火焰與分子舞動共生，數據與算法交匯共鳴，

從微觀粒子到宏觀系統，燃燒科學的奧秘徐徐展開。

理論與實踐相互碰撞，經典與前沿無縫融合，

低碳與智能的未來愿景如畫卷鋪開......

這就是《燃燒學》，以燃燒科學為核心，結合現代技術和能源前沿，基于科學人工智能開啟探索未來能源的大門。

《燃燒學》課程是金沙js1005線路經典工科課程，在金沙js1005線路開設已有數十年歷史。在金沙js1005線路密西根學院，該課程是面向能源、機械工程、熱能動力等工科專業大四及研究生一年級的專業基礎全英文課程，其涵蓋了化學動力學、流體力學、計算科學等學科知識，是典型的知識交叉課程。課程講授化學動力學、簡單反應器、反應流輸運方程、層流擴散與預混火焰、湍流火焰等方面的知識。

01 古老VS 前沿？燃燒學課程如何融貫“古今”

在交大密西根學院，燃燒學課程并不是機械工程專業大四學生的必修課。雖然有不少的燃燒方向研一學生選修該課程，但每學期同學們對該課程的學習熱情并不高。老師通過調研發現，許多學生普遍認為燃燒學的內容偏“古老”，且對于現代工科教育的吸引力有限。他們還指出，課程對數理知識的要求較高，但在缺乏明確實際應用的情況下，難以激發學習興趣。此外，傳統的工科數理研究范式雖然經典，卻無法充分滿足新時代學生對學科交叉、研究前沿及實用性的期待。

為打破這種局面，老師重新設計了教學內容，將燃燒學中的“古”與人工智能等現代技術中的“今”相結合。通過引入AI4S（AI for Science）的研究范式，學生不僅能學習經典的化學動力學、熱力學和流體力學方法，還能探索深度學習和數據驅動模型在燃燒學問題中的創新應用。這樣的設計，不僅讓燃燒學煥發出新的活力，還讓學生意識到學科在航空航天、碳中和等國家重大需求中的實際價值。

這一課程改革在知識傳授、實踐體驗與學生興趣培養之間找到了平衡，將“古老”的經典理論與“前沿”的現代技術有機融會貫通，使得燃燒學在新時代下成為一門充滿吸引力的跨學科課程。

02經典VS 創新？AI如何開啟燃燒學習新模式

《燃燒學》課程通過融入AI for Science（AI4S）的前沿思想，為學生打開了一扇通往未來的窗口。傳統的燃燒學教學方法注重物理現象建模與數值求解，強調化學動力學、流體力學和熱力學的綜合應用。然而，這種經典范式在應對復雜高維問題時往往顯得力不從心。為此，課程創新性地引入AI方法，將深度學習和數據驅動模型融入燃燒學問題的求解中。

例如，學生在課程中學習如何用AI代替傳統的化學動力學模型，通過神經網絡捕捉復雜的反應動力學行為。在流體力學的求解中，AI降維技術則像“魔法”一樣，大幅簡化了高維參數的計算難度。此外，傳統微分方程求解器與AI代理模型的對比教學，讓學生在理解經典方法的基礎上，掌握AI賦能下的高效求解技巧。

這種創新不僅提升了課程的趣味性和實用性，還幫助學生將經典的數理知識與現代技術相結合，培養跨學科的創新思維。通過Bohrium和DeepFlame等線上平臺，學生得以實踐AI工具的使用，完成從傳統數值方法到AI范式的過渡，深刻體會到科學研究方式的轉變。

來自密西根學院的林同學回憶起課程中的一次特別經歷時說道：“我們用AI求解了一個自由傳播火焰的問題。通過訓練基于零維采集海量數據的神經網絡模型，我深刻感受到AI在處理復雜化學問題上的強大能力。讓我震撼的不僅是它對實驗數據的精準預測，更是在驗證環節的高效性，真正超出了我的預期！”

劉同學也分享了她的感受：“這是我第一次在真實工程應用中切身體會到AI技術的潛力。它不僅解決了實驗中的一些關鍵難點，還讓我對跨學科研究的價值和可能性有了全新的認識。這種體驗讓我對未來充滿期待！”

燃燒學的這場“AI+”革命，不僅讓學生更加直觀地感受到知識的應用價值，也為他們應對未來能源、航空航天等領域的復雜挑戰奠定了基礎。通過這門課程，學生不再僅僅是經典知識的傳承者，更成為AI時代科學研究新范式的探索者和推動者。因此AI真正開啟了燃燒學課程新教學模式的大門。

03 綠色未來VS 大國重器？燃燒學如何鏈接全球與前沿

燃燒學不僅是一門探究能量轉化的經典科學，更是應對全球能源轉型和技術創新的關鍵所在。在交大密西根學院，這門課程以獨特的視角將未來能源與國家戰略緊密相連，為學生描繪了一幅宏大的技術藍圖。

課程聚焦于氫能、氨燃料等未來清潔能源技術的核心理論與工程應用，系統講授低碳燃燒和零碳燃料的基本原理及應用場景。在學習中，學生不僅能夠理解如何通過燃燒過程減少碳排放，還能掌握實現碳中和目標的關鍵技術。通過這些內容，學生深入了解全球能源轉型的趨勢，增強對清潔能源發展責任的認知，真正成長為綠色未來的推動者。

不僅如此，課程還將目光投向國家戰略需求，以天宮中的微重力燃燒、殲35A馬赫環中的燃燒學為例，帶領學生探索燃燒學在極端條件下的創新研究。這些看似“炫酷”的燃燒現象背后，其實是復雜的燃燒學物理化學過程：在微重力環境中，重力效應的消失導致浮力對火焰不穩定性的影響也隨之消失，而化學反應動力學和分子擴散成為主導機制，為傳統燃燒學研究提供了全新的視角和挑戰。這些真實的應用場景不僅展示了燃燒學在國家戰略中的重要地位，也讓學生感受到科學探索的魅力和挑戰。 

參與課程的黃同學分享道：“我們從課堂中看到了最新新聞中的J35A馬赫環、天宮空間站上的“太極”微重力燃燒試驗臺，體會到了尖端科學中涉及的燃燒學問題，也明白了古老的燃燒學實際上有著非常前沿的研究方向和重要的研究方向。這也直接激發了我對課程的學習興趣。”

課程不僅將能源轉型的宏大愿景與最前沿的科學研究相結合，還令學生在掌握基礎知識的同時，體會這一學科在航空航天和尖端裝備中的關鍵地位。學生不僅學習燃燒學的傳統理論，還站在前沿科技的肩膀上，成為推動能源革命與技術創新的重要力量。

04 線下VS 線上？燃燒學如何借助線上平臺玩轉數值模擬

在《燃燒學》課程中，除了課堂學習，還有一項“高科技”助力——強大的線上學習平臺和互動論壇，讓理論知識變得更直觀、更有趣，也讓學生在實踐中解鎖燃燒學的更多可能性。

線上平臺安裝的開源軟件DeepFlame 是課程的“神器”之一，學生可以利用它在線上完成從經典問題到復雜模擬的各種數值模擬。通過調用線上資源，學生不僅能用傳統方法求解零維自燃和一維反應流問題，還能體驗AI方法的高效和強大。除此之外，這些模擬并不局限于課程作業，學有余力的同學還能利用平臺深入研究，探索其他更多的燃燒學場景。

如果說DeepFlame是動手實踐的“主戰場”，那 DeepModeling社區論壇就是大家討論、交流的“共享空間”。無論是作業中的疑難點，還是模擬中遇到的小問題，學生都可以在論壇上提問，和同學、助教，甚至老師實時互動。完成作業后同學們還能把自己的腳本分享到社區，與其他同學互相學習。社區里還充滿了各種優秀案例，學生不僅能參考別人的成果，還可以收集靈感，為自己的研究找到新的方向。

來自荷蘭代爾夫特理工的交換生Rick表示，“線上探索平臺為我們的課程項目搭好了平臺，并提供了相應的資源。論壇式的討論為我們和老師、助教構建了良好的交流渠道。另外，我必須要說，課程設計項目難度還是比較高的，但是里面涉及的前沿內容也為我之后的研究生學習做好了充分的準備”。

借助這些平臺，燃燒學的學習不再局限于課堂，而是延展到了線上和實踐中。學生不僅能玩轉數值模擬，還能通過論壇的討論和交流拓寬視野，真正做到理論和實踐的無縫連接。這樣的學習方式，讓每一位參與的學生都能找到自己的燃燒學學習節奏，更帶感、更有趣！

05理論VS 實踐？燃燒學課堂如何讓挑戰變成動力

為了讓學生真正掌握燃燒學的精髓，這門課程采用了“理論+案例+實踐+自主學習”的混合式教學方法，讓學習過程既充實又有趣：

理論基礎：重視課堂上的數理推導，老師用深入淺出的方式，講解燃燒化學、傳熱傳質等核心內容，讓復雜的理論變得通俗易懂。

案例分析：通過現代燃料應用與低碳技術的實際案例，讓學生在理論和現實之間建立聯系，明白所學知識的實際價值。

動手實踐：從工程實際問題出發，學生親自設計并搭建數值模型，完成火焰計算與數據采集，這種動手過程讓枯燥的理論瞬間生動起來。

自主創新：鼓勵學生發揮創造力，利用課程所學提出自己的燃燒學AI+方案，并通過實踐驗證想法，探索燃燒學的更多可能性。

來自密西根學院的張同學這樣回憶課程：“這門課的挑戰性確實很高，尤其是在使用AI求解器與傳統求解器進行對比求解時，遇到了不少困難。但在老師的耐心指導下，最終解決問題的成就感讓我徹底愛上了燃燒學。這門課不僅讓我看到了學科的前沿，還讓我對未來充滿期待。我畢業后將前往斯坦福大學深造，繼續研究燃燒學與AI等前沿技術的結合。”

通過理論與實踐的緊密結合，這門課成功讓挑戰變成了學生探索燃燒學的動力，不僅激發了他們對學科的興趣，也為他們未來的發展鋪平了道路。

自課程改革以來，《燃燒學》憑借科學人工智能賦能的全新教學模式，以及理論與實踐并重的學習體驗，廣受學生好評。課程成功入選金沙js1005線路數智課程、上海市重點課程，并與科學人工智能領頭企業深勢科技合作，成功入選教育部產學合作協同育人項目。

這門課程不僅幫助本科生掌握了燃燒學的理論與實踐，還成為他們深入科研的起點。多名學生在課程結束后繼續參與燃燒學與AI的前沿研究，并在國際燃燒學頂級期刊 Proceedings of The Combustion Institute 發表論文，參加燃燒學的“奧林匹克”國際燃燒會議，以及以本科生身份在首屆OpenFOAM燃燒研討會上獲得唯一的最佳口頭報告獎。更有多名學生因課程的影響，選擇在斯坦福大學、約翰霍普金斯大學、金沙js1005線路等頂尖學府攻讀燃燒學相關碩士或博士學位。

在經典與AI4S的結合下，《燃燒學》煥發出新的生命力。這不僅是一門課程，更是一段激發興趣、拓寬視野、改變人生軌跡的旅程。