基于成果导向教育理念的农业院校燃烧学课程教学改革
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摘要：燃烧学是能源类专业的必修课，在学生将来的深造和就业过程中起着重要作用。本文基于成果导向教育理念，并结合燃烧学在农业领域的应用，对目前东北农业大学能源类专业燃烧学课程教学内容、方法、评价体系的不足进行了分析，并提出了相应的改革方案。这些方案对于夯实学生专业基础，培养学生分析和解决复杂燃烧工程问题的能力，提高学生的综合素质具有积极的作用。
关键词：成果导向教育；燃烧学；农业院校；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）26-0096-02
燃烧学是研究燃烧现象、理论和应用的科学，在能源高效利用、污染有效控制等方面具有举足轻重的地位[1]。东北农业大学能源类专业于2014年开设了燃烧学课程，在教材、多媒体课件、实验室建设等方面取得了很大进步，基本满足了人才培养方案对学生知识结构的要求。成果导向教育（Outcome based education，简称OBE），是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果，它具有三个特点：以学生为中心、成果导向和持续改进。目前，OBE已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念，被工程教育專业认证完全采纳[2，3]。在此背景下，有必要以OBE理念为引导，根据人才培养目标对燃烧学教学内容、教学方法以及评价体系进行调整，制订体现农业院校自身特点的燃烧学课程教学策略，以培养专业基础深厚、实践能力强大、综合素质优良的高质量农业院校能源类人才。
一、实际教学中燃烧学课程存在的问题
（一）教学内容与人才培养目标不完全匹配
目前，东北农业大学能源类专业燃烧学课程教学学时为40课时，教学内容主要包括燃料特性、燃料的燃烧计算、燃烧反应动力学、着火与灭火、气体、液体和固体燃料燃烧等。由于农业院校能源类毕业生毕业和深造主要面向新能源领域，采用现有的教学内容存在两方面问题，一是过于注重燃烧学理论的数学解析，数学推导内容过多，就难以起到在前期基础课和后续专业课之间的衔接和过渡作用；二是采纳工科院校能源类专业的授课方案，侧重于大型火力发电行业的燃烧设备，没能体现新能源领域以生物质或者生物质衍生物为燃料的燃烧工艺和设备的特点，因此往往造成毕业生所学知识与人才培养的要求不完全匹配。
（二）教学手段单一，学生参与度低
教师教学基本以课堂讲授为主，学生学习积极性低。受课堂教学时间的限制，学生无法参与到教学的全过程，这限制了学生主观能动性的发挥。
（三）评价体系过于依赖考试，缺少过程考核
原考核方式主要包括：闭卷考试成绩（占70%）和平时成绩（占30%）。这种考核方式缺乏对课程考核的过程管理，不能全面反映学生真实水平；同时由于课程考试内容局限于教材、课堂笔记，知识考核多，能力考核少，缺乏对学生综合能力和素质的评价，教学效果不理想。
二、农业院校燃烧学课程教学改革方案
（一）课程教学目标的制订
成果导向教育遵循的是反向设计原则，由学科发展和社会进步的需求决定培养目标，由培养目标决定毕业要求。能源类专业的人才培养目标是具备在新能源技术与装备领域从事研究与规划设计、装备开发与集成、经营与管理、教学与科研等工作能力，综合素质优良的复合型工程技术人才。在此背景下，为了提高学生在知识、能力和素质三个方面与学科发展和社会进步需求的契合度，确定本课程的教学目标如下：
（1）能够认知和理解燃烧基础和燃烧原理，明确燃烧学的知识框架体系。
（2）能够利用燃烧的基本理论和定性与定量相结合等方法，对实际生活和生产中的燃烧现象进行分析。
（3）能够根据工程条件，提出燃烧装置的工程设计方案，完成设计计算和辅助设备选型，并在设计过程中体现整体、人本、审美等意识。
（4）通过现有的知识结合文献检索对新的燃烧技术进行评价。
（5）将生态文明理念贯穿于课程，在分析工程问题时考虑环境影响和可持续发展。
（6）在项目研究中，能够形成合理的组织分工，学生能够融入团队，进行有效的沟通，高效地完成项目任务。
在课程教学目标的基础上制订了教学内容、方法和评价体系的改革方案。
（二）教学内容的改革
由于本课程属于专业基础课，针对的对象是本科生，因此教学内容重点应放在与先修课程的无缝衔接及与后续专业课程的过渡。一方面，删减了过于艰涩难懂的纯理论知识和烦琐的公式推导过程，以燃烧流动的控制方程组、化学热力学与动力学为统领，从中引出后面各章节的内容，从而实现了与先修课程的无缝衔接。随后根据燃料种类，在后续各章节逐步展开介绍气体、液体和固体燃料燃烧等知识，重点讲述问题的来龙去脉，以便学生理解，使其对燃烧学理论和现有技术有较为全面的认知。另一方面，突出燃烧学理论在生物质能源领域的应用，如沼气燃气锅炉、沼气燃气轮机、生物质直燃电厂等。还根据课时情况对一些生物质领域特有的燃烧技术，如生物质热解、阴燃等进行了简要介绍。
（三）教学方法的改革
针对农业院校能源类专业的培养目标，将教学内容划分为绪论和燃烧基础、燃烧原理、燃烧学发展前沿三个层次，根据每个层次的特点进行分段式的教学设计。
1.绪论和燃烧基础部分主要采用问题式教学。列举酒精灯火焰、本生火焰等典型燃烧现象，根据燃烧学复杂性和多学科交叉性的特点，分析其所包含的流动、传热、传质和化学反应机理，将相应的教学内容从历史和理论两个方面展开[4]。通过燃烧学基本理论发展背后的历史故事、科学家的事迹，提高课程的吸引力；通过介绍燃烧基础理论体系的建立过程，启发学生根据已有知识对复杂现象进行分析，提高其逻辑思维能力。
2.燃烧原理部分主要采用案例教学形式。紧扣农业院校能源类专业的学科发展方向，针对气体、液体、固体燃料的燃烧，分别选取典型案例尤其是生物质领域的工程应用案例引出本部分主要知识点，并在此基础上进行总结评述和拓展。通过采用工程案例分析、大作业等形式，使学生开阔视野、增强工程观念，提高分析和解决实际工程问题的能力。
3.燃烧学发展前沿主要采用翻转课堂教学。根据每年中国工程热物理学会燃烧学学术年会的议题，选择燃烧污染的控制、燃烧测试与诊断、燃烧过程仿真、新型燃烧技术等学科发展前沿内容为主题，每2—3人组成一个学习小组，在进行文献检索和MOOC学习的基础上，分别对相应主题的原理、应用、研究现状等内容进行综合述评，团队协作制作并讲授微课。这种学生通过组建研究团队紧跟学科发展前沿的方式，既可以锻炼学生对新问题的归纳和总结能力，也能锻炼其团队协作能力和语言表达能力[5]。
（四）评价体系改革
在教学过程中以超星学习通为教学辅助工具，在课前、课上、课后环节充分利用学习通促进学生的课外学习和师生间的互动交流，实现移动教学与课堂教学的深度融合，有效调动学生自主学习、探究学习的积极性。在此基础上采用综合评判的方式，对课堂表现、作业、大作业、实验成绩、翻转课堂、考试成绩等部分分别进行独立评分，将考核过程贯穿于教学过程的始终，从而实现教师考核和学生自我评价相结合，提高综合能力考核比例，降低知识记忆考核比例，构建一种基于过程的知识、能力和素质多元评价体系。
三、结束语
教学实践表明，通过基于OBE理念的教学改革，学生自主学习的积极性有了明显的提高，逻辑思维、工程思维、动手实践、团队合作、语言表达等方面的能力得到了全面的锻炼和提升，有效地提高了授课的质量。
参考文献：
[1]段锋，张西和，许诗双.燃烧学课程教学改革的探讨.安徽工业大学学报（社会科学版），2012，29（5）：120-121.
[2]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念.中国高等教育，2014，（17）：7-10.
[3]李培振，张波，单伽锃，等.基于OBE理念的课程考试及其评价研究.教育教学论坛，2019，（13）：83-85.
[4]黄勇.从历史的角度深化课程教学改革—以“燃烧与燃烧室”为例[J].中国大学教学，2008，（04）：26-29.
[5]王秋麟，刘敦禹.基于CDIO教育理念的《工程燃烧学》课程教学改革初探.教育教学论坛，2017，（13）：95-96.
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