基于新工科背景下“消防燃烧学”课程创新与实践

［摘 要］ “消防燃烧学”是系统讲授火灾发生、发展和熄灭基本规律的课程，是消防工程、火灾调查、消防指挥（救援）等专业的必修专业核心课程和专业拓展课程。以新工科为背景，根据教学中存在的理论学习难度大、课程思政缺乏设计等问题，教学团队进行了全面创新改革。主要依据教学目标，确定教学内容，设计低、中、高阶的教学活动，通过丰富多样的教学形式，引发学生学习兴趣，不断挖掘学生内在驱动力，建立了全新的教学范式，采用“P（prepare）-BOPPPS-R（review）”教学流程闭环，凸显“以学生为中心”的指导思想，促进学生的全面发展。

［关键词］ 新工科；课程创新；以学生为中心；消防燃烧学

［基金项目］ 2023年度中国消防救援学院院级教育教学改革项目“基于新工科背景下‘消防燃烧学’课程建设研究与实践”（2023KCJS08）

［作者简介］ 景敏（1985—），女，陕西凤翔人，硕士，中国消防救援学院消防工程系副教授，主要从事消防燃烧理论及消防工程技术的教学与研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）15-0113-04 ［收稿日期］ 2023-08-07

引言

新工科是指为应对世界范围内新一轮科技革命和产业变革［1］，支撑服务国家创新发展战略，探索构建工程教育的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系，加快推进我国成为工程教育强国，旨在培养一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程科技人才［2］。

为深入贯彻党的二十大精神，学习习近平总书记关于教育的重要论述，落实立德树人根本任务，以新工科建设为背景，恪守“为党育人、为消防救援事业育才”初心使命，坚持服务国家安全战略、服务应急管理事业发展、服务国家综合性消防救援队伍建设，秉承“政治引领、内涵发展、特色办学、质量立院”办学思路，弘扬“忠勇兼备、知行合一”“传承创新、融合奋进”的校训校风，推动消防救援教育事业高质量发展，结合“消防燃烧学”课程特点，开始对“消防燃烧学”课程进行改革和实践。本文希望对其他院校从事“消防燃烧学”教学工作的同人有所帮助，进一步促进高校“消防燃烧学”课程的教学改革。

一、课程介绍

“消防燃烧学”是系统讲授火灾发生、发展和熄灭基本规律的课程［3］，它为防火和灭火工作提供理论指导，是消防工程、火灾调查、消防指挥等专业的必修专业核心课程和专业拓展课程。本课程理论体系完整，与基础课和专业课结合紧密，对学生学习专业课程起到支撑和桥梁作用。

此次课程改革和实践，主要针对中国消防救援学院消防工程专业大学二年级学生，课程安排48课时，包括40学时理论教学、8学时实验教学，课程学分为3学分。通过本课程教学使学生掌握专业课学习具备的基本概念、术语、理论、实验方法；掌握典型物质燃烧的现象、特点、规律；了解特殊火灾的行为特点和破坏规律等知识；提高学生综合运用知识、实验操作、软件编程、掌握相关外文专业词汇的能力；旨在培养适应新时代要求的复合型国家应急救援人才，培植爱国情怀，树立永远做党和人民忠诚卫士的使命信仰。

二、新工科背景下“消防燃烧学”课程教学存在的问题

新工科建设内涵在于提升学生的工程创新能力和适应变化能力，着力培养学生“精益求精，追求卓越”的工匠精神［4］。在此基础上，结合多年教学经验，针对“消防燃烧学”课程，对传统教学存在的壁垒问题进行归纳总结。

（一）课程内容交叉多，学生学习难度大

“消防燃烧学”作为专业基础课程，以“高等数学”“大学物理”“普遍化学”“传热学”“流体力学”“工程热力学”等课程为支撑，是一门多学科融合的课程。该课程具有理论性强、脱离生活实际等特点，且数学运算推导量大，较为晦涩难懂，这些导致学生在后续学习中出现兴趣不高、学习内驱力不足等不利情况。

（二）课程缺乏思政设计，导致课程育人功能不完善

“消防燃烧学”是典型的理工科课程，在传统授课中，仅重视知识的传授，没有形成系统的思政体系，并且知识内容与思政元素联系不紧密，导致教学与学生个体成长联系不紧密，促使学生毕业后不能快速适应岗位需求。

（三）青年生和队伍生差异化大，个性化教学不显著

区别于其他地方高校，学院生源主要是青年生和队伍生。青年生通过全国高考进行选拔，录取成绩均在一本线以上，但缺乏基层实战经验；队伍生从消防救援队伍中选拔，文化课基础薄弱，但具备一定的基层和实战经验。在传统的大班教学中，存在青年生“吃不饱”，队伍生“难以消化”的客观现象。

（四）教学形式及考核评价体系单一落后

在传统教学中，教学通常以教师为中心，存在生硬知识满堂灌、课程评价体系不完善等现象，导致学生课程学习参与度不高，缺乏主观探索知识的精神，造成学生知识转化被动，高阶研究性知识学习较少。

三、新工科背景下“消防燃烧学”课程教学创新理念的提出

针对教学中存在的问题，按照“教学目标（object）、学习兴趣（interest）、自主学习（on one’s own）”的教学理念，形成了基于OIO“两线四维六步”的教学范式。本教学团队将课本知识重新梳理，将内容专题化，根据教学目标设计了贯穿低、中、高阶层次的教学活动，深挖思想政治教育元素，将传统的BOPPPS［5-6］教学模式进行优化，采用“P（prepare）-BOPPPS-R（review）”教学流程闭环模式，开启了燃烧的探索与发现，从而提升学生学习的积极性、趣味性。

Object（教学目标）：主要包括知识目标、能力目标和思政目标。根据知识目标，确定能力目标，深挖思政目标，将思政育人与知识传授相互融合。

Interest（学习兴趣）：通过引入虚拟仿真、动画、真实案例及影视作品等，以专题的形式开展学习，充分提高学生学习兴趣，彰显以学生为中心的主体地位。

On one’s own（自主学习）：引用国家级精品慕课、微课及录课资源，建立课程章节的线上学习体系及课后复习体系；通过虚拟仿真，设置形象生动的画面和具体详细的实验步骤，使得学生居家也可以完成相关实验设备的操作，达到深挖学生内驱力的目的，培养学生自主学习的习惯。

“两线四维六步”：重构课程内容，将其专题化形成故事线以及设计“训词精神+人文素养”思政线；形成课前与课后、线上与线下、理论与实践、虚拟四个维度的混合式教学；按照学习发布任务、线上学习、线上测试、线下集中讲授、线下测试及线上小结测试六个步骤完成课程的教学组织流程。

四、新工科背景下“消防燃烧学”课程教学创新具体措施

（一）建立课程体系，重构课程内容

针对课程特点，在学习本课程之前，开设“火灾学基础”课程作为铺垫，完善学生知识体系内容。重新梳理“消防燃烧学”课程内容，按照《火之简史》《什么是燃烧》《探究着火的奥秘》《气体燃烧那些事儿》《液体燃烧的奥秘》《固体燃烧的奥秘》《令人恐怖的轰燃》等7个专题，进行探索发现。各个专题按照教学目标，系统设计了从低、中到高阶的教学活动内容，让晦涩难懂的知识内容变得更加贴近实际生活，更加具有美感，达到引发学生持续深度学习的目的。

（二）设计线上、线下全时段以“训词精神+人文素养”相结合的思政体系

以习近平总书记重要训词精神为统领，以学院育人目标和办学定位为导向，针对每个专题知识内容，通过引入《劝学》《说苑》等古典文学作品、著名专家学者典型事迹、典型火灾案例和相关影视作品等内容，形成以“训词精神”贯穿整个专题的特色消防思政线，并融合人文素养相关的思政元素，做到线上与线下、课前与课后融入思政，树立了课程精气神，以润物细无声的形式，引领学生的价值取向，坚定学生理想信念，增强学生的时代责任感和使命感，培养适应新时代要求的复合型国家应急救援人才。

（三）采用青年生和队伍生小班混合式教学

针对学生来源多元化问题，遵循艾宾浩斯遗忘曲线规律，采用“P（prepare）-BOPPPS-R（review）”教学流程闭环模式的小班混合式教学，充分实现青年生文化课基础牢固和队伍生具备实战经验的优势互补。

以《液体燃烧的奥秘》之《原油与重质油品的沸溢和喷溅》为例，详细介绍采用“P（prepare）-BOPPPS-R（review）”教学流程闭环模式的教学过程。

课前学习（Prepare）：通过“发布学习任务”“线上学习”及“线上测试”三个步骤督促学生完成课前内容的自主学习，完成该节低阶教学活动的相关内容，体现“赴汤蹈火，竭诚为民”适应新时代要求的复合型国家应急救援人才的思政目标。

课程导入（Bridge in）：通过视频的形式，结合沈括著作《梦溪笔谈》，讲授石油一词的来源，彰显出中华民族伟大智慧的人文素养，结合两个案例，提出问题，引发学生思考。

确定教学目标（Objective）：通过本节教学，使学生达成既定的知识目标、能力目标和思政目标。

课前摸底（Pre-assessment）：根据线上学习情况，结合思维导图，课上随机选取学生，了解学生先前储备知识情况，完成课前摸底环节。

参与式学习（Participatory Learning）：以案例为线索，通过“知识探索”“虚拟仿真”“层层深入”“出谋献策”等环节完成相关学习内容。

课后测试（Post-assessment）：通过“你来解决”环节，对整节内容的学习情况进行测试，并发布英雄榜，统计出整节课学生表现情况。

总结（Summary）：对本节课程的教学内容进行摘要性回顾，完成本节中阶教学活动的相关内容。

课后学习（Review）：主要运用校本资源对所学内容复习，绘制知识树，通过查阅资料完成该节内容的高阶拓展，并提交论文式作业。

（四）采用丰富多样的教学形式和与之匹配的教学考核评价体系

为提高学生学习兴趣，凸显“以学生为中心”的主导地位，在传统讲授的基础上，建立“消防燃烧学”实验室、虚拟仿真实验、案例库、虚拟演示库以及线上课程体系等。其中，“消防燃烧学”实验室主要由燃烧热值测定实验室、材料氧指数测定实验室、材料水平/垂直燃烧性能实验室、可燃液体闪点/燃点测定实验室、材料燃烧产烟性评价实验室和可燃气体爆炸极限测定室等组成。“消防燃烧学”虚拟仿真实验主要由固体可燃物热解实验仿真平台、材料氧指数测定仿真平台、材料水平/垂直燃烧性能实验平台、物质自燃特性参数测定仿真平台、可燃液体闪点/燃点测定仿真平台和可燃气体爆炸极限测定仿真平台组成。案例库按照可燃气体、液体、固体燃烧，结合实际情况，归纳了陕西省西安市西安煤气公司“3·5”液化气球罐爆炸火灾事故、沧州市渤海新区南大港东兴工业区鼎睿石化有限公司“5·31”火灾事故、江苏省苏州昆山市中荣金属制品有限公司“8·2”特别重大爆炸事故等案例。虚拟演示库主要包括爆破片爆炸虚拟演示、粉尘爆炸虚拟演示、原油泄漏燃烧虚拟演示等。线上学习体系主要包括微课、慕课等资源。同时，建立了与多种教学形式相匹配的教学考核评价体系，包括课前学习、课中学习、课后作业、实验报告、期中成绩、期末成绩，全面对学生低、中、高阶教学活动进行考核。

五、新工科背景下“消防燃烧学”课程教学创新的成效

（一）学生各方面素养得到提升

学生在团队教师指导下，发表论文15篇（核心期刊2篇），专利2项，软件著作3项，并在多项竞赛活动中获得佳绩。课程融入“训词精神+人文素养”的思政元素，使得思政教学成效显著。2名学生登上《诗词大会》舞台，1名学生勇救车祸被困人员，成为在校学生学习的榜样。

（二）教师教学水平明显提高

“消防燃烧学”课程教学改革实施过程中，教学质量明显提升。教学工作得到学校教学督导组的一致好评，学生网上评教结果教师团队的教师均名列前茅。其中，教学团队分别获得北京市高校教师教学创新大赛副高组优秀奖、第三届全国高校教师教学创新大赛校赛二等奖、混合式教学大赛校赛三等奖，2名教师获校级微课教学大赛优秀奖。

（三）教师科研能力明显加强

教学团队成员共发表论文20余篇，出版教材、专著7部（主编或参编），引入外文教材1部，申报并授权专利2项，校级课题2项，学院科研创新团队1个，获批省部级重点实验室1项，申报国家科技重大专项1个，多篇论文被SCI、EI收录。

（四）教学软硬件设施建设明显加快

为了实现基于OIO“两线四维六步”的教学范式，教学团队结合课程特点，分别参与建设了省部级重点实验室、“消防燃烧学”实验室、虚拟演示库、案例库等。

结语

本课程经过三年基于OIO“两线四维六步”教学范式的探索和实践，实现了从传统课堂向智慧课堂、知识课堂向能力课堂、灌输课堂向实践课堂的转变。同时，学生学习兴趣明显增强，永远做党和人民忠诚卫士的使命信仰更加坚定；教师教学和科研水平明显提高；课程思政建设进度显著加快。在今后的教学过程中，继续彰显以“学生为中心”的主导思想，充分利用现代化信息技术，不断打造“理论有深度、学习有兴趣、理想有信念、内容有实践”的“四有”课堂，进一步促进学生的全面发展。

参考文献

［1］梅雄杰.高校青年教师工程技术能力提升的实践策略：基于场域理论的分析［D］.武汉理工大学，2018.

［2］马睿.新工科背景下行业特色型大学工程人才培养模式研究［D］.东北石油大学，2019.

［3］智茂全，刘全义，贾旭宏，等.《燃烧学基础》课程建设与探讨［J］.广东化工，2019，46（7）：261.

［4］李鹏，苏栋，许文茂.“新工科”视域下生产实习课程建设探析［J］.北京科技大学学报（社会科学版），2022，38（1）：1-9.

［5］张瑞青，王雷.基于BOPPPS模型的线上线下混合式教学模式研究：以“工程热力学”课程为例［J］.沈阳工程学院学报（社会科学版），2023，19（1）：126-131.

［6］魏杰，张晨娟，贺音，等.BOPPPS+PBL教学模式在生物技术专业课程中的应用与探索：基于创新创业背景［J］.吉林农业科技学院学报，2023，32（1）：83-86.