“燃烧学”课程建设与教学改革初探

“燃烧学”课程建设与教学改革初探目前，世界上80%以上的能源来自于煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧。而“燃烧学”则正是研究燃料燃烧过程化学能向热能高效低污染转换的一门专门学科，其内容丰富，涉及热力学、流体力学、化学、传热传质学等诸多学科门类。重庆科技学院热能与动力工程专业（现已改名能源与动力工程专业）于2006年正式开办招生，主要包含电厂热动力和内燃机两个学科方向。然而，作为能源动力类专业最重要的专业基础课，燃烧学直到2012年才开始对本科生独立开课。因此，很多与燃烧相关的教学资源都正在经历从无到有的发展过程。为更好的提升燃烧学课程的教学质量，在分析相关现状的基础上，笔者结合近两年教学实践中的一些体会，对燃烧学课程教学改革进行了初步的探索。

一、燃烧学课程的特点

（1）课程学习起点较高

“燃烧学”是一门内容丰富、发展迅速、实用性很强的交叉性学科，燃烧科学目前正在从一门传统的经验科学成为一门系统的基础应用学科。该课程以工程热力学、传热学和流体力学为先修课程，其内容涉及面广，尤其对数学基础要求较高。因此，一般来说，该课程设置在大三或大四学年。如果学生对相关基础理论知识理解掌握不够深入，将大大增加课程的讲授难度。

（2）强调理论联系实际

燃烧学是一门比较年轻的学科，整个理论体系还不完备，很大一部分知识内容是通过不断的实践而出来的经验规律。如燃烧的动力学反应机理、紊流火焰的传播规律以及污染物的生成和抑制，这些都是目前研究的热点和难点。在这种情况下，教师在讲授过程中应摒弃对理论知识体系的过分强调，而应通过对实际案例的分析来加深学生的直观认知，从而培养其应用能力。

（3）应用领域广泛

燃烧学的课程内容一般分为两大块：一方面是燃烧基础理论，主要包括燃烧的动力学反应机理、火焰的类型及其传播、气液固三种燃料的燃烧以及污染物的生成与抑制。另一方面是燃烧应用技术，对于这一部分来说，各高等院校根据自身定位和服务领域的不同，在教学内容的设计上则呈现出不同的侧重点。如冶金类高校主要关注工业加热设备，汽车类高校偏重于内燃机中液体燃料的燃烧，而电厂热能动力专业则以锅炉设备为主。因此在教材的编写和选择千差万别，不像能源动力类的其他专业基础课（如工程热力学和传热学）有比较统一的经典教材。重庆科技学院在专门开设燃烧学课程之前，相关内容都是集成在锅炉原理的课程中进行讲授。

二、燃烧学课程教学改革探索

（1）科学合理的设计课程教学内容体系

紧扣专业的学科发展方向，从培养工程应用型人才的角度出发，设计出科学合理的课程内容教学体系（包含理论教学、实践教学、课程设计以及试卷考察重点）。就电厂热能动力专业方向而言，教学内容的设计体现出承上（工程热力学、传热学和流体力学等前期专业基础课）和启下（“锅炉原理”等专业课程）的作用。做到既可以巩固加深学生对前期专业基础课的理解，又能激发学生学习后续专业课程的热情。对于点的讲授，以必需和够用为基本原则，以掌握概念和强化应用为教学重点，摒弃对复杂理论公式的过多推导，切实加强理论联系实际，让学生深刻领会“学有所用”的丰富内涵。如对于燃烧动力学中最为重要的阿伦尼乌斯公式，重点是让学生掌握其用于求解反应活化能和指前因子的方法，而不是公式本身的来龙去脉。

（2）切实加强实践教学环节

燃烧学是一门实验性较强的科学，只有学生充分参与教学实践环节，才能进一步加深对本课程重点、难点的理解与掌握。

一方面，加大资金投入力度，不断升级和完善专业基础实验教学的硬件设施，为大幅度增加课程实验的学时数提供重要保障。我校热能动力实验教学中心是重庆市市级实验教学示范中心，已经建成了比较完备的热力学、传热学以及流体力学实验室。近两年来，在中央财政支持地方高校发展专项经费的支持下，总计投入150余万元用于“燃烧学教学实验室”的建设，先后购置了元素分析仪、热重分析仪、烘箱、马弗炉、灰熔点仪、在线烟气分析仪、自动量热仪以及本生灯火焰装置等实验设备。通过不断的设计和开发，目前所有的仪器设备已全部投入实验教学使用，初步形成了燃烧学的实验教学体系。

另一方面，将科研与教学相结合，通过充分利用校内的各种科研平台，实现实践教学的常态化。以我校为例，通过与美国卡万塔公司和三峰卡万塔公司紧密合作，目前已在校内建成两条具有国际一流水平的垃圾焚烧发电中试生产线。以此为依托，能动专业专门为学生设计了多个不同形式的实践环节，包括专业认知实习、课程设计乃至本科毕业设计。对于燃烧学课程来说，固体燃料的燃烧过程、气体燃烧器的结构布置以及烟气污染物的处理等内容均放在中试基地进行现场讲解。实践表明，由于能够把理论的讲授与工程实际操作紧密关联，大大提高了学生的兴趣和积极性。

（3）创新改革课堂教学方法

采用讲座式教学法串联整个课程教学内容体系。传统的教学方式一般是按照教材的章节内容安排进行逐一推进，而“讲座式”教学则通过将相互关联的知识点融合为一个有机的案例，然后在进行知识点的模块式推进。这样既可节省学时，又满足了学生对知识连贯性的需求，很容易将理论与实践联系到一起。例如以煤粉的燃烧过程为载体，可以将燃烧反应的动力学机理、燃料的着火与熄灭、热量的释放与迁移以及污染物的生成与抑制等相关内容揉和成连贯的知识体系。

在课堂教学过程中，有意识的摒弃传统的填鸭式教学方式，而是通过提问的方式，逐步引导学生对某一个知识点进行主动性的分析和思考，从而达到深入理解和掌握的目的。燃烧学是一门工程性极强的学科，在实践环节相对薄弱的情况下，充分借助多媒体手段，把原来书本上抽象的概念和理论以图片、动画、视频等方式直观呈现出来，这样既便于同学们的理解记忆，也有利于调动学生的学习兴趣。

三、结语

燃烧学是能源动力类本科专业