淺議熱動“燃燒技術(shù)”的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

余長軍

[摘要]“燃燒技術(shù)”課程是熱能與動力工程專業(yè)的必修課程，這門課程不僅可以使學(xué)生了解化石燃料燃燒過程中污染物的生成與控制原理，還可以讓學(xué)生掌握燃燒技術(shù)的原理和運行機制的作用。文章從燃燒技術(shù)的概念出發(fā)，闡述熱動“燃燒技術(shù)”專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計。

[關(guān)鍵詞]熱能動力；燃燒技術(shù)；內(nèi)容設(shè)計

[中圖分類號]G642

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5918（2015）10-0123-02

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

[本刊網(wǎng)址]http：//www.hbxb.net

一、引言

經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，煤炭在我國能源一次消費比例中占70%左右，可見使用量之大。煤是通過燃燒方式來“實現(xiàn)”其價值的，所以煤燃燒成為了環(huán)境惡化的主要原因之一。為了緩解能源浪費及能源燃燒“副作用”的問題，很多高校都開設(shè)了與“燃燒技術(shù)”相關(guān)的課程。以下從“燃燒技術(shù)”的概念出發(fā)，闡述“燃燒技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計。

二、燃燒技術(shù)概念

煤炭在我國能源一次消費比例中占70%左右，是導(dǎo)致大氣污染嚴重的主要原因之一。在這些污染中，SO2污染和酸雨污染最為嚴重。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大氣中有90%左右的SO2是煤燃燒所致。為了使大氣污染程度降低，發(fā)展“燃燒技術(shù)”是一個明智的選擇。

從美國環(huán)保局的統(tǒng)計中了解到，世界各國所研究和使用的SO2技術(shù)有200多種。這些技術(shù)分為燃燒前脫硫、燃燒中脫（固）硫、燃燒后脫硫三種。在這三大類技術(shù)中，控制SO2排放最有效的還是燃燒后脫硫，不過這項技術(shù)的使用成本很高，費用主要花在基地建設(shè)和日常的運行中。

當(dāng)前被廣泛使用的燃煤技術(shù)是護理層狀燃燒和煤粉懸浮燃燒技術(shù)，這兩種技術(shù)在發(fā)展過程中，也有過不少的改進，但使用條件還是很苛刻。比如鏈條爐的使用，鏈條爐的使用效率會受煤粒度范圍的影響。其只適合燃用粒度范圍合適的塊狀煙煤，對于多碎屑的煤則效果不佳。

燃燒煤中脫（固）硫技術(shù)指的是將一定量的固硫劑加入煤中，使其在燃燒時生成氣態(tài)的硫化物被戶內(nèi)吸收，進而減少SO2的排放量。這個方法的好處是，不需要燃燒前脫硫設(shè)備與燃燒后脫硫設(shè)備的輔助，不過其不利的一面影響較大，即在煤中加入固硫劑會影響煤的燃燒性能。

三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

在“燃燒技術(shù)”課程的工程化要求下，一部分高校對熱能與動力工程專業(yè)的“燃燒技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計進行了廣泛的調(diào)研。并在反復(fù)的斟酌和刪選中，得到了以下結(jié)果。

（一）教學(xué)課程定位

在設(shè)計“燃燒技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容課程內(nèi)容體系前必須對這門課程進行一個定位。從學(xué)習(xí)這門課程方面上說，學(xué)習(xí)這門課程首先要結(jié)合“燃燒學(xué)”、“熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”等理論進行。而在基礎(chǔ)操作上則要結(jié)合“鍋爐原理”等課程進行。以熱能與動力工程專業(yè)為例，“燃燒技術(shù)”課程有必要加入一些較難理解的理論知識以及較為深刻的數(shù)學(xué)公式。這些內(nèi)容的添加有助于加強學(xué)生的工程思維意識，從而使學(xué)生更有興趣學(xué)習(xí)后面的課程，以達到間接提高學(xué)生解決工程實際問題能力的目的。

“燃燒技術(shù)”的課程必須結(jié)合科學(xué)研究，這樣可以拓展學(xué)生的知識面，使他們的眼光更加長遠。不僅如此，“燃燒技術(shù)”課程還需加入一些前沿技術(shù)的內(nèi)容及發(fā)展動向，以使學(xué)生緊跟科技發(fā)展步伐。

“燃燒技術(shù)”課程的教學(xué)水平與相關(guān)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量息息相關(guān)。所以，將“燃燒技術(shù)”課程建設(shè)好，不僅可以提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量、提高學(xué)校的知名度，還可以促進學(xué)校教育的發(fā)展。

（二）當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容調(diào)查

自18世紀俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫及法國化學(xué)家拉瓦錫對燃燒的本質(zhì)進行揭露后，燃燒學(xué)開始發(fā)展起來，并歷經(jīng)了數(shù)百年。而燃燒學(xué)的“衍生品”燃燒技術(shù)，也在各種現(xiàn)代科學(xué)及實驗技術(shù)中得以發(fā)展，并不斷地深化，顯現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。關(guān)于“燃燒技術(shù)”的發(fā)展前景，在國內(nèi)外相關(guān)的燃燒技術(shù)教材中得以體現(xiàn)，而且顯現(xiàn)出了不同的專業(yè)傾向與編著思路。

從教材的專業(yè)傾向與編著思路上說，國外與國內(nèi)的教材相差非常大。不論是的國外原版教材還是相應(yīng)的中文翻譯，其內(nèi)容上都比較工程化。比如在國內(nèi)比較流行的Williams、Glass-man、Turns、Kuo等人所編著的教材。這些教材的優(yōu)越主要有以下幾點：內(nèi)容編排合理、內(nèi)容講解由淺入深、內(nèi)容實例豐富、內(nèi)容一次性修訂成功等等。這些內(nèi)容充分顯示出了學(xué)科的研究成果與發(fā)展動向。不過這些教材也有明顯的缺點，這些缺點只要體現(xiàn)在這幾個方面：知識點與課后習(xí)題缺乏聯(lián)系性，經(jīng)分析教材發(fā)現(xiàn)，教學(xué)課程中的習(xí)題與實例體現(xiàn)不出理論與知識點的內(nèi)容；知識點之間缺乏連貫性，在課時有限的情況下，教師很難將知識點拓展。

國內(nèi)的教材比較注重“燃燒技術(shù)”的理論和方法解析，使得大部分內(nèi)容都浸沒在繁重的數(shù)學(xué)推理中，缺乏實用性。學(xué)生學(xué)起來非常沉悶、無聊乏味，無法實現(xiàn)將燃燒技術(shù)運用到實際中的目的。

就教材內(nèi)容的選取與編排來看，國外教材的內(nèi)容主要有燃燒物理基礎(chǔ)、化學(xué)動力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)及氣體燃燒所形成的火焰類型，最后對能源燃燒所帶來的危害和能源燃燒過程中排放的污染物做了介紹。從這幾個方面看，教材內(nèi)容涉及的范圍廣、針對性不強。這些教材可以說，既能運用于熱能動力工程專業(yè)，也能運用于航天動力、能源環(huán)境工程等專業(yè)中。而國內(nèi)的教材，內(nèi)容卻過于專業(yè)，且過分偏向于某一個專業(yè)。例如西北工業(yè)大學(xué)嚴傳俊所編著的與“燃燒技術(shù)”相關(guān)的“燃燒學(xué)”教材，僅適用于航天動力工程專業(yè)。而熱能工程專業(yè)出色的學(xué)者們所編著的教材又多偏向于對燃燒現(xiàn)象的描述。這對缺乏專業(yè)課程背景的學(xué)生來說，學(xué)起來非常困難。小部分學(xué)者則重點描述燃燒過程的數(shù)學(xué)模式和計算方法，而這些內(nèi)容對于數(shù)值計算能力差、計算編程不好的學(xué)生來說，掌握起來需要花費很多時間和精力。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計原則endprint

結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)教材的特點。結(jié)合熱能動力工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)特點和知識架構(gòu)。在對“燃燒技術(shù)”課程內(nèi)容進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)遵循“立體化”的設(shè)計思路，并遵循以下幾個原則：

遵循增強內(nèi)容關(guān)聯(lián)度原則。學(xué)生在學(xué)習(xí)“燃燒技術(shù)”課程時，需學(xué)習(xí)與之相關(guān)的其他課程，如“燃燒學(xué)”、“熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”、“鍋爐原理”等等。為加強這幾門課程的聯(lián)系性。在設(shè)計“燃燒技術(shù)”內(nèi)容時應(yīng)當(dāng)做到了然于胸，充分對這幾門課程進行詳細的調(diào)查和研究，并將這幾門課程的內(nèi)容，合理的滲入“燃燒技術(shù)”的課程內(nèi)容中。在滲入內(nèi)容的過程中，要注意內(nèi)容的聯(lián)系性，注意內(nèi)容的跨越程度?？缭匠潭冗^大會讓學(xué)生思維“掉線”，從而影響教學(xué)的效果。教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系性高，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)這一門課程時，鞏固其他的課程，并將思路拓寬，有助于學(xué)生提升解決實際燃燒問題的能力。

遵循知識點之間的有序化原則。結(jié)合“燃燒技術(shù)”課程的特點，在設(shè)計“燃燒技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)當(dāng)由淺入深的將教學(xué)內(nèi)容推進，一步步將內(nèi)容脈絡(luò)理清，以便學(xué)生更容易將知識掌握。所以，在編寫這些教材的內(nèi)容時應(yīng)當(dāng)從“燃燒技術(shù)”的發(fā)展開始編寫，內(nèi)容可分為燃燒技術(shù)理論知識與燃燒技術(shù)實踐兩部分。

遵循課程知識點簡化原則。由于“燃燒技術(shù)”發(fā)展迅速，且涉及的內(nèi)容廣泛，而學(xué)生所學(xué)的、與之相關(guān)的內(nèi)容非常有限，如果內(nèi)容的知識點過于深化，那么，就會對學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性產(chǎn)生影響。所以學(xué)者們在編寫教材的內(nèi)容時，應(yīng)當(dāng)將知識點簡化。

遵循知識點層次化原則。對于“燃燒技術(shù)”的教材內(nèi)容設(shè)計，應(yīng)當(dāng)遵循知識的層次化原則，即將同一知識點按照難易程度進行劃分，在劃分難易程度時應(yīng)當(dāng)注意知識點的輕重程度。不僅如此，在設(shè)計教材內(nèi)容時還應(yīng)當(dāng)分析學(xué)生的水平差異，在滿足教育需要及大部分學(xué)生的接受能力下，為那些學(xué)習(xí)超群的學(xué)生拓寬一部分的知識。

（四）具體內(nèi)容設(shè)計

在編著教材的內(nèi)容時，可以依照這個模式進行編寫：為遵循由淺入深的原則，可以在緒論中編入燃燒技術(shù)的學(xué)習(xí)方法、工程應(yīng)用方法、數(shù)值模擬方法。為讓學(xué)生了解燃燒物的燃燒特性，可以將與燃燒特性相關(guān)的內(nèi)容寫入第二章，如煤的類別、煤的發(fā)熱特點、煤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、液體燃料的類別、液體燃料的燃燒表現(xiàn)、氣體的類別、氣體的燃燒表現(xiàn)等等。為了讓學(xué)生了解燃燒的原理，在編寫第三章時可以添入“燃燒學(xué)”的內(nèi)容，如燃燒基礎(chǔ)、燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)、著火原理等等。為讓學(xué)生了解各種燃料的燃燒技術(shù)，可以將燃料的燃燒技術(shù)編入第四章，內(nèi)容可以有氣體燃料的燃燒技術(shù)、氣體燃料的擴散燃燒特點、液體燃料的燃燒技術(shù)、液體燃料的擴散燃燒特點等等。編著“燃燒技術(shù)”教材的目的是讓學(xué)生學(xué)會怎樣在發(fā)揮燃料的最大價值時，減少污染物的產(chǎn)生。為此，編輯可以在第五章添人一些與燃料燃燒控制技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容，如煤燃燒污染控制技術(shù)等。為了讓學(xué)生了解燃料的燃燒器具，學(xué)者們可以在第六章添入與燃燒器具相關(guān)的內(nèi)容，如鍋爐原理?？萍际遣粩噙M步的，只有緊跟科技步伐，才能保證不被淘汰，因此，編者可以在第七章添入燃燒技術(shù)的最新研究成果等內(nèi)容，如燃燒技術(shù)的最新成果及燃燒技術(shù)的發(fā)展趨勢等。

四、結(jié)論

“燃燒技術(shù)”課程對熱能動力工程專業(yè)的學(xué)生來說非常重要。不過由于燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，使得學(xué)者們所編輯的“燃燒技術(shù)”教材內(nèi)容存有諸多缺點?？偟膩碚f，只有遵循增強內(nèi)容關(guān)聯(lián)度原則、遵循知識點之間的有序化原則、遵循課程知識點簡化原則、遵循知識點層次化原則，才能更可能的編輯出有助于學(xué)生學(xué)習(xí)的教材。endprint