“燃烧学”课程建设与探讨

摘要：介绍了东华大学热能动力类专业新设“燃烧学”课程建设的心得和体会，对“燃烧学”课程教学内容、教学方法、教学手段等进行了详细的阐述，经过教学实践，在提高教师教研水平和学生综合素质方面取得了良好效果。

关键词：燃烧学；课程建设；能源与环境系统工程

作者简介：邓文义（1982-），男，浙江温州人，东华大学环境科学与工程学院，讲师；苏亚欣（1972-），男，河北高阳人，东华大学环境科学与工程学院，副教授。（上海?201620）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0070-02

“燃烧学”是研究燃烧现象、实践和理论的学科，内容涉及化学、热力学、传热传质学和流体力学等问题的复杂过程。人类的物质文明史与燃烧技术的发展密不可分，火的历史也就是人类社会进步的历史。随着科技的发展，人类对能源的需求是空前的。目前，全世界所消耗的能源中有超过80%是来自煤、石油和天然气等不可再生燃料的燃烧，对不可再生的矿物质燃料的严重依赖使人类进入了空前的能源危机。与此同时，环境保护又与能源利用息息相关。在我国，以煤为代表的矿物质燃料燃烧所排放的大量的SO2、NOx、CO2等有害气体对环境构成了严重威胁。“燃烧学”是研究燃料燃烧过程中化学能转化为热能的一门学科，它在燃料清洁燃烧、能源高效利用和燃烧污染物控制等方面都扮演着越来越重要的角色。

东华大学（以下简称“我校”）热能工程专业由1951年设立的热工教研室发展而来，1984年开始招收硕士研究生，2003年获得硕士学位授予权。2008年开始招收能源与环境系统工程专业本科。2010年获得热能工程硕士学位授予权和动力工程及工程热物理一级学科硕士点。“燃烧学”课程是能源与环境系统工程专业的专业必修课程，为我校最新的专业课之一，至今仅有两年的授课经历。因此，很多与“燃烧学”相关的教学资源都刚刚经历从无到有的过程。从2008年招收能源与环境系统工程专业开始，到2011年开始第一次给本科生上“燃烧学”课程，经历了多年的与“燃烧学”课程相关的课程资料和实验教材的积累和建设。在该课程多年的建设中，教师队伍结构的稳定性、教学内容建设的先进性和科学性、教学方法和手段的多样化、相关优质教学资源的网络共享、教材建设的持续性等方面都取得了实质性的进展与成效。

一、课程建设的总体思路

确立先进的教学思想是开展“燃烧学”课程建设的重要前奏，即教学思想要与现代科学技术、社会发展、学生综合素质和能力的全面提高相一致。“燃烧学”课程建设的指导思想，一方面是提高学生分析问题和解决问题的能力；另一方面是深化学生对燃烧基本理论的认识，为以后学习更深层次的燃烧学理论打下坚实的基础。“燃烧学”是一门与时俱进的学科，随着对燃烧研究的深入，对燃烧机理的认识也日益深入甚至发生变化。这就要求在教学过程中不断完善“燃烧学”教学大纲，不断补充或更新教学内容，进而不断地丰富和完善“燃烧学”课程的多媒体教学课件。此外，还建立了该课程的教学网站，通过网站为学生提供丰富的“燃烧学”网络资源，同时为师生之间的网络互动提供了良好的平台，大大加强了师生之间的联系。此外，网络平台还为学生提供了大量的课外学习资料，帮助学生更好地理解燃烧学理论，从而提高本课程的教学质量。本文将从教材选择、教学内容、教学方法、教学手段、网络教学资源库建设和考核方式等六个方面来介绍“燃烧学”课程建设的具体内容。

二、课程建设的具体内容

1.教材选择

根据国内外大学“燃烧学”课程的调研情况，长期以来，国内大部分高校的“燃烧学”课程教学比较偏重于燃烧设备和燃烧工程应用等教学内容，侧重于工程实践型人才的培养。和国内高校不同，国外的知名高校“燃烧学”课程则偏重于燃烧机理的解释和原理的推导，尤其侧重于燃烧火焰机理方面的研究。近年来，国内将本科教育改革定位为“通识教育基础上的宽口径专业教育”的高校越来越多。随之而来的是，国内一些著名高校在“燃烧学”教学过程中也逐渐加强对燃烧基本理论的教育，着重提高学生的创新精神和创新能力。如清华大学就率先采用国际上通用的“燃烧学”教材，在国内“燃烧学”教学改革方面首开先河。

东华大学作为“211工程”全国重点大学，推行的教育理念是“一切以学生的全面发展与成才为中心”，在大学本科教育中实行“建立在通识教育基础上，宽口径、柔性化的专业教育”。在这种背景下，能源与环境系统工程专业“燃烧学”课程使用的教材是由美国宾夕法尼亚大学Stephen R.Turns教授编写，清华大学姚强教授等翻译并由清华大学出版社于2009年4月出版的《燃烧学导论：概念与应用（第2版）》。该书在国外知名学府的“燃烧学“课程中被广泛采用，它采用深入浅出的语言来讲解燃烧基本理论及其应用，书本的内容体现了燃烧科学在近年来的研究发展状况和趋势。书本中还配有大量的例题以方便学生掌握，同时课后还有大量的思考题和习题提供给学生作为课后训练。该书还配有一张光盘，光盘中提供了用于燃烧计算的软件程序，从而进一步提高学生解决问题的能力。

2.教学内容

“燃烧学”课程的教学内容体系如图1所示，由于“燃烧学”是一门系统的基础应用学科，内容涉及化学热力学、化学动力学、传热传质学等以数学为基础的理论体系，因此该课程首先对这些基本理论从基本概念、边界条件、理论模型和应用实例等方面进行了入门级的讲解，同时介绍一些涉及重要燃烧反应的化学反应机理方程，以及反应流的简化守恒方程。在“燃烧基本理论”的基础上，进一步介绍“燃料的燃烧”，包括气体燃料、液体燃料和固体燃料，在这一模块中，为了提高学生学习的热情，增加了许多燃烧实践方面的内容。如气体燃料燃烧方面的应用案例，有本生灯火焰、家用燃气灶和蜡烛火焰等；液体燃料燃烧方面的应用案例，有柴油机、燃油锅炉和燃气轮机等；固体燃料燃烧方面的应用案例，有燃煤锅炉、垃圾焚烧和金属燃烧等。同时结合当前科研进展情况，及时地补充一些前沿的学科知识，譬如微尺度燃烧技术、微重力燃烧技术等。