“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)實(shí)踐中的思考與討論

胡 泊，蘭鑫宇

（沈陽航空航天大學(xué)安全工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110000）

消防工程專業(yè)的建設(shè)對于培養(yǎng)高素質(zhì)消防領(lǐng)域的人才具有重要促進(jìn)作用。該專業(yè)作為高等教育的一門獨(dú)立專業(yè)最先出現(xiàn)于國外[1-2]。我國于20世紀(jì)80年代開始在高校中設(shè)置消防工程專業(yè)[1]，1985年，中國人民武裝警察部隊學(xué)院設(shè)立了我國第一個消防工程專業(yè)[1-3]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，越來越多的學(xué)校開設(shè)了該專業(yè)，為我國消防事業(yè)輸送了大量的專業(yè)人才。20世紀(jì)90年代，Magnusson等人在Rasbash工作的基礎(chǔ)上確定了消防工程專業(yè)（Fire safety engineering）的5門核心課程[4-6]，分別有火災(zāi)學(xué)基礎(chǔ)（Fire fundamentals），受限空間火災(zāi)動力學(xué)（Enclosure fire dynamics），主、被動防滅火技術(shù)（Active fire protection，Passive fire protection）及人與火災(zāi)之間的關(guān)系（human behaviour and fire）[4-6]，該課程體系在消防工程領(lǐng)域產(chǎn)生了很大的影響。從這個課程體系中可以看出火災(zāi)動力學(xué)及其相關(guān)知識在消防工程專業(yè)培養(yǎng)中具有非常重要的地位。

沈陽航空航天大學(xué)屬于國內(nèi)非公安類高校較早開設(shè)消防工程專業(yè)的高校之一，其消防工程為遼寧省應(yīng)用轉(zhuǎn)型試點(diǎn)專業(yè)[7]，至今發(fā)展已二十余年。2018年起，沈航消防工程專業(yè)開始設(shè)置“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程，主要面向本科生講授火災(zāi)動力學(xué)相關(guān)知識。由于開設(shè)時間較短，課程在教學(xué)實(shí)踐過程中遇到了一些問題與挑戰(zhàn)。如何應(yīng)對好這些問題，對于建設(shè)好這門課程具有重要作用。筆者在這里對教學(xué)實(shí)踐中遇到的問題及其解決思路進(jìn)行了探討。

1 課程中遇到的問題

在開展“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)過程中，逐漸遇到了以下幾個問題：

1.1 課程內(nèi)容的設(shè)置問題

對于火災(zāi)動力學(xué)課程的設(shè)置，在不同高校消防工程專業(yè)中出現(xiàn)了分歧[5]。2018年以前，沈航消防工程專業(yè)并未設(shè)置專門的火災(zāi)動力學(xué)課程，但是在一些專業(yè)課程中如建筑防火學(xué)、防排煙工程等對火災(zāi)動力學(xué)中的一些知識點(diǎn)進(jìn)行了講述。2018年以后，才開設(shè)了“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程。課程設(shè)置的變化常常伴隨著教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整。那么在課程開設(shè)之后，如何結(jié)合沈航消防工程專業(yè)的特點(diǎn)合理設(shè)置課程教學(xué)內(nèi)容，并協(xié)調(diào)與其他課程知識點(diǎn)之間的關(guān)系，是任課老師需要思考的問題。

1.2 中文教學(xué)參考資料相對較少

火災(zāi)動力學(xué)是一門小眾學(xué)科，教學(xué)資料相對公共基礎(chǔ)課來說較少。一直以來廣泛使用的經(jīng)典教材以英文教材為主，直接針對火災(zāi)動力學(xué)的中文教材較為缺乏。不過這種情況隨著近幾年一些優(yōu)秀的火災(zāi)動力學(xué)中文參考書籍的出版和火災(zāi)動力學(xué)MOOC的出現(xiàn)而得到很大改善。考慮到不同教材的內(nèi)容及不同高校的教學(xué)目標(biāo)有所差異，教師可以通過合理設(shè)置課程內(nèi)容，綜合參考這些教材進(jìn)行教學(xué)。

1.3 理論性相對較強(qiáng)

火災(zāi)動力學(xué)是一門理論性比較強(qiáng)的學(xué)科。如果想要掌握火災(zāi)動力學(xué)的知識點(diǎn)，需要學(xué)生有扎實(shí)的理論課程基礎(chǔ)，比如傳熱學(xué)、流體力學(xué)等。但是在課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，有部分學(xué)生對于基礎(chǔ)知識的掌握較為薄弱。為了使得學(xué)生較好地理解課程中的知識點(diǎn)，有時需要對這些知識點(diǎn)的相關(guān)理論進(jìn)行補(bǔ)充介紹，這一部分內(nèi)容占用了一定的教學(xué)時間。

1.4 實(shí)驗(yàn)安全問題

在一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了讓學(xué)生更好地理解火焰和羽流的一些特征，需要讓學(xué)生近距離接觸火焰，比如一些油池火的實(shí)驗(yàn)。如果在實(shí)驗(yàn)過程中，有學(xué)生未掌握安全措施或粗心大意，則有可能造成油盤傾翻，因此導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室安全事故。

為了在以后的教學(xué)中解決這些問題，筆者認(rèn)為可以嘗試從合理設(shè)置課程內(nèi)容與改進(jìn)教學(xué)方式兩方面進(jìn)行改變，在后面的內(nèi)容中將對這兩方面改進(jìn)的想法進(jìn)行探討。

2 “火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容的設(shè)置與改進(jìn)

針對不同高?；馂?zāi)動力學(xué)設(shè)置出現(xiàn)分歧的情況，周延論述了燃燒學(xué)與火災(zāi)動力學(xué)之間的關(guān)系，提出了將火災(zāi)動力學(xué)劃分為“基礎(chǔ)火災(zāi)動力學(xué)”與“專門火災(zāi)動力學(xué)”的想法，并以礦大的課程設(shè)置進(jìn)行了舉例[5]。筆者認(rèn)為可以參考這個方法與思路，結(jié)合沈航消防工程專業(yè)培養(yǎng)方案及專業(yè)特點(diǎn)，對沈航“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。在課程中，將“基礎(chǔ)火災(zāi)動力學(xué)”的主要知識點(diǎn)交予其他相關(guān)課程進(jìn)行講解，只需在“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程上補(bǔ)充其他課程未涉及的必要補(bǔ)充的“基礎(chǔ)火災(zāi)動力學(xué)”知識點(diǎn)并對知識體系進(jìn)行串聯(lián)講解即可，同時將課程的重點(diǎn)放在“專門火災(zāi)動力學(xué)”內(nèi)容的設(shè)置上。另外，從沈航消防工程專業(yè)培養(yǎng)方案及官方介紹中可以看出，專業(yè)的目標(biāo)是在培養(yǎng)消防領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的過程中，努力凸出航空特色，并進(jìn)行應(yīng)用轉(zhuǎn)型的嘗試[7]。綜合考慮這些因素，筆者認(rèn)為可針對課程內(nèi)容進(jìn)行如下設(shè)置與改進(jìn)：

2.1 將火羽流與煙氣流動部分作為課程中一部分主要內(nèi)容

從目前不同火災(zāi)動力學(xué)教材內(nèi)容來看，雖然包含知識點(diǎn)并不完全相同，但是基本都包括火羽流與煙氣流動部分。這一部分內(nèi)容也是受限空間火災(zāi)動力學(xué)中的主要內(nèi)容，它對于理解建筑火災(zāi)中火災(zāi)的發(fā)展過程及煙氣的特征具有很大的幫助。而且受限空間并不僅僅局限在建筑中，飛機(jī)機(jī)艙、輪船艙室等空間也可以抽象為受限空間，因此相關(guān)理論也能用來理解這些場景中的火災(zāi)過程。將此部分知識點(diǎn)設(shè)置為“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程中的主要知識點(diǎn)，既考慮到了該學(xué)科特點(diǎn)，又兼顧了專業(yè)對于課程內(nèi)容設(shè)置的實(shí)際需求。

2.2 在課程中融入航空特色

目前市面上具有航空特色的火災(zāi)動力學(xué)教材較少。雖然不少學(xué)者針對一些適合航空器火災(zāi)工況下的火災(zāi)燃燒現(xiàn)象進(jìn)行了研究，得出了一些重要的理論成果。但是筆者認(rèn)為作為本科生授課內(nèi)容來說，還是應(yīng)以成熟理論為主。對于這一部分內(nèi)容，筆者認(rèn)為可以以分析討論的形式融入“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程中。比如讓學(xué)生運(yùn)用火災(zāi)動力學(xué)中的知識點(diǎn)，查閱相關(guān)資料，分析適于飛機(jī)工況中火災(zāi)發(fā)展的特征。分析結(jié)果以開放式的討論呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)該部分內(nèi)容與課程的融入。

2.3 嘗試將行業(yè)規(guī)范與課程內(nèi)容相結(jié)合

培養(yǎng)能夠熟練掌握消防領(lǐng)域相關(guān)規(guī)范的人才是沈航消防工程專業(yè)的一個重要目標(biāo)。消防行業(yè)中一些規(guī)范背后蘊(yùn)含著火災(zāi)動力學(xué)的相關(guān)原理。因此如果能在授課過程中，將火災(zāi)動力學(xué)中的知識點(diǎn)與一些消防領(lǐng)域的規(guī)范條文進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并幫助學(xué)生理解這些條文背后的原理，則能給學(xué)生在今后的工作中，提供很大的幫助。但是如何在課程中合理安排相關(guān)內(nèi)容，這對任課老師的專業(yè)素養(yǎng)提出了較高的要求，是一個需要長期探索實(shí)踐才能解決的問題。

3 教學(xué)方式的改進(jìn)

每年沈航“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程人數(shù)一般在六十人左右。這為使用小規(guī)?；旌鲜浇虒W(xué)模式提供了一定的條件。但是由于沈航“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程開辦時間不長，而且適合教學(xué)大綱的線上資源也較少，如果想在今后的課程中采用這種模式，則需要對線上資源進(jìn)行長期的整理及建設(shè)。同時，混合式教學(xué)需要學(xué)生在線上認(rèn)真學(xué)習(xí)，特別是對于“火災(zāi)動力學(xué)”這種理論邏輯性比較強(qiáng)的學(xué)科，不然在線下學(xué)習(xí)討論的時候?qū)W生可能跟不上教師上課的節(jié)奏。因此，筆者認(rèn)為可以先從課程中選擇部分內(nèi)容，進(jìn)行混合式教學(xué)的嘗試，根據(jù)效果再改進(jìn)教學(xué)方式。根據(jù)這個想法，筆者認(rèn)為對于“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”中的核心知識點(diǎn)，仍應(yīng)采用傳統(tǒng)教學(xué)方式，而混合式教學(xué)模式可以嘗試應(yīng)用在講解以下兩種內(nèi)容時：

3.1 需要理論知識補(bǔ)充的內(nèi)容

這部分知識點(diǎn)通常需要講解一些基礎(chǔ)理論知識作為補(bǔ)充。比如在“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”課程講授受限空間開口流速時，需要用到伯努利原理。部分同學(xué)在學(xué)習(xí)這個知識點(diǎn)時會出現(xiàn)對這個原理內(nèi)容不清楚的現(xiàn)象。這種情況就可以將這部分理論知識讓學(xué)生在線上進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣如果學(xué)生在前期“流體力學(xué)基礎(chǔ)”課程中對于該內(nèi)容掌握比較扎實(shí)，那么這部分花費(fèi)時間較少。而對于掌握有所欠缺的同學(xué)來說，就可以花費(fèi)較多的時間進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此學(xué)生能夠根據(jù)自身的情況分配學(xué)習(xí)的時間。在線下的時候，教師可以考查學(xué)生對于伯努利原理的掌握程度，然后啟發(fā)學(xué)生思路，引導(dǎo)學(xué)生去推導(dǎo)后續(xù)公式，然后與學(xué)生共同討論。

3.2 實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容

在一些“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”實(shí)驗(yàn)中需要對油盤進(jìn)行點(diǎn)火，這些實(shí)驗(yàn)具有一定的火災(zāi)危險性。為了保證實(shí)驗(yàn)安全，需要在講解實(shí)驗(yàn)的過程中，同時講解安全措施。在每組實(shí)驗(yàn)過程中，有多人參與實(shí)驗(yàn)。如果在實(shí)驗(yàn)場所對相關(guān)要求和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行講解時，有部分同學(xué)未掌握相關(guān)安全規(guī)范，則會帶來安全隱患。針對這種情況，筆者認(rèn)為可以通過建設(shè)線上資源并發(fā)布，使得學(xué)生在線上提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及安全措施的學(xué)習(xí)。教師在課上與學(xué)生進(jìn)行討論并判斷學(xué)生的掌握程度，然后針對學(xué)生不理解的地方和提出的問題進(jìn)行講解，確保每個同學(xué)都能掌握實(shí)驗(yàn)原理及安全措施后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種方式能夠使得學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)理解更為充分，并給實(shí)驗(yàn)的安全進(jìn)行提供了一層保障。

4 結(jié)論

“火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)”是沈陽航空航天大學(xué)消防工程專業(yè)開設(shè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課程。建設(shè)好該門課程對于沈航消防工程專業(yè)的發(fā)展具有重要的作用。本文總結(jié)了該門課程在實(shí)際教學(xué)過程中遇到的一些問題，主要有課程內(nèi)容設(shè)置、中文資料相對較少、理論性相對較強(qiáng)及實(shí)驗(yàn)安全等問題。為解決這些問題，參考相關(guān)學(xué)者研究成果及課程和專業(yè)情況，筆者認(rèn)為可以嘗試針對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個方面進(jìn)行改進(jìn)。在教學(xué)內(nèi)容方面可以通過合理設(shè)置課程內(nèi)容、努力挖掘消防領(lǐng)域規(guī)范背后的火災(zāi)動力學(xué)原理、在課程中設(shè)置討論環(huán)節(jié)并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用相關(guān)火災(zāi)動力學(xué)原理討論航空背景中的火災(zāi)現(xiàn)象等方面進(jìn)行改進(jìn)。在課程內(nèi)容改進(jìn)的同時，改進(jìn)教學(xué)方式，在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，嘗試將混合式教學(xué)模式引入到部分知識點(diǎn)的教學(xué)中，從而改進(jìn)教學(xué)效果。