陳長(zhǎng)坤

(中南大學(xué)防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所,湖南長(zhǎng)沙 410075)

消防工程專業(yè)燃燒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)置方案探析＊

陳長(zhǎng)坤

(中南大學(xué)防災(zāi)科學(xué)與安全技術(shù)研究所,湖南長(zhǎng)沙 410075)

針對(duì)消防工程專業(yè)的特點(diǎn),提出了以學(xué)生為主體,基礎(chǔ)與創(chuàng)新相結(jié)合,將實(shí)驗(yàn)的部分選擇主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生的燃燒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置新方案,將燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)分為必選實(shí)驗(yàn)、自選實(shí)驗(yàn)以及自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分,并根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)條件對(duì)各部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了精選,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、教學(xué)模式、成績(jī)?cè)u(píng)定方法等進(jìn)行了具體設(shè)置。該方案有利于燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)教育和拔尖教育的組合協(xié)調(diào)。

實(shí)驗(yàn);燃燒學(xué);消防工程

燃燒學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué),在消防工程知識(shí)體系中處于重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程的地位,對(duì)于培養(yǎng)消防工程科研人才與工程技術(shù)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(xué)科,其燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)模式、教學(xué)方法上尚不成熟,急待改進(jìn),以滿足該專業(yè)人才培養(yǎng)的需要?，F(xiàn)有燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案在教學(xué)方法上過(guò)于單一,各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,基本以操作性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主,學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書(shū)按部就班,缺少其自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)[3]。而教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也有待進(jìn)一步更新與精選,以反映學(xué)科技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀[4]。另外,由于受到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及經(jīng)費(fèi)的限制,部分儀器數(shù)量較少,無(wú)法滿足所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需要[5],目前該部分實(shí)驗(yàn)一般未開(kāi)設(shè)或僅作為演示實(shí)驗(yàn),這不利于實(shí)驗(yàn)資源的利用和對(duì)拔尖學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

為此,本文提出了學(xué)生為主體、基礎(chǔ)與創(chuàng)新相結(jié)合的燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置改革方案,該方案既要能保證大部分學(xué)生系統(tǒng)地獲得實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí),掌握基本的實(shí)驗(yàn)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(gè)性和特長(zhǎng),進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)置總體思路與基本要求

本文擬以“基礎(chǔ)與創(chuàng)新相結(jié)合,理論探索與實(shí)踐求證相結(jié)合,經(jīng)典實(shí)驗(yàn)與自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合”的思路,對(duì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、成績(jī)?cè)u(píng)定方法進(jìn)行改革,構(gòu)建消防工程專業(yè)燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。強(qiáng)調(diào)學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體,將實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課[6],改變同一個(gè)模式培養(yǎng)學(xué)生,根據(jù)學(xué)生個(gè)性、特長(zhǎng)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性和潛力。

將燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)分為必選實(shí)驗(yàn)、自選實(shí)驗(yàn)及自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。

(1)必選實(shí)驗(yàn)為經(jīng)典基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn),主要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用《燃燒學(xué)》及相關(guān)課程的綜合知識(shí),了解消防工程可燃物燃燒的基本現(xiàn)象及評(píng)定方法,達(dá)到對(duì)其動(dòng)手能力、專業(yè)素質(zhì)的綜合培養(yǎng);

(2)自選實(shí)驗(yàn),一般以儀器較大較少的實(shí)驗(yàn)為主,該部分實(shí)驗(yàn)條件還無(wú)法滿足所有學(xué)生實(shí)驗(yàn)所需,通過(guò)設(shè)置若干選修實(shí)驗(yàn),以培養(yǎng)本科生對(duì)深層次燃燒理論與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解;

(3)設(shè)置若干“自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”,引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn),探討燃燒機(jī)理與測(cè)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(dòng)手能力,進(jìn)而增加其對(duì)理論知識(shí)的理解與運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方案、測(cè)量方法及結(jié)果處理與分析的全過(guò)程創(chuàng)新研究。該類實(shí)驗(yàn)中,教師的作用主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的論證與疑難解答,不會(huì)預(yù)先規(guī)定實(shí)驗(yàn)實(shí)施的各種細(xì)節(jié)步驟,這些由學(xué)生自行設(shè)計(jì),由教師具體把關(guān)。

通過(guò)以上 3類實(shí)驗(yàn)的設(shè)置,可將實(shí)驗(yàn)的部分選擇主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,教師引導(dǎo),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性與主動(dòng)性,節(jié)省學(xué)習(xí)時(shí)間,提高教學(xué)效率,將有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源應(yīng)用到有意深入自我發(fā)展的學(xué)生身上,進(jìn)而達(dá)到基礎(chǔ)教育和拔尖教育相組合協(xié)調(diào)的目的。

二、實(shí)驗(yàn)課程主要內(nèi)容與設(shè)置方案

表 1給出了燃燒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程的項(xiàng)目設(shè)置及各實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容。其中閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、氧氣數(shù)是評(píng)判不同類型材料火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù),同時(shí)針對(duì)以上參數(shù)的測(cè)試方法在操作方法也相對(duì)簡(jiǎn)單,安全性能高,儀器價(jià)格相對(duì)便宜、占用空間小,可滿足所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需要,因此可設(shè)定為必選實(shí)驗(yàn)。

而材料燃燒效率測(cè)定實(shí)驗(yàn)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(wú)法滿足所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需要;火焰溫度場(chǎng)的紅外診斷采用的 TE-S紅外線熱像儀價(jià)格較為昂貴,配置儀器數(shù)量少,也無(wú)法滿足所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需要;另外,材料水平與垂直燃燒性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的操作要求高,操作不當(dāng)將可能存在一定的危險(xiǎn)性,需要教師進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督與控制,因此同時(shí)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)組數(shù)不宜過(guò)多。但以上 3項(xiàng)實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)本科生對(duì)深層次燃燒理論與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解,可設(shè)為選做實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)組數(shù)控制在 3組以內(nèi)。

對(duì)于自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室提供采集系統(tǒng)、工作平臺(tái)等基本條件,以鼓勵(lì)學(xué)生自擬題目為主,教師進(jìn)行論證把關(guān)、擇優(yōu)設(shè)置。學(xué)生在自擬題目時(shí),需要綜合考慮題目的科研性、可操作性以及安全性等幾個(gè)因素。同時(shí),鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)學(xué)校的“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”等課題,一方面為創(chuàng)新項(xiàng)目提供實(shí)驗(yàn)條件與平臺(tái),同時(shí)也可利用項(xiàng)目所提供的經(jīng)費(fèi)支持,相輔相成,促進(jìn)消防工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。表 1中初步提供了火旋風(fēng)與火矩陣兩種較易實(shí)現(xiàn)、成本低、安全性能高、實(shí)現(xiàn)方式多的題目供學(xué)生參考。

表1 燃燒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目設(shè)置及主要內(nèi)容

三、教學(xué)方式與課時(shí)要求

綜合實(shí)驗(yàn)采用 3+1模式,即 3項(xiàng)必修實(shí)驗(yàn),外加 1項(xiàng)選做實(shí)驗(yàn)或自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。選做實(shí)驗(yàn)與自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己決定且只能選其中一項(xiàng)。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)作為綜合實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一在一周內(nèi)完成,同時(shí)安排 2課時(shí)實(shí)驗(yàn)理論介紹與 2課時(shí)實(shí)驗(yàn)交流課,實(shí)驗(yàn)交流課要求每組學(xué)生派代表介紹實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)并組織討論,以便實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)一步完善。表 2給出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在分組、課時(shí)、儀器配置等方面的安排。其中自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不超過(guò) 5組,在項(xiàng)目可行性論證時(shí)從優(yōu)選擇。

表2 燃燒學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排與課時(shí)要求

在教師工作量計(jì)算上,考慮到分組分次實(shí)驗(yàn)以及自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中教師的課外指導(dǎo),實(shí)際開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)時(shí)間將大大超過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時(shí),教師工作量應(yīng)按一周課時(shí)量進(jìn)行計(jì)算,以提高實(shí)驗(yàn)教師的積極性。

在實(shí)驗(yàn)課程考核方式與評(píng)分辦法上,評(píng)分項(xiàng)包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)課考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等部分,其中 3項(xiàng)必修實(shí)驗(yàn)占 80%,而 1項(xiàng)選做實(shí)驗(yàn)占 20%。如選做的為自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),則 3項(xiàng)必修實(shí)驗(yàn)占 80%,1項(xiàng)自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 20%,同時(shí)增加自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)附加分 10分,以鼓勵(lì)學(xué)生參與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),在進(jìn)行計(jì)算時(shí),如總分超過(guò) 100分,則按 100分計(jì)算。

四、結(jié)論

(1)以“基礎(chǔ)與創(chuàng)新相結(jié)合,理論探索與實(shí)踐求證相結(jié)合,經(jīng)典實(shí)驗(yàn)與自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合”的思路,對(duì)消防工程專業(yè)燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、成績(jī)?cè)u(píng)定方法進(jìn)行了改革。新方案強(qiáng)調(diào)學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體,將實(shí)驗(yàn)的部分選擇主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,根據(jù)學(xué)生個(gè)性、特長(zhǎng)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性和潛力,達(dá)到基礎(chǔ)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(xué)實(shí)驗(yàn)分為必選實(shí)驗(yàn)、自選實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。其中經(jīng)典基礎(chǔ)類實(shí)驗(yàn)設(shè)置為必選實(shí)驗(yàn);而將儀器少、場(chǎng)地限制或安全操作要求較高的實(shí)驗(yàn)設(shè)置為自選實(shí)驗(yàn);同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生自選題目,設(shè)置若干“自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”,引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)燃燒學(xué)實(shí)驗(yàn)。

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2010-11-29

陳長(zhǎng)坤 (1977-),男,福建福安人,博士,教授。