基于成果導向教育理念的農(nóng)業(yè)院校燃燒學課程教學改革

劉爽 劉建禹 張鴻瓊 羅立娜 李杞超 鄭國香

摘要：燃燒學是能源類專業(yè)的必修課，在學生將來的深造和就業(yè)過程中起著重要作用。本文基于成果導向教育理念，并結(jié)合燃燒學在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，對目前東北農(nóng)業(yè)大學能源類專業(yè)燃燒學課程教學內(nèi)容、方法、評價體系的不足進行了分析，并提出了相應(yīng)的改革方案。這些方案對于夯實學生專業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生分析和解決復雜燃燒工程問題的能力，提高學生的綜合素質(zhì)具有積極的作用。

關(guān)鍵詞：成果導向教育；燃燒學；農(nóng)業(yè)院校；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0096-02

燃燒學是研究燃燒現(xiàn)象、理論和應(yīng)用的科學，在能源高效利用、污染有效控制等方面具有舉足輕重的地位[1]。東北農(nóng)業(yè)大學能源類專業(yè)于2014年開設(shè)了燃燒學課程，在教材、多媒體課件、實驗室建設(shè)等方面取得了很大進步，基本滿足了人才培養(yǎng)方案對學生知識結(jié)構(gòu)的要求。成果導向教育（Outcome based education，簡稱OBE），是指教學設(shè)計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果，它具有三個特點：以學生為中心、成果導向和持續(xù)改進。目前，OBE已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念，被工程教育專業(yè)認證完全采納[2，3]。在此背景下，有必要以O(shè)BE理念為引導，根據(jù)人才培養(yǎng)目標對燃燒學教學內(nèi)容、教學方法以及評價體系進行調(diào)整，制訂體現(xiàn)農(nóng)業(yè)院校自身特點的燃燒學課程教學策略，以培養(yǎng)專業(yè)基礎(chǔ)深厚、實踐能力強大、綜合素質(zhì)優(yōu)良的高質(zhì)量農(nóng)業(yè)院校能源類人才。

一、實際教學中燃燒學課程存在的問題

（一）教學內(nèi)容與人才培養(yǎng)目標不完全匹配

目前，東北農(nóng)業(yè)大學能源類專業(yè)燃燒學課程教學學時為40課時，教學內(nèi)容主要包括燃料特性、燃料的燃燒計算、燃燒反應(yīng)動力學、著火與滅火、氣體、液體和固體燃料燃燒等。由于農(nóng)業(yè)院校能源類畢業(yè)生畢業(yè)和深造主要面向新能源領(lǐng)域，采用現(xiàn)有的教學內(nèi)容存在兩方面問題，一是過于注重燃燒學理論的數(shù)學解析，數(shù)學推導內(nèi)容過多，就難以起到在前期基礎(chǔ)課和后續(xù)專業(yè)課之間的銜接和過渡作用；二是采納工科院校能源類專業(yè)的授課方案，側(cè)重于大型火力發(fā)電行業(yè)的燃燒設(shè)備，沒能體現(xiàn)新能源領(lǐng)域以生物質(zhì)或者生物質(zhì)衍生物為燃料的燃燒工藝和設(shè)備的特點，因此往往造成畢業(yè)生所學知識與人才培養(yǎng)的要求不完全匹配。

（二）教學手段單一，學生參與度低

教師教學基本以課堂講授為主，學生學習積極性低。受課堂教學時間的限制，學生無法參與到教學的全過程，這限制了學生主觀能動性的發(fā)揮。

（三）評價體系過于依賴考試，缺少過程考核

原考核方式主要包括：閉卷考試成績（占70%）和平時成績（占30%）。這種考核方式缺乏對課程考核的過程管理，不能全面反映學生真實水平；同時由于課程考試內(nèi)容局限于教材、課堂筆記，知識考核多，能力考核少，缺乏對學生綜合能力和素質(zhì)的評價，教學效果不理想。

二、農(nóng)業(yè)院校燃燒學課程教學改革方案

（一）課程教學目標的制訂

成果導向教育遵循的是反向設(shè)計原則，由學科發(fā)展和社會進步的需求決定培養(yǎng)目標，由培養(yǎng)目標決定畢業(yè)要求。能源類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是具備在新能源技術(shù)與裝備領(lǐng)域從事研究與規(guī)劃設(shè)計、裝備開發(fā)與集成、經(jīng)營與管理、教學與科研等工作能力，綜合素質(zhì)優(yōu)良的復合型工程技術(shù)人才。在此背景下，為了提高學生在知識、能力和素質(zhì)三個方面與學科發(fā)展和社會進步需求的契合度，確定本課程的教學目標如下：

（1）能夠認知和理解燃燒基礎(chǔ)和燃燒原理，明確燃燒學的知識框架體系。

（2）能夠利用燃燒的基本理論和定性與定量相結(jié)合等方法，對實際生活和生產(chǎn)中的燃燒現(xiàn)象進行分析。

（3）能夠根據(jù)工程條件，提出燃燒裝置的工程設(shè)計方案，完成設(shè)計計算和輔助設(shè)備選型，并在設(shè)計過程中體現(xiàn)整體、人本、審美等意識。

（4）通過現(xiàn)有的知識結(jié)合文獻檢索對新的燃燒技術(shù)進行評價。

（5）將生態(tài)文明理念貫穿于課程，在分析工程問題時考慮環(huán)境影響和可持續(xù)發(fā)展。

（6）在項目研究中，能夠形成合理的組織分工，學生能夠融入團隊，進行有效的溝通，高效地完成項目任務(wù)。

在課程教學目標的基礎(chǔ)上制訂了教學內(nèi)容、方法和評價體系的改革方案。

（二）教學內(nèi)容的改革

由于本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，針對的對象是本科生，因此教學內(nèi)容重點應(yīng)放在與先修課程的無縫銜接及與后續(xù)專業(yè)課程的過渡。一方面，刪減了過于艱澀難懂的純理論知識和煩瑣的公式推導過程，以燃燒流動的控制方程組、化學熱力學與動力學為統(tǒng)領(lǐng)，從中引出后面各章節(jié)的內(nèi)容，從而實現(xiàn)了與先修課程的無縫銜接。隨后根據(jù)燃料種類，在后續(xù)各章節(jié)逐步展開介紹氣體、液體和固體燃料燃燒等知識，重點講述問題的來龍去脈，以便學生理解，使其對燃燒學理論和現(xiàn)有技術(shù)有較為全面的認知。另一方面，突出燃燒學理論在生物質(zhì)能源領(lǐng)域的應(yīng)用，如沼氣燃氣鍋爐、沼氣燃氣輪機、生物質(zhì)直燃電廠等。還根據(jù)課時情況對一些生物質(zhì)領(lǐng)域特有的燃燒技術(shù)，如生物質(zhì)熱解、陰燃等進行了簡要介紹。

（三）教學方法的改革

針對農(nóng)業(yè)院校能源類專業(yè)的培養(yǎng)目標，將教學內(nèi)容劃分為緒論和燃燒基礎(chǔ)、燃燒原理、燃燒學發(fā)展前沿三個層次，根據(jù)每個層次的特點進行分段式的教學設(shè)計。

1.緒論和燃燒基礎(chǔ)部分主要采用問題式教學。列舉酒精燈火焰、本生火焰等典型燃燒現(xiàn)象，根據(jù)燃燒學復雜性和多學科交叉性的特點，分析其所包含的流動、傳熱、傳質(zhì)和化學反應(yīng)機理，將相應(yīng)的教學內(nèi)容從歷史和理論兩個方面展開[4]。通過燃燒學基本理論發(fā)展背后的歷史故事、科學家的事跡，提高課程的吸引力；通過介紹燃燒基礎(chǔ)理論體系的建立過程，啟發(fā)學生根據(jù)已有知識對復雜現(xiàn)象進行分析，提高其邏輯思維能力。

2.燃燒原理部分主要采用案例教學形式。緊扣農(nóng)業(yè)院校能源類專業(yè)的學科發(fā)展方向，針對氣體、液體、固體燃料的燃燒，分別選取典型案例尤其是生物質(zhì)領(lǐng)域的工程應(yīng)用案例引出本部分主要知識點，并在此基礎(chǔ)上進行總結(jié)評述和拓展。通過采用工程案例分析、大作業(yè)等形式，使學生開闊視野、增強工程觀念，提高分析和解決實際工程問題的能力。

3.燃燒學發(fā)展前沿主要采用翻轉(zhuǎn)課堂教學。根據(jù)每年中國工程熱物理學會燃燒學學術(shù)年會的議題，選擇燃燒污染的控制、燃燒測試與診斷、燃燒過程仿真、新型燃燒技術(shù)等學科發(fā)展前沿內(nèi)容為主題，每2—3人組成一個學習小組，在進行文獻檢索和MOOC學習的基礎(chǔ)上，分別對相應(yīng)主題的原理、應(yīng)用、研究現(xiàn)狀等內(nèi)容進行綜合述評，團隊協(xié)作制作并講授微課。這種學生通過組建研究團隊緊跟學科發(fā)展前沿的方式，既可以鍛煉學生對新問題的歸納和總結(jié)能力，也能鍛煉其團隊協(xié)作能力和語言表達能力[5]。

（四）評價體系改革

在教學過程中以超星學習通為教學輔助工具，在課前、課上、課后環(huán)節(jié)充分利用學習通促進學生的課外學習和師生間的互動交流，實現(xiàn)移動教學與課堂教學的深度融合，有效調(diào)動學生自主學習、探究學習的積極性。在此基礎(chǔ)上采用綜合評判的方式，對課堂表現(xiàn)、作業(yè)、大作業(yè)、實驗成績、翻轉(zhuǎn)課堂、考試成績等部分分別進行獨立評分，將考核過程貫穿于教學過程的始終，從而實現(xiàn)教師考核和學生自我評價相結(jié)合，提高綜合能力考核比例，降低知識記憶考核比例，構(gòu)建一種基于過程的知識、能力和素質(zhì)多元評價體系。

三、結(jié)束語

教學實踐表明，通過基于OBE理念的教學改革，學生自主學習的積極性有了明顯的提高，邏輯思維、工程思維、動手實踐、團隊合作、語言表達等方面的能力得到了全面的鍛煉和提升，有效地提高了授課的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]段鋒，張西和，許詩雙.燃燒學課程教學改革的探討.安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2012，29（5）：120-121.

[2]李志義.解析工程教育專業(yè)認證的成果導向理念.中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[3]李培振，張波，單伽锃，等.基于OBE理念的課程考試及其評價研究.教育教學論壇，2019，（13）：83-85.

[4]黃勇.從歷史的角度深化課程教學改革—以“燃燒與燃燒室”為例[J].中國大學教學，2008，（04）：26-29.

[5]王秋麟，劉敦禹.基于CDIO教育理念的《工程燃燒學》課程教學改革初探.教育教學論壇，2017，（13）：95-96.