“三位一體”教學模式在《燃燒學》課程的探索

王珂 張保生 趙鵬飛

摘要：為了有效提高燃燒學課程的教學效果，提出了“三位一體”的新型教學模式：將教學內容所要求的知識點設計成層層遞進的三個部分，匹配三種不同的教學方式，構建基于過程考核的三元評價體系方法。針對該課程教學不足，介紹了“三位一體”教學模式特點、設計及實施方法，該模式可形成一個內容—方式—評價的有機整體，使教師講授教學、學生積極參與互動、科研創新訓練三項活動形成互動機制，相互促進，增強成效，從而達到較好的教學效果。

關鍵詞：燃燒學；教學模式；探討

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）26-0209-02

目前，世界總能源的80%來自煤、石油、天然氣等礦物燃料的燃燒，而且絕大部分污染物和CO2的排放也源自于燃燒。《燃燒學》正是研究燃料化學能向熱能轉換的一門專門課程，在能源高效利用、污染有效控制等節能減排方面具有舉足輕重的地位。[1]國內著名高校在能源類專業培養方案中均開設了《燃燒理論》課程，《燃燒學》不僅為能源動力類專業的骨干課程，還可服務于自動化專業、化學工程、機械工程相關領域的本科教學。國內高校通常把本課程定位為專業必修課，大約48學時。[2]《燃燒學》是一門具有復雜性和多學科交叉性的課程，特點是內容多、發展迅速、實用性強，涉及化學動力學、傳熱學、熱力學、熱化學、工程技術和高等數學等多學科知識，如何在有限的學時內完成教學任務是一個難題，特別是在教學學時不斷受到壓縮的情況下，教學內容和學時數之間的矛盾就更加突出了。在教學內容上，燃燒原理和燃燒技術在課程中都非常重要，如何處理好它們之間的關系直接關系到教學質量和教學效果。[3，4]

中國礦業大學于2008年開設了本課程，課程建設目前尚處于探索階段，在此背景下，需對《燃燒理論》教學內容、教學方法以及評價體系進行調整，以適應能源與動力工程等相關專業學生繼續深造和就業的要求。

一、教學中存在的問題

1.從教學內容來看，由于化學熱力學和熱科學傳遞現象耦合過程過于復雜，產生了火焰結構、火焰傳播速度、火焰穩定、火焰極限、點火和熄滅等諸多物理化學現象或知識，導致概念難理解、現象不直觀性和理論缺乏前沿性。[3]（1）學生對于傳遞現象、Fick擴散定律方程以及Arrinus定律這些抽象模型的物理本質理解存在一定的困難。（2）學生對于層流預混火焰、層流擴散火焰、液滴火焰等燃燒現象沒有直觀認識。（3）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。而《燃燒理論》課程的內容卻是相對固定的，難以適應教學對象和環境的變化，自然對學生的吸引力也就降低了。

2.從教學方式來看，基本以課堂講授為主，手段單一，通過燃燒學教師的“傳道、授業、解惑”，可以使學生在短時間內了解和掌握較為系統、全面的燃燒學知識；但教師占用了太多的教學時間，課堂氣氛較沉悶，學生在教學過程中處于被動接受的地位，限制了學生主觀能動性的發揮，進而阻礙了學生創新精神和實踐能力的形成。

3.從評價體系來說，原考核方式主要包括兩部分：閉卷考試成績（占70%）和平時成績（占30%）。這種考試方式存在以下主要問題：一是考試形式單一，缺乏對課程考核的過程管理，不能全面地反映學生的真實水平；二是知識考核多，能力考核少，課程考試內容局限于教材、課堂筆記、教師劃定的范圍和指定的重點，缺乏對學生綜合能力和素質的評價。因此，很容易形成“平時不學，考前突擊”的作風，教學效果不理想。

二、教學模式改革

針對《燃燒學》課程特點以及我校教學中存在的問題，我們在課程實踐中提出“三位一體”的新型教學模式：將教學內容所要求的知識點設計成層層遞進的三個部分（難以理解的定義、機理、技術原理；缺乏直觀認識的燃燒現象；發展中的前沿性課題），以三種與之相匹配的教學方式（多樣性的課堂講授，簡短、開放、快捷、靈活、互動的大學生微視頻為形式的自主式互評活動和探究式的科研創新訓練），構建基于過程考核的三元評價體系（閉卷考試、微視頻材料、科研報告），從而形成一個內容—方式—評價的有機整體，使教師講授教學、學生積極參與互動、科研創新訓練三項活動形成互動機制，相互促進，增強成效。該教學模式由淺入深，讓學生掌握所需要的知識點，有利于進一步提高學生的積極性和主動性，也有利于就一些前言性問題對學生進行合理引導，達到既加深學生對理論知識的理解，又提高學生的綜合思維能力和分析能力，從而培養適應新世紀我國現代化建設需要的具有創新精神、實踐能力的高素質人才。

1.課程設計。以《燃燒學》課程內容為基礎，開展多樣化的教學形式，構建綜合評價體系。（1）教學內容的合理分配。根據三項教學方式的特點，對教學內容進行分配，這樣一方面可以保證課程內容的完整性，另一方面可以實現教師講授教學、學生積極參與互動、科研創新訓練三項活動的有機結合，獲得更好的教學效果。（2）多樣性的課堂講授。采用問題驅動的知識引入、啟發式的提問方法及板書和多媒體工具的交叉應用，將枯燥和抽象的理論與概念形象化。（3）以大學生微視頻為形式的自主式互評方式。微視頻短則30秒，長則不超過20分鐘，內容廣泛，視頻形態多樣，“短、快、精”是其最大的特點。它已經成為大學生社會交往和表達的重要方式。這部分教學實行團隊制度，即6～8人自由組成一個團隊參與研討活動，在視頻制作過程中，教師要起到引導作用，還要積極主動對評價過程實行有效的監督和控制。（4）探究式的科研創新訓練。通過開展課程內學術前沿講座讓學生了解學科發展的最新動態，進一步設計難度適中、應用性強、趣味性強的科研訓練題目，引導學生積極主動進行創新訓練，是一項具有實踐性的研究課題。（5）多元評價體系的構建。由于實行多種教學方式，這樣學生成績就不僅僅依賴于考試成績，而是一個基于過程的包括多項成績在內的綜合成績，從而實現評價體系的過程性和多元性，以獲得一種更準確的評價結果，同時可以改善某些學生“平時不學，考前突擊”的不良學習風氣。

2.課程實施。根據教學過程可分為備課階段、課堂教學階段、課下作業階段和成績評定階段。（1）在備課階段，根據課程內容進行調整，并對微視頻內容及科研訓練課題進行設計。教學內容調整為三個部分：第一部分為難以理解的定義、機理、技術原理等知識，掌握這些知識是完成后兩部分的前提和基礎；第二部分為挑選和設計容易制作微視頻的直觀燃燒現象，并介紹制作微視頻的預備知識，讓學生對微視頻的基本情況作一個初步了解，從而引出所要進行的微視頻的內容；第三部分為選擇適宜的科研創新訓練前言課題，激勵學生進行探究式科研活動。同時，注意添加一些趣味性的知識點：在“燃料”這一章補充一些新奇的燃料，諸如吃火鍋用的固體酒精、海底的綠藻、南極的可燃冰等。（2）在課堂教學階段：①采用視頻展示、圖片展示、表格對比等多樣性的教學手段進行啟發式課堂講授，引入一些生活中常見的燃燒現象來解釋一些抽象的燃燒理論。例如：例用家用多孔燃氣灶來詳細解釋擴散預混火焰；在講解活化能這個概念時，可利用origin軟件詳細講解活化能的求解過程。②以大學生微視頻為形式的自主式互評方式開展教學活動，應盡可能地采用師生互動的方式，營造一種會話式教學氛圍，激發學生的學習熱情，可設計一些學生感興趣的熱點話題，引導學生展開談論，教師應注意把握“啟發激勵、掌握進程、突出主題、加強引導”的原則，保證過程的活躍性和可控性。③讓學生了解最新的燃燒技術（如富氧燃燒技術、化學鏈燃燒技術），脫硫、脫硝以及二氧化碳減排和儲存方面的最新技術，并引導學生從燃燒原理角度對這些新技術進行解釋。（3）在課下作業階段，實施基于團隊合作的微視頻及科研訓練準備工作。根據各自要求，積極引導學生如何收集資料、理清思路、準備視頻、撰寫報告，如何進行匯報，如何分工合作。在增強學生綜合能力的同時，培養學生的團隊精神和創新能力。（4）在成績評定階段，構建基于過程的多元評價體系。采用綜合評判的方式，綜合點名成績、自主式互評成績、研究報告成績、閉卷考試成績等因素，構建一種基于過程而不僅僅是考試成績的多元評價體系。

綜上所述，燃燒學教學如何提高教學效果，解決學生難學、教師難講的問題，是目前多數青年教師一直思索的問題。“三位一體”教學模式符合學生的認知規律，有利于調動學生的學習積極性，培養學生自主學習的習慣，有利于拓寬學生的知識面，培養學生的應用能力、團隊精神、合作意識、勇于創新等多方面的綜合素質。

參考文獻：

[1]金晶，胡曉紅，楊沫.“工程燃燒學”課程教學方法改革與探索[J].中國大學教學，2012，（33）：53-54.

[2]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.

[3]鄧文義，蘇亞欣.“燃燒學”課程建設與探討[J].中國電力教育，2012，（27）：70-71.

[4]周松.“燃料與燃燒”課程教學內容設計[J].教育教學論壇，2015，（40）：113-114.