火焰与分子舞动共生，数据与算法交汇共鸣，

从微观粒子到宏观系统，燃烧科学的奥秘徐徐展开。

理论与实践相互碰撞，经典与前沿无缝融合，

低碳与智能的未来愿景如画卷铺开......

这就是《燃烧学》，以燃烧科学为核心，结合现代技术和能源前沿，基于科学人工智能开启探索未来能源的大门。

《燃烧学》课程是上海交通大学经典工科课程，在上海交通大学开设已有数十年历史。在上海交通大学密西根学院，该课程是面向能源、机械工程、热能动力等工科专业大四及研究生一年级的专业基础全英文课程，其涵盖了化学动力学、流体力学、计算科学等学科知识，是典型的知识交叉课程。课程讲授化学动力学、简单反应器、反应流输运方程、层流扩散与预混火焰、湍流火焰等方面的知识。

01 古老 VS 前沿？燃烧学课程如何融贯“古今”

在交大密西根学院，燃烧学课程并不是机械工程专业大四学生的必修课。虽然有不少的燃烧方向研一学生选修该课程，但每学期同学们对该课程的学习热情并不高。老师通过调研发现，许多学生普遍认为燃烧学的内容偏“古老”，且对于现代工科教育的吸引力有限。他们还指出，课程对数理知识的要求较高，但在缺乏明确实际应用的情况下，难以激发学习兴趣。此外，传统的工科数理研究范式虽然经典，却无法充分满足新时代学生对学科交叉、研究前沿及实用性的期待。

为打破这种局面，老师重新设计了教学内容，将燃烧学中的“古”与人工智能等现代技术中的“今”相结合。通过引入AI4S（AI for Science）的研究范式，学生不仅能学习经典的化学动力学、热力学和流体力学方法，还能探索深度学习和数据驱动模型在燃烧学问题中的创新应用。这样的设计，不仅让燃烧学焕发出新的活力，还让学生意识到学科在航空航天、碳中和等国家重大需求中的实际价值。

这一课程改革在知识传授、实践体验与学生兴趣培养之间找到了平衡，将“古老”的经典理论与“前沿”的现代技术有机融会贯通，使得燃烧学在新时代下成为一门充满吸引力的跨学科课程。

02 经典 VS 创新？AI如何开启燃烧学习新模式

《燃烧学》课程通过融入AI for Science（AI4S）的前沿思想，为学生打开了一扇通往未来的窗口。传统的燃烧学教学方法注重物理现象建模与数值求解，强调化学动力学、流体力学和热力学的综合应用。然而，这种经典范式在应对复杂高维问题时往往显得力不从心。为此，课程创新性地引入AI方法，将深度学习和数据驱动模型融入燃烧学问题的求解中。

例如，学生在课程中学习如何用AI代替传统的化学动力学模型，通过神经网络捕捉复杂的反应动力学行为。在流体力学的求解中，AI降维技术则像“魔法”一样，大幅简化了高维参数的计算难度。此外，传统微分方程求解器与AI代理模型的对比教学，让学生在理解经典方法的基础上，掌握AI赋能下的高效求解技巧。

这种创新不仅提升了课程的趣味性和实用性，还帮助学生将经典的数理知识与现代技术相结合，培养跨学科的创新思维。通过Bohrium和DeepFlame等线上平台，学生得以实践AI工具的使用，完成从传统数值方法到AI范式的过渡，深刻体会到科学研究方式的转变。

来自密西根学院的林同学回忆起课程中的一次特别经历时说道：“我们用AI求解了一个自由传播火焰的问题。通过训练基于零维采集海量数据的神经网络模型，我深刻感受到AI在处理复杂化学问题上的强大能力。让我震撼的不仅是它对实验数据的精准预测，更是在验证环节的高效性，真正超出了我的预期！”

刘同学也分享了她的感受：“这是我第一次在真实工程应用中切身体会到AI技术的潜力。它不仅解决了实验中的一些关键难点，还让我对跨学科研究的价值和可能性有了全新的认识。这种体验让我对未来充满期待！”

燃烧学的这场“AI+”革命，不仅让学生更加直观地感受到知识的应用价值，也为他们应对未来能源、航空航天等领域的复杂挑战奠定了基础。通过这门课程，学生不再仅仅是经典知识的传承者，更成为AI时代科学研究新范式的探索者和推动者。因此AI真正开启了燃烧学课程新教学模式的大门。

03 绿色未来 VS 大国重器？燃烧学如何链接全球与前沿

燃烧学不仅是一门探究能量转化的经典科学，更是应对全球能源转型和技术创新的关键所在。在交大密西根学院，这门课程以独特的视角将未来能源与国家战略紧密相连，为学生描绘了一幅宏大的技术蓝图。

课程聚焦于氢能、氨燃料等未来清洁能源技术的核心理论与工程应用，系统讲授低碳燃烧和零碳燃料的基本原理及应用场景。在学习中，学生不仅能够理解如何通过燃烧过程减少碳排放，还能掌握实现碳中和目标的关键技术。通过这些内容，学生深入了解全球能源转型的趋势，增强对清洁能源发展责任的认知，真正成长为绿色未来的推动者。

不仅如此，课程还将目光投向国家战略需求，以天宫中的微重力燃烧、歼35A马赫环中的燃烧学为例，带领学生探索燃烧学在极端条件下的创新研究。这些看似“炫酷”的燃烧现象背后，其实是复杂的燃烧学物理化学过程：在微重力环境中，重力效应的消失导致浮力对火焰不稳定性的影响也随之消失，而化学反应动力学和分子扩散成为主导机制，为传统燃烧学研究提供了全新的视角和挑战。这些真实的应用场景不仅展示了燃烧学在国家战略中的重要地位，也让学生感受到科学探索的魅力和挑战。 

参与课程的黄同学分享道：“我们从课堂中看到了最新新闻中的J35A马赫环、天宫空间站上的“太极”微重力燃烧试验台，体会到了尖端科学中涉及的燃烧学问题，也明白了古老的燃烧学实际上有着非常前沿的研究方向和重要的研究方向。这也直接激发了我对课程的学习兴趣。”

课程不仅将能源转型的宏大愿景与最前沿的科学研究相结合，还令学生在掌握基础知识的同时，体会这一学科在航空航天和尖端装备中的关键地位。学生不仅学习燃烧学的传统理论，还站在前沿科技的肩膀上，成为推动能源革命与技术创新的重要力量。

04 线下 VS 线上？燃烧学如何借助线上平台玩转数值模拟

在《燃烧学》课程中，除了课堂学习，还有一项“高科技”助力——强大的线上学习平台和互动论坛，让理论知识变得更直观、更有趣，也让学生在实践中解锁燃烧学的更多可能性。

线上平台安装的开源软件DeepFlame 是课程的“神器”之一，学生可以利用它在线上完成从经典问题到复杂模拟的各种数值模拟。通过调用线上资源，学生不仅能用传统方法求解零维自燃和一维反应流问题，还能体验AI方法的高效和强大。除此之外，这些模拟并不局限于课程作业，学有余力的同学还能利用平台深入研究，探索其他更多的燃烧学场景。

如果说DeepFlame是动手实践的“主战场”，那 DeepModeling社区论坛就是大家讨论、交流的“共享空间”。无论是作业中的疑难点，还是模拟中遇到的小问题，学生都可以在论坛上提问，和同学、助教，甚至老师实时互动。完成作业后同学们还能把自己的脚本分享到社区，与其他同学互相学习。社区里还充满了各种优秀案例，学生不仅能参考别人的成果，还可以收集灵感，为自己的研究找到新的方向。

来自荷兰代尔夫特理工的交换生Rick表示，“线上探索平台为我们的课程项目搭好了平台，并提供了相应的资源。论坛式的讨论为我们和老师、助教构建了良好的交流渠道。另外，我必须要说，课程设计项目难度还是比较高的，但是里面涉及的前沿内容也为我之后的研究生学习做好了充分的准备”。

借助这些平台，燃烧学的学习不再局限于课堂，而是延展到了线上和实践中。学生不仅能玩转数值模拟，还能通过论坛的讨论和交流拓宽视野，真正做到理论和实践的无缝连接。这样的学习方式，让每一位参与的学生都能找到自己的燃烧学学习节奏，更带感、更有趣！

05 理论 VS 实践？燃烧学课堂如何让挑战变成动力

为了让学生真正掌握燃烧学的精髓，这门课程采用了“理论+案例+实践+自主学习”的混合式教学方法，让学习过程既充实又有趣：

理论基础：重视课堂上的数理推导，老师用深入浅出的方式，讲解燃烧化学、传热传质等核心内容，让复杂的理论变得通俗易懂。

案例分析：通过现代燃料应用与低碳技术的实际案例，让学生在理论和现实之间建立联系，明白所学知识的实际价值。

动手实践：从工程实际问题出发，学生亲自设计并搭建数值模型，完成火焰计算与数据采集，这种动手过程让枯燥的理论瞬间生动起来。

自主创新：鼓励学生发挥创造力，利用课程所学提出自己的燃烧学AI+方案，并通过实践验证想法，探索燃烧学的更多可能性。

来自密西根学院的张同学这样回忆课程：“这门课的挑战性确实很高，尤其是在使用AI求解器与传统求解器进行对比求解时，遇到了不少困难。但在老师的耐心指导下，最终解决问题的成就感让我彻底爱上了燃烧学。这门课不仅让我看到了学科的前沿，还让我对未来充满期待。我毕业后将前往斯坦福大学深造，继续研究燃烧学与AI等前沿技术的结合。”

通过理论与实践的紧密结合，这门课成功让挑战变成了学生探索燃烧学的动力，不仅激发了他们对学科的兴趣，也为他们未来的发展铺平了道路。

自课程改革以来，《燃烧学》凭借科学人工智能赋能的全新教学模式，以及理论与实践并重的学习体验，广受学生好评。课程成功入选上海交通大学数智课程、上海市重点课程，并与科学人工智能领头企业深势科技合作，成功入选教育部产学合作协同育人项目。

这门课程不仅帮助本科生掌握了燃烧学的理论与实践，还成为他们深入科研的起点。多名学生在课程结束后继续参与燃烧学与AI的前沿研究，并在国际燃烧学顶级期刊 Proceedings of The Combustion Institute 发表论文，参加燃烧学的“奥林匹克”国际燃烧会议，以及以本科生身份在首届OpenFOAM燃烧研讨会上获得唯一的最佳口头报告奖。更有多名学生因课程的影响，选择在斯坦福大学、约翰霍普金斯大学、上海交通大学等顶尖学府攻读燃烧学相关硕士或博士学位。

在经典与AI4S的结合下，《燃烧学》焕发出新的生命力。这不仅是一门课程，更是一段激发兴趣、拓宽视野、改变人生轨迹的旅程。