時間:2023-03-13 11:25:24
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實訓是高等職業教育教學中的重要實踐教學環節,它是為了熟練掌握某種技術或技能而在真實或仿真的環境中進行反復訓練的活動,主要包括對學生進行單項能力和綜合技術應用能力的訓練,也包括職業崗位實踐訓練,其目的是使學生熟練掌握職業技術技能,并培養學生的職業素質。所以,實訓教學的設計與實施對高職課程實施、提高人才培養效率、增強人才培養質量都有積極的意義。精餾操作單元是化工生產過程中最重要的單元過程之一,也是化工企業應用最廣泛的單元過程之一,熟練地掌握其操作方法是化工類學生必備的基本技能。
一、精餾實訓的特點
1.工程背景較強
在化學工業中,物質的分離是不可或缺的重要一環,而精餾則是應用十分廣泛的一種物質分離提純方法。精餾塔是化工廠的關鍵設備,它的操作直接影響整個工廠的產品質量、生產成本和利潤,廣泛用于化工、石油、石油化工、動力、冶金等工業部門,特別是在石油煉制和產品加工提純工藝中,更是占有重要地位??梢?,精餾是化工生產中必不可少的單元操作,對于化工及相關專業開設相關精餾單元過程的實訓是必不可少的。
2.仿真與現場教學相結合
化工仿真實訓是利用計算機模擬顯示的操作控制環境,為實習受訓人員提供安全、經濟的離線訓練條件,具有很強的實踐性和可操作性。精餾塔仿真實訓,主要包括精餾塔的冷態開車、正常停車、事故處理等過程的操作技能的培訓。
學生可以在仿真系統中反復進行裝置的開車、停車、正常操作等訓練,還可以進行事故的設置與處理、工藝指標的調整等訓練。學生可以從屏幕上感受到工藝參數,如溫度、壓力、流量、液位等的變化情況,有一種身臨其境的感覺。仿真系統具有實際裝置無法實現的開放性、靈活性、多樣性和實時交互性等功能特點。因此,它是職業技能培訓的理想平臺。
3.現場精餾裝置動手操作
學生除了通過仿真練習操作之外,還可以通過現場精餾裝置親自動手操作。通過近距離觀察和操作,可以讓學生了解精餾塔的結構和各部分的功能。通過親自動手操作,可以增強學生的動手能力,并可以加深對理論的認識,比如,學生可以觀察到液泛、氣沫夾帶等現象,了解回流比的改變對產品濃度的影響。
4.注重培養獨立解決問題的能力
在實訓過程中以小見大,及時捕捉或提出實際工程問題,探討解決方法,是建立工程觀念的一條有效途徑。[1]實際工程問題可以在實訓講解時提出,也可以在實訓操作過程中提出,關鍵是要讓學生充分思考后,獨立提出解決方法。如在精餾操作中,出現漏液現象應該如何排除?精餾塔出現液泛現象該怎么辦?如何提高塔頂餾出液濃度?要求學生能根據精餾分離的物料性能和分離的工藝要求,對指定的精餾裝置進行開車、停車操作,通過對工藝參數的調節和優化從而穩定整個操作的處理過程,能根據獲取的各種操作數據正確判斷精餾操作的發展趨勢。在精餾過程出現故障時,能根據儀表顯示的參數及時做出判斷,并分析產生故障的原因,選擇消除故障的正確操作措施。通過理論來指導實踐,同時通過實踐來加深對精餾的認識,這樣逐步地在實訓過程中通過各種各樣的問題來引導學生分析現象,剖析原因,既能培養學生分析問題,解決問題的能力,同時也能夠提高學生的工程意識。
二、實訓教學的實施
1.布置預習任務
指導教師實訓前要布置好實訓任務,提出具體要求:(1)讓學生明確實訓的目的和要求――a、熟悉精餾流程及精餾塔的結構;b、掌握精餾塔的操作;c、分離酒精水溶液。(2)讓學生自主熟悉現場裝置,自己講解整個裝置及各部分的作用,并繪制出流程圖。(3)復習操作原理,讓學生明白操作原理以便更好地實踐;讓學生帶著問題去觀察傳熱設備,并思考、得出自己的結論,最后實訓教師要對學生的結論進行點評并進行總結。
2.任務驅動法教學
實訓開始,以提問形式讓學生熟悉現場裝置的名稱、作用、操作方法和注意事項,摸索工藝流程。視學生掌握的情況進行有針對的講解,然后給學生下達任務。
本實訓任務為操作精餾塔來分離提純13%~15%乙醇水溶液,使其產品純度在90%之上。這一大任務里再分為下面幾個小任務:一、全回流操作穩定并測試數據;二、部分回流操作穩定并測試數據,然后是每個小任務又分為下面幾個小部分。(1)熟悉工藝流程,了解各部分功能;(2)會開車、停車操作;(3)會正確記錄數據;(4)儀表會調試;(5)會判斷系統穩定性;(6)產品的質量能夠達到分離指標要求。
任務布置下去以后,先讓學生分組進行討論,逐步摸索裝置和設備,然后提出方案,教師根據學生的設計方案進行點評。整個過程采用討論形式,當最后達成一致后,讓學生動手完成此項目,并在學生解決任務的時候從旁輔助。采取“任務驅動”教學法組織實訓教學,可以幫助學生明確訓練目標,充分調動學生的積極性,使學生從被動應付轉變為主動投入,真正讓學生成為學習的主體,教師只是輔助。這樣能從根本上改變一人做多人看的現象,有助于團隊協作精神與創新意識的培養。通過任務驅動,在調動學生自主學習、激發學生創新意識的同時,用“任務”來控制課堂教學的程序,用“任務”來管理教學活動,能夠保質保量地完成教學任務。
3.團隊協作
在實驗場所中,學生是學習的主人,始終處在主體地位,教師則是學生學習的組織者、導航者和服務者。學生自主協作學習,突破難點(如全回流如何向部分回流跨度),完成學習任務。在尊重學生自愿結合的基礎上,根據男女性別、個性差異、能力強弱等情況進行分組,這樣有利于學生的協作學習,有利于開展公平競爭。我們將根據精餾實訓平臺特點,給每個組分配一個大任務,然后學生自己考慮把任務再具體分解給每一個成員(如有的同學負責取樣分析樣品,有的同學負責控制現場的閥門,有的同學負責監控參數的變化,有的同學負責操作)。這樣能從根本上改變一人做多人看的現象,還有助于培養團隊內部的協作與小組之間的競爭意識。
三、實訓效果的檢查
實訓教學的考核是確保實訓質量的重要手段。應規范實訓教學考核辦法,保證實訓教學質量。首先要制定實訓教學考核辦法及實訓成績評定辦法等實訓教學文件。實訓考核重操作??己朔譃閮刹糠?,一部分是基礎知識問答,另一部分是操作題目。前者強調學生專業知識根基,后者強調實踐能力,讓學生學會把理論知識應用到實踐中,培養和提高解決化學工業生產過程中的實際問題的能力。
四、結語
綜上所述,通過在精餾單元過程實訓中科學地組織和實施教學,激發了學生的學習熱情和進行創造性思維的積極性,使學生所學的精餾理論知識得到了鞏固,增強了理論聯系實際的能力,培養了學生的工程意識,鍛煉了學生處理化工實際問題的能力,有利于把學生培養成高素質的技術應用型人才。
【關鍵詞】課程體系 化學工藝 一體化
【中圖分類號】G423.06 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)8 -0083-01
一個專業的人才培養目標必須通過其對應的課程來實現,所以課程體系的質量直接影響人才培養的質量,也直接反應一個專業建設的特色與個性。隨著中職教育的發展和企業對中職學生的定位改變,原“學科中心”的課程體系越來越不適應市場的需要,也不符合現在中職學生的學習現狀。近年來,在“工學結合、校企合作”的人才培養模式下,構建以工作過程為導向的學習領域課程體系,已經形成了職教界的共識。然而在化學工藝專業課程體系構建上,有的學校仍舊存在換湯不換藥的現象;有的則過度強調企業對學生的快速頂崗要求,忽視學生職業生涯的持續發展[1] 。如何構建一個適合現在學生情況,也符合市場需求和社會期望的課程體系,是中職化學工藝專業教學改革的關鍵。下面將從四個方面來談化學工藝專業課程體系的構建。
一、確定專業課程體系的構建依據
由于專業課程體系是為實現專業人才培養目標服務的,所以課程體系的構建必須以專業人才培養目標為依據。中職化學工藝專業的人才培養目標就是為化工生產企業培養生產和管理一線的高素質勞動者。這一目標決定了專業課程體系必須滿足職業教育的職業性需求和社會性需求[2]。
職業性需求即職業教育要滿足市場的需求,為市場輸送合格的勞動者。因此課程體系的內容首先要根據專業畢業學生所對口職業崗位的工作要求來確定。同時,社會性需求是指職業教育要發揮教育的主體作用承擔起為社會培養合格公民的職責。課程體系內容的選取除了要包含能促進學生職業能力的發展的內容之外,還必須能促進學生的品德素質、智能素質、身體素質、心理素質、審美素質等的整體提升,從而促進人的全面發展。
二、選擇專業課程模式
專業課程體系改革的目標首先是要滿足企業的需求,實現學校教學與實際工作的無縫對接,要求學生能夠用在學校期間通過系統的學習和訓練,具備一定的工作能力和基本工作經驗[3]。要實現這一目標,專業課程就必須基于實際工作過程構建學習領域的課程模式?;瘜W工藝專業構建學習領域課程必須打破原學科體系的束縛,以化工生產過程為導向,選取化工生產中的實際工作任務作為學習的載體,讓學生在盡量真實的職業情境中學習如怎么工作。
以學習精餾操作為例,在傳統的課程模式下,學生先學習精餾的原理、精餾的計算、在學習精餾塔設備、最后進行精餾操作實訓。然而,學生在進行精餾操作時,并不能將理論知識與實際操作(工作)聯系起來,出現理論知識不能指導實際操作,甚至不會操作,學生感覺儲備了大量的知識用不上,極大的影響了學生的學習積極性。而在學習領域課程模式下,學生直接在精餾實訓場所,以分離乙醇水溶液為任務,按照 “精餾生產準備――精餾正常開車――精餾生產運行控制――精餾生產正常停車” 的企業生產過程,逐一完成任務。在這一過程中,學生在你認識工藝流程時,學習工藝流程圖的識讀方法,在對設備進行檢查時,學習設備的結構,在進行精餾運行控制時學習精餾操作的原理及影響因素。這樣學生就能現學現用,實現理論和實踐的融合,真正實現在“工作中學習,學習的內容是工作” [4]。
三、通過職業與工作任務分析構建專業課程體系
學習領域的課程模式要求每一門課程必須是一個個具體的工作領域轉化而成的,即是一個真實的綜合性的工作任務。因此,要確定化學工藝專業的課程體系,就必須對專業畢業生從事的職業進行分析。
首先,通過大量的企業調研和畢業生問卷調查,分析總結出來化學工藝專業畢業生主要的工作崗位(群)和工作任務,在此基礎上進一步分析工作任務的工作要求、工作流程、工作方法、組織方式和使用工具,以及完成具體工作任務所需的知識、技能和關鍵能力等,為下一步提煉典型工作任務做準備。
然后,召開企業實踐專家座談會,列舉出實踐專家的成長歷程中從事的具有代表性、挑戰性和發展性的工作任務,并在此基礎上,通過討論歸納出典型工作任務,并對其進行描述和排序,最終確定化學工藝專業典型工作任務包括:流體輸送操作控制與設備維護、換熱操作控制與設備維護、沉降過濾操作控制與設備維護、干燥操作控制與設備維護、吸收―解吸操作控制與設備維護、精餾操作控制與設備維護、反應器操作控制與設備維護、化工安全與環保設施的使用等。
在典型工作任務確定后,接下來通過深入企業現場觀察、職位問卷分析、資料收集等方法進行調研,并對調研情況進行分析、匯總和歸納,最終得到包含了典型工作任務名稱及崗位、工作過程、工作對象、工具、方法與工作組織方式、所需要的專業能力和關鍵能力等內容的典型工作描述。并根據典型工作任務描述確定專業的學習目標和學習內容。在此基礎上,按照職業成長經歷和工作邏輯,兼顧教學組織實施與教學條件等因素,對學習內容進行整合和排序,最終確定出專業學習領域及對應的學習領域課程門類,并由此構成專業核心課程體系。
最后,根據到區域化工企業的類型差異,在核心課程的基礎上開設2-3個專業方向供學生選擇。同時考慮學生職業生涯發展的持續性和多樣性,開設化工產品營銷,生產組織管理等課程,再加上公共基礎文化課程,就共同構成了化學工藝專業的課程體系(如下圖)。
圖 中職化學工藝專業工學結合一體化課程體系
四、專業課程體系實施的建議
課程體系構建之后,為了能夠保證教學效果,順利實現專業人才培養目標,在課程實施前還必須做好學習領域課程的開發、實習實訓基地的建設、管理及運行機制的完善、雙師型師資隊伍的建立等工作。同時,在實施過程中要采取以學生為中心的行動導向教學模式,對學生評價時要建立以專業技術標準和職業素質為基礎的考核評價辦法,注重差異化評價,激發學生的學習興趣和學習成就感。只有這樣,才能保證課程體系的有效實施,促進學生人文素養和綜合職業能力的全面提高。
參考文獻:
[1]柳燕君.以工作過程為導向的課程模式研究與課程開發實踐[J].中國職業技術教育,2009(9).
[2]徐國慶.工作結構與職業教育課程結構[J].教育發展研究,2005,(8).
關鍵詞:崗位導向;創新課程;教學模式
1.對課程創新的認識
進入本世紀以來,隨著職業教育的改革,職業教育區別于學歷教育,在“以就業為導向”的思想指導下,一度比較強調職業教育課程內容的“崗位導向”,在訂單班中尤為明顯。我?;I結合新疆化工大發展的優勢,大量的與企業開展訂單教育,開發了部分“崗位導向”課程,在實施的過程中發現了一些問題。
“崗位導向”課程設置,其積極意義在于崗位技能強,特別是學生畢業后的“首崗”技能,學生直接上崗適應期短,受企業歡迎,但是從用人單位對畢業生質量反饋角度看,也存在著學生素質不夠全面的現象,“崗位導向”的課程設置,存在先天不足的缺陷,“崗位技能”與“終身發展”之間的矛盾無法解決,這就要回到,什么是職業教育?什么是技術教育?兩個概念的內涵都相當豐富,從簡單的直觀的角度來理解,技術教育側重于專一性、崗位性的特點,而職業教育應該具有全面性、發展性的特點,目標指向人的一生。學校教育應該思考這樣的問題“我們讓學生帶走什么?”在建設國家示范校的過程中,這個問題更顯得重要。因為“示范”包含著質量、榜樣、創新的全面要求。從學生個性發展的角度。恰當選擇自主發展的課程,是職業教育所必須做到的。 課程是專業的靈魂。課程改革,已經成為專業建設的重要問題。
2.課程內容的開發
課程開發是在專業課程體系建設基礎上進行的,不能脫離整體要求。我們對新疆境內近十家以上的大型企業進行了調研,對化工操作人員的崗位能力進行了分析,基于化工產品生產過程,將化工操作人員從事的崗位工作,分為物料準備裝置運行裝置維護支持裝置異況處理質量檢測HSEQ管理7大工作領域,30個工作任務,凝煉出156項職業能力。根據工作任務的相關性和學生的認知規律,將它們分為專業核心課和專業方向課程。課程體系由三大模塊組成,即基本素質模塊、專業核心能力模塊、專業方向模塊(訂單模塊),專業方向課程在訂單培養的過程中可以作為“崗位導向”課程開發,而專業核心課程要結合崗位能力需求以項目導向方式來開發,同時必須保證內容的完整性,全面性及學生今后的可持續發展。
目前在國內本科院校和職業院?;ゎ悓I都開設有《化工單元過程》或《化工原理》課程,但課時量較少,以理論教學為主,講求理論的系統性和計算,理論與實踐脫離,同學們學完后不懂得如何去運用這些理論解決生產中的實際問題。
現代化工企業需要大批掌握化工工藝生產操作又懂系統維護、工況分析工作的高技能復合型人才。因此我們邀請企業專家參與了本課程的開發,八名來自企業的專家和專業教師對化工企業運行員崗位進行分析,得出該崗位的工作流程,進而列出該崗位的職業能力和知識要求。有專家提出要把單元操作與設備系統維護放在一起開展教學,用更為完整的項目來帶動教學。該提議得到企業專家和教師們的一致認可,因此課程組決定將單元操作與設備維護融于一門課程之中構成《化工單元操作及設備維護》這門課,將過去的《化工原理》、《化工設備》、《化工裝置運行》三門課程的內容融合在了一起。
在完成崗位能力分析后,課程組進行課程的整體設計。課程組的成員查閱了大量文獻,到企業考察生產流程,聽取企業專家的意見和建議,最終完成了《化工單元操作與維護》課程的整體設計和部分教材的編寫。課程中,單元操作與設備維護知識被運用到六個實際生產項目之中,每個項目都以產品為載體,學生在完成典型的工作任務中學習知識和技能。工作任務的設置由簡單到復雜,由單項到綜合,實現學生認知、實踐、再認識、再實踐的螺旋上升。學生在教師指導和帶動下完成訓練項目,使學生在實戰中訓練操作能力,并獲取相關的必備知識。在新的專業人才培養方案中,本課程的課時數從《化工單元過程與操作》的160課時逐漸提高到《化工單元操作與維護》的280課時,形成理論實踐一體化的“項目導向、任務驅動”的教學模式。所培養的學生技能熟練,并善于分析和解決問題,實現綜合發展,
3.課程教學方法的突破點
以課程中的“精餾”項目為例,重構后的課程從七個方面挑戰傳統教學模式:
一是打破傳統先理論后實踐的授課順序,同學們可以直接按仿真操作指南,進行精餾的開車,出現一系列錯誤學生開始質疑時,引入精餾的簡單原理,再實踐。
二是通過團隊合作完成工作,學生在掌握了精餾仿真操作后,分組進入實驗室,老師簡單介紹流程和閥門位置后,開始進行乙醇水的分離,同學們先分組制定方案,查閱資料,然后討論,期間可以請教老師,當方案合理時,開始上裝置操作。
三是競賽方式可以促進學生的學習興趣和探究意識,目前90后的職校學生普遍沒有自主學習意識,但有極強的表現欲,因此競賽可以使他們超常努力,課堂中可以經常設競賽項目,精餾在操作結束時,安排競賽,把優秀的選手推薦為學校大賽的種子選手
四是打破傳統教學方式中實踐課由實習指導教師來上,理論課教師只上理論課。開始有些教師不敢上實操和仿真課,但我們只給了一年的時間培訓鍛煉,所有教師都已實現理實一體化的授課,教學質量明顯提高。
五是考核方法改革,課程采用形成性考核,成績主要包括四部分:即職業道德、工作過程質量、實訓項目報告、 操作質量。其中:
(1)職業道德:在課程總成績中倒扣分 0~50 分。包括遵紀守時、認真負責、積極主動、踏實肯干、團結協作、嚴謹求實、愛護公物等方面。由教師評定。
(2)工作過程質量:包括實訓操作能力及表現和課堂交流討論表現。
實訓操作能力及表現:占30%,考核內容包括實訓前的準備情況、開停車方案的制定、操作的規范程度和熟練程度。由教師和小組內成員根據標準評定,小組內成員互評占 30%,教師評分占70%。
課堂交流討論表現:占30%,包括獲取信息、語言表達、自學、提出問題、分析問題、解決問題等能力。由小組互評和教師評分組成,項目匯報時根據標準進行評價,互評占 30%,教師評價占70%。
(3)實訓項目技術報告:占10%,每小組提交技術報告。報告格式按要求撰寫,寫作符合規范。由教師評分。
(4)操作質量:占30%,按崗位操作規程,對每次操作過程和結果進行評分。操作質量的評分由教師評分。
六是在教學過程中必須留給學生知識拓展的內容。在精餾項目教學中掌握基本理論和基本操作的基礎上,必須有學生拓展的內容。如精餾項目,塔的設計就是拓展的內容,不是所有學生都需要完成,完成的可以加分。
七是創新課程必須有實訓作為支撐,《化工單元操作及設備維護》課程建設有1300平方米工廠化的單元實訓車間,仿真機房工位數150個,配備單元操作仿真軟件,化工管路拆裝實訓工位齊全,完全滿足學生理實一體化教學需要,教學內容大部分在實訓場所完成。
4.課程實施過程中的問題及突破
創新課程的實施對教師的執教能力是一個極大的挑戰、他們必須能夠駕馭課堂,將知識和技能融會貫通,這對于老教師可能能做到,但對于年輕教師由于經驗不足、實踐能力欠缺難于把握。在我?;I教師年齡梯隊中,年輕教師占多數,如何能讓改革的思想成果貫徹和實施,我們組織專業帶頭人和骨干教師和部分年輕教師對《化工單元操作與設備維護》進行了全程288堂課的課程設計,包括教案、典型任務的選取、教學案例資源、PPT、習題、競賽方案、閱讀材料等,邊設計,邊研討,在這個過程中教師的理念得到了極大的更新,由開始的排斥接受積極參與,使教學改革得以實施。
5.創新課程的建設效果
通過本門課程設計和實踐,為今后化工專業建設和發展打下了堅實的基礎。
(1)由于創新課程的實施,我專業學生在歷次疆內技能大賽中獲得一等獎并代表新疆參加全國技能大賽獲得二、三等獎
(2)由于創新課程的實施,企業對學校和學生的認可度進一步提升,畢業生出現供不應求的局面,為企業舉辦技能大賽,為企業培訓人數每年達3000人
(3)學校成為全疆煤化工師資培訓基地,并舉辦全疆化工技能大賽,為新疆煤化工石油化工的發展輸送了大批合格人才
參考文獻
[1] 高等職業教育教學改革論壇――國際視野之德國
[2] 高等職業教育教學改革論壇――北京工業職業技術學院社會科學系
關鍵詞:基于工作過程 化工設備機械基礎 學習情境 設計
一、問題的提出
化工設備機械基礎課程是化工類專業的核心技術課程之一,也是一門與生產密切相關的工學結合課程。但在課程的教學實踐中,存在著諸多的問題,如學科體系編排的課程內容、課堂教學脫離生產實踐的教學模式,重視知識記憶而忽視過程的評價方式,這些問題的存在偏離了本門課程的學習目標,也偏離了職業教育的培養目標。因此,必須對課程進行工作過程導向的重新構建,而工作過程導向的學習領域課程開發的重點就是學習情境設計,以設計出用于教學的職業活動情境。通過創設基于工作過程的學習情境,有效設計該課程的教學內容、教學載體、教學方式,從而提高學生職業能力,為學生的就業奠定堅實基礎。
二、基于學科導向與基于工作導向的學習情境的比較
基于學科導向的課程,以學科邏輯為主線構架知識體系,以掌握學科知識為目的,其內容以學科知識點為主線,情境是傳授式的課堂教學,教學方式以陳述說理為主,多以知識點的記憶或理解程度的書面考核作為評價。
基于工作過程的課程,以工作要求為主線構建學習情境,目的是掌握工作過程中必需的理論知識與實踐技能,其內容以工作流程為框架,情境是理實一體的實踐教學,評價主要考核必需知識與實踐技能的掌握程度。
三、化工設備機械基礎課程的學習情境設計
1.調研工作崗位,定位課程培養目標
化工設備機械基礎課程主要培養學生具備基本的化工設備操作、維護和管理的專業能力,同時養成“科學操作、安全管理”的職業素養,為今后工作打下扎實的專業基礎。
通過與合作企業共同探討,以及對往屆生就業的跟蹤調查,學校醫藥化工類專業的主要就業崗位群定位為從事化學品生產領域的生產操作和化學分析崗位,生產操作崗位主要工種為化工總控工、有機合成工等。在化工生產崗位職責中,任何一項典型工作任務的完成都離不開化工設備和機械的操作、維護和管理。通過對本課程的學習,應達到以下課程目標。
(1)專業能力目標――能夠正確認識工藝流程中常用設備的結構和功能,能夠掌握化工設備的操作步驟和維護常識,能夠具備化工設備管理的相關知識,能夠查閱和應用相關技術資料,能夠運用所學知識解決一些實際問題,以適應將來的工作崗位。
(2)方法能力目標――使學生具有一定的工程分析能力、運用知識的能力、分析解決問題的能力、信息處理能力、自我管理與發展能力。
(3)社會能力目標――使學生初步形成認真負責的工作態度和嚴謹細致的工作作風,養成良好的職業素養。
2.分析職業能力,明確學習情境目標
課程必須與職業建立緊密的關系,才能滿足企業對人才的要求。因此,課程要依據所面向的職業標準和能力要求進行開發和設計,把職業標準和能力要求轉化成課程目標。學習領域是經職業工作過程分析,由職業行動體系中的職業“行動領域”導出的,致力于開發學生的職業行動能力。學習情境作為學習領域的具體化,應緊密圍繞學習領域課程的學習目標、內容及總學時,進行具體化的分解和設計,進而形成每一個學習情境的明確的能力目標、內容要求和學時限制。學習情境的目標要以職業行動能力來描述,以職業能力分析為基礎,面向整個工作過程,把職業需要的技能、知識、素質有機地整合到一起。
化工設備機械基礎課程的功能是培養學生能夠正確地使用化工設備進行操作,并且能進行安全維護、管理以及質量監控等,適應化工行業的發展的能力。根據職業崗位能力分析所確定的學習情境目標內容如下。
職業崗位:有機合成工、無機反應工、化工總控工。
職業能力:能認識常用化工設備的結構和功能,對設備進行操作和日常維護,能進行生產自動控制操作,對設備進行簡單的故障分析及管理,具有一定的機械設備操作安全常識。
學習情境目標:能識讀化工工藝流程圖,能操作典型化工設備和機器,能根據工藝條件合理選用設備,能對常用化工設備進行日常維護,能進行簡單故障分析和管理,能進行設備運行質量監控,能嚴格執行相關標準、工作程序與規范以及安全操作規程,有環保、安全、質量意識。
3.遵循認知順序,重構課程學習內容
(1)基于學科導向的課程內容是以知識傳授為目標,按照學科知識本身的內部邏輯結構展開的,體現的是以 “教”為中心的平行體系。在內容排序上,雖然在一定程度上考慮了學習者認知的心理順序,但是知識排序的方式與學習者知識習得的方式是分割的、不一致的?;诠ぷ鬟^程的課程內容是以培養能力為目標,按工作過程的不同任務的相關性來實現知識和實踐技能的整合的“串行”體系,體現的是以學生的“學”為中心。在內容排序上,依據行動順序的每一個工作過程環節來傳授相關的課程內容,使學生把循序漸進學習課程的過程,變成符合或接近企業工作過程的過程。
(2)基于工作導向重構課程學習內容,需要對教學內容進行選擇和序化。我們使用任務調查法,通過對學生、一線工人、技術專家、行業專家幾個層面的調查,結合相關的國家標準及學校的教學條件,在確定典型工作任務的基礎上,確定工作任務中涉及的實踐知識和理論知識,以及工作過程的排序,見表1。
表1 課程教學內容和排序的比較表
原有的課程內容和排序 基于工作過程的重構
第一章 化工設備基礎知識 學習情境1:識讀化工工藝流程圖
第二章 化工設備結構(換熱器、塔設備、反應釜、加熱爐等) 學習情境2:化工設備操作
(換熱器操作、精餾塔操作、反應釜操作等)
第三章 機械傳動基礎及運轉設備 學習情境3:化工機器操作
(干燥器、離心機、泵等操作)
第四章 化工設備維護、維修與管理 學習情境4:流體輸送
第五章 化工設備材料 學習情境5:化工設備安全
4.選擇任務載體,創設工作學習情境
每個專業面向的是不同的崗位,每個學習領域內容又比較復雜,就需要承載學習領域的物質形體,也就是創設學習情境的載體。化工設備機械基礎課程依據企業典型工藝流程及其工作過程,對教學內容進行整合序化,并轉化為與職業崗位相適應的課程學習情境。學習情境既涵蓋傳統課程體系的知識點,又使學生在 “工作情境”下進行學習,以完成典型工作任務全過程為目標,以具體實際工藝為載體,教、學、做相結合,理論與實踐一體化,實現由工作過程向教學過程的轉化。本課程學習情境劃分見表2。
表2 學習情境劃分表
工作過程 學習情境 子情境 教學載體
認識設備 識讀化工工藝
流程圖 工藝識圖 阿司匹林工藝流程
規范操作
簡單維護
質量監控 化工設備操作 換熱器
操作 乙苯氣-反應混合氣換熱工藝
精餾塔
操作 酒精回收蒸餾工藝
反應釜
操作 合成氨工藝
蒸發設備 濃縮果汁工藝
結晶設備
操作 制鹽工藝
化工機器操作 干燥器
操作 奶粉干燥工藝
離心機
操作 結晶砂糖分離工藝
泵、閥門操作 流體輸送過程
事故預防 化工設備安全 化工設備防護 化工事故案例
5.理實一體教學,突出學生學習主體
基于工作過程的學習情境設計,目的就是培養學生的綜合職業能力。傳統的課堂教學很難將理論和實踐緊密結合,理實一體的教學才能突出學生學習主體,有效地落實“做中學”,“學中做”的教學理念。為了使教學活動能夠逐步有序展開并推進,化工設備機械基礎課程的實施過程是理實一體的。教學實施主要是在模擬企業真實職業場景的校內化工仿真實訓室和實訓車間中進行。在教學活動中,首先通過視頻、實物、仿真軟件讓學生獲得與教學相關的工作環境感性認識,激發學生的學習興趣,進而獲得與工作崗位和工作過程相關的專業知識和技能。各學習情境的教學過程,真正體現學生作為學習主體的地位。學生帶著任務和問題有目的地去學習,查閱相關資料,聽取教師的理論講解,與教師在進行交流的過程中獲取資訊,在教師的幫助下進行決策。在計劃、實施的過程中,教師給予學生適當的輔導,最后教師參與學生工作成果的檢查與評估。學生在教學過程中,始終處于主體地位,通過真實的工作成果激發學生的學習積極性,改善教學效果。
下面以精餾塔操作學習情境為例。
學習子情境:精餾塔操作,學時:10課時。
學習目標:熟悉塔設備的結構、功能和使用原理;理解各類塔設備的工作特點和適用場合;掌握塔設備操作規程及DCS質量監控;初步進行簡單故障分析和安全事故
分析。
教學任務:通過教師引導、學生自學、討論等方式理解塔設備的結構和工作原理;理解各類塔設備的結構特點和使用特點;能根據工藝條件,合理選用塔設備;利用仿真軟件,掌握塔設備操作規程及DCS質量監控。
步驟:
(1)資訊――了解酒精回收蒸餾工藝,熟悉精餾塔結構,掌握工作原理。
(2)決策――分析精餾塔工作時的工藝條件,理解精餾塔的操作規程,并對相關故障和安全案例進行分析。
(3)計劃――討論操作規程,事故案例分析。
(4)實施――每組設置不同工藝參數,進行仿真操作,實訓操作,并對工作過程進行質量監控。
(5)檢查――實訓過程反饋和控制。
(6)評價――根據學生的實訓情況、學習態度、參與程度,對學生進行評價,教師進行總結和指導。
在職業教育過程中,只有嚴格按照基于工作導向學習情境創設的標準,才能更好地實施基于工作導向的課程改革,使學生在學習情境下,能夠對工作過程有一個完整而深刻的體驗,從而培養學生的職業技能,形成終身受益的職業素養,完成知識能力的建構與遷移。
參考文獻:
[1]嚴中華.職業教育課程開發與實施[M].北京:清華大學出版社,2009.
[論文關鍵詞]化工原理 “教學做”一體化 項目化教學 實訓基地建設
“化工原理”課程是研究化工單元操作過程規律,進行設計優化和操作優化的一門重要的實踐性、工程性、應用性的化工專業主干核心課程。通過該課程的學習,對于高職化工專業學生的綜合職業技能培養和職業素質培養起著主要支撐功能。高職“化工原理”課程的設計理念與思路:以職業能力培養為重點,與行業企業合作進行基于工作過程的課程開發與設計,充分體現職業性、實踐性和開放性的要求;課程設計基于多元智能的人才觀,能力本位的教育觀,工作過程導向的課程觀,行動導向的教學觀,學習情境的建設觀,工學結合、校企合作的課程開發觀等現代職業教育理念;借助建構主義學習理論,突出化工行業特色,建立“以化工項目任務為載體,以行動為導向,以完成綜合性工作任務為目標,教學做一體化的職教模式”。
一、基于工作過程導向,重構課程內容體系,全面實施“項目化教學”
“化工原理”課程遵循學生職業能力培養的基本規律,打破學科體系,重新構建教學內容。以真實工作任務及其工作過程為依據,整合序化教學內容,與行業企業合作進行基于工作過程的項目化課程開發與設計,全面實施“項目化教學”,把整個學習內容歸納分解為“流體輸送系統的認識”“液體的壓力測量”“管子的連接和閥門的安裝及使用”“列管換熱器的選型”等16個項目,科學引導學生對知識的掌握和強化應用能力的訓練,突出本課程的應用性、工程性特點,激發學生學習本課程的積極性。“項目化教學”是以項目為載體,工作任務為驅動,工作過程為行動導向,以能力為目標,以學生為主體,將理論與實踐有機結合,“教、學、做”一體化,使學生在完成任務的過程中掌握知識和技能。
通過教師到企業生產崗位調查,對企業一線技術骨干、工程技術人員和管理人員的訪談,完成化工單元操作崗位核心能力工作分析表,然后在企業人員共同參與的情況下,針對工作分析表分解出任務表,確定化工單元操作的工作過程作為課程的主線,并據此設計教學項目和學習任務。它是從生產實際出發,選擇典型事例作為教學的主題,以實踐為導向,教師為主導,學生為主體,師生通過共同實施一個完整的項目工作,并且共同評價項目工作成果而進行的教學活動。遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”這一“行動導向的教學觀”進行教學設計。本課程采用“教、學、做”合一的職教模式,在理實一體多媒體教室,實施開放式的教學方式,采取分組教學,發揮學生的主體作用,學生自主設計、策劃、完成、評價整個工作任務。學生為完成工作任務,在獲取信息、設計方案、制定操作規程、操作等完整實踐過程中“做中學,學中做”,從而掌握職業技能、獲得專業知識。根據“行為導向”原則,使學生在完成工作任務的同時,構建自己的經驗和知識體系,運用新學習的知識與技能解決過去從未遇到的問題。在每個項目教學內容完成后,選用實際工程案例對其綜合分析、解剖和總結,由此鞏固學生所學知識和增強工程應用的意識。
基于建構主義的項目教學法與傳統的教學法相比,有很大的區別,主要表現在改變了傳統的三個中心:由以教師為中心轉變為以學生為中心,由以課本為中心轉變為以“項目”為中心,由以課堂為中心轉變為以實際經驗為中心。課程追蹤企業對崗位人員的考核評價標準,根據行業技術水平的不斷發展,定期開展崗位工作調查,進行典型工作任務分析,努力追求工作過程系統化的課程教學模式,以滿足不斷提高的技術對從業人員的要求。
二、建立基于行動導向的“教學做”一體化職教模式
本課程主要是將“項目化教學”“案例教學”“多媒體教學”“化工單元操作綜合實訓”“化工單元操作課程設計”“計算機化工單元仿真實訓”“參觀實習”“生產性實訓”“企業頂崗實習”“先進輔助教學手段”“網絡教學技術”等多種教學方式有機地結合起來,融專業知識培養和素質教育、教學和生產實踐為一體。構建全面提高學生職業素質,突出實踐能力的“教、學、做”一體化的技能培養模式。
以培養學生具備基本職業素養和技能為目標,把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點??茖W設計學習性工作任務,改革教學方法和手段,合理設計實訓、實習等教學環節,融“教、學、做”為一體,強化學生能力的培養。進行化工單元操作實驗,探索學生校內學習與實際工作的一致性,課堂與實習地點的一體化。化工課程設計包括:列管式換熱器設計、填料吸收塔工藝設計、板式精餾塔工藝設計等。計算機化工仿真實訓技術,開發了虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。加強優質教學資源和網絡信息資源的利用,把現代信息技術作為提高教學質量的重要手段,不斷推進教學資源的共建共享,擴大受益面。
1 化工單元操作綜合實訓室。學院投資300萬元建成了“化工生產實訓基地”,包括化工單元操作實訓室、化工校內實訓基地,總建筑面積達2000平方米,擁有雷諾實驗、柏努利實驗、流體流動綜合實訓裝置、阻力綜合實訓裝置、離心泵性能綜合實訓裝置、管路拆裝實訓裝置、傳熱綜合實訓裝置、過濾綜合實訓裝置、精餾操作綜合實訓裝置、吸收操作綜合實訓裝置、干燥綜合實訓裝置、流態化干燥綜合實訓裝置、氣體膜分離綜合實訓裝置、洞道干燥實驗裝置、板框過濾機及過濾實驗裝置、雙錐回轉真空干燥器、箱式干燥器、水環式真空泵、結晶器、DCS化工過程控制系統等實驗實訓裝置一百多臺套。經過多年的建設,綜合實訓室現具有符合要求的各種設備,功能齊全,實訓效果良好,能夠滿足化工原理“教、學、做”一體化教學的要求。
2 化工仿真實訓室。學院建設了化工單元仿真實訓室及化工裝置仿真實訓室,配置了200臺計算機和北京東方仿真公司的化工仿真實訓軟件。通過形象、科學、簡易、安全、經濟、有效的化工仿真模擬技術,可進行化工單元仿真實訓和模擬真實的化工生產操作?;卧抡鎸嵱柊ǎ弘x心泵、精餾塔、換熱器、液位控制、吸收解吸、固定床反應器、流化床反應器、壓縮機等?;どa仿真實訓操作包括:乙烯、聚丙烯、乙醛氧化制醋酸、催化裂化、催化重整等裝置,具有模擬工廠開車、停車、正常運行和各種事故現象的處理,再現真實生產過程的實施動態特性。達到了既能對生產實際有一個很好的認識,又能親自動手進行反復操作,更全面、具體、安全和深入地了解不同的化工生產操作,鍛煉提高了學生的專業應用技能。
3 先進輔助教學手段和網絡教學資源。配套了先進的輔助教學設施,如教學課件、教學錄像片以及教學模型等。圍繞教學內容制作課程的ppt、Flas素材、CAI教學短片,以及網絡教程和習題訓練等,利用人機相交界面的多媒體效果,拓展學生視野,提高了學生的學習積極性、學習興趣和學習效果。同時提升了教學團隊應用現代教育技術設施的能力,顯示了利用現代教育技術和教學設施開展專業課教學的優勢和成果?!痘ぴ怼氛n程配套的課程標準、授課計劃、教案、習題、授課錄像、實訓指導書及參考文獻目錄等都已經在校園網上開放,初步實現了優質教育資源共享。
三、大力推進工學結合,校企合作,培養高素質技能型人才
1 校外實習基地的建設與利用。加強建設實訓實習基地是彰顯高職辦學特色、提高教學質量的重點。學院大力開展校內實訓基地建設,不斷改善實訓實習條件,建成中央財政支持的校內生產性實訓實習基地;并且根據化工技術專業的人才培養要求,充分利用瀘天化、四川天華等二十多家大型化工企業,建設適合化工專業人才培養要求的校外實訓實習基地。校企共建“校中廠、廠中校”實訓實習基地。以校企合作為模式,進行參觀實習,師生共同參與校內外生產性實訓和企業頂崗實習,提高了學生的實際動手能力,強化了學生能力的培養。并且建立了完整的教學質量保證體系和“多元性”的考核評價體系,取得了良好的教學效果。
2 建設具有雙師素質的教學團隊。本課程教學隊伍的建設和配置,充分考慮了專業教學對雙師素質、校企合作、工學結合的基本要求,建成有專兼職教師組成的教學隊伍。安排專任教師到企業頂崗實踐,積累實際工作經歷,提高實踐教學能力,使專任教師都成為“雙師型”教師。并且聘請20位校外兼職老師,他們具有專業理論基礎和豐富的實踐經驗,能勝任本課程的實訓實習的指導、課堂教學、項目開發等工作任務,為課程“教、學、做”一體化的實施提供了有力的保障。
關鍵詞:工程意識;基礎化學;實驗教學
1結合生產實訓設計基礎化學實驗項目
1.1對接企業需求開發實訓項目
目前,畢業生工程實踐能力不強、創新意識薄弱現象大量存在。究其原因主要有兩點,一是由于企業生產特點等原因,使學生在企業實習時很少有動手操作的機會;二是學校實踐訓練與企業需求脫節或實踐訓練環節不完善,使學生工程意識培養和實踐創新能力提升不連續。針對學校實踐訓練與企業需求脫節問題,許多高校已經或開始籌建校內實訓中心[7-9]。對于地方高校而言,實訓中心應對接區域經濟發展需求,結合專業特點和培養目標,以提高學生實踐創新能力和工程實踐能力及培養企業需要的高級專門應用型人才為核心,開設實訓項目。具體實訓項目應以實際工程項目為引導,將實際工程項目的設計思路、實現過程與設備、過程監控等展現給學生,使學生通過項目訓練充分體驗企業的生產過程。乙酸乙酯生產、無機鹽類生產、甘油催化加氫制備丙二醇是比較成熟的實訓工藝,在不少高校已有應用。
1.2以實訓項目引領實驗項目設計
學生工程意識培養不可能一蹴而就,而需要循序漸進。以乙酸乙酯生產實訓項目為例,圍繞乙酸乙酯的制備、分析、純化,設計了乙酸乙酯的制備、乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數測定、乙酸乙酯與乙醇的分離等系列基礎化學實驗項目。該系列項目旨在對接專業實驗和實訓,一以貫之地遞進式培養學生的實踐動手能力和工程意識。每個實驗項目都融入了工程意識培養的理念。其中,乙酸乙酯的制備實驗定位于工業生產乙酸乙酯的核心反應,通過實驗學生要明確反應的選擇、條件的控制及反應流程;乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數測定實驗定位于化工生產中的產品純度分析,通過實驗學生應熟悉利用多種方法分析、評價產品中乙酸乙酯純度的實驗方案;乙酸乙酯與乙醇的分離實驗定位于化工生產中提高產品純度的手段,通過實驗學生應學習反應精餾、萃取精餾等操作及分離液態混合物的手段等。
2結合工程意識培養需求確定實驗教學目標
設計了實驗項目之后,還要根據工程意識培養需求,確定實驗教學目標。在基礎化學實驗中,首先要使學生懂得,基礎化學實驗的一項重要任務就是為工業大規模生產做好實驗室研究,從而引起學生對基礎化學實驗的重視,激發學生對基礎化學實驗的學習興趣。具體到實驗項目,乙酸乙酯制備實驗的教學目標是使學生通過分析不同反應條件對產品產率的影響,明確化工生產中條件控制的重要性;乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數測定實驗的教學目標,是使學生學會利用紅外光譜分析純度的同時,了解紅外光譜在化工生產中的應用;乙酸乙酯與乙醇的分離實驗的教學目標,是使學生掌握蒸餾操作原理及蒸餾在化工生產中的應用等。
3結合實驗項目改革教學方法和考核方式
3.1教學方法改革
在完善項目設計的基礎上,教學方法是提高教學效果的關鍵環節。調研發現,目前存在的主要問題是,教師在基礎化學實驗教學中作用過大,而學生則一直處于從屬地位,學生主動實驗的興趣不高,做實驗像藥劑師“照方抓藥”,邊看講義邊操作,甚至完成實驗后也不知做了什么,這樣的實驗教學效果難以令人滿意。針對這一問題,在實驗開出前,應帶領學生參觀實訓工藝,并基于教師的講解,使學生明確如下兩點:一是乙酸乙酯生產主要包括制備、純化和檢測三大工藝流程;二是產品投入工業生產一般要經過實驗室研究、小試、中試等過程,既包括反應的設計,又包括設備和工藝流程的設計。然后要求學生分小組查閱相關文獻資料,完成《乙酸乙酯的工業制備方法》總結報告,并以PPT形式在課程平臺上展示和互評,同時教師對學生進行成績評定。以乙酸乙酯制備實驗為例,實驗前教師通過課程平臺等給出實驗的關鍵問題,如:由乙醇和乙酸制備乙酸乙酯的反應條件是什么?為何要嚴格控制溫度,可能的副反應有哪些?如何提高乙酸乙酯的產率?如何確保產品純度,洗滌過程中選擇洗液的依據是什么,有何作用?教師根據學生網上回答及預習實驗報告情況給出實驗預習成績。之后,教師上傳蒸餾操作視頻,要求學生觀看并掌握操作規范與要領。實驗過程中,應注重學生規范的操作習慣和嚴謹的學術研究態度的養成,使學生系統掌握有機物的蒸餾、洗滌和干燥等基本操作。實驗結束后,要求學生在完成實驗報告的同時,思考如下問題:如何證明生成的產物是乙酸乙酯?若生成的乙酸乙酯中有少量乙醇,如何除掉?針對上述兩個思考題,即可順勢提出乙酸乙酯紅外光譜分析及物理常數測定和乙酸乙酯與乙醇的分離兩個實驗項目。該兩個實驗項目的推進均采用小組協作式教學法,旨在培養學生自主發現問題、分析問題、解決問題的能力。學生通過資料查閱和小組討論,提出實驗方案,教師協助、指導方案的修改。在確定方案的基礎上,由學生自主開展實驗,實驗過程中發現問題、提出問題后,共同研討,最后完成實驗報告。教師根據學生實驗方案的設計、實驗過程中操作的規范程度、解決實際問題的能力及實驗報告完成情況,給出實驗項目的綜合成績。
3.2考核方式改革
基于基礎化學實驗的教學目標及對學生工程意識和創新能力的培養要求,基礎化學實驗的考核成績包括過程考核成績和期末基本操作考試成績2部分,分別占65%和35%。過程考核成績由4塊組成:網上交流學習10%,參與互動答疑5%,知識點檢測10%,預習和實驗報告(主要考查點是報告的完整性、規范性及創新性等)40%。期末基本操作考試重點考查學生對儀器的使用和對典型裝置的搭建等,學生隨機抽題參加考試。
關鍵詞:中職;化工原理;教學;策略
化工原理課程是化工及相關專業都開設的一門重要的專業基礎課。它綜合運用基礎知識,分析和解決化工生產過程中各種物理操作問題的技術基礎課[1]。其教學的目的使學生了解、掌握化工生產中各單元操作的基本原理、典型設備的結構、操作及計算方法,幫助學生樹立牢固的工程觀念,培養學生解決工程實際問題的綜合能力,為即將進行的專業課學習打下堅實的基礎[2]。對學生來說,只要將來從事化工技術工作,無論在什么樣的崗位,都不可避免地會遇到各種單元操作問題,這就要求學生必須熟練掌握各類典型的化工單元操作。
筆者在化工原理教學的過程中不斷地探索如何把化工原理教學與職業教育有機結合起來,使學生真正掌握各類典型化工單元的操作,從而使學生很好地服務于化工行業。本文從化工原理教學實際出發,就化工原理的教學策略進行了探討。
一、準確定位,以培養技能型人才為目標從本質上來講,社會所需的人才可分為兩大類:一類是認識世界本質屬性及其客觀規律的學術型人才;另一類是改造世界即利用客觀規律服務于社會實踐的技能型人才。中等職業教育應當以培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的技能型專門人才為根本任務。只有定位準確,才能滿足社會對各類人才的需求。也就是說,職業教育的辦學定位應該是為區域經濟和社會發展服務。培養目標定位應該是技能型專門人才。另外,本人在與企業接觸的過程中,針對企業需要的人才類型和對技能型人才的全面要求進行了深入調研,并結合中職教育的特點,在教學的過程中盡量把握與生產實際結合緊密的設備、原理、操作、故障及預防措施等知識點,多下功夫,下大功夫,一定要讓學生真正地掌握;而對學生掌握起來難度較大的理論推導和不必要的計算要求要降下來,結合實際內容巧妙地簡化處理,讓學生掌握理論推導和此類計算的目的即可,這樣做的目的是要培養學生分析問題和解決問題的思路;在考試這個環節上,應該“學”“考”結合,理論性很強的計算盡量不出或者少出,多出與實踐相關的知識點,不給學生造成誤導或困惑。
我認為這樣更貼近中職教育的目標,如此培養的學生才能更好地立足于實際的工作崗位,并為將來走向工作崗位后的快速成長和長足發展打下堅實的基礎。
二、改變教法,盡力體現以學生為本溫總理指出:“教育是心靈與心靈的溝通,是靈魂與靈魂的交融,是人格與人格的對話?!敝新毥處熢趯I課授課時必須充分了解并認識中職學生的特點。中職學校的招生實施的是注冊式入學,入學門檻很低,學生的文化基礎很弱,再加上傳統思想的影響,對他們形成了他們是“差生”的心理暗示。在一些地區的普通高中的光榮榜上,考上高職的學生名字是不會登在光榮榜上的,甚至一些地區計算升學率的時候,高職也不在計算范圍。高職尚且如此,中職教育在傳統觀念中的地位可想而知。在這種情況下,中職化工原理的教學要想達到溫總理所描述的境界,就必須突破傳統單一的教學方法。筆者在教學實踐中嘗試了幾種方法,并把綜合運用,收到了良好的效果。
1實驗
化工原理課程中涉及很多單元操作對應的設備,對這些設備的工作原理、部件和規范操作是中職教學的重點之一。在講解到此類內容時,把上課的地點選在實驗室,經過觀察發現,學生進到實驗室后學習的狀態和在教室明顯不同,他們精神煥發,積極性強,自主觀察和歸納總結的能力很強。比如在講到離心泵時,帶學生進實驗室,通過觀看模具,不但讓學生了解了離心泵的外部特征、進出口位置,更讓學生清楚地看見離心泵內部葉輪是什么樣子的,泵殼的形狀是什么樣子的。通過直觀的感知后,自發或在老師的啟發下進行歸納總結:進出口的位置為什么那樣設計,不同的葉輪有什么應用上的區別,泵殼為什么做成蝸殼狀,等等。學生再次進到離心泵的特性曲線及流動阻力實驗室,進行實驗時,盲目性就小了很多。知識的積累過程也是興趣很濃的積極探索過程。通過這個教學過程的奠定,在后續環節的教學效果明顯改善。
2多媒體
在教學過程中如果遇到了實驗室或者是模具室受到資源或者效果的局限,一時無法開展內容,而單純的理論講授又無法很好地令學生掌握知識點的問題時,可以采用多媒體教學。比如,各種各樣的閥門匯總、填料類型、換熱器、離心泵的不正常操作現象,精餾塔的液泛現象、漏液現象等。通過多媒體的模擬、三維演示或者真實運行的錄像等的播放,讓學生生動直觀地掌握知識或者對某些理論知識進行有效的鞏固。實踐證明,運用多媒體技術進行化工原理的教學,在老師層面上看,與單純粉筆加黑板的講授相比,工作量和難度都可大大降低;對學生來講,則有效地降低了知識的難度。演示更加直觀生動,淺顯易懂,深受廣大學生的歡迎。
3化工仿真技術
化工仿真是利用先進的計算機仿真技術在線典型化工生產流程和操作的過程。該系統可模擬生產中的各種數據的生成和變化,使學生在非常逼真的環境下進行練習,可以讓學生不進工廠就能了解到化工生產裝置的生產過程,通過實際動手操作,完成對生產裝置實際操作的培訓,鞏固所學理論知識,將理論與實踐統一起來[3]。通過此階段的練習,做到了理論與實際的緊密結合,一方面提高了學生的學習興趣,另一方面加深了學生對所學理論知識的理解和掌握。無論是本人的實踐,還是同行的經驗[4]均可以證明,化工仿真教學是具有綜合作用的教育手段,教學中教師利用各種方法可以幫助學生掌握理解教學內容。學生置于仿真環境中,可以充分調動感觀通道、運動通道和思維通道的學習機能,有效地提高學習效率。
新疆輕工職業技術學院化工學院(以下簡稱“我院”)的化工單元仿真包括離心泵、換熱器、精餾、吸收解吸、干燥等單元。在化工仿真教學中,學生可以通過仿真軟件實現對裝置的冷態開車、正常運行故障的處理和正常停車等操作,真實的再現生產過程,使學生不進工廠就能實際了解化工生產裝置的生產和操作,完成對生產裝置實際操作的訓練,實現了理論學習與實踐的統一。從學生的感受來說,化工仿真軟件貼近真實生產操作,還具有很明顯的交互性和重復性,在仿真系統上可反復進行開車、停車訓練。學生可根據自身需要有選擇性地學習,靈活掌握學習進度,體現了以學生為本的個性化教學,同時在事故訓練環節,不但培養學生通過技術參數的波動對事故原因的定性能力,同時也強化學生的工程意識和安全操作意識。
4實訓
通過了以上各個環節的教學之后,學生對于該掌握的知識有了相當的了解,并具備了簡單應用的基礎,要想與企業的實際生產更加貼近,實訓成為化工原理教學中頗具代表性的教學環節。在實際教學中若采用仿真教學與現場實訓一體化,對培養學生的職業技能來說是最理想最有效的辦法。我院的實訓裝置將DCS系統與現場的精餾塔單元、吸收解析單元、離心泵-換熱器-液位控制綜合單元相結合,實現了與企業化工總控裝置基本一致的仿真、現場實訓一體化體系。實訓教學中,實訓室制訂了嚴格的規章制度、生產指標,操作目標明確,因材施教,循序漸進,讓每一個學生從認識裝置到摸管線、最后實現獨立熟練地完成裝置的開、停車、工藝參數的調整等操作。參加訓練的學生不但加深了對理論知識的理解,而且在操作技能上有了質的飛躍,工作后能很快適應工作環境,深受用人單位青睞。
此外,在實訓的過程中,根據班級人數的多少和知識水平的差異,可以因材施教,嘗試項目化教學和行動導向教學以及小組教學模式。這不僅有利于知識的掌握,還培養了學生的分工、合作意識、團隊精神等,有利于學生情商的發展,也為以后職業生涯的規劃和發展奠定基礎。
三、及時激勵,激發學生的學習興趣托爾斯泰曾經說過:“成功的教學,不是強制,而是激發學生的興趣?!敝新毜膶W生,入學時年齡普遍在十五六歲左右,處于青春期后期,著名的心理學研究專家埃里克森也認為:“處于這一階段的人需要一種不斷增強的自信心,一種在經歷中形成的內在持續性和同一感(一個人心理上的自我)。如果這種自我感覺與一個人在他人心目中的感覺相稱,很明顯這將為一個人的生涯增添絢麗的色彩?!彼裕プ∵@一時期學生的心理特點實施有效的激勵,不僅對專業知識的掌握十分有利,同時對學生的心理健康乃至整個人生都有深遠的影響。筆者說的激勵主要是在精神層面上由于學生的自我努力而得到的認可。筆者在教學的過程中認真觀察學生的舉止,就算從他們的眼神中發現其小的進步,也會進行口頭上的表揚;在實驗或者實訓過程中為他的團隊合作精神和獨立的思維而加平時分并告知于他們;在學習的任一環節都為他們的一點小進步而及時的鼓勵,有時哪怕只是一個肯定的眼神。
在得到及時的肯定和激勵后,學生感覺到了同學與同學之間共同進步的喜悅,更感受到了與老師心靈與心靈上的溝通,學習興趣隨之而來,學習逐漸變成了一個十分愉悅的過程,學習的質量和效果大大提高了。
四、結語總之,在化工原理的教學中只有牢牢把握住中等職業教育的特點,才能準確定位,才能在教學的過程中做到有的放矢。在教學實施環節,要注意各個環節間的配合,每一次配合都可以看成是理論指導了實踐,又通過實踐加深了理論的理解和記憶,而且這種建立在理解之上的記憶才更加深刻和持久,真正讓學生做到了“在學中做,在做中學”。這樣才能進一步提高學習的質量,把德育教學和素質教育隱形到了化工原理的教學過程中,從而促成了學生和老師的雙贏局面。
參考文獻:
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〖=2〗丁幫文.化工原理教學改革中的幾點經驗與體會〖=J〗.化學工程與裝備,2009(09):198―199.
關鍵詞:化學反應工程;實踐教學;改革
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)41-0136-02
化學反應過程是化工生產過程的核心,流程中反應器的投資不一定最大,但反應器的設計精度、操作控制精度均要高于其它設備,是決定最終產品產量和質量的關鍵部位?;瘜W反應工程是一門研究工業反應過程的開發和反應器設計、優化、放大的工程學科。目標是通過學習培養學生分析、解決工業反應器設計、操作和控制中遇到的實際工程問題的能力。化學反應工程是人類從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的,它離不開科學實驗和生產實踐。學生在學習時普遍感到理論抽象、數學推導繁瑣、工程問題多,不少學生認為化學反應工程課程是大學中最難學習的課程之一。本科生的工程背景知識不足,僅靠理論教學難易將反應工程基本原理與工業反應過程有效結合,難易將知識內化為學生的能力。開好這樣一門課程,改革實踐教學是深化書本理論知識、強化工程應用能力的有效途徑之一。為此,青海大學化工學院(以下簡稱“我院”)在加強實踐性教學方面進行了一系列的探索,采取加大課程實驗、開設課程設計、開展反應器操作仿真實訓、鼓勵學生參加科研活動等一系列改革措施,取得良好的教學效果,顯著加深了學生對化學反應工程基本原理的理解,有效提高了學生在反應器設計、科學實驗研究、反應器操作等方面的實踐動手能力。
一、開設課程設計、培養學生應用知識和反應器優化設計的能力
我院開設了為期2周的化學反應工程課程設計,要求每個學生獨立完成硫酸轉化器設計,采用二轉二吸中的“3+1”或“2+2”式工藝、四段間接換熱絕熱式固定床催化反應器。每個學生的設計規模、進一段的原料氣組成、凈化率、轉化率、吸收率不相同,學生自己查閱文獻資料、查找設計方法、搜集計算公式、選擇工藝參數進行設計。完成后撰寫設計說明書,內容包括設計任務書、目錄、設計方案簡介、工藝計算、設計結果匯總、設計評述與討論、參考文獻,等等。設計過程中學生之間廣泛討論,商討設計方法,學習氛圍濃厚。雖然過程相似,但設計條件不同,每個學生都要單獨完成自己的設計任務。通過該課程設計,學生對固定床催化反應器的形式和特點,固體催化劑的性能、內擴散有效因子的概念和計算方法,平衡溫度、平衡溫度曲線的概念和繪圖方法,最佳溫度、最佳溫度曲線的概念和繪圖方法,各段進出口溫度、進出口轉化率的最佳分配方法,利用本征動力學方程,通過數值積分計算反應時間的方法,催化劑用量的計算及校正方法,反應器直徑、高度及其它附件尺寸的計算方法等知識點,有了深刻的理解和較好的掌握。
二、逐步加大實驗、鞏固所學知識、培養實驗動手能力
對于化學反應工程這種實踐性很強的工程學科來說,實驗是學生參加實踐獲取知識所必需的學習途徑。而化學反應工程的主要研究方法也是應用理論推演和實驗研究工業反應過程的規律而建立的數學模型方法。所以教會學生如何建立各類實驗反應器,如何進行實驗設計、反應條件選擇和數據處理非常有用。為此在課程建設中,我院通過專業實驗課、綜合設計型實驗課,逐步加大與化學反應工程有關的實驗。目前開設多釜串聯流動特性的測定、管式反應器流動特性測定兩個驗證型實驗;開設乙酸乙脂水解反應動力學的測定、乙醇催化裂解制乙烯反應動力學測定、乙苯脫氫制苯乙烯、反應精餾制乙酸乙酯等四個綜合設計型實驗。通過實驗,學生對返混、脈沖法、階躍法的概念以及停留時間分布的測定方法,多釜串聯模型、軸向混合模型的流動特性,理想流動反應器與實際反應器停留時間分布的區別,連續均相流動反應器的非理想流動情況及產生返混原因,全混釜中連續操作條件下反應器內測定均相反應動力學的原理和方法,反應精餾與常規精餾的區別,連續流動反應體系中氣――固相催化反應動力學的實驗研究方法,溫度、濃度、進料流量對不同反應結果的影響,轉化率、選擇性及收率的概念及計算方法等知識點,有了透徹的理解。課堂上學習的理論知識,不但在實驗中得到驗證和鞏固,而且得到了應用,掌握了反應動力學的實驗測定和相關設備的使用方法。
三、開展仿真實訓、培養實踐操作能力
我院以前有四周生產實習,實習中遇到企業為了安全和效益等因素不允許學生親自動手操作時,學生得不到實際操作設備的鍛煉機會;一般實習一個化工產品的生產過程,學生掌握了工藝流程、生產原理之后,實習后期學習興趣、主動性降低,影響實習效果等問題。而且目前大部分化工企業采用DCS控制,技術員主要在控制室通過電腦操作控制生產過程。隨著信息時代的到來,計算機仿真技術的應用越來越廣泛,采用仿真技術將復雜的工業反應過程虛擬化,從而在計算機上以“慢速”再現反應過程及變化特征,將“抽象”化為“形象”,動態演示工業生產過程。并且,仿真實訓具有無消耗、無污染、可重復操作等優點。為此我院購買了北京東方仿真軟件技術有限公司的化工培訓軟件,在校內建立仿真實驗室,開展仿真實訓教學。將以前四周全在企業的生產實習改為前兩周在企業生產現場實習,后兩周在校仿真實驗室開展仿真實訓。目前我院開設的與化學反應工程有關的仿真實習項目有固定床反應器單元、流化床反應器單元、間歇反應釜單元,以及30萬噸合成氨生產工藝中的反應部分、甲醇生產工藝中的反應部分,等等。學生要進行冷態開車操作、正常生產操作、停車操作、故障處理操作,以及單人單工段、多人單工段、多人多工段等操作環節的實訓。通過仿真操作訓練對于學生了解化工反應過程、以及工藝和控制系統的動態特性、提高對化工生產過程的運行和控制能力具有特殊效果。這種運行、調整和控制能力,集中反映了學生運用理論知識解決實際問題的水平。所以,仿真訓練是運用高科技手段強化學生掌握知識和理論聯系實際的新型教學方法。
四、參與科研活動、培養創新能力
化學制藥技術專業是河北省教學改革試點專業,專業的建設致力于探索服務地方經濟發展需要、產學研緊密結合、高職特色鮮明的人才培養模式。即以培養高技能、高素質應用人才為目標,以就業為導向、培養學生職業核心能力為核心,形成了“以化學制藥技術為主體,制藥設備維護和醫藥營銷為兩翼,同時踐行真實職業環境育人”的“一體兩翼,實境育人”課程體系。
一、“一體兩翼”的課程體系的構架
2001年石家莊市提出了建設“藥都”的目標:計劃將本市建成國內最大的抗生素、維生素生產基地以及國內外具有一定優勢的半合成抗生素、生物制藥基地與中藥現代化基地,形成在國內有較高知名度的“藥都”。按照高等職業教育“能力本位觀”的要求,針對制藥行業一線職業崗位群對知識、能力、素質的實際需求進行調研,發現在大量需求化學制藥生產、運行、管理崗位的同時,圍繞制藥技術的設備維護崗位和藥品營銷崗位也成為制藥行業人才需求增長點。基于上述市場調研結果,石家莊職業技術學院經過專家指導委員會論證,確定了以化學制藥技術為主體,制藥設備維護和醫藥營銷為兩翼的“一體兩翼”課程體系架構,這種“一體兩翼”課程體系按類型由實踐和理論兩個教學部分組成。
1.實踐教學體系構成
(1)基本技能模塊。具有良好文化修養、美學修養、紀律觀念、具有較強自學基礎和能力、科學鍛煉身體的基本技能:通過政治理論與道德修養、軍訓、體育等實訓課程來形成;計算機、英語應用能力:通過英語課的聽說訓練、上機實訓來形成。(2)職業基本技能模塊。具有基礎化學實驗知識的學習、操作、分析、設計能力;化工生產設備認知、操作、設計、維護等基本能力;化工生產系統基本參數測量及自動控制的基本能力;識、讀企業生產設備圖和工藝流程圖的基本能力;化工生產過程中進行零件加工、設備維修及檢修的基本能力;藥品生產過程關于原料、中間體、產品的分析檢測的基本能力;通過基礎化學實驗、化工機械實訓、化工儀表及自動化實訓、藥物合成實驗及藥品分析實驗來形成。(3)雙證書模塊。中級分析工證書:化學實驗的基本操作技能;實驗室常用設備的使用、保養;常用試劑的配制方法,實驗數據的處理能力;通過分析工培訓來形成。(4)主體核心技能模塊。具有化學合成藥物生產的實用基本技能、工藝生產控制的基本能力、工業生產認知基本能力。(5)設備維護方向技能。具備常見化工制藥機械的有關維護、維修、安全使用等基本能力。(6)醫藥營銷方向技能。具備各種醫藥產品的營銷策劃、推銷能力等?!耙惑w兩翼”所需的能力通過專業技能測試、生產頂崗實習、工作實習等形成。
2.理論教學體系構成。以職業崗位群需求為中心設置課程體系。一個“主體”:化學制藥技術工藝操作控制方面以有機化學、化工原理、藥物合成反應、藥物分析與檢測技術、制藥工藝學、工業藥劑學、制藥工程設備、藥事管理等課程為主?!皟梢怼保涸O備維護方面以化工機械基礎、化工儀表及自動化、制藥機械和設備維護為主;藥品營銷方面以藥理學、藥物化學、藥品營銷學為主。這種課程體系的架構增強了專業培養的靈活性、適應性,突出了人才培養的針對性和實用性,滿足了社會經濟發展對人才的需求。
二、“實境育人”教育教學方法
1.校內“實境育人”環境。校內實訓基地不斷地改善實驗、實訓條件。在原有化學基礎實驗室、化工原理實訓室、有機合成實訓室、分析測試實訓室、純化水實訓室的基礎上,又建成了制藥專業中試車間,改造了純化水實訓室,又新上純水自動化灌裝線一套。
制藥專業中試車間,按照“教學、實用、安全、規范”四大原則進行安裝設計,車間內部分為動力區和生產區,公用工程齊全,蒸汽、冷凍鹽水、壓縮空氣、循環冷凍水等全部按照制藥廠實景要求安裝,是一個小型化的制藥車間,實現了院校與企業工廠的“零距離”接觸,為學生課程實習、頂崗實習提供了一個完整的校內實境教學平臺。在車間內不僅可以進行加熱、制冷、高壓等反應操作,還可以進行固液分離、流體輸送、干燥、精餾等操作,并可以進行化工原理、化工儀表及自動化、化工機械、化學反應工程等多門課程的現場教學,是一個完整的實境教學基地。
為了使實驗、實訓設備更加貼近教學,提高學生的綜合實力,學院又購置了14個單元的化工仿真車間,在此化工仿真車間學生可以模擬例如離心泵、換熱器、壓縮、吸收、精餾、間歇反應、連續反應、加熱爐、常減壓蒸餾等操作。仿真車間涉及的仿真軟件都具有真實的工業背景,工藝流程、設備結構和自控方案都來源于實際;精選的單元操作內容都是制藥工業中最常見的;操作與控制界面先進;突出操作實踐。仿真車間的建成和使用,在實境教學中也發揮了巨大的作用。
2.校外“實境育人”環境。加強校內實驗實訓條件建設的同時,根據學生職業能力培養的要求,充分利用社會資源,依托行業優勢,加強校外實習實訓基地的建設。近幾年,化學制藥技術專業先后選擇了一批技術裝備先進,管理科學規范,生產規模適度的生產企業,采用多種方式與之合作,共建校外實訓基地。
采用走出去的方式與石家莊某制藥廠合作,共建藥物制劑實訓基地。專業課的課程實驗、工程實驗、畢業設計均可在工廠由專業教師和工程技術人員共同指導完成,學生以工人的身份在生產一線跟班勞動,在生產實踐中學習,使學生對藥品生產過程的工藝、設備、車間布置、勞動組織、產品物流、市場狀況、環保要求和新材料、新工藝研究開發等有全面的了解和認識,為“零距離”就業奠定基礎。通過與多家企業建立教學、研發和技術服務的關系,使產學研合作模式初步形成,極大地促進了化學制藥專業的發展,達到了校企合作,互惠雙贏的目的。
3.“實境育人”的實踐教學體系。強化實踐教學,使學生的大部分精力放在提高自身技術操作水平和技術改造水平,主動適應社會的需要。把實踐教學內容貫穿于整個教學過程中,形成“工學結合”的實踐教學內容體系,建立了相對獨立的六步走實踐教學體系:即進行化學實驗的基本訓練和對生產企業的體驗實習、進行職業基礎課程的實訓和雙證書培訓、進行職業技術課程的實訓與實習、頂崗實習、進行專業技能的訓練與測試、進行工作實習或畢業設計。環節中滲透愛崗敬業、艱苦樸素、吃苦耐勞等人文素質的教育。
三、“一體兩翼、實境育人”課程體系實施的保障機制
1.規章制度建立與執行。學院積累多年教學管理經驗并遵循教育規律,制定和形成了教學管理規范和教學管理制度,制定了教學管理文件匯編,使教學管理規范化和科學化。我系根據各專業特點,進一步完善和健全系級教學管理制度,建立健全學生管理規章制度,并聘請了6位具有高級職稱、實踐經驗豐富的知名專家成立了“專業指導委員會”。教學工作嚴謹、規范,嚴格執行各項教學管理制度,形成了一套行之有效的教學質量監控體系。
2.實力雄厚,愛崗敬業的教學師資隊伍。化學制藥技術專業現有專任教師17人:其中教授2人,副高職5人;具有雙師素質教師13人;碩士研究生8人;院級骨干教師8人。本專業教師在高職教育的改革中邊探索邊總結提高,取得了良好的教學成績。
3.教學質量標準健全。制定《教學管理規范》,對課堂教學、實習、實訓等各教學環節都制定了標準和要求。還根據學生提前就業所帶來的對教學過程的影響,在廣泛調研的基礎上制定了“關于加強畢業設計(畢業論文)工作的意見”、“提前就業學生教學要求”、“學生工作學期教學組織和管理辦法”等文件,及時解決教學過程中出現的問題,適應新時期教學需要。
四、“一體兩翼、實境育人“課程體系的成效
1.實踐能力大幅度提高。課程體系能滿足培養目標對職業能力培養標準的要求,并能根據技術發展的實際予以更新。這套完整的課程體系從化學制藥專業2001級開始策劃建立并實施。幾屆學生下來,學生的實踐動手能力得到很大提高。
2.高就業率。幾年來,已經有400多名學生在校內外實訓基地完成實習實訓任務,基本實現了“工學結合”的教育模式,學生“零距離”上崗。一次就業率達95%以上。
3.實質性辦學。有校內的實訓車間作基地,與多家企業實現資源共享、信息共享,建立了緊密的合作關系,并與幾家企業開展實質性聯合辦學的探索實踐。
4.高就業質量。由于企業參與教學全過程,培養的學生符合企業的用人要求,因此,畢業生更加適銷對路。并受到用人單位的一致好評。
5.落實雙證書。2004年首次開展“化學檢驗工中級工”的培訓和考核工作,02級60名制藥專業學生全部拿到《化學分析中級工》證書,增強了學生就業的競爭實力。04級將分析工培訓納入人才培養方案,所有學生經過培訓,既能拿到證書。