李芳芹 吳 江 仇中柱 李 彥 程智海

（上海電力大學(xué) 能源與機(jī)械工程學(xué)院，上海 200090）

0 引言

上海電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)是國(guó)家一流本科專業(yè)，是一個(gè)具有鮮明發(fā)電行業(yè)背景的能源動(dòng)力類專業(yè)。目前，本專業(yè)包含精英班、卓越工程師班、平行班和中本貫通班四類型班級(jí)。工程燃燒學(xué)課程是本專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其前修課程有：高等數(shù)學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等。其是鍋爐原理和燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)的先修基礎(chǔ)課程。工程燃燒學(xué)是研究燃料燃燒的一門科學(xué)，本課程的主要內(nèi)容包括燃料分類、燃料組成及形成過(guò)程、燃料的物理化學(xué)性質(zhì)；燃料燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)基礎(chǔ)、熱力著火理論、連鎖反應(yīng)理論、射流混合過(guò)程；火焰?zhèn)鞑?、火焰穩(wěn)定性、燃燒污染物生成機(jī)理及控制等。其講授的知識(shí)涉及能源的高效利用、污染物生成機(jī)理、環(huán)境污染防治以及CO2減排等。本課程是一門知識(shí)涉及面廣、理論性強(qiáng)的主干專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)位課程。在國(guó)家一流本科專業(yè)課程建設(shè)背景下，同時(shí)為了適應(yīng)行業(yè)對(duì)能源與動(dòng)力工程專業(yè)人才的需求，強(qiáng)化學(xué)生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，課題組開(kāi)展了相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式方法等方面的改革和實(shí)踐。

上海電力大學(xué)能動(dòng)專業(yè)的工程燃燒學(xué)授課內(nèi)容主要圍繞火電廠電站鍋爐燃料燃燒涉及的理論和機(jī)理進(jìn)行，這些知識(shí)點(diǎn)與電力生產(chǎn)過(guò)程聯(lián)系緊密，因此講授過(guò)程中必須將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握理論知識(shí)的同時(shí)還可以將理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，掌握理論應(yīng)用于實(shí)踐的方法。結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生的綜合能力。在工程燃燒學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用工程燃燒學(xué)的基本知識(shí)及方法解決工程實(shí)際問(wèn)題是教學(xué)的目的也是教學(xué)的難點(diǎn)。為此，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增加綜合性實(shí)踐實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以助學(xué)生對(duì)工程燃燒學(xué)課程理論教學(xué)內(nèi)容的理解和解決工程實(shí)際問(wèn)題方法的掌握。

1 工程燃燒學(xué)課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

（1）課程教學(xué)時(shí)數(shù)少。由于受到本科教學(xué)總課時(shí)的限制，該校能動(dòng)專業(yè)工程燃燒學(xué)設(shè)置了32課時(shí)，而本課程是一門理論性很強(qiáng)的課程，再加上燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，雖然本課程已采取多樣化的教學(xué)手段，但是由于受到授課時(shí)數(shù)的限制，授課教師很難在課堂上補(bǔ)充太多相關(guān)的前沿知識(shí)或在課堂上帶領(lǐng)學(xué)生深入研究某些燃燒機(jī)理。（2）理論教學(xué)為主，缺少實(shí)踐教學(xué)。由于課時(shí)少，再加上本課程涉及的機(jī)理和理論內(nèi)容多，所以教學(xué)主要以理論教學(xué)位置，實(shí)踐教學(xué)少之又少。另外，由于燃燒是一個(gè)十分復(fù)雜的燃燒過(guò)程，其中有很多理化現(xiàn)象和機(jī)理，比如，燃燒動(dòng)力學(xué)和燃燒熱力學(xué)，這些內(nèi)容很難具有直觀性，從而使得理論講解比較抽象，學(xué)生理解起來(lái)有一定的難度，應(yīng)繼續(xù)增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。（3）教學(xué)形式單一。工程燃燒學(xué)”的教學(xué)方法采取的仍然是教師單方面的講授，填鴨式教學(xué)。這種教學(xué)方法可以使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)有了較多的知識(shí)了解，但課后學(xué)生往往不會(huì)再去主動(dòng)思考，缺乏深刻理解和掌握，同時(shí)學(xué)生對(duì)課外知識(shí)的拓展不重視。（4）課程評(píng)價(jià)考核體系簡(jiǎn)單。目前，本課程的考核一般采用期末考試（70%）和平常成績(jī)（30%）相結(jié)合的方式。這種考核方式主要注重學(xué)生理論知識(shí)的掌握，而往往忽略了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)；同時(shí)這種考核方式容易讓學(xué)生掌握考試的特點(diǎn)，而忽略了日常的學(xué)習(xí)。導(dǎo)致很多平時(shí)上課不認(rèn)真聽(tīng)講、不認(rèn)真思考的學(xué)生，他們通過(guò)好的作業(yè)和考試之前臨時(shí)抱佛腳的突擊學(xué)習(xí)方式獲得較好的成績(jī)。這樣，學(xué)生只是短時(shí)記憶，并沒(méi)有真正地掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，沒(méi)有形成長(zhǎng)久記憶。

2 教學(xué)改革與實(shí)踐解決的問(wèn)題及目標(biāo)

針對(duì)目前該課程存在的上述問(wèn)題，結(jié)合本專業(yè)的特點(diǎn)，依照一流本科課程的教學(xué)目標(biāo)，課題組制定了本課程教學(xué)改革要解決的重點(diǎn)問(wèn)題和目標(biāo)——提升課程的高階性、突出創(chuàng)新性和增加挑戰(zhàn)度。具體包括：（1）如何優(yōu)化理論和實(shí)踐課程的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)廣度和深度，既能較扎實(shí)地掌握燃料燃燒的基本原理，又能把這些理論知識(shí)與鍋爐燃料的實(shí)際燃燒聯(lián)系起來(lái)，比如，穩(wěn)燃技術(shù)和方法、低NO x燃燒技術(shù)和方法等，實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐到理論的不斷深化的良性循環(huán)。（2）如何改變傳統(tǒng)教師主導(dǎo)的單向教學(xué)方式為師生互動(dòng)的雙向教學(xué)方式，大力推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)。（3）如何改變傳統(tǒng)教學(xué)中重理論輕實(shí)踐的教學(xué)模式，各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都以工程應(yīng)用能力為核心，對(duì)某些燃燒專題，聘請(qǐng)企業(yè)人員進(jìn)課堂或?qū)W生到生產(chǎn)一線現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)。（4）如何解決課時(shí)少，教學(xué)任務(wù)重的問(wèn)題。通過(guò)開(kāi)展第二課堂、線上線下相結(jié)合等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。把相關(guān)的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)、理論深入研討、前沿知識(shí)拓展等放在第二課堂，或者線上進(jìn)行，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、拓展學(xué)生的知識(shí)視野，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)點(diǎn)的理解和長(zhǎng)久記憶。（5）如何激發(fā)學(xué)生對(duì)科創(chuàng)活動(dòng)的興趣，培育學(xué)生突破習(xí)慣性認(rèn)知模式，培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力。

3 教學(xué)改革與實(shí)踐的總體思路

3.1 調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容遵循“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)

以“應(yīng)用”為目標(biāo)、“電力”為特色整合教學(xué)內(nèi)容面向國(guó)家和華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展戰(zhàn)略需求，緊跟火力發(fā)電鍋爐燃燒的發(fā)展前沿，聚焦課程的教學(xué)熱點(diǎn)、難點(diǎn)和重點(diǎn)問(wèn)題，把目前最先進(jìn)的穩(wěn)燃技術(shù)、低NO x燃燒技術(shù)等引入教學(xué)中來(lái)。另外，在有限的時(shí)間里，合理分配各部分課時(shí)，根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握燃料成分及燃燒物質(zhì)平衡、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)、熱力著火理論、火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程、火焰穩(wěn)定性等主要問(wèn)題。在講解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，把思政融入課堂，比如，在緒論中講解燃燒時(shí)，把我國(guó)四大發(fā)明之一的火藥引入課堂；講解燃燒技術(shù)發(fā)展時(shí)，針對(duì)航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒技術(shù)，引入目前我國(guó)航空航天取得的成就，使學(xué)生油然而生自豪感和愛(ài)國(guó)情懷；播放太空對(duì)接畫(huà)面，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。

3.2 教學(xué)方法體現(xiàn)先進(jìn)性與互動(dòng)性

大力推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)。一方面，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體現(xiàn)代化手段進(jìn)行課程教學(xué)，完成了工程燃燒學(xué)慕課建設(shè)。組織學(xué)生以小組形式，就某些燃燒專題進(jìn)行探討。針對(duì)射流特性，采用計(jì)算流體軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，演示射流的擴(kuò)散和發(fā)展。同樣，講解穩(wěn)定燃燒技術(shù)中的鈍體穩(wěn)焰器時(shí)，也采用計(jì)算流體軟件模擬計(jì)算，演示鈍體對(duì)流體射流的影響和其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)燃的原理。講解有焰燃燒和無(wú)焰燃燒時(shí)，讓學(xué)生觀察打火機(jī)燃料燃燒和煙頭燃燒的區(qū)別，等等。這樣可以提高教學(xué)的生動(dòng)性、直觀性和互動(dòng)性，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的了解和掌握，同時(shí)增強(qiáng)專業(yè)的認(rèn)同感和分析解決問(wèn)題的綜合能力。另一方面，對(duì)接企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，聘請(qǐng)企業(yè)人員進(jìn)課堂，在課程中引入工程案例進(jìn)行大研討，提高學(xué)生的探知興趣和創(chuàng)新感悟。講授燃燒污染物控制機(jī)理這部分內(nèi)容時(shí)，課堂放在我們教師科研實(shí)驗(yàn)室，邊做實(shí)驗(yàn)邊講解，以研促教，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，培養(yǎng)他們的綜合能力。

3.3 實(shí)踐教學(xué)促進(jìn)理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維

將科研融于課堂教學(xué)，既可激發(fā)學(xué)生的興趣，又可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維；利用第二課堂、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和校內(nèi)科研實(shí)驗(yàn)瓶體，使得工程燃燒學(xué)課程在授課前、授課中和授課后，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)貫串始終。上海電力大學(xué)能動(dòng)專業(yè)學(xué)生第四學(xué)期期末安排有專業(yè)實(shí)習(xí)：組織學(xué)生去火力發(fā)電廠或燃燒設(shè)備生產(chǎn)廠進(jìn)行為期兩周的實(shí)踐活動(dòng)，了解燃燒設(shè)備及煙氣凈化設(shè)備的構(gòu)造和工作原理、觀看燃料在爐內(nèi)的燃燒現(xiàn)象等。通過(guò)專業(yè)實(shí)習(xí)，使學(xué)生對(duì)燃燒及燃燒設(shè)備有了大概的了解，為第五學(xué)期工程燃燒學(xué)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。課堂授課時(shí)，講授某些燃燒現(xiàn)象時(shí)（如有焰無(wú)焰燃燒），增設(shè)一些簡(jiǎn)單易操作的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)直觀可視性；或者采用動(dòng)畫(huà)方式進(jìn)行某些知識(shí)的講解，比如，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)這部分內(nèi)容；另外，利用第二課堂或互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)有興趣的學(xué)生講授一些簡(jiǎn)單相關(guān)的燃燒數(shù)值計(jì)算知識(shí)，使他們可以采用數(shù)值模擬的方法對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模擬計(jì)算，比如，直流射流和旋轉(zhuǎn)射流的傳播等，使學(xué)生在獲得新知識(shí)和技能的同時(shí)，加深了對(duì)本課程相關(guān)內(nèi)容的了解和掌握。另外，平時(shí)學(xué)院教師的相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生都是開(kāi)放的，有興趣的學(xué)生可以在這些實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探究，比如，采用熱重分析儀探究燃料的燃燒特征溫度、污染物控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上探究影響煙氣脫硝脫硫的因素、利用馬弗爐和灰熔點(diǎn)儀研究煤灰的熔融性等。實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生也可以自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。這樣通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，充分激發(fā)學(xué)生的求知欲望和探索精神，有效增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造性思維。學(xué)生形成了濃厚的科創(chuàng)興趣后，積極參加各種科創(chuàng)競(jìng)賽，并獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)。比如，“火電廠爐膛和風(fēng)管綜合維護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和研制”等獲得全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)、“燃煤電站鍋爐高溫爐膛結(jié)焦結(jié)渣機(jī)器人處置系統(tǒng)”等獲得上海市“科技創(chuàng)造杯”競(jìng)賽二等獎(jiǎng)、“火力電廠爐膛內(nèi)壁綜合維護(hù)機(jī)器人”等獲得陳嘉庚青少年發(fā)明獎(jiǎng)（上海）二等獎(jiǎng)。

3.4 校企研合作師資隊(duì)伍建設(shè)的雙師化

培養(yǎng)學(xué)生的科創(chuàng)能力，必須擁有一支專業(yè)素養(yǎng)高、科創(chuàng)能力強(qiáng)的課題組教師隊(duì)伍。為此，教研室和課題組一方面引進(jìn)企業(yè)高級(jí)人才加入本課題組，比如，程智海老師來(lái)自上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院；另一方面鼓勵(lì)教師去生產(chǎn)企業(yè)下廠實(shí)踐，比如，李彥老師2年全脫產(chǎn)參加了安徽平山電廠二期135萬(wàn)千瓦燃煤機(jī)組的建設(shè)工程；課題組中多位老師既是專任教師又是工程師和仿真培訓(xùn)師等。同時(shí)通過(guò)與企業(yè)和設(shè)計(jì)研究院所建立校企合作關(guān)系，建立有效的人員互相交流學(xué)習(xí)、共同進(jìn)行科技攻關(guān)的合作機(jī)制，為建設(shè)應(yīng)用型、創(chuàng)新性師資隊(duì)伍創(chuàng)造有利條件，使得教師隊(duì)伍向工程化“雙師型”方向發(fā)展。

3.5 過(guò)程化考核方式

本課程傳統(tǒng)考核方式的為期末考試（70%）和平常成績(jī)（30%），平時(shí)成績(jī)包括出勤情況和作業(yè)完成情況。這種考核方式具有一定的片面性和不公平性，因此，本課程進(jìn)行教學(xué)改革時(shí)，把傳統(tǒng)考核方式為改過(guò)程化考核方式。過(guò)程化考核的成績(jī)由四部分組成：期末考試成績(jī)（50%）+各章節(jié)測(cè)驗(yàn)成績(jī)（25%）+平時(shí)成績(jī)（20%）+創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗(yàn)（5%）。這種考核方式，充分考慮了學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度、對(duì)各章節(jié)的掌握程度、課程知識(shí)的長(zhǎng)久記憶能力以及創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。過(guò)程化考核方式提高了學(xué)生對(duì)本課程的掌握程度，受到學(xué)生的歡迎，實(shí)施效果良好。

3.6 課程思政進(jìn)課堂，提升人文素養(yǎng)

工程燃燒學(xué)課程理論性相對(duì)較強(qiáng)，授課內(nèi)容略顯枯燥乏味，如果在各章講解過(guò)程中加入思政內(nèi)容，不僅可以使得授課內(nèi)容活潑生趣，同時(shí)正能量的思政內(nèi)容，也可以使學(xué)生具有積極進(jìn)取的生活態(tài)度、充分的文化自信和堅(jiān)定的青年擔(dān)當(dāng)。

以課程知識(shí)為主線，充分挖掘各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思政元素，課堂上教師給學(xué)生導(dǎo)入正能量、正思維、正精進(jìn)的人物、事件等。比如，我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)電設(shè)備及技術(shù)等從無(wú)到有、從弱小到在世界上發(fā)揮舉足輕重作用的過(guò)程、從消化吸收到自主創(chuàng)新的歷程；兩彈一星導(dǎo)彈之父錢學(xué)森院士突破重重困難，讓中國(guó)走到了世界前沿；四大發(fā)明的火藥，火箭、航空航天燃料及其燃燒特性等都被引入本課程的授課課堂中。這樣融思政教育于無(wú)形，提高學(xué)生人文素養(yǎng)的同時(shí)，激發(fā)他們愛(ài)國(guó)、敬業(yè)、精益求精、追求突破、追求革新的創(chuàng)新情懷與動(dòng)力，負(fù)起青年一代應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)上海電力大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)的實(shí)際情況，課題組進(jìn)行了工程燃燒學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革及實(shí)踐。形成了滿足新工科背景下國(guó)家級(jí)一流本科專業(yè)課程建設(shè)要求的教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法，包括開(kāi)放性教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、科研實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)習(xí)等。有利于學(xué)生充分理解并掌握教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)；采用第二課堂、線上討論課等形式，拓展學(xué)生的知識(shí)面。通過(guò)本課程的教學(xué)改革，學(xué)生對(duì)本課程知識(shí)的掌握大幅提高，通過(guò)接受新的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)得到了進(jìn)一步提高，課程的及格率穩(wěn)中有升；同時(shí)，以滿足高水平應(yīng)用型能源與動(dòng)力專業(yè)人才培養(yǎng)需要為目標(biāo)的師資隊(duì)伍建設(shè)，提高了師資隊(duì)伍的教學(xué)水平與實(shí)踐能力。