“工程燃烧学”课程教学方法改革与探索

摘要：“工程燃烧学”课程是热能与动力工程专业重要的专业基础课程，对于学生掌握燃料燃烧过程有关的基本概念和基本理论以及燃烧技术的基本原理和方法具有重要的作用。工程燃烧学是一门实验性科学，结合本课程的复杂性、多学科的交叉性、难以理解和掌握的特点，进行了强化教学实践环节，不断充实、更新教学内容等教学方法的改革与探索，实践证明，效果良好。

关键词：工程燃烧学；教学实践；教学改革

作者简介：金晶（1963-），女，山东济南人，上海理工大学能源与动力工程学院副院长、热能工程研究所副所长，教授；胡晓红（1980-），女，浙江丽水人，上海理工大学能源与动力工程学院，讲师。（上海　200093）

基金项目：本文系2011年度上海市教委重点课程建设项目（项目编号：1K12301001）、2011～2012年度上海理工大学研究生核心课程建设项目（项目编号：11000050）研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）33-0053-02

“工程燃烧学”课程是热能与动力工程专业一门十分重要的专业基础课程。自1999年以来，“工程燃烧学”一直是上海理工大学（以下简称“我校”）能源与动力工程学院热能与动力工程专业的必修主干课程之一，面向能源与环境工程、动力机械工程、制冷与空调工程以及工程热物理四个专业方向，同时面向环境工程（大气污染控制工程）专业。

“工程燃烧学”是一门内容丰富、发展迅速、实用性很强的学科。由于燃烧过程实质上是耦合了流动、传热以及热力相变的复杂化学反应过程，所以其内容涉及传热学、工程热力学、工程流体力学等多门学科知识，是一门具有复杂性和多学科交叉性的课程。“工程燃烧学”的学习既需要学生首先掌握较为深入的其他专业基础课程，也需要教师在教学过程中采用深入浅出、易于理解的教学方法进行讲授。[1]多年来我校“工程燃烧学”教学团队，不断的改进教学方法，提升培养学生的创新能力，探索培养卓越工程师的教学途径。

一、更新教学内容

上海理工大学热能与动力工程专业是国家级的特色专业，得到了“国家本科教学质量工程”的支持，同时也是上海市教学高地。经过多年来的积累和精炼，形成了鲜明的教学结构和特色，这种特色也保持到了“工程燃烧学”教学中。

目前，无论是燃烧理论还是燃烧技术，仍然处于不断发展的状态。本课程立足专业特色，重新修订了教学大纲、对教学内容进行了不断的完善和更新。本教学团队在我校张松寿主编教材《工程燃烧学》（上海交通大学出版社，1987）的基础上，结合我校热动专业的培养目标，综合考虑清华大学、浙江大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、东南大学、上海交通大学和上海理工大学等院校1999年以前相类似的按照二级学科划分的能源动力类专业结构体系特点，以及新的本科热能与动力工程专业逐渐淡化原有的二级学科色彩、强调拓宽专业口径的特色，对教材进行充实和改编，并于2008年重新出版了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《工程燃烧学》。此教材已在我校多届学生中使用，反应良好。

能源与动力工程中的主要设备，如锅炉、燃气轮机、内燃机、吸收式制冷设备等均涉及燃烧技术方面的问题。该课程从工程实际出发，系统介绍燃烧的基础理论，着重讲述各种燃料的燃烧现象及机理，为学生提供理解、分析和控制各种热力设备中燃烧过程所必需的基本知识，了解燃烧学的工程应用，同时也为以后从事燃烧系统及设备的设计、运行和控制，防治和减少燃烧排放物对环境污染等方面的工作打下了必要的基础。“工程燃烧学”课程的重点是燃烧的基本理论、基本计算以及运用燃烧学的知识及方法解决工程实际问题。运用燃烧学的基本知识及方法解决工程实际问题也是教学的难点，涉及学生能力和素质的培养，对教学内容的选择和讲课艺术都有较高的要求。

授课内容既着重于系统地阐述与燃料燃烧过程有关的基本概念和基本理论，又重点介绍固、液、气燃料燃烧技术的基本原理和方法，使学生在掌握扎实的理论基础的同时，能够获得相关的理论知识和工程应用背景知识，并通过相应的配套实验教学获得感性认识和实践机会，强调“工程燃烧学”课程的工程应用性，培养学生学以致用、理论联系实际的能力和素养。

目前，科学技术飞速发展，燃烧技术也不例外。如利用先进的激光技术，现代质谱、色谱等光学，化学分析仪器，研究了燃烧过程的各种机理，改进了燃烧试验方法，提高了测试精度，使燃烧学在深度和广度上都有了飞跃的发展。近年来计算机的迅猛发展，提供了可以求出各种理论数学模型解的可能性，从而把燃烧理论与错综复杂的燃烧现象有机地联系起来，使燃烧学科上升到系统理论的高度。[2，3]因此，在授课过程中应适时对于一些最新的燃烧技术（如富氧燃烧技术、化学链燃烧技术等）和燃烧理论的发展动态进行介绍，力求追踪当代科技的最新成果，将当代燃烧学科发展过程中的新成就、新思想和新发展及时传授给学生，不断开拓学生视野。

鉴于该课程的重要性，在专业培养计划中一方面安排了较多的课堂教学学时，另外，还安排了教学实验。目前，我校“工程燃烧学”理论教学学时为64学时，实验教学内容共16学时。

二、强化教学实践环节

“工程燃烧学”是一门实验性科学，高校的实验室是锻炼学生动手能力、培养学生创新精神的良好场所。学生亲自参与教学实践环节，可以进一步加深对本课程重点、难点的理解与掌握。

我校能源动力实验教学中心是国家级实验教学示范中心，其中建有热能与动力工程模型馆，陈列包括燃烧器、各种电站和工业锅炉等燃烧设备教学模型几十余件，供学生现场观摩、研究，进一步加深了学生对燃烧设备结构和工作原理的认识。

随着教学改革的深入和教学建设的发展，我校对专业主干课程愈来愈重视。2011年我院借助“十二五”内涵建设契机，投入100多万元用于“工程燃烧学教学实验室”建设，先后购置了元素分析仪、热重分析仪、工业分析仪、灰熔点仪、自动量热仪等设备。目前，已建成的“工程燃烧学教学实验室”可开设“煤的元素分析及工业分析”、“发热量测定”、“程序点火、火焰监测及显示”、“烟气分析”、“燃烧调整及燃烧效率”、“灰熔点测定”、“火焰传播速度测定”、“可燃气体爆炸极限测定”、“锅炉热平衡实验”等多学时教学实验。

学院还配备了机房，开发了“火焰传播实验”、“炉内过程实验”、“流化床原理实验”等部分计算机辅助教学实验，以解决“工程燃烧学”实验装置投资高且不可能达到实验台套数要求的问题，并利用动力工程实验中心CFD实验室资源开发出“工程燃烧学”计算机辅助教学实验课程，作为相应实验课程的有力补充，有利于学生提高学习兴趣，加深对燃烧物理现象和物理过程的理解。

在实验教学方面，为了加强学生创新和实践能力的培养，采用了个性化教学方法，建立了学生课外学习的第二课堂，组织学生在导师的指导下进入实验室学习和参加导师的科研实践；同时注重科研实验向教学实验转化，实现了开放式、多元化教学，并与科研、工程实践有机结合，切实提高了学生的综合素质、工程实践与创新能力。

按照基本型、先进型（本科意义上）、综合型、设计创新（开放）型四部分设计实验内容和组织实验设备。实验室全天开放，学生可以事先进行实验预约，采用专职实验人员与研究生相结合的方式，为研究生提供了很好的教学实践机会。

积极与行业中典型企业建立产学研联合体，延伸了大学生实习和社会实践的实验教学空间，丰富了学生的实践知识和对最新科学技术发展的了解；积极进行校企技术合作、学术交流、工程项目联合开发及科研成果的生产力转化，培养了学生创新精神和团队意识，提升了学生实践技能和就业竞争力。学院先后与上海电气集团、上海锅炉厂有限公司、上海汽轮机厂有限公司、上海工业锅炉研究所、上海发电设备成套设备研究院、上海外高桥发电厂等30多家企业建立了长期的教学实践基地。

三、结论

针对“工程燃烧学”课程内容涵盖面广、抽象难懂、实用性强、教学难度大等特点，开展了教学方法的改革与探索。近几年来的教学实践表明，“工程燃烧学”课程通过合理安排、及时更新教学内容，强化教学实践环节的教学改革，取得了良好的效果。从目前企业反馈的情况来看，我校在相关部门工作的毕业生以较强的动手能力、出色的适应能力、勤奋的工作态度获得了良好的口碑，这充分体现了我校“工程燃烧学”课程教学改革的成效。

参考文献：

[1]曹玉春，吴金星，焦森林.热能动力工程专业“燃烧学”课程的教学改革与创新[J].中国电力教育，2010，（4）：69-71.

[2]金晶，张守玉，郝小红，等.燃煤污染物排放控制技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3]汪军，马其良，张振东，等.工程燃烧学[M].北京：中国电力出版社，

2008.

（责任编辑：孙晴）

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