识；课后将所学的理论知识运用到学科竞赛、大创项目中，以提高学生创新能力和综合素质。
2.4 融入思政元素，增强思政觉悟
全方位、深度挖掘绿色发展理念下的传热学课程中蕴含的思政元素，并与课堂教学进行高度融合，形成协同育人效应。在理论课堂教学过程中，从专业理论知识的认知、案例的剖析和实践环节的锻炼3个过程入手，结合能源动力行业领域的发展现状，深入挖掘关键知识点，与碳达峰、碳中和案例中的思政元素进行有机融合。将课程体系理论知识与思政元素进行有机结合，让学生在职业发展中贯彻绿色发展理念。
表2 该课程思政元素的映射和融合 |
| 知识点 | 思政元素的映射与融合 |
|---|---|
| 传热在生产技术中的应用 | 贯彻碳中和发展理念 |
| 热导率 | 培养技术创新意识 |
| 傅里叶定律 | 培养科学、严谨的工作精神 |
| 传热的发展历史 | 培养掌握真理，敢于挑战权威的精神 |
| 凝结换热 | 培养技术创新意识 |
| 沸腾换热 | 突出培养安全生产理念 |
| 强化/弱化传热 | 树立节能环保意识，培养能源转换效率提升的思维模式 |
| 临界绝缘直径 | 培养辩证思维 |
2.5 改革考核方式，加大过程性考核力度
综上，本文开展传热学课程教学改革。采用多种现代教学方式，如翻转课堂、线上线下混合式教学等，形成活泼的课堂教学氛围。通过师生互动讨论，增强了课堂吸引力和学生注意力。结合CDIO教育培训理念，通过具体的工程案例，让学生组成团队，不断进行批判性思考，提高其发现、分析和解决问题的能力。依托本课程，教师在思政教学比赛和青年教师演讲比赛中多次获奖。