“工程燃燒學”課程教學方法改革與探索

摘要：“工程燃燒學”課程是熱能與動力工程專業重要的專業基礎課程，對于學生掌握燃料燃燒過程有關的基本概念和基本理論以及燃燒技術的基本原理和方法具有重要的作用。工程燃燒學是一門實驗性科學，結合本課程的復雜性、多學科的交叉性、難以理解和掌握的特點，進行了強化教學實踐環節，不斷充實、更新教學內容等教學方法的改革與探索，實踐證明，效果良好。

關鍵詞：工程燃燒學；教學實踐；教學改革

作者簡介：金晶（1963-），女，山東濟南人，上海理工大學能源與動力工程學院副院長、熱能工程研究所副所長，教授；胡曉紅（1980-），女，浙江麗水人，上海理工大學能源與動力工程學院，講師。（上海 200093）

基金項目：本文系2011年度上海市教委重點課程建設項目（項目編號：1K12301001）、2011～2012年度上海理工大學研究生核心課程建設項目（項目編號：11000050）研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0053-02

“工程燃燒學”課程是熱能與動力工程專業一門十分重要的專業基礎課程。自1999年以來，“工程燃燒學”一直是上海理工大學（以下簡稱“我校”）能源與動力工程學院熱能與動力工程專業的必修主干課程之一，面向能源與環境工程、動力機械工程、制冷與空調工程以及工程熱物理四個專業方向，同時面向環境工程（大氣污染控制工程）專業。

“工程燃燒學”是一門內容豐富、發展迅速、實用性很強的學科。由于燃燒過程實質上是耦合了流動、傳熱以及熱力相變的復雜化學反應過程，所以其內容涉及傳熱學、工程熱力學、工程流體力學等多門學科知識，是一門具有復雜性和多學科交叉性的課程。“工程燃燒學”的學習既需要學生首先掌握較為深入的其他專業基礎課程，也需要教師在教學過程中采用深入淺出、易于理解的教學方法進行講授。[1]多年來我校“工程燃燒學”教學團隊，不斷的改進教學方法，提升培養學生的創新能力，探索培養卓越工程師的教學途徑。

一、更新教學內容

上海理工大學熱能與動力工程專業是國家級的特色專業，得到了“國家本科教學質量工程”的支持，同時也是上海市教學高地。經過多年來的積累和精煉，形成了鮮明的教學結構和特色，這種特色也保持到了“工程燃燒學”教學中。

目前，無論是燃燒理論還是燃燒技術，仍然處于不斷發展的狀態。本課程立足專業特色，重新修訂了教學大綱、對教學內容進行了不斷的完善和更新。本教學團隊在我校張松壽主編教材《工程燃燒學》（上海交通大學出版社，1987）的基礎上，結合我校熱動專業的培養目標，綜合考慮清華大學、浙江大學、西安交通大學、哈爾濱工業大學、東南大學、上海交通大學和上海理工大學等院校1999年以前相類似的按照二級學科劃分的能源動力類專業結構體系特點，以及新的本科熱能與動力工程專業逐漸淡化原有的二級學科色彩、強調拓寬專業口徑的特色，對教材進行充實和改編，并于2008年重新出版了普通高等教育“十一五”國家級規劃教材《工程燃燒學》。此教材已在我校多屆學生中使用，反應良好。

能源與動力工程中的主要設備，如鍋爐、燃氣輪機、內燃機、吸收式制冷設備等均涉及燃燒技術方面的問題。該課程從工程實際出發，系統介紹燃燒的基礎理論，著重講述各種燃料的燃燒現象及機理，為學生提供理解、分析和控制各種熱力設備中燃燒過程所必需的基本知識，了解燃燒學的工程應用，同時也為以后從事燃燒系統及設備的設計、運行和控制，防治和減少燃燒排放物對環境污染等方面的工作打下了必要的基礎。“工程燃燒學”課程的重點是燃燒的基本理論、基本計算以及運用燃燒學的知識及方法解決工程實際問題。運用燃燒學的基本知識及方法解決工程實際問題也是教學的難點，涉及學生能力和素質的培養，對教學內容的選擇和講課藝術都有較高的要求。

授課內容既著重于系統地闡述與燃料燃燒過程有關的基本概念和基本理論，又重點介紹固、液、氣燃料燃燒技術的基本原理和方法，使學生在掌握扎實的理論基礎的同時，能夠獲得相關的理論知識和工程應用背景知識，并通過相應的配套實驗教學獲得感性認識和實踐機會，強調“工程燃燒學”課程的工程應用性，培養學生學以致用、理論聯系實際的能力和素養。

目前，科學技術飛速發展，燃燒技術也不例外。如利用先進的激光技術，現代質譜、色譜等光學，化學分析儀器，研究了燃燒過程的各種機理，改進了燃燒試驗方法，提高了測試精度，使燃燒學在深度和廣度上都有了飛躍的發展。近年來計算機的迅猛發展，提供了可以求出各種理論數學模型解的可能性，從而把燃燒理論與錯綜復雜的燃燒現象有機地聯系起來，使燃燒學科上升到系統理論的高度。[2，3]因此，在授課過程中應適時對于一些最新的燃燒技術（如富氧燃燒技術、化學鏈燃燒技術等）和燃燒理論的發展動態進行介紹，力求追蹤當代科技的最新成果，將當代燃燒學科發展過程中的新成就、新思想和新發展及時傳授給學生，不斷開拓學生視野。

鑒于該課程的重要性，在專業培養計劃中一方面安排了較多的課堂教學學時，另外，還安排了教學實驗。目前，我校“工程燃燒學”理論教學學時為64學時，實驗教學內容共16學時。

二、強化教學實踐環節

“工程燃燒學”是一門實驗性科學，高校的實驗室是鍛煉學生動手能力、培養學生創新精神的良好場所。學生親自參與教學實踐環節，可以進一步加深對本課程重點、難點的理解與掌握。

我校能源動力實驗教學中心是國家級實驗教學示范中心，其中建有熱能與動力工程模型館，陳列包括燃燒器、各種電站和工業鍋爐等燃燒設備教學模型幾十余件，供學生現場觀摩、研究，進一步加深了學生對燃燒設備結構和工作原理的認識。

隨著教學改革的深入和教學建設的發展，我校對專業主干課程愈來愈重視。2011年我院借助“十二五”內涵建設契機，投入100多萬元用于“工程燃燒學教學實驗室”建設，先后購置了元素分析儀、熱重分析儀、工業分析儀、灰熔點儀、自動量熱儀等設備。目前，已建成的“工程燃燒學教學實驗室”可開設“煤的元素分析及工業分析”、“發熱量測定”、“程序點火、火焰監測及顯示”、“煙氣分析”、“燃燒調整及燃燒效率”、“灰熔點測定”、“火焰傳播速度測定”、“可燃氣體爆炸極限測定”、“鍋爐熱平衡實驗”等多學時教學實驗。

學院還配備了機房，開發了“火焰傳播實驗”、“爐內過程實驗”、“流化床原理實驗”等部分計算機輔助教學實驗，以解決“工程燃燒學”實驗裝置投資高且不可能達到實驗臺套數要求的問題，并利用動力工程實驗中心CFD實驗室資源開發出“工程燃燒學”計算機輔助教學實驗課程，作為相應實驗課程的有力補充，有利于學生提高學習興趣，加深對燃燒物理現象和物理過程的理解。

在實驗教學方面，為了加強學生創新和實踐能力的培養，采用了個性化教學方法，建立了學生課外學習的第二課堂，組織學生在導師的指導下進入實驗室學習和參加導師的科研實踐；同時注重科研實驗向教學實驗轉化，實現了開放式、多元化教學，并與科研、工程實踐有機結合，切實提高了學生的綜合素質、工程實踐與創新能力。

按照基本型、先進型（本科意義上）、綜合型、設計創新（開放）型四部分設計實驗內容和組織實驗設備。實驗室全天開放，學生可以事先進行實驗預約，采用專職實驗人員與研究生相結合的方式，為研究生提供了很好的教學實踐機會。

積極與行業中典型企業建立產學研聯合體，延伸了大學生實習和社會實踐的實驗教學空間，豐富了學生的實踐知識和對最新科學技術發展的了解；積極進行校企技術合作、學術交流、工程項目聯合開發及科研成果的生產力轉化，培養了學生創新精神和團隊意識，提升了學生實踐技能和就業競爭力。學院先后與上海電氣集團、上海鍋爐廠有限公司、上海汽輪機廠有限公司、上海工業鍋爐研究所、上海發電設備成套設備研究院、上海外高橋發電廠等30多家企業建立了長期的教學實踐基地。

三、結論

針對“工程燃燒學”課程內容涵蓋面廣、抽象難懂、實用性強、教學難度大等特點，開展了教學方法的改革與探索。近幾年來的教學實踐表明，“工程燃燒學”課程通過合理安排、及時更新教學內容，強化教學實踐環節的教學改革，取得了良好的效果。從目前企業反饋的情況來看，我校在相關部門工作的畢業生以較強的動手能力、出色的適應能力、勤奮的工作態度獲得了良好的口碑，這充分體現了我校“工程燃燒學”課程教學改革的成效。

參考文獻：

[1]曹玉春，吳金星，焦森林.熱能動力工程專業“燃燒學”課程的教學改革與創新[J].中國電力教育，2010，（4）：69-71.

[2]金晶，張守玉，郝小紅，等.燃煤污染物排放控制技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[3]汪軍，馬其良，張振東，等.工程燃燒學[M].北京：中國電力出版社，

2008.

（責任編輯：孫晴）