“燃燒學”課程的創新與改革探討

馮仁華　郭　棟　付建勤　楊新樺　李朝輝

摘 要 本文針對“燃燒學”課程理論性強、涉及面廣、內容豐富、工程性強的特點，指出了“燃燒學”課程教學過程中存在的問題，并在教學內容和方法上面提出提出了改革和創新措施，這些改革和創新的措施對提高“燃燒學”課程的教學效果方面將起到非常重要的作用。

關鍵詞 燃燒學 教學內容 改革與創新

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

能源是國民經濟的基礎，對經濟穩定持續發展和改善人民生活質量具有十分重要的保障作用。世界總能源的80%左右來自于石油、天然氣、煤等物質的燃燒，而且絕大多數污染物如HC、CO、NOx、CO2等的排放也源自于燃燒，這將引起環境污染和氣候變暖等問題。目前，節能減排是當今社會的主題。“燃燒學”正是研究將燃料的化學能轉換成熱能的一門學科，對能源的高效利用和污染物的有效控制至關重要，尤其是隨著全世界能源短缺和環境污染等問題的日益嚴峻，“燃燒學”作為基礎應用研究越來越受到各高校及科研機構的重視。

在我國絕大多數普通高等院校中，“燃燒學”作為本科生的專業基礎課程在能源動力、消防與安全、化學化工、航天航空等專業中獨立開設。作為一門既年輕又古老的基礎學科，隨著社會對高等院校學生的要求不斷提高，“燃燒學”課程對能源類專業的教學改革與創新尤為重要。

近年來，各院校在“燃燒學”課程的教學技巧、方法、手段等方面都取得了一定的成就，總結了不少的寶貴經驗。但是隨著社會需要的不斷變化，在很多方面還需要不斷的發展和完善。為了更好地促進“燃燒學”課程的教學，并培養具有創新能力的能源類高素質人才，筆者根據“燃燒學”課程的特點，并結合最近幾年講授能源與動力工程專業本科生“燃燒學”課程的經驗，從“燃燒學”課程的特點、存在的問題、改革與創新等方面進行介紹總結。

1“燃燒學”課程特點

1.1理論性強

“燃燒性”涉及的理論較多，如燃燒反應的動力學機理，燃燒的著火、熄火、火焰傳播、火焰穩定、預混火焰、擴散火焰、層流和湍流燃燒、燃燒產物的形成機理等，而且各種理論相互關聯，較為復雜。

1.2涉及面廣

“燃燒學”內容涉及面較寬，包括傳熱學、流體力學、化學動力學和高等數學等多學科知識，學生在學習該課程時需要有一定的化學、物理、高等數學、流體力學和傳熱學等相關知識才能更好的掌握。

1.3內容豐富

“燃燒學”課程的內容非常豐富，主要分為兩大方面：一是燃燒理論方面的內容，主要以燃燒過程涉及的基本過程作為對象。二是燃燒技術方面的內容，主要是應用上述理論研究的結果來解決工程技術中的各種實際問題。

1.4工程性強

燃燒科學應用極其廣泛，涉及到日常生活、工業生產、國防軍工、航空航天等各個行業。例如火力發電廠的鍋爐、工業燃燒和蒸汽、各種交通工具的發動機，都以固體、液體和氣體燃料的燃燒產生的熱能為動力；在冶金、化工、玻璃、化肥生產、水泥、陶瓷、石油化工等生產過程中，都以燃料的燃燒來提供熱源等。

2“燃燒學”教學存在的問題

由于“燃燒學”存在理論性強、涉及面廣、內容豐富、工程性強等特點，所以對教學的要求較高，在教學過程中也存在部分問題。

2.1教學手段不夠豐富

目前的教育教學中教師作為教學的主體往往采用板書和PPT等硬性灌輸的方式對學生進行知識的傳播，而教學效果好壞的評估就是學生最后的成績，這樣不夠豐富的教學手段導致學生學習的目的性和功利性很強，尤其是“燃燒學”這樣的課程，導致課程教學中該課程對學生的吸引力不強，學生學習的積極性不夠。

2.2教學內容更新不及時

目前“燃燒學”課程的教材內容變化和更新不夠及時，無法滿足時代的發展及社會的需求，也導致課程內容的吸引力不夠，學生學習的積極性不強。

2.3理論結合實際針對性不強

由于“燃燒學”教材內容更新的不及時，加上授課老師在新的燃燒理論、方式、技術等方面所掌握的素材有限，導致“燃燒學”教學過程中理論與當前的應用實際結合得不夠緊密，針對性不強。

3“燃燒學”課程教學改革與創新

隨著社會的不斷進步和對“燃燒學”知識的應用需求和研究的不斷變化，“燃燒學”課程在教學內容方面需要進行一定的改革和創新。

針對“燃燒學”課程的特點及教學過程中存在的部分問題，筆者將結合自己“燃燒學”課程教學工作的實踐，探討“燃燒學”教學工作中的體會和建議，在教學內容方面提出部分的改革和創新措施，以供與其他同行進行交流探討。

3.1具體教學內容的改革，與時俱進

目前我校使用的“燃燒學”教材是StephenR.Turns主編的“燃燒學導論”，涉及固體、氣體、液體等方面的燃燒理論和特征，而我校能源與動力工程專業主要偏向于汽車動力方面，以內燃機的燃燒及節能減排為主，因此在教學過（下轉第117頁）（上接第64頁）程中，我們在教學中擴展了各章教學內容。例如，在燃燒反應機理介紹中增加了一些車用內燃機中的主要燃料如汽油、柴油、生物柴油、乙醇、丁醇等燃燒的化學反應機理、影響因素等。隨著先進的燃燒模式和模型的出現，我們增加了內燃機中新的燃燒模型的講解和分析，并分析了這些技術相應的理論支撐，如預混合壓燃（PCCI）、均質充量壓燃（HCCI）、燃油反應活性亞燃（RCCI）等。

3.2拓寬知識面，與課程內容緊密結合

由于“燃燒學”涉及的知識面廣，在教學過程中需要將知識面拓寬，并與課程內容緊密結合。如在將燃燒過程中氣流狀況時，應該給學生適當補充和拓寬流體力學中層流、湍流等知識。在講燃燒效率、排放污染物等內容時，應結合目前能源狀況、國家節能減排主題、十三五規劃、中國制造2025等，讓學生體會到該方面的重要性和必要性。

3.3注重實踐與試驗

教學實踐可以有效地提高學生對于課程的理解能力和工程意識，并有效培養和提高創新能力?！叭紵龑W”在教學過程中，應該注重實踐與試驗。主要體現在三個方面：一是通過計算機輔助教學，利用先進的CFD及燃燒計算分析軟件（如Fluent、AVL Fire、 Star CD、Converge、KIVA、Chemkin等）進行燃燒的模擬和分析，讓學生能比較直觀的去理解和體會課程中所學的知識。二是進行相關的試驗，我校雖然沒有燃燒器、定容燃燒彈等基礎的燃燒學試驗設備，但是可以有效的利用學校的AVL發動機測試臺架，讓學生參與柴油機、汽油機運轉時燃燒的測試和分析，讓學生在內燃機燃燒試驗中更加直觀的理解和掌握各因素對燃燒和排放的影響情況。三是帶領學生去參觀和燃燒密切相關的企業，如發電廠、化工廠、汽車發動機廠等，讓學生真切體會到“燃燒學”在生產實踐中的應用情況。

3.4教學與科研相結合

授課老師可以根據自己的研究方向，將科研成果與“燃燒學”教學有效地結合起來，讓學生在學習過程中把所學的理論知識和生產、科研實踐相結合起來，不但可以有效的培養學生的學習興趣，提高學生的能力，同時為學生后期在碩士、博士生研究生階段的學習和研究打下一定的基礎，滿足后續科研的需求。同時鼓勵興趣濃、能力強的學生參與到授課老師的科研當中。

4結論

作為能源與動力類專業一門重要的專業基礎課程，“燃燒學”扮演著重要角色。從理論性、涉及面、內容和工程性等方面對“燃燒學”課程的特點進行了分析，并指出“燃燒學”課程教學過程中存在的教學手段不夠豐富、教學內容更新不及時、理論結合實際針對性不強等問題，并提出了“燃燒學”課程在教學內容方面的改革與創新措施和方法。

參考文獻

[1] 郭名女，楊仲卿. 淺談青年教師如何上好熱能動力專業課“燃燒學”[J]. 科教導刊（上旬刊），2014，（04）：100-101.

[2] 段鋒，張西和，許詩雙. 燃燒學課程教學改革的探討[J]. 安徽工業大學學報（社會科學版），2012，（05）：120-122.

[3] 荊艷艷，梁盼. 燃燒學教學中的體會[J]. 科技視界，2013，（25）：131.

[4] 胡曉紅，金晶. 燃燒學實驗教學的改革與實踐[J]. 上海理工大學學報（社會科學版），2015，（03）：297-299.