“燃燒學(xué)”課程建設(shè)與教學(xué)改革初探

“燃燒學(xué)”課程建設(shè)與教學(xué)改革初探目前，世界上80%以上的能源來(lái)自于煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒。而“燃燒學(xué)”則正是研究燃料燃燒過(guò)程化學(xué)能向熱能高效低污染轉(zhuǎn)換的一門(mén)專(zhuān)門(mén)學(xué)科，其內(nèi)容豐富，涉及熱力學(xué)、流體力學(xué)、化學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)等諸多學(xué)科門(mén)類(lèi)。重慶科技學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)（現(xiàn)已改名能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)）于2006年正式開(kāi)辦招生，主要包含電廠熱動(dòng)力和內(nèi)燃機(jī)兩個(gè)學(xué)科方向。然而，作為能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)最重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，燃燒學(xué)直到2012年才開(kāi)始對(duì)本科生獨(dú)立開(kāi)課。因此，很多與燃燒相關(guān)的教學(xué)資源都正在經(jīng)歷從無(wú)到有的發(fā)展過(guò)程。為更好的提升燃燒學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，在分析相關(guān)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合近兩年教學(xué)實(shí)踐中的一些體會(huì)，對(duì)燃燒學(xué)課程教學(xué)改革進(jìn)行了初步的探索。

一、燃燒學(xué)課程的特點(diǎn)

（1）課程學(xué)習(xí)起點(diǎn)較高

“燃燒學(xué)”是一門(mén)內(nèi)容豐富、發(fā)展迅速、實(shí)用性很強(qiáng)的交叉性學(xué)科，燃燒科學(xué)目前正在從一門(mén)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)成為一門(mén)系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科。該課程以工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)和流體力學(xué)為先修課程，其內(nèi)容涉及面廣，尤其對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高。因此，一般來(lái)說(shuō)，該課程設(shè)置在大三或大四學(xué)年。如果學(xué)生對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)理解掌握不夠深入，將大大增加課程的講授難度。

（2）強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際

燃燒學(xué)是一門(mén)比較年輕的學(xué)科，整個(gè)理論體系還不完備，很大一部分知識(shí)內(nèi)容是通過(guò)不斷的實(shí)踐而出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。如燃燒的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理、紊流火焰的傳播規(guī)律以及污染物的生成和抑制，這些都是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在這種情況下，教師在講授過(guò)程中應(yīng)摒棄對(duì)理論知識(shí)體系的過(guò)分強(qiáng)調(diào)，而應(yīng)通過(guò)對(duì)實(shí)際案例的分析來(lái)加深學(xué)生的直觀認(rèn)知，從而培養(yǎng)其應(yīng)用能力。

（3）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

燃燒學(xué)的課程內(nèi)容一般分為兩大塊：一方面是燃燒基礎(chǔ)理論，主要包括燃燒的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)機(jī)理、火焰的類(lèi)型及其傳播、氣液固三種燃料的燃燒以及污染物的生成與抑制。另一方面是燃燒應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于這一部分來(lái)說(shuō)，各高等院校根據(jù)自身定位和服務(wù)領(lǐng)域的不同，在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上則呈現(xiàn)出不同的側(cè)重點(diǎn)。如冶金類(lèi)高校主要關(guān)注工業(yè)加熱設(shè)備，汽車(chē)類(lèi)高校偏重于內(nèi)燃機(jī)中液體燃料的燃燒，而電廠熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)則以鍋爐設(shè)備為主。因此在教材的編寫(xiě)和選擇千差萬(wàn)別，不像能源動(dòng)力類(lèi)的其他專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課（如工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)）有比較統(tǒng)一的經(jīng)典教材。重慶科技學(xué)院在專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)燃燒學(xué)課程之前，相關(guān)內(nèi)容都是集成在鍋爐原理的課程中進(jìn)行講授。

二、燃燒學(xué)課程教學(xué)改革探索

（1）科學(xué)合理的設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容體系

緊扣專(zhuān)業(yè)的學(xué)科發(fā)展方向，從培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的課程內(nèi)容教學(xué)體系（包含理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)以及試卷考察重點(diǎn)）。就電廠熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)方向而言，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出承上（工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)和流體力學(xué)等前期專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課）和啟下（“鍋爐原理”等專(zhuān)業(yè)課程）的作用。做到既可以鞏固加深學(xué)生對(duì)前期專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的理解，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的熱情。對(duì)于點(diǎn)的講授，以必需和夠用為基本原則，以掌握概念和強(qiáng)化應(yīng)用為教學(xué)重點(diǎn)，摒棄對(duì)復(fù)雜理論公式的過(guò)多推導(dǎo)，切實(shí)加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)“學(xué)有所用”的豐富內(nèi)涵。如對(duì)于燃燒動(dòng)力學(xué)中最為重要的阿倫尼烏斯公式，重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握其用于求解反應(yīng)活化能和指前因子的方法，而不是公式本身的來(lái)龍去脈。

（2）切實(shí)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

燃燒學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的科學(xué)，只有學(xué)生充分參與教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能進(jìn)一步加深對(duì)本課程重點(diǎn)、難點(diǎn)的理解與掌握。

一方面，加大資金投入力度，不斷升級(jí)和完善專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件設(shè)施，為大幅度增加課程實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)提供重要保障。我校熱能動(dòng)力實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是重慶市市級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，已經(jīng)建成了比較完備的熱力學(xué)、傳熱學(xué)以及流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。近兩年來(lái)，在中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持下，總計(jì)投入150余萬(wàn)元用于“燃燒學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室”的建設(shè)，先后購(gòu)置了元素分析儀、熱重分析儀、烘箱、馬弗爐、灰熔點(diǎn)儀、在線(xiàn)煙氣分析儀、自動(dòng)量熱儀以及本生燈火焰裝置等實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)不斷的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，目前所有的儀器設(shè)備已全部投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用，初步形成了燃燒學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

另一方面，將科研與教學(xué)相結(jié)合，通過(guò)充分利用校內(nèi)的各種科研平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的常態(tài)化。以我校為例，通過(guò)與美國(guó)卡萬(wàn)塔公司和三峰卡萬(wàn)塔公司緊密合作，目前已在校內(nèi)建成兩條具有國(guó)際一流水平的垃圾焚燒發(fā)電中試生產(chǎn)線(xiàn)。以此為依托，能動(dòng)專(zhuān)業(yè)專(zhuān)門(mén)為學(xué)生設(shè)計(jì)了多個(gè)不同形式的實(shí)踐環(huán)節(jié)，包括專(zhuān)業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)乃至本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。對(duì)于燃燒學(xué)課程來(lái)說(shuō)，固體燃料的燃燒過(guò)程、氣體燃燒器的結(jié)構(gòu)布置以及煙氣污染物的處理等內(nèi)容均放在中試基地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。實(shí)踐表明，由于能夠把理論的講授與工程實(shí)際操作緊密關(guān)聯(lián)，大大提高了學(xué)生的興趣和積極性。

（3）創(chuàng)新改革課堂教學(xué)方法

采用講座式教學(xué)法串聯(lián)整個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容體系。傳統(tǒng)的教學(xué)方式一般是按照教材的章節(jié)內(nèi)容安排進(jìn)行逐一推進(jìn)，而“講座式”教學(xué)則通過(guò)將相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)融合為一個(gè)有機(jī)的案例，然后在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的模塊式推進(jìn)。這樣既可節(jié)省學(xué)時(shí)，又滿(mǎn)足了學(xué)生對(duì)知識(shí)連貫性的需求，很容易將理論與實(shí)踐聯(lián)系到一起。例如以煤粉的燃燒過(guò)程為載體，可以將燃燒反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)理、燃料的著火與熄滅、熱量的釋放與遷移以及污染物的生成與抑制等相關(guān)內(nèi)容揉和成連貫的知識(shí)體系。

在課堂教學(xué)過(guò)程中，有意識(shí)的摒棄傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式，而是通過(guò)提問(wèn)的方式，逐步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行主動(dòng)性的分析和思考，從而達(dá)到深入理解和掌握的目的。燃燒學(xué)是一門(mén)工程性極強(qiáng)的學(xué)科，在實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱的情況下，充分借助多媒體手段，把原來(lái)書(shū)本上抽象的概念和理論以圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等方式直觀呈現(xiàn)出來(lái)，這樣既便于同學(xué)們的理解記憶，也有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、結(jié)語(yǔ)

燃燒學(xué)是能源動(dòng)力類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)