想方設法，講好《燃燒理論》課

摘 要：《燃燒理論》課程內容繁雜，難點多，學生普遍反映此課難學、難懂。教師也感到此課難講。本人教授此課九年，感到要講好此課，首先要認清此課知識的基本構成，要分清哪些是基本點，哪些是難點。只有對此課程有一清楚的宏觀認識，才能真正講清楚。另外，采用多媒體，啟發學生討論，多舉例，也有助于學生理解。關鍵詞：燃燒 基本知識 多媒體 討論中圖分類號：G424.1

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0202-02《燃燒理論》是一門內容豐富、實用性很強的學科。內容豐富一是因為燃料種類繁多，比如油料、煤炭、氣體燃料等；二是因為燃料聚集形式多種多樣，比如氣態、液態、固態等。三是因為燃料在燃燒時，所處燃燒環境、點火形式、點火強度的不同、使得燃料的著火過程、燃燒形式與燃燒速度發生很大變化。實用性很強是因為在實際生產與生活實踐中經常遇到與燃燒相關的問題，比如發動機、鍋爐、點火器、各種燃燒器。人們為了對此進行深入研究，建立了許多專門的燃燒理論學科，比如瓦斯的燃燒與爆炸、氣缸發動機的燃燒、噴氣式發動機的燃燒、煤炭的燃燒、火藥的燃燒、火箭推進劑的燃燒、鍋爐等各種燃燒器理論。還有火災預防學科，它也是燃燒理論的一個專門學科。以上專門建立的燃燒理論專科，分別對其專門應用領域進行專門討論。它們分別適用于相應的專業。但是，《燃燒理論》所包含的一些基本知識，是每個專業都要掌握的。它們主要包括燃燒化學動力學，其闡述了燃燒的速度與化學反應機理之間的關系；燃燒學的物理基礎，解釋了燃燒過程中的物理過程，比如燃燒過程中的物質和能量的輸運過程，給出了質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程，還可以得到組分守恒方程；、燃料的著火理論，分析了燃料著火的物理化學原理，給出物理模型，建立熱守恒方程，得出著火判據。另外還有火焰傳播與穩定的理論、氣體燃料的燃燒理論、液體燃料的燃燒理論、煤燃料的燃燒理論等。除了以上基本知識，彈藥工程與爆炸技術專業應主要關注火炸藥、推進劑的點火，燃燒與爆炸。1 對課程重難點的把握《燃燒理論》是彈藥工程與爆炸技術專業的專業基礎課，該學科所包含的知識與本專業炸藥爆炸理論，起爆器材、煙火學、工業炸藥、爆炸安全技術與管理課程知識相關。學好燃燒理論課，有助于學生對那些知識的掌握，所以讓學生學好本課程很重要。雖然燃燒理論知識很多，但主要還是圍繞著評判是否會著火和計算燃燒速度。有許多物理模型和數學方法用于討論以上兩個問題。雖然有時推導過程復雜且難以理解，但它是本課程的基礎，應讓學生掌握其物理原理和數學推導原理[1]。在燃燒物理基礎一章里，質量守恒、動量守恒、組分守恒、能量守恒是基本知識，而關于二維平板附面層假設、捷爾道維奇變換、相分界面上的邊界條件的斯蒂芬流數學推導是難點。在著火過程一章里，謝苗諾夫熱守恒建立、熱圖分析和熱自燃臨界條件的物理原理是基本知識，數學推導是難點。在氣體燃料的燃燒一章里，擴散燃燒、預混燃燒的物理原理和數學表述是基本知識，火焰結構數學描述是難點。在液體燃料的燃燒一章里，霧化燃燒形成原理與物理模型建立是基本知識，燃燒速度計算是難點。在固體燃料的燃燒一章里，煤炭分類、煤炭燃燒過程、典型燃燒器結構與工作原理是基本知識，燃燒速度計算是難點。爆炸物品種繁雜，大致可以分成火藥、炸藥、固體推進劑、液體推進劑等不同種類。而火藥又可分為點火藥、發煙藥、焰火藥；炸藥可分為起爆藥、猛炸藥、工業炸藥。火炸藥的燃燒形式可分為熱分解、緩慢燃燒、快速燃燒、爆炸、爆轟。所以爆炸物的燃燒一章知識很多。其中爆炸物分類及其燃燒特點是基本知識，燃燒壓力與燃燒速度計算的基本物理原理很重要，計算方程的數學簡化是難點。2 充分掌控授課計劃要上好《燃燒理論》課，教師除了要弄清其知識的基本構成和和各章基本知識與難點外，還做好以下工作。2.1 認真備課，最好采用電子課件，即多媒體，因為用多媒體以下好處（1）提高知識表達效率、表達質量和知識傳授量。《燃燒理論》課程內容多，板書速度慢，用電子課件可以快速展示。該課公式多、其中有一些數學推導過程復雜，用電子課件，可以推的更細，讓學生更易理解。另外，可以利用電子課件對一些難點與重點從不同角度反復說明，有利于學生領會。（2）可以方便地插入圖片、視頻，加強課件的表達能力。《燃燒理論》課程知識包括許多物理模型，比如質量守恒、動量守恒、組分守恒、能量守恒、熱自然、強迫點燃、二維平板附面層、火焰結構、射流結構、圖表。在黑板上畫這些內容要花許多時間，且難以說清楚。但是在電子課件中，就很容易展示在屏幕上。另外、可以通過動畫演示一些變化的過程，這些過程在過去有時很難讓學生在短時間內理解，而用動畫，一看就懂。比如在講因氣流流速的增大，層流火焰發展成湍流火焰的過程，過去都是在黑板上畫一幅圖，縱坐標是氣流流速，橫坐標是雷諾數，在不同雷諾數處畫出相應火焰形狀，一幅圖要花五分鐘才能畫完。且因為圖是靜止的，難以讓學生理解。現在通過動畫，將隨著流速的增大，火焰由層流發展成湍流火焰的動態過程連續展示，學生一看就明白。過去需要一節課講這些內容，現在只需半節課，節省下的時間，可以讓學生討論，加深他們對知識的理解。比如，在講到噴氣式發動機工作原理時，就可以用一段動畫，演示空氣經渦扇進入涵道，油霧燃燒，從而噴出高壓氣體的過程。2.2 給出專題，讓學生分組討論研究，激發學生學習積極性在教學過程中，注意就一些難點、重點、提出問題、讓學生分組討論。將討論內容按照論點、論據、論證說明、結論四項，寫在電子課件中，并讓各組學生在下次上課時，選一代表上臺論述。隨后，引導全班同學就各組論述情況進行討論，最后教師分析總結；學生喜歡這種學習形式，有時他們在宿舍討論至深夜，并積極爭取上臺表述的機會。學生都說，這樣可發揮學生學習主動性，促進他們思考、論辯的能力[2]。可大大加深他們對所學知識的理解。比如，在講到斯蒂芬流形成原理與數學表述時，因為這部分知識比較抽象，學生一時難以理解，我就把學生分成五個組，每組五人，讓他們課后討論。在下次上課時，每個組分別上臺，結合電子課件，論述他們對此問題的理解。一個小組說，斯蒂芬流最主要的特點是發生在相分界面上，并且要物理化學過程和擴散過程同時發生。他一語道破了斯蒂芬流的關鍵點。另一組學生就書中所舉碳粒在純氧中燃燒和水蒸發兩例，說，在這兩個例子中，都是講物質向上，離開相分界面。比如，碳粒在燃燒時，二氧化碳是離開碳粒而去。在水蒸發中，水蒸氣也是離開水面而去。但是，為了吸收異味，在冰箱中放置活性炭，也符合具備擴散與物理過程的條件，在相分界面上也可以用斯蒂芬流邊界條件與物質守恒方程描述[3]。在這里，活性炭周圍的氣體，是進入活性炭里的，這與書中兩例不同。這個例子很新穎，從我各看到的基本燃燒理論和流體力學書中，從未見過。這表明，學生在此對斯蒂芬流有了較為深刻的認識。2.3 多舉實例，理論聯系實際，幫助學生理解現在學生參加社會實踐少、參加勞動也少、所以有時對許多在生活中本應耳熟能詳的現象毫無所知，這就要求教師多舉例，幫助他們理解。比如在講氣體燃料的預混燃燒和擴散燃燒時，一些同學難以理解，我就拿生活中常見的氣割槍舉例，工人在點氣割槍時，先開乙炔氣，不開氧氣。先打著火機，讓其在燒嘴口前部等待乙炔氣從槍口噴出，點燃后，形成擴散火焰，因為擴散火焰燃燒強度速度低，不會爆炸，比較安全。然后，再擰開氧氣閥，氧氣在燒嘴前與乙炔混合，形成預混燃氣。當其從燒嘴噴出后再燃燒，利用預混火焰的特點，達到較高燃燒速度和溫度，從而進行氣割和氣焊。有時工人在預熱工件時，故意減少氧氣流量，因為擴散燃燒火焰體積大、溫度低，對工件加熱效果更好。這樣，學生很容易就理解了擴散燃燒和預混燃燒理論。3 理論與實例相結合的授課方式有一次，在講熱自燃時，學生問我，前年秋后他家稻草堆不知為何，莫名其妙的自己先是冒煙、后來就燒掉了。我問他，著火前是否下過雨，他說著火前七、八天下過一場雨，我分析說，可能是因為雨水流入麥草堆內部，導致其發酵，而發酵是放熱過程，當其中心部位的麥草熱生成大于其向外所散的熱量時，就著火了。另一位同學家在煤礦，他說見過煤堆自燃，我分析也是類似原因。我還用熱自燃理論，分析了在我國乳化炸藥生產線乳化工序發生的爆炸事故，也是由于乳化機工作異常，轉子轉速過快，其內物料因粘滯流動摩擦過度，使得物料溫度迅速上升；或在乳化前的水相或油相中混入硬雜質，由于這些雜質的摩擦，導致物料溫度上升，物料體系熱分解放熱，體系熱生成速度超過熱散失速度，熱分解加速，發展成燃燒，隨著燃燒速度加快，燃燒波陣面壓力增大，最后發展成沖擊波，從而發生爆炸事故。《燃燒理論》雖然難學難教，但只要想方設法，認真準備，就一定能上好課，取得良好的授課效果。參考文獻[1]

朱德友，余仰濤.論高校青年教師講課競賽對教師的思想政治教育功能[J].學校黨建與思想教育，2012（10）：62-67.[2]

陳鴻雁，葉琳.以講課比賽為策略的青年教師培養模式探討[J].醫學教育探索，2010（2）：284-285.[3]

馮蕾，劉瑞.對高校講課比賽的幾點體會[J].中國管理信息化，2012（3）：83-84.