基于混合式教学的燃料与燃烧学创新与实践

马彦花 高晟扬 和婷

根据燃料与燃烧学学情分析，确立了课程教学改革与创新的思路。结合燃料与燃烧学在人才培养体系中的重要性以及当前的教学现状，提出“以学生为中心、教师为主导”的混合式课程教学创新理念，强调学生自主学习、探究实践的培养，具体落脚于课程内容建设、教学模式的创新，主要包括教学内容的模块化、思政的融合、燃烧学故事体系的构建、翻转课堂的设计、智慧课堂的构建、逆向教学设计法、工程师进课堂及创新实验平台等方面。通过课程改革与创新，大大提高了学生的综合能力，提高了教师的综合能力。

1 学情分析

燃料与燃烧学是能源与动力工程专业的必修课程，该课程概念多、定理及公式推导过程严密，是一门真正的“硬课”，而前序课程如高等数学、普通化学、流体力学、传热学等，也都是实实在在的“硬课”。对应美国教育心理学家本杰明·布鲁姆认知模型中的低阶、中阶、高阶认知，根据教学反馈可得出结论：学生的低阶认知，即对识记、理解型的知识相对掌握较好，在进行了教学改革以后，对高阶的认知也得到了一定的提升，但是对于知识的应用及分析，即中阶认知，还需要进一步加强。因此，应强化中阶认知，才能使得学生的知识体系从低阶到高阶形成合理的支撑关系，避免创新的思路得不到专业知识的有效支持。而且，燃烧现象虽然常见，但学生亲自操作燃烧设备的机会却很少。因此，该课程具有一定的困难性，主要表现在理论学习难度较大、实践训练实施、课程思政融入困难、创新思维如何形成等。

因此，在燃烧学专业知识传授和课程思政实施两个层面，都需要加强中阶认知，才能使低、中、高阶的认知顺利贯通。要求掌握燃料与燃烧学的相关理论技术，强调理论联系实际，这对新工科背景下燃料与燃烧学课程教学创新提出新的挑战。区别于传统教学以“教师为中心、课堂为中心、教材为中心”的满堂灌课堂，新课程提出“以学生为中心、以翻转课堂为平台、以智慧课堂为载体、以课程思政为抓手、以能力培养为目标”的混合式课程教学创新理念，强调学生自主设计、团结合作、探究实践的培养，具体落脚于课程内容建设、教学模式等方面的创新。

2 课堂改革与创新

2.1 教学内容创新

（1）教学内容模块化

为了使学生能够更好地理解和掌握知识点，建立清晰的课程知识内容框架体系，系统地掌握课程内容，根据燃料与燃烧学内容特色，可将其划分为两大块、四小篇。两大块：理论模块和应用模块。四小篇：燃料篇、燃烧反应计算篇、燃烧基本原理篇及燃烧方法与装置篇。其中燃料篇、燃烧反应计算篇、燃烧基本原理篇为理论知识模块，燃烧方法与装置为生产实际应用模块，详细见图1。

（2）立德树人，专业课程与思政课程同向同行、专业教育和思政教育有机融合

课程思政教育要以学生为本，教师在课程思政的大背景下，结合模块化教学内容，积极探索和制订新的教学目标，在传承“工匠精神”的同时，发挥“立德树人”的导向作用。按照课程目标完善大纲，分析挖掘各知识单元蕴含的思政教育资源，围绕课程思政育人目标，凝练课程思政教学要点，强化中阶认知。具体见表1所示。

（3）构建“燃烧学故事系统”，树立课程精神气质

以教学模块为单位，精心设计教学内容，融入人文素养，树立课程精神气质。针对章节内容挖掘“燃烧人文元素”，精选案例将燃烧学枯燥烦琐的定律、公式串联成一个个有血有肉有情节的故事，构建“燃烧学故事体系”（见图2），高阶认知和低阶认知良性互动，提升学习主动性。引导学生的学习兴趣和价值理念，在树立课程“富有精神气质，充满家国情怀”形象的同时，实施课程思政，真正实现课程思政润物细无声。如在学习燃烧学简史、讲述钱学森回归报效祖国时，构建“火之文明”故事，回顾学科发展史，树立历史责任感；在学习着火理论时，围绕“赤壁大战”中蕴含的燃烧理论，建构“赤壁风火”故事，剖析经典历史事件，深入领会着火理论；在讲述火焰稳定性时，探讨奥运火炬传递过程中的气体火焰稳定技术，构建“奥运火炬”故事，强化民族自豪感；在学习异相燃烧知识点时，讨论“生日蜡烛一吹就灭”和“烧烤木炭越吹越旺”的原因，探究固体燃料燃烧的原理，发现生活中的燃烧现象及技术等。

2.2 教学模式创新

（1）翻转课堂设计

以学生为中心、以教师为主导。通过小组合作，使学生处于自觉主动学习的中心地位，教师在教学过程中进行持续的跟进与评价，挖掘学生潜能，让课堂教学从静默、简单问答走向对话、质疑、辩论，激发学生学习灵感与创新思路方法。翻转课堂主要包括：教学模式的翻转（课内讲授课下消化翻转为课前自主学习、课内互动）、学生地位的翻转（被动学习翻转为以学生为中心）、老师地位的翻转（教师主导翻转为教师引导）及教学时间的翻转（自主学时的增加）。

（2）智慧课堂构建

建设并逐步完善燃料与燃烧学课程的相关网络资源，依托中国大学MOOC平台、智慧树、学银在线、网易公开课等丰富高阶资源，借助雨课堂、QQ、微信等现代教育手段，融合多媒体、动画等信息技术，制作碎片化的教学视频，利用配套教材、课程PPT、章节习题、实践案例、专业文献、资源链接等，结合知识点进行延伸拓展，构建智慧课堂，促进课前—课中—课后教学过程闭环（见图3）。考虑疫情常态化教学管理，进行线上—线下高质量混合教学，打造多样课程资源，并把强国爱国的课程思政融入课堂中。

（3）逆向教学设计法

以教学目标为导向，使用逆向设计法，从“教学目标”向“主要教学活动”逐个环节逆序推进，形成完整的教学设计流程，即在具体的教学实施过程中，深入剖析教材内容并进行模块化分类，根据教学内容首先确定教学目标和思政目标，围绕教学目标设计教学活动，根据教学活动确定课堂讲授策略，详见表1。

（4）双师型教学队伍+工程师进课堂

主讲教师为双师型，具有10年燃料与燃烧学课程授课经验。同时聘请具有20年以上工作经验的企业高级工程师走进课堂，采用实际工程案例授课的方式，将本课程的重要知识点融会贯通于典型工程案例中，并结合课程内容的安排，组织学生进行案例分析与研讨，以典型燃烧过程或燃烧设备为主线，将理论与实际应用有效结合。在案例分析中引入最新的燃烧技术和方法，带领学生解读最新的相关行业政策和规划，引导学生分析能源与动力工程专业及相关行业应用中的前沿理论和研究，并与目前应用中成熟的燃烧技术对比分析，引导学生分析两者的区别和联系。通过案例、课堂讨论、热工实验等多种教学方式，将理论知识点与具体的工程实际相结合，使学生对教学内容有较深的把握，达到学以致用的目的。

（5）利用创新实验平台——提高学生综合素质、培养创新实践能力

实验室是培养学生的动手能力和创新能力的重要场所，是学生学习的第二课堂。在开展实验过程前，编写高质量的实验指导书，明确每个实验的目的和培养目标，学生充分利用教学课件、教学视频等网络资源进行课前预习。实验过程中，注重将课本基础理论知识与实际相结合，注重研究动态和该领域科研成果的渗透，鼓励学生参与教师科研项目、积极参加大学生创新训练项目，支持部分学生开展研究性学习和创新性设计实验，鼓励学生亲自动手组装搭建实验设备模型。

3 课堂教学创新成效

创新型的课堂教学，受到学生的认可与好评。具体表现为以下内容。

3.1 学生学习感受

通过不断的改进、创新及摸索，极大地改善了上课氛围，激发了学生的学习兴趣，通过调查问卷反馈（见表2），可以看到本课程得到了绝大多数同学的好评。

3.2 学生能力提升

课外实践与课堂教学贯穿，大大提升了学生的实践与创新能力。构建第二课堂燃料与燃烧学课外实践体系，以大学生节能减排、“互联网+”“挑战杯”、大学生创新创业训练计划等学科竞赛为辅，助力学生创新实践能力的培养，提高学生整体认知水平。近年来，共获國家级奖项7项，省级奖项25项，学生知识、能力和素质得到有机融合，解决复杂问题的综合能力和创新思维得到显著提升。

4 总结与反思

课堂改革与创新目前反应良好，成效明显，但仍然存在一定的提升空间。未来，将探索基于虚拟仿真的燃料与燃烧学课程改革与创新，拓展课程建设内容与形式，探索信息化时代下的专业精英人才培养模式，不断为国家培养国民经济主战场急需的复合型人才而不懈努力。

本文系云南农业大学教改项目“践行立德树人，聚焦课程思政——‘双碳背景下思政教育在燃料与燃烧学课程教学中的改革研究”，项目编号：YAUKCSZJG0050；

云南农业大学一流本科课程燃料与燃烧学，项目编号：2020YLKC061；云南农业大学一流本科课程锅炉原理，项目编号：2021YLKC109。

*通信作者：高晟扬

（作者单位：云南农业大学机电工程学院）