消防工程专业燃烧学综合实验设置方案探析＊

陈长坤

(中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙 410075)

消防工程专业燃烧学综合实验设置方案探析＊

陈长坤

(中南大学防灾科学与安全技术研究所,湖南长沙 410075)

针对消防工程专业的特点,提出了以学生为主体,基础与创新相结合,将实验的部分选择主动权交给学生的燃烧学综合实验课程设置新方案,将燃烧学实验分为必选实验、自选实验以及自主创新实验三个部分,并根据相关实验特点与实验条件对各部分的实验内容进行了精选,对实验教学方法、教学模式、成绩评定方法等进行了具体设置。该方案有利于燃烧学实验基础教育和拔尖教育的组合协调。

实验;燃烧学;消防工程

燃烧学作为一门实验性科学,在消防工程知识体系中处于重要的专业基础课程的地位,对于培养消防工程科研人才与工程技术人员具有重要的意义[1-2]。然而,消防工程作为一门新兴的学科,其燃烧学实验课程在教学模式、教学方法上尚不成熟,急待改进,以满足该专业人才培养的需要。现有燃烧学实验教学方案在教学方法上过于单一,各项实验中,基本以操作性基础实验为主,学生根据指导书按部就班,缺少其自主设计实验的环节[3]。而教学实验项目也有待进一步更新与精选,以反映学科技术发展的现状[4]。另外,由于受到实验场地及经费的限制,部分仪器数量较少,无法满足所有学生的实验需要[5],目前该部分实验一般未开设或仅作为演示实验,这不利于实验资源的利用和对拔尖学生实验创新能力的培养。

为此,本文提出了学生为主体、基础与创新相结合的燃烧学实验课程设置改革方案,该方案既要能保证大部分学生系统地获得实验的基础知识,掌握基本的实验方法与操作技能;又要使优秀生能够脱颖而出,发挥他们的个性和特长,进而达到培养具有创新意识和创新能力的消防工程专业高素质人才的目的。

一、实验设置总体思路与基本要求

本文拟以“基础与创新相结合,理论探索与实践求证相结合,经典实验与自主设计实验相结合”的思路,对实验课程教学内容、教学方法、教学模式、成绩评定方法进行改革,构建消防工程专业燃烧学实验教学新模式。强调学生是实验的主体,将实验独立设课[6],改变同一个模式培养学生,根据学生个性、特长组织实验教学,充分发挥学生的个性和潜力。

将燃烧学实验分为必选实验、自选实验及自主创新实验三个部分。

(1)必选实验为经典基础类实验,主要培养学生运用《燃烧学》及相关课程的综合知识,了解消防工程可燃物燃烧的基本现象及评定方法,达到对其动手能力、专业素质的综合培养;

(2)自选实验,一般以仪器较大较少的实验为主,该部分实验条件还无法满足所有学生实验所需,通过设置若干选修实验,以培养本科生对深层次燃烧理论与实验过程的认识与理解;

(3)设置若干“自主创新实验”,引导学生自主设计燃烧学实验,探讨燃烧机理与测试方法,激发他们的创新思维和积极探索的精神,提高其动手能力,进而增加其对理论知识的理解与运用,实现对实验内容、实验方案、测量方法及结果处理与分析的全过程创新研究。该类实验中,教师的作用主要是对实验方案的论证与疑难解答,不会预先规定实验实施的各种细节步骤,这些由学生自行设计,由教师具体把关。

通过以上 3类实验的设置,可将实验的部分选择主动权交给学生,教师引导,充分调动学生的实验积极性与主动性,节省学习时间,提高教学效率,将有限的实验教学资源应用到有意深入自我发展的学生身上,进而达到基础教育和拔尖教育相组合协调的目的。

二、实验课程主要内容与设置方案

表 1给出了燃烧学综合实验课程的项目设置及各实验的主要内容。其中闪点、燃点、氧气数是评判不同类型材料火灾危险性的重要参数,同时针对以上参数的测试方法在操作方法也相对简单,安全性能高,仪器价格相对便宜、占用空间小,可满足所有学生的实验需要,因此可设定为必选实验。

而材料燃烧效率测定实验由于需要配置燃烧装置和烟气管路系统,占用空间大,仪器数量少,无法满足所有学生的实验需要;火焰温度场的红外诊断采用的 TE-S红外线热像仪价格较为昂贵,配置仪器数量少,也无法满足所有学生的实验需要;另外,材料水平与垂直燃烧性能测定实验对学生的操作要求高,操作不当将可能存在一定的危险性,需要教师进行严格监督与控制,因此同时进行的实验组数不宜过多。但以上 3项实验有利于培养本科生对深层次燃烧理论与实验过程的认识与理解,可设为选做实验,每次实验组数控制在 3组以内。

对于自主创新实验实验室提供采集系统、工作平台等基本条件,以鼓励学生自拟题目为主,教师进行论证把关、择优设置。学生在自拟题目时,需要综合考虑题目的科研性、可操作性以及安全性等几个因素。同时,鼓励学生申请学校的“大学生创新性实验项目”等课题,一方面为创新项目提供实验条件与平台,同时也可利用项目所提供的经费支持,相辅相成,促进消防工程专业学生创新性能力的培养。表 1中初步提供了火旋风与火矩阵两种较易实现、成本低、安全性能高、实现方式多的题目供学生参考。

表1 燃烧学综合实验课程项目设置及主要内容

三、教学方式与课时要求

综合实验采用 3+1模式,即 3项必修实验,外加 1项选做实验或自主创新实验。选做实验与自主创新实验由学生自己决定且只能选其中一项。

整个实验作为综合实验统一在一周内完成,同时安排 2课时实验理论介绍与 2课时实验交流课,实验交流课要求每组学生派代表介绍实验的心得体会并组织讨论,以便实验课程的进一步完善。表 2给出了实验教学在分组、课时、仪器配置等方面的安排。其中自主创新实验不超过 5组,在项目可行性论证时从优选择。

表2 燃烧学综合实验教学安排与课时要求

在教师工作量计算上,考虑到分组分次实验以及自主创新实验中教师的课外指导,实际开展的实验时间将大大超过学生的实验课时,教师工作量应按一周课时量进行计算,以提高实验教师的积极性。

在实验课程考核方式与评分办法上,评分项包括实验预习、实验操作、实验课考勤、实验报告等部分,其中 3项必修实验占 80%,而 1项选做实验占 20%。如选做的为自主创新实验,则 3项必修实验占 80%,1项自主创新实验 20%,同时增加自主创新实验附加分 10分,以鼓励学生参与设计性实验,在进行计算时,如总分超过 100分,则按 100分计算。

四、结论

(1)以“基础与创新相结合,理论探索与实践求证相结合,经典实验与自主设计实验相结合”的思路,对消防工程专业燃烧学实验课程的教学内容、教学方法、教学模式、成绩评定方法进行了改革。新方案强调学生是实验的主体,将实验的部分选择主动权交给学生,根据学生个性、特长组织实验教学,充分发挥学生的个性和潜力,达到基础教育和拔尖教育相组合协调的目的。

(2)新方案将燃烧学实验分为必选实验、自选实验及创新实验三个部分。其中经典基础类实验设置为必选实验;而将仪器少、场地限制或安全操作要求较高的实验设置为自选实验;同时鼓励学生自选题目,设置若干“自主创新实验”,引导学生自主设计燃烧学实验。

[1]李耀庄,姜学鹏,徐志胜.消防工程专业学历教育前景和亟待解决的问题[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2006,7(2):85-86.

[2]郑爽英,汪鹏,张玉春.消防工程专业本科课程体系的结构研究[J].中国安全科学学报,2008,18(9):60-66.

[3]邵建章,胡晔.消防工程专业实验教学改革思索[J].武警学院学报,2002,18(1):50-52.

[4]徐彧,徐志胜.浅谈消防工程专业《建筑防火设计原理》实验教学建设[J].长沙铁道学院学报 (社会科学版),2007,8(2):144-145.

[5]朱顺兵,蒋军成.消防工程专业实验教学体系研究[J].实验技术与管理,2005,22(7):90-93.

[6]季经纬,李增华,程远平,等.消防工程专业研究型本科教学体系研究[J].中国安全科学学报,2009,19(7):65-69.

2010-11-29

陈长坤 (1977-),男,福建福安人,博士,教授。