自从2002年我教授热能本科《燃烧学》课程以来, 在熟悉教材, 完善教学方法和内容、更新实验设备及手段, 了解学生对知识的掌握程度等方面, 通过不断努力, 取得一些经验, 感受颇多, 现总结如下, 望与大家共勉。
1 课程特点
燃烧学是热能工程本科专业一门重要的专业基础课程。其内容涉及面较宽, 包括化学动力学、传热学、热力学、热化学、工程技术和高等数学等多学科知识。本课程涉及的基本概念、燃烧理论和燃烧器的工程技术知识较多, 而实验教具较少, 使学生对知识的掌握主要通过逻辑思维和设备结构的想象完成, 增加了学习的难度和枯燥性。同时, 学好燃烧学还需要学习者具备一定的感性认识和实践经验, 这对于一直在校学习的学生来说, 难度较大。
2 教学方法
2.1 内容连贯合理、重点突出
通过几年的授课和探讨, 我总结了几点:首先, 教学内容必须根据本科生的知识结构、学习能力和教学大纲的要求进行整合, 重点要突出, 时间安排要合理, 知识点要循序渐进, 由潜入深。燃烧学授课时数较少, 仅32学时, 其中有2学时为实验课时, 在30个学时内按要求讲完课程, 并做到内容连贯合理, 重点突出, 实则不易。
因此, 在燃烧学内容的安排上, 几个重要理论和知识点。如:燃料与燃烧计算、化学动力学基础、着火理论、火焰传播理论、火焰稳定理论、气体燃料、液体燃料及固体燃料的燃烧和燃烧污染及危害几部分内容都要涉及, 但在难度和深度上要合理, 时间安排要紧凑。我一般安排化学动力学基础2个学时, 主要讲解燃烧速率、质量作用定律和两个重要理论:活化分子碰幢理论和链锁反应理论, 分析影响燃烧速率的因素;其中质量作用定律的推导不做讲解, 因学生不具备此方面内容的知识储备。关于着火理论, 我一般安排4个学时, 授课重点放在闭口系统和开口系统着火理论模型的建立和结果分析上, 分析燃烧放热量和散热量 (产物吸热量) 随温度的变化曲线, 确定着火温度和熄火温度点, 掌握自燃、点燃的条件, 以及着火温度随物理化学因素和散热条件而变化的关系。火焰传播理论一般安排4学时, 重点是对火焰传播概念及预混可燃气火焰传播示意图的理解, 同时学习层流火焰和湍流火焰的火焰传播理论。之后学习火焰传播稳定性问题, 学习防止火焰吹脱和回火的措施;重点放在圆锥型火焰稳定性的学习, 学会分析来流速度、火焰传播速度和气体火焰高度的关系, 此章节一般安排2学时。在这几章的基础上, 学习气体燃料、液体燃料和固体燃料的燃烧, 其中重点分别为气体燃料的扩散燃烧、液体燃料的雾化燃烧、固体燃烧的碳粒燃烧, 这3章共安排8个学时。总体来说, 理论学习更注重理论模型中主要能量、质量模型的解释, 对理论模型的建立和求解不做过多要求, 而利用模型进行定性分析应作为学习重点, 使学生在理解概念的基础上, 掌握分析影响因素及影响趋势的方法, 具备分析问题的基本能力。
2.2 理论联系实际
其次, 要注意理论知识与日常生活、生产的实际应用相联系, 让学生感受到知识的实用性, 对提高学生学习热情和兴趣非常有意。在授课中我很注意这方面知识的补充, 例如, 讲到燃烧反应机理时让学生查阅各种灭火机理, 分析和解释灭火器、防火衣的工作原理。学习着火理论时, 联系矿井中的煤粉爆炸、易燃易爆品的存放管理, 农村柴草堆的自燃等问题进行分析;同时增加有关易燃易爆品的知识, 以及其他拓展知识, 如磷的自燃, 为什么煤油灯需要油芯, 而汽油灯不需要等问题的分析。在学习火焰稳定性时, 可联系森林的着火, 火焰蔓延及灭火的实例进行分析。
2.3 教具和实验辅助教学
另外, 课堂教学中融入一些简单可行的小实验作用很大。比如让学生观察火柴、打火机、酒精灯的火焰有什么不同, 并解释工作原理;酒精灯火焰中加入一水平放置的铁丝网, 火焰会发生什么变化, 为什么?通过自制的火焰稳定器观察火焰稳定、回火和吹脱现象。并要求学生回家观察家用煤气灶的火焰形状, 颜色及随煤气流量变化时, 形状颜色的变化。通过这样的小实验, 大大提高了学生的学习热情, 动手能力和思考、探讨问题的能力, 使学生感觉学有所用。
2.4 互动式课堂教学
在课堂教学中, 教学方法很重要。一般, 上课前几分钟我总是先复习一下上堂课讲的主要内容, 通常采用提问的方式, 集体回答或个人回答;之后, 提出新问题引入本堂课的内容。讲课中应随时注意学生的反应, 遇到学生有疑问的地方要及时讲解, 对上课专心、紧跟老师思路回答问题的学生, 给予肯定和表扬;有些思考题不需马上给出答案, 通过提问引导学生多思考, 多讨论。这时, 学生的情绪往往很活跃, 表面上课堂说话的人多了, 但不要制止, 因多数是在探讨问题, 是最好的学习状态。另外, 当课堂中计算一些习题时, 可请做好的同学到黑板上演算, 其他同学在本上演算, 老师到同学中了解掌握情况, 帮助解决一些问题。也可请同学到讲台讲解上堂课留下的需课后查阅大量资料完成的思考题。这样给一些积极上进的同学多一些锻炼的机会, 也使基础不太好的同学增加信心和提高兴趣。当然课堂教学中还有很多方法可以探讨和尝试, 这有待以后不断的学习。
2.5 课程考核
最后, 对于燃烧学课程学习情况的考核, 我主要通过留作业、平时表现和最后的期考成绩定。其中, 作业内容我侧重于燃烧理论的掌握和一些灵活思考题的分析;平时成绩注重上课质量和表现;期末考核题目主要采用四种类型:简答题、判断题、分析题和计算题;其中简答题是考核燃烧理论的掌握, 判断题是了解学生对理论模型中主要影响因素及影响趋势的分析, 分析题是让学生运用所学理论知识分析生活和生产中的实例, 计算题考核学生对燃料成分、热值的换算计算和燃烧计算方法的掌握。
综上所述, 燃烧学授课中通过以上几个环节的互相补充和运用, 大大降低了课程学习的枯燥性, 提高了学生学习的兴趣和热情。上课时, 能经常感受到学生传递出的喜爱、快乐之情, 积极思考、勇于探讨的热情, 以及学有所悟、学有所用之后的自信。这也让我更多体会到教学方法的重要, 以及身为教师, 教好一门课程的快乐。
摘要：从热能工程专业本科生《燃烧学》课程特点出发, 结合多年的教学实践, 总结出五点教学方法:内容重点突出, 理论联系实际, 教具和实验辅助教学, 互动式课堂教学以及课程考核方法。五种方法相辅相成, 取得较好的教学效果。
关键词：燃烧学,教学方法,教学有感