淺議熱動“燃燒技術”的專業教學內容設計

余長軍

[摘要]“燃燒技術”課程是熱能與動力工程專業的必修課程，這門課程不僅可以使學生了解化石燃料燃燒過程中污染物的生成與控制原理，還可以讓學生掌握燃燒技術的原理和運行機制的作用。文章從燃燒技術的概念出發，闡述熱動“燃燒技術”專業教學內容的設計。

[關鍵詞]熱能動力；燃燒技術；內容設計

[中圖分類號]G642

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5918（2015）10-0123-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2015.10-058

[本刊網址]http：//www.hbxb.net

一、引言

經調查研究發現，煤炭在我國能源一次消費比例中占70%左右，可見使用量之大。煤是通過燃燒方式來“實現”其價值的，所以煤燃燒成為了環境惡化的主要原因之一。為了緩解能源浪費及能源燃燒“副作用”的問題，很多高校都開設了與“燃燒技術”相關的課程。以下從“燃燒技術”的概念出發，闡述“燃燒技術”教學內容的設計。

二、燃燒技術概念

煤炭在我國能源一次消費比例中占70%左右，是導致大氣污染嚴重的主要原因之一。在這些污染中，SO2污染和酸雨污染最為嚴重。經調查發現，大氣中有90%左右的SO2是煤燃燒所致。為了使大氣污染程度降低，發展“燃燒技術”是一個明智的選擇。

從美國環保局的統計中了解到，世界各國所研究和使用的SO2技術有200多種。這些技術分為燃燒前脫硫、燃燒中脫（固）硫、燃燒后脫硫三種。在這三大類技術中，控制SO2排放最有效的還是燃燒后脫硫，不過這項技術的使用成本很高，費用主要花在基地建設和日常的運行中。

當前被廣泛使用的燃煤技術是護理層狀燃燒和煤粉懸浮燃燒技術，這兩種技術在發展過程中，也有過不少的改進，但使用條件還是很苛刻。比如鏈條爐的使用，鏈條爐的使用效率會受煤粒度范圍的影響。其只適合燃用粒度范圍合適的塊狀煙煤，對于多碎屑的煤則效果不佳。

燃燒煤中脫（固）硫技術指的是將一定量的固硫劑加入煤中，使其在燃燒時生成氣態的硫化物被戶內吸收，進而減少SO2的排放量。這個方法的好處是，不需要燃燒前脫硫設備與燃燒后脫硫設備的輔助，不過其不利的一面影響較大，即在煤中加入固硫劑會影響煤的燃燒性能。

三、教學內容設計

在“燃燒技術”課程的工程化要求下，一部分高校對熱能與動力工程專業的“燃燒技術”課程教學內容設計進行了廣泛的調研。并在反復的斟酌和刪選中，得到了以下結果。

（一）教學課程定位

在設計“燃燒技術”教學內容課程內容體系前必須對這門課程進行一個定位。從學習這門課程方面上說，學習這門課程首先要結合“燃燒學”、“熱力學”、“傳熱學”等理論進行。而在基礎操作上則要結合“鍋爐原理”等課程進行。以熱能與動力工程專業為例，“燃燒技術”課程有必要加入一些較難理解的理論知識以及較為深刻的數學公式。這些內容的添加有助于加強學生的工程思維意識，從而使學生更有興趣學習后面的課程，以達到間接提高學生解決工程實際問題能力的目的。

“燃燒技術”的課程必須結合科學研究，這樣可以拓展學生的知識面，使他們的眼光更加長遠。不僅如此，“燃燒技術”課程還需加入一些前沿技術的內容及發展動向，以使學生緊跟科技發展步伐。

“燃燒技術”課程的教學水平與相關專業的教學質量息息相關。所以，將“燃燒技術”課程建設好，不僅可以提高學校的教學質量、提高學校的知名度，還可以促進學校教育的發展。

（二）當前的教學內容調查

自18世紀俄國科學家羅蒙諾索夫及法國化學家拉瓦錫對燃燒的本質進行揭露后，燃燒學開始發展起來，并歷經了數百年。而燃燒學的“衍生品”燃燒技術，也在各種現代科學及實驗技術中得以發展，并不斷地深化，顯現出了廣闊的發展前景。關于“燃燒技術”的發展前景，在國內外相關的燃燒技術教材中得以體現，而且顯現出了不同的專業傾向與編著思路。

從教材的專業傾向與編著思路上說，國外與國內的教材相差非常大。不論是的國外原版教材還是相應的中文翻譯，其內容上都比較工程化。比如在國內比較流行的Williams、Glass-man、Turns、Kuo等人所編著的教材。這些教材的優越主要有以下幾點：內容編排合理、內容講解由淺入深、內容實例豐富、內容一次性修訂成功等等。這些內容充分顯示出了學科的研究成果與發展動向。不過這些教材也有明顯的缺點，這些缺點只要體現在這幾個方面：知識點與課后習題缺乏聯系性，經分析教材發現，教學課程中的習題與實例體現不出理論與知識點的內容；知識點之間缺乏連貫性，在課時有限的情況下，教師很難將知識點拓展。

國內的教材比較注重“燃燒技術”的理論和方法解析，使得大部分內容都浸沒在繁重的數學推理中，缺乏實用性。學生學起來非常沉悶、無聊乏味，無法實現將燃燒技術運用到實際中的目的。

就教材內容的選取與編排來看，國外教材的內容主要有燃燒物理基礎、化學動力學、化學熱力學及氣體燃燒所形成的火焰類型，最后對能源燃燒所帶來的危害和能源燃燒過程中排放的污染物做了介紹。從這幾個方面看，教材內容涉及的范圍廣、針對性不強。這些教材可以說，既能運用于熱能動力工程專業，也能運用于航天動力、能源環境工程等專業中。而國內的教材，內容卻過于專業，且過分偏向于某一個專業。例如西北工業大學嚴傳俊所編著的與“燃燒技術”相關的“燃燒學”教材，僅適用于航天動力工程專業。而熱能工程專業出色的學者們所編著的教材又多偏向于對燃燒現象的描述。這對缺乏專業課程背景的學生來說，學起來非常困難。小部分學者則重點描述燃燒過程的數學模式和計算方法，而這些內容對于數值計算能力差、計算編程不好的學生來說，掌握起來需要花費很多時間和精力。

（三）教學內容設計原則endprint

結合國內外相關教材的特點。結合熱能動力工程專業學生的就業特點和知識架構。在對“燃燒技術”課程內容進行設計時，應當遵循“立體化”的設計思路，并遵循以下幾個原則：

遵循增強內容關聯度原則。學生在學習“燃燒技術”課程時，需學習與之相關的其他課程，如“燃燒學”、“熱力學”、“流體力學”、“鍋爐原理”等等。為加強這幾門課程的聯系性。在設計“燃燒技術”內容時應當做到了然于胸，充分對這幾門課程進行詳細的調查和研究，并將這幾門課程的內容，合理的滲入“燃燒技術”的課程內容中。在滲入內容的過程中，要注意內容的聯系性，注意內容的跨越程度。跨越程度過大會讓學生思維“掉線”，從而影響教學的效果。教學內容聯系性高，可以使學生在學習這一門課程時，鞏固其他的課程，并將思路拓寬，有助于學生提升解決實際燃燒問題的能力。

遵循知識點之間的有序化原則。結合“燃燒技術”課程的特點，在設計“燃燒技術”教學內容時，應當由淺入深的將教學內容推進，一步步將內容脈絡理清，以便學生更容易將知識掌握。所以，在編寫這些教材的內容時應當從“燃燒技術”的發展開始編寫，內容可分為燃燒技術理論知識與燃燒技術實踐兩部分。

遵循課程知識點簡化原則。由于“燃燒技術”發展迅速，且涉及的內容廣泛，而學生所學的、與之相關的內容非常有限，如果內容的知識點過于深化，那么，就會對學生的學習積極性產生影響。所以學者們在編寫教材的內容時，應當將知識點簡化。

遵循知識點層次化原則。對于“燃燒技術”的教材內容設計，應當遵循知識的層次化原則，即將同一知識點按照難易程度進行劃分，在劃分難易程度時應當注意知識點的輕重程度。不僅如此，在設計教材內容時還應當分析學生的水平差異，在滿足教育需要及大部分學生的接受能力下，為那些學習超群的學生拓寬一部分的知識。

（四）具體內容設計

在編著教材的內容時，可以依照這個模式進行編寫：為遵循由淺入深的原則，可以在緒論中編入燃燒技術的學習方法、工程應用方法、數值模擬方法。為讓學生了解燃燒物的燃燒特性，可以將與燃燒特性相關的內容寫入第二章，如煤的類別、煤的發熱特點、煤的物理性質和化學性質、液體燃料的類別、液體燃料的燃燒表現、氣體的類別、氣體的燃燒表現等等。為了讓學生了解燃燒的原理，在編寫第三章時可以添入“燃燒學”的內容，如燃燒基礎、燃燒化學反應動力學基礎、著火原理等等。為讓學生了解各種燃料的燃燒技術，可以將燃料的燃燒技術編入第四章，內容可以有氣體燃料的燃燒技術、氣體燃料的擴散燃燒特點、液體燃料的燃燒技術、液體燃料的擴散燃燒特點等等。編著“燃燒技術”教材的目的是讓學生學會怎樣在發揮燃料的最大價值時，減少污染物的產生。為此，編輯可以在第五章添人一些與燃料燃燒控制技術相關的內容，如煤燃燒污染控制技術等。為了讓學生了解燃料的燃燒器具，學者們可以在第六章添入與燃燒器具相關的內容，如鍋爐原理。科技是不斷進步的，只有緊跟科技步伐，才能保證不被淘汰，因此，編者可以在第七章添入燃燒技術的最新研究成果等內容，如燃燒技術的最新成果及燃燒技術的發展趨勢等。

四、結論

“燃燒技術”課程對熱能動力工程專業的學生來說非常重要。不過由于燃燒技術發展迅速，使得學者們所編輯的“燃燒技術”教材內容存有諸多缺點。總的來說，只有遵循增強內容關聯度原則、遵循知識點之間的有序化原則、遵循課程知識點簡化原則、遵循知識點層次化原則，才能更可能的編輯出有助于學生學習的教材。endprint