消防工程專業(yè)燃燒學綜合實驗設置方案探析＊

陳長坤

(中南大學防災科學與安全技術研究所,湖南長沙 410075)

消防工程專業(yè)燃燒學綜合實驗設置方案探析＊

陳長坤

(中南大學防災科學與安全技術研究所,湖南長沙 410075)

針對消防工程專業(yè)的特點,提出了以學生為主體,基礎與創(chuàng)新相結(jié)合,將實驗的部分選擇主動權交給學生的燃燒學綜合實驗課程設置新方案,將燃燒學實驗分為必選實驗、自選實驗以及自主創(chuàng)新實驗三個部分,并根據(jù)相關實驗特點與實驗條件對各部分的實驗內(nèi)容進行了精選,對實驗教學方法、教學模式、成績評定方法等進行了具體設置。該方案有利于燃燒學實驗基礎教育和拔尖教育的組合協(xié)調(diào)。

實驗;燃燒學;消防工程

燃燒學作為一門實驗性科學,在消防工程知識體系中處于重要的專業(yè)基礎課程的地位,對于培養(yǎng)消防工程科研人才與工程技術人員具有重要的意義[1-2]。然而,消防工程作為一門新興的學科,其燃燒學實驗課程在教學模式、教學方法上尚不成熟,急待改進,以滿足該專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。現(xiàn)有燃燒學實驗教學方案在教學方法上過于單一,各項實驗中,基本以操作性基礎實驗為主,學生根據(jù)指導書按部就班,缺少其自主設計實驗的環(huán)節(jié)[3]。而教學實驗項目也有待進一步更新與精選,以反映學科技術發(fā)展的現(xiàn)狀[4]。另外,由于受到實驗場地及經(jīng)費的限制,部分儀器數(shù)量較少,無法滿足所有學生的實驗需要[5],目前該部分實驗一般未開設或僅作為演示實驗,這不利于實驗資源的利用和對拔尖學生實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

為此,本文提出了學生為主體、基礎與創(chuàng)新相結(jié)合的燃燒學實驗課程設置改革方案,該方案既要能保證大部分學生系統(tǒng)地獲得實驗的基礎知識,掌握基本的實驗方法與操作技能;又要使優(yōu)秀生能夠脫穎而出,發(fā)揮他們的個性和特長,進而達到培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的消防工程專業(yè)高素質(zhì)人才的目的。

一、實驗設置總體思路與基本要求

本文擬以“基礎與創(chuàng)新相結(jié)合,理論探索與實踐求證相結(jié)合,經(jīng)典實驗與自主設計實驗相結(jié)合”的思路,對實驗課程教學內(nèi)容、教學方法、教學模式、成績評定方法進行改革,構(gòu)建消防工程專業(yè)燃燒學實驗教學新模式。強調(diào)學生是實驗的主體,將實驗獨立設課[6],改變同一個模式培養(yǎng)學生,根據(jù)學生個性、特長組織實驗教學,充分發(fā)揮學生的個性和潛力。

將燃燒學實驗分為必選實驗、自選實驗及自主創(chuàng)新實驗三個部分。

(1)必選實驗為經(jīng)典基礎類實驗,主要培養(yǎng)學生運用《燃燒學》及相關課程的綜合知識,了解消防工程可燃物燃燒的基本現(xiàn)象及評定方法,達到對其動手能力、專業(yè)素質(zhì)的綜合培養(yǎng);

(2)自選實驗,一般以儀器較大較少的實驗為主,該部分實驗條件還無法滿足所有學生實驗所需,通過設置若干選修實驗,以培養(yǎng)本科生對深層次燃燒理論與實驗過程的認識與理解;

(3)設置若干“自主創(chuàng)新實驗”,引導學生自主設計燃燒學實驗,探討燃燒機理與測試方法,激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和積極探索的精神,提高其動手能力,進而增加其對理論知識的理解與運用,實現(xiàn)對實驗內(nèi)容、實驗方案、測量方法及結(jié)果處理與分析的全過程創(chuàng)新研究。該類實驗中,教師的作用主要是對實驗方案的論證與疑難解答,不會預先規(guī)定實驗實施的各種細節(jié)步驟,這些由學生自行設計,由教師具體把關。

通過以上 3類實驗的設置,可將實驗的部分選擇主動權交給學生,教師引導,充分調(diào)動學生的實驗積極性與主動性,節(jié)省學習時間,提高教學效率,將有限的實驗教學資源應用到有意深入自我發(fā)展的學生身上,進而達到基礎教育和拔尖教育相組合協(xié)調(diào)的目的。

二、實驗課程主要內(nèi)容與設置方案

表 1給出了燃燒學綜合實驗課程的項目設置及各實驗的主要內(nèi)容。其中閃點、燃點、氧氣數(shù)是評判不同類型材料火災危險性的重要參數(shù),同時針對以上參數(shù)的測試方法在操作方法也相對簡單,安全性能高,儀器價格相對便宜、占用空間小,可滿足所有學生的實驗需要,因此可設定為必選實驗。

而材料燃燒效率測定實驗由于需要配置燃燒裝置和煙氣管路系統(tǒng),占用空間大,儀器數(shù)量少,無法滿足所有學生的實驗需要;火焰溫度場的紅外診斷采用的 TE-S紅外線熱像儀價格較為昂貴,配置儀器數(shù)量少,也無法滿足所有學生的實驗需要;另外,材料水平與垂直燃燒性能測定實驗對學生的操作要求高,操作不當將可能存在一定的危險性,需要教師進行嚴格監(jiān)督與控制,因此同時進行的實驗組數(shù)不宜過多。但以上 3項實驗有利于培養(yǎng)本科生對深層次燃燒理論與實驗過程的認識與理解,可設為選做實驗,每次實驗組數(shù)控制在 3組以內(nèi)。

對于自主創(chuàng)新實驗實驗室提供采集系統(tǒng)、工作平臺等基本條件,以鼓勵學生自擬題目為主,教師進行論證把關、擇優(yōu)設置。學生在自擬題目時,需要綜合考慮題目的科研性、可操作性以及安全性等幾個因素。同時,鼓勵學生申請學校的“大學生創(chuàng)新性實驗項目”等課題,一方面為創(chuàng)新項目提供實驗條件與平臺,同時也可利用項目所提供的經(jīng)費支持,相輔相成,促進消防工程專業(yè)學生創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。表 1中初步提供了火旋風與火矩陣兩種較易實現(xiàn)、成本低、安全性能高、實現(xiàn)方式多的題目供學生參考。

表1 燃燒學綜合實驗課程項目設置及主要內(nèi)容

三、教學方式與課時要求

綜合實驗采用 3+1模式,即 3項必修實驗,外加 1項選做實驗或自主創(chuàng)新實驗。選做實驗與自主創(chuàng)新實驗由學生自己決定且只能選其中一項。

整個實驗作為綜合實驗統(tǒng)一在一周內(nèi)完成,同時安排 2課時實驗理論介紹與 2課時實驗交流課,實驗交流課要求每組學生派代表介紹實驗的心得體會并組織討論,以便實驗課程的進一步完善。表 2給出了實驗教學在分組、課時、儀器配置等方面的安排。其中自主創(chuàng)新實驗不超過 5組,在項目可行性論證時從優(yōu)選擇。

表2 燃燒學綜合實驗教學安排與課時要求

在教師工作量計算上,考慮到分組分次實驗以及自主創(chuàng)新實驗中教師的課外指導,實際開展的實驗時間將大大超過學生的實驗課時,教師工作量應按一周課時量進行計算,以提高實驗教師的積極性。

在實驗課程考核方式與評分辦法上,評分項包括實驗預習、實驗操作、實驗課考勤、實驗報告等部分,其中 3項必修實驗占 80%,而 1項選做實驗占 20%。如選做的為自主創(chuàng)新實驗,則 3項必修實驗占 80%,1項自主創(chuàng)新實驗 20%,同時增加自主創(chuàng)新實驗附加分 10分,以鼓勵學生參與設計性實驗,在進行計算時,如總分超過 100分,則按 100分計算。

四、結(jié)論

(1)以“基礎與創(chuàng)新相結(jié)合,理論探索與實踐求證相結(jié)合,經(jīng)典實驗與自主設計實驗相結(jié)合”的思路,對消防工程專業(yè)燃燒學實驗課程的教學內(nèi)容、教學方法、教學模式、成績評定方法進行了改革。新方案強調(diào)學生是實驗的主體,將實驗的部分選擇主動權交給學生,根據(jù)學生個性、特長組織實驗教學,充分發(fā)揮學生的個性和潛力,達到基礎教育和拔尖教育相組合協(xié)調(diào)的目的。

(2)新方案將燃燒學實驗分為必選實驗、自選實驗及創(chuàng)新實驗三個部分。其中經(jīng)典基礎類實驗設置為必選實驗;而將儀器少、場地限制或安全操作要求較高的實驗設置為自選實驗;同時鼓勵學生自選題目,設置若干“自主創(chuàng)新實驗”,引導學生自主設計燃燒學實驗。

[1]李耀莊,姜學鵬,徐志勝.消防工程專業(yè)學歷教育前景和亟待解決的問題[J].長沙鐵道學院學報(社會科學版),2006,7(2):85-86.

[2]鄭爽英,汪鵬,張玉春.消防工程專業(yè)本科課程體系的結(jié)構(gòu)研究[J].中國安全科學學報,2008,18(9):60-66.

[3]邵建章,胡曄.消防工程專業(yè)實驗教學改革思索[J].武警學院學報,2002,18(1):50-52.

[4]徐彧,徐志勝.淺談消防工程專業(yè)《建筑防火設計原理》實驗教學建設[J].長沙鐵道學院學報 (社會科學版),2007,8(2):144-145.

[5]朱順兵,蔣軍成.消防工程專業(yè)實驗教學體系研究[J].實驗技術與管理,2005,22(7):90-93.

[6]季經(jīng)緯,李增華,程遠平,等.消防工程專業(yè)研究型本科教學體系研究[J].中國安全科學學報,2009,19(7):65-69.

2010-11-29

陳長坤 (1977-),男,福建福安人,博士,教授。