基于成果導向教育理念的農業(yè)院校燃燒學課程教學改革

劉爽 劉建禹 張鴻瓊 羅立娜 李杞超 鄭國香

摘要：燃燒學是能源類專業(yè)的必修課，在學生將來的深造和就業(yè)過程中起著重要作用。本文基于成果導向教育理念，并結合燃燒學在農業(yè)領域的應用，對目前東北農業(yè)大學能源類專業(yè)燃燒學課程教學內容、方法、評價體系的不足進行了分析，并提出了相應的改革方案。這些方案對于夯實學生專業(yè)基礎，培養(yǎng)學生分析和解決復雜燃燒工程問題的能力，提高學生的綜合素質具有積極的作用。

關鍵詞：成果導向教育；燃燒學；農業(yè)院校；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0096-02

燃燒學是研究燃燒現(xiàn)象、理論和應用的科學，在能源高效利用、污染有效控制等方面具有舉足輕重的地位[1]。東北農業(yè)大學能源類專業(yè)于2014年開設了燃燒學課程，在教材、多媒體課件、實驗室建設等方面取得了很大進步，基本滿足了人才培養(yǎng)方案對學生知識結構的要求。成果導向教育（Outcome based education，簡稱OBE），是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果，它具有三個特點：以學生為中心、成果導向和持續(xù)改進。目前，OBE已成為美國、英國、加拿大等國家教育改革的主流理念，被工程教育專業(yè)認證完全采納[2，3]。在此背景下，有必要以OBE理念為引導，根據(jù)人才培養(yǎng)目標對燃燒學教學內容、教學方法以及評價體系進行調整，制訂體現(xiàn)農業(yè)院校自身特點的燃燒學課程教學策略，以培養(yǎng)專業(yè)基礎深厚、實踐能力強大、綜合素質優(yōu)良的高質量農業(yè)院校能源類人才。

一、實際教學中燃燒學課程存在的問題

（一）教學內容與人才培養(yǎng)目標不完全匹配

目前，東北農業(yè)大學能源類專業(yè)燃燒學課程教學學時為40課時，教學內容主要包括燃料特性、燃料的燃燒計算、燃燒反應動力學、著火與滅火、氣體、液體和固體燃料燃燒等。由于農業(yè)院校能源類畢業(yè)生畢業(yè)和深造主要面向新能源領域，采用現(xiàn)有的教學內容存在兩方面問題，一是過于注重燃燒學理論的數(shù)學解析，數(shù)學推導內容過多，就難以起到在前期基礎課和后續(xù)專業(yè)課之間的銜接和過渡作用；二是采納工科院校能源類專業(yè)的授課方案，側重于大型火力發(fā)電行業(yè)的燃燒設備，沒能體現(xiàn)新能源領域以生物質或者生物質衍生物為燃料的燃燒工藝和設備的特點，因此往往造成畢業(yè)生所學知識與人才培養(yǎng)的要求不完全匹配。

（二）教學手段單一，學生參與度低

教師教學基本以課堂講授為主，學生學習積極性低。受課堂教學時間的限制，學生無法參與到教學的全過程，這限制了學生主觀能動性的發(fā)揮。

（三）評價體系過于依賴考試，缺少過程考核

原考核方式主要包括：閉卷考試成績（占70%）和平時成績（占30%）。這種考核方式缺乏對課程考核的過程管理，不能全面反映學生真實水平；同時由于課程考試內容局限于教材、課堂筆記，知識考核多，能力考核少，缺乏對學生綜合能力和素質的評價，教學效果不理想。

二、農業(yè)院校燃燒學課程教學改革方案

（一）課程教學目標的制訂

成果導向教育遵循的是反向設計原則，由學科發(fā)展和社會進步的需求決定培養(yǎng)目標，由培養(yǎng)目標決定畢業(yè)要求。能源類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是具備在新能源技術與裝備領域從事研究與規(guī)劃設計、裝備開發(fā)與集成、經營與管理、教學與科研等工作能力，綜合素質優(yōu)良的復合型工程技術人才。在此背景下，為了提高學生在知識、能力和素質三個方面與學科發(fā)展和社會進步需求的契合度，確定本課程的教學目標如下：

（1）能夠認知和理解燃燒基礎和燃燒原理，明確燃燒學的知識框架體系。

（2）能夠利用燃燒的基本理論和定性與定量相結合等方法，對實際生活和生產中的燃燒現(xiàn)象進行分析。

（3）能夠根據(jù)工程條件，提出燃燒裝置的工程設計方案，完成設計計算和輔助設備選型，并在設計過程中體現(xiàn)整體、人本、審美等意識。

（4）通過現(xiàn)有的知識結合文獻檢索對新的燃燒技術進行評價。

（5）將生態(tài)文明理念貫穿于課程，在分析工程問題時考慮環(huán)境影響和可持續(xù)發(fā)展。

（6）在項目研究中，能夠形成合理的組織分工，學生能夠融入團隊，進行有效的溝通，高效地完成項目任務。

在課程教學目標的基礎上制訂了教學內容、方法和評價體系的改革方案。

（二）教學內容的改革

由于本課程屬于專業(yè)基礎課，針對的對象是本科生，因此教學內容重點應放在與先修課程的無縫銜接及與后續(xù)專業(yè)課程的過渡。一方面，刪減了過于艱澀難懂的純理論知識和煩瑣的公式推導過程，以燃燒流動的控制方程組、化學熱力學與動力學為統(tǒng)領，從中引出后面各章節(jié)的內容，從而實現(xiàn)了與先修課程的無縫銜接。隨后根據(jù)燃料種類，在后續(xù)各章節(jié)逐步展開介紹氣體、液體和固體燃料燃燒等知識，重點講述問題的來龍去脈，以便學生理解，使其對燃燒學理論和現(xiàn)有技術有較為全面的認知。另一方面，突出燃燒學理論在生物質能源領域的應用，如沼氣燃氣鍋爐、沼氣燃氣輪機、生物質直燃電廠等。還根據(jù)課時情況對一些生物質領域特有的燃燒技術，如生物質熱解、陰燃等進行了簡要介紹。

（三）教學方法的改革

針對農業(yè)院校能源類專業(yè)的培養(yǎng)目標，將教學內容劃分為緒論和燃燒基礎、燃燒原理、燃燒學發(fā)展前沿三個層次，根據(jù)每個層次的特點進行分段式的教學設計。

1.緒論和燃燒基礎部分主要采用問題式教學。列舉酒精燈火焰、本生火焰等典型燃燒現(xiàn)象，根據(jù)燃燒學復雜性和多學科交叉性的特點，分析其所包含的流動、傳熱、傳質和化學反應機理，將相應的教學內容從歷史和理論兩個方面展開[4]。通過燃燒學基本理論發(fā)展背后的歷史故事、科學家的事跡，提高課程的吸引力；通過介紹燃燒基礎理論體系的建立過程，啟發(fā)學生根據(jù)已有知識對復雜現(xiàn)象進行分析，提高其邏輯思維能力。

2.燃燒原理部分主要采用案例教學形式。緊扣農業(yè)院校能源類專業(yè)的學科發(fā)展方向，針對氣體、液體、固體燃料的燃燒，分別選取典型案例尤其是生物質領域的工程應用案例引出本部分主要知識點，并在此基礎上進行總結評述和拓展。通過采用工程案例分析、大作業(yè)等形式，使學生開闊視野、增強工程觀念，提高分析和解決實際工程問題的能力。

3.燃燒學發(fā)展前沿主要采用翻轉課堂教學。根據(jù)每年中國工程熱物理學會燃燒學學術年會的議題，選擇燃燒污染的控制、燃燒測試與診斷、燃燒過程仿真、新型燃燒技術等學科發(fā)展前沿內容為主題，每2—3人組成一個學習小組，在進行文獻檢索和MOOC學習的基礎上，分別對相應主題的原理、應用、研究現(xiàn)狀等內容進行綜合述評，團隊協(xié)作制作并講授微課。這種學生通過組建研究團隊緊跟學科發(fā)展前沿的方式，既可以鍛煉學生對新問題的歸納和總結能力，也能鍛煉其團隊協(xié)作能力和語言表達能力[5]。

（四）評價體系改革

在教學過程中以超星學習通為教學輔助工具，在課前、課上、課后環(huán)節(jié)充分利用學習通促進學生的課外學習和師生間的互動交流，實現(xiàn)移動教學與課堂教學的深度融合，有效調動學生自主學習、探究學習的積極性。在此基礎上采用綜合評判的方式，對課堂表現(xiàn)、作業(yè)、大作業(yè)、實驗成績、翻轉課堂、考試成績等部分分別進行獨立評分，將考核過程貫穿于教學過程的始終，從而實現(xiàn)教師考核和學生自我評價相結合，提高綜合能力考核比例，降低知識記憶考核比例，構建一種基于過程的知識、能力和素質多元評價體系。

三、結束語

教學實踐表明，通過基于OBE理念的教學改革，學生自主學習的積極性有了明顯的提高，邏輯思維、工程思維、動手實踐、團隊合作、語言表達等方面的能力得到了全面的鍛煉和提升，有效地提高了授課的質量。

參考文獻：

[1]段鋒，張西和，許詩雙.燃燒學課程教學改革的探討.安徽工業(yè)大學學報（社會科學版），2012，29（5）：120-121.

[2]李志義.解析工程教育專業(yè)認證的成果導向理念.中國高等教育，2014，（17）：7-10.

[3]李培振，張波，單伽锃，等.基于OBE理念的課程考試及其評價研究.教育教學論壇，2019，（13）：83-85.

[4]黃勇.從歷史的角度深化課程教學改革—以“燃燒與燃燒室”為例[J].中國大學教學，2008，（04）：26-29.

[5]王秋麟，劉敦禹.基于CDIO教育理念的《工程燃燒學》課程教學改革初探.教育教學論壇，2017，（13）：95-96.