浅议热动“燃烧技术”的专业教学内容设计

[摘要]“燃烧技术”课程是热能与动力工程专业的必修课程，这门课程不仅可以使学生了解化石燃料燃烧过程中污染物的生成与控制原理，还可以让学生掌握燃烧技术的原理和运行机制的作用。文章从燃烧技术的概念出发，阐述热动“燃烧技术”专业教学内容的设计。

[关键词]热能动力；燃烧技术；内容设计

[中图分类号]G642

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5918（2015）10-0123-02

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2015.10-058

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一、引言

经调查研究发现，煤炭在我国能源一次消费比例中占70%左右，可见使用量之大。煤是通过燃烧方式来“实现”其价值的，所以煤燃烧成为了环境恶化的主要原因之一。为了缓解能源浪费及能源燃烧“副作用”的问题，很多高校都开设了与“燃烧技术”相关的课程。以下从“燃烧技术”的概念出发，阐述“燃烧技术”教学内容的设计。

二、燃烧技术概念

煤炭在我国能源一次消费比例中占70%左右，是导致大气污染严重的主要原因之一。在这些污染中，SO2污染和酸雨污染最为严重。经调查发现，大气中有90%左右的SO2是煤燃烧所致。为了使大气污染程度降低，发展“燃烧技术”是一个明智的选择。

从美国环保局的统计中了解到，世界各国所研究和使用的SO2技术有200多种。这些技术分为燃烧前脱硫、燃烧中脱（固）硫、燃烧后脱硫三种。在这三大类技术中，控制SO2排放最有效的还是燃烧后脱硫，不过这项技术的使用成本很高，费用主要花在基地建设和日常的运行中。

当前被广泛使用的燃煤技术是护理层状燃烧和煤粉悬浮燃烧技术，这两种技术在发展过程中，也有过不少的改进，但使用条件还是很苛刻。比如链条炉的使用，链条炉的使用效率会受煤粒度范围的影响。其只适合燃用粒度范围合适的块状烟煤，对于多碎屑的煤则效果不佳。

燃烧煤中脱（固）硫技术指的是将一定量的固硫剂加入煤中，使其在燃烧时生成气态的硫化物被户内吸收，进而减少SO2的排放量。这个方法的好处是，不需要燃烧前脱硫设备与燃烧后脱硫设备的辅助，不过其不利的一面影响较大，即在煤中加入固硫剂会影响煤的燃烧性能。

三、教学内容设计

在“燃烧技术”课程的工程化要求下，一部分高校对热能与动力工程专业的“燃烧技术”课程教学内容设计进行了广泛的调研。并在反复的斟酌和删选中，得到了以下结果。

（一）教学课程定位

在设计“燃烧技术”教学内容课程内容体系前必须对这门课程进行一个定位。从学习这门课程方面上说，学习这门课程首先要结合“燃烧学”、“热力学”、“传热学”等理论进行。而在基础操作上则要结合“锅炉原理”等课程进行。以热能与动力工程专业为例，“燃烧技术”课程有必要加入一些较难理解的理论知识以及较为深刻的数学公式。这些内容的添加有助于加强学生的工程思维意识，从而使学生更有兴趣学习后面的课程，以达到间接提高学生解决工程实际问题能力的目的。

“燃烧技术”的课程必须结合科学研究，这样可以拓展学生的知识面，使他们的眼光更加长远。不仅如此，“燃烧技术”课程还需加入一些前沿技术的内容及发展动向，以使学生紧跟科技发展步伐。

“燃烧技术”课程的教学水平与相关专业的教学质量息息相关。所以，将“燃烧技术”课程建设好，不仅可以提高学校的教学质量、提高学校的知名度，还可以促进学校教育的发展。

（二）当前的教学内容调查

自18世纪俄国科学家罗蒙诺索夫及法国化学家拉瓦锡对燃烧的本质进行揭露后，燃烧学开始发展起来，并历经了数百年。而燃烧学的“衍生品”燃烧技术，也在各种现代科学及实验技术中得以发展，并不断地深化，显现出了广阔的发展前景。关于“燃烧技术”的发展前景，在国内外相关的燃烧技术教材中得以体现，而且显现出了不同的专业倾向与编著思路。

从教材的专业倾向与编著思路上说，国外与国内的教材相差非常大。不论是的国外原版教材还是相应的中文翻译，其内容上都比较工程化。比如在国内比较流行的Williams、Glass-man、Turns、Kuo等人所编著的教材。这些教材的优越主要有以下几点：内容编排合理、内容讲解由浅入深、内容实例丰富、内容一次性修订成功等等。这些内容充分显示出了学科的研究成果与发展动向。不过这些教材也有明显的缺点，这些缺点只要体现在这几个方面：知识点与课后习题缺乏联系性，经分析教材发现，教学课程中的习题与实例体现不出理论与知识点的内容；知识点之间缺乏连贯性，在课时有限的情况下，教师很难将知识点拓展。

国内的教材比较注重“燃烧技术”的理论和方法解析，使得大部分内容都浸没在繁重的数学推理中，缺乏实用性。学生学起来非常沉闷、无聊乏味，无法实现将燃烧技术运用到实际中的目的。

就教材内容的选取与编排来看，国外教材的内容主要有燃烧物理基础、化学动力学、化学热力学及气体燃烧所形成的火焰类型，最后对能源燃烧所带来的危害和能源燃烧过程中排放的污染物做了介绍。从这几个方面看，教材内容涉及的范围广、针对性不强。这些教材可以说，既能运用于热能动力工程专业，也能运用于航天动力、能源环境工程等专业中。而国内的教材，内容却过于专业，且过分偏向于某一个专业。例如西北工业大学严传俊所编著的与“燃烧技术”相关的“燃烧学”教材，仅适用于航天动力工程专业。而热能工程专业出色的学者们所编著的教材又多偏向于对燃烧现象的描述。这对缺乏专业课程背景的学生来说，学起来非常困难。小部分学者则重点描述燃烧过程的数学模式和计算方法，而这些内容对于数值计算能力差、计算编程不好的学生来说，掌握起来需要花费很多时间和精力。

（三）教学内容设计原则

结合国内外相关教材的特点。结合热能动力工程专业学生的就业特点和知识架构。在对“燃烧技术”课程内容进行设计时，应当遵循“立体化”的设计思路，并遵循以下几个原则：

遵循增强内容关联度原则。学生在学习“燃烧技术”课程时，需学习与之相关的其他课程，如“燃烧学”、“热力学”、“流体力学”、“锅炉原理”等等。为加强这几门课程的联系性。在设计“燃烧技术”内容时应当做到了然于胸，充分对这几门课程进行详细的调查和研究，并将这几门课程的内容，合理的渗入“燃烧技术”的课程内容中。在渗入内容的过程中，要注意内容的联系性，注意内容的跨越程度。跨越程度过大会让学生思维“掉线”，从而影响教学的效果。教学内容联系性高，可以使学生在学习这一门课程时，巩固其他的课程，并将思路拓宽，有助于学生提升解决实际燃烧问题的能力。

遵循知识点之间的有序化原则。结合“燃烧技术”课程的特点，在设计“燃烧技术”教学内容时，应当由浅入深的将教学内容推进，一步步将内容脉络理清，以便学生更容易将知识掌握。所以，在编写这些教材的内容时应当从“燃烧技术”的发展开始编写，内容可分为燃烧技术理论知识与燃烧技术实践两部分。

遵循课程知识点简化原则。由于“燃烧技术”发展迅速，且涉及的内容广泛，而学生所学的、与之相关的内容非常有限，如果内容的知识点过于深化，那么，就会对学生的学习积极性产生影响。所以学者们在编写教材的内容时，应当将知识点简化。

遵循知识点层次化原则。对于“燃烧技术”的教材内容设计，应当遵循知识的层次化原则，即将同一知识点按照难易程度进行划分，在划分难易程度时应当注意知识点的轻重程度。不仅如此，在设计教材内容时还应当分析学生的水平差异，在满足教育需要及大部分学生的接受能力下，为那些学习超群的学生拓宽一部分的知识。

（四）具体内容设计

在编著教材的内容时，可以依照这个模式进行编写：为遵循由浅入深的原则，可以在绪论中编入燃烧技术的学习方法、工程应用方法、数值模拟方法。为让学生了解燃烧物的燃烧特性，可以将与燃烧特性相关的内容写入第二章，如煤的类别、煤的发热特点、煤的物理性质和化学性质、液体燃料的类别、液体燃料的燃烧表现、气体的类别、气体的燃烧表现等等。为了让学生了解燃烧的原理，在编写第三章时可以添入“燃烧学”的内容，如燃烧基础、燃烧化学反应动力学基础、着火原理等等。为让学生了解各种燃料的燃烧技术，可以将燃料的燃烧技术编入第四章，内容可以有气体燃料的燃烧技术、气体燃料的扩散燃烧特点、液体燃料的燃烧技术、液体燃料的扩散燃烧特点等等。编著“燃烧技术”教材的目的是让学生学会怎样在发挥燃料的最大价值时，减少污染物的产生。为此，编辑可以在第五章添人一些与燃料燃烧控制技术相关的内容，如煤燃烧污染控制技术等。为了让学生了解燃料的燃烧器具，学者们可以在第六章添入与燃烧器具相关的内容，如锅炉原理。科技是不断进步的，只有紧跟科技步伐，才能保证不被淘汰，因此，编者可以在第七章添入燃烧技术的最新研究成果等内容，如燃烧技术的最新成果及燃烧技术的发展趋势等。

四、结论

“燃烧技术”课程对热能动力工程专业的学生来说非常重要。不过由于燃烧技术发展迅速，使得学者们所编辑的“燃烧技术”教材内容存有诸多缺点。总的来说，只有遵循增强内容关联度原则、遵循知识点之间的有序化原则、遵循课程知识点简化原则、遵循知识点层次化原则，才能更可能的编辑出有助于学生学习的教材。