时间:2023-02-27 11:17:50
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇精馏实训总结,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
实训是高等职业教育教学中的重要实践教学环节,它是为了熟练掌握某种技术或技能而在真实或仿真的环境中进行反复训练的活动,主要包括对学生进行单项能力和综合技术应用能力的训练,也包括职业岗位实践训练,其目的是使学生熟练掌握职业技术技能,并培养学生的职业素质。所以,实训教学的设计与实施对高职课程实施、提高人才培养效率、增强人才培养质量都有积极的意义。精馏操作单元是化工生产过程中最重要的单元过程之一,也是化工企业应用最广泛的单元过程之一,熟练地掌握其操作方法是化工类学生必备的基本技能。
一、精馏实训的特点
1.工程背景较强
在化学工业中,物质的分离是不可或缺的重要一环,而精馏则是应用十分广泛的一种物质分离提纯方法。精馏塔是化工厂的关键设备,它的操作直接影响整个工厂的产品质量、生产成本和利润,广泛用于化工、石油、石油化工、动力、冶金等工业部门,特别是在石油炼制和产品加工提纯工艺中,更是占有重要地位。可见,精馏是化工生产中必不可少的单元操作,对于化工及相关专业开设相关精馏单元过程的实训是必不可少的。
2.仿真与现场教学相结合
化工仿真实训是利用计算机模拟显示的操作控制环境,为实习受训人员提供安全、经济的离线训练条件,具有很强的实践性和可操作性。精馏塔仿真实训,主要包括精馏塔的冷态开车、正常停车、事故处理等过程的操作技能的培训。
学生可以在仿真系统中反复进行装置的开车、停车、正常操作等训练,还可以进行事故的设置与处理、工艺指标的调整等训练。学生可以从屏幕上感受到工艺参数,如温度、压力、流量、液位等的变化情况,有一种身临其境的感觉。仿真系统具有实际装置无法实现的开放性、灵活性、多样性和实时交互性等功能特点。因此,它是职业技能培训的理想平台。
3.现场精馏装置动手操作
学生除了通过仿真练习操作之外,还可以通过现场精馏装置亲自动手操作。通过近距离观察和操作,可以让学生了解精馏塔的结构和各部分的功能。通过亲自动手操作,可以增强学生的动手能力,并可以加深对理论的认识,比如,学生可以观察到液泛、气沫夹带等现象,了解回流比的改变对产品浓度的影响。
4.注重培养独立解决问题的能力
在实训过程中以小见大,及时捕捉或提出实际工程问题,探讨解决方法,是建立工程观念的一条有效途径。[1]实际工程问题可以在实训讲解时提出,也可以在实训操作过程中提出,关键是要让学生充分思考后,独立提出解决方法。如在精馏操作中,出现漏液现象应该如何排除?精馏塔出现液泛现象该怎么办?如何提高塔顶馏出液浓度?要求学生能根据精馏分离的物料性能和分离的工艺要求,对指定的精馏装置进行开车、停车操作,通过对工艺参数的调节和优化从而稳定整个操作的处理过程,能根据获取的各种操作数据正确判断精馏操作的发展趋势。在精馏过程出现故障时,能根据仪表显示的参数及时做出判断,并分析产生故障的原因,选择消除故障的正确操作措施。通过理论来指导实践,同时通过实践来加深对精馏的认识,这样逐步地在实训过程中通过各种各样的问题来引导学生分析现象,剖析原因,既能培养学生分析问题,解决问题的能力,同时也能够提高学生的工程意识。
二、实训教学的实施
1.布置预习任务
指导教师实训前要布置好实训任务,提出具体要求:(1)让学生明确实训的目的和要求――a、熟悉精馏流程及精馏塔的结构;b、掌握精馏塔的操作;c、分离酒精水溶液。(2)让学生自主熟悉现场装置,自己讲解整个装置及各部分的作用,并绘制出流程图。(3)复习操作原理,让学生明白操作原理以便更好地实践;让学生带着问题去观察传热设备,并思考、得出自己的结论,最后实训教师要对学生的结论进行点评并进行总结。
2.任务驱动法教学
实训开始,以提问形式让学生熟悉现场装置的名称、作用、操作方法和注意事项,摸索工艺流程。视学生掌握的情况进行有针对的讲解,然后给学生下达任务。
本实训任务为操作精馏塔来分离提纯13%~15%乙醇水溶液,使其产品纯度在90%之上。这一大任务里再分为下面几个小任务:一、全回流操作稳定并测试数据;二、部分回流操作稳定并测试数据,然后是每个小任务又分为下面几个小部分。(1)熟悉工艺流程,了解各部分功能;(2)会开车、停车操作;(3)会正确记录数据;(4)仪表会调试;(5)会判断系统稳定性;(6)产品的质量能够达到分离指标要求。
任务布置下去以后,先让学生分组进行讨论,逐步摸索装置和设备,然后提出方案,教师根据学生的设计方案进行点评。整个过程采用讨论形式,当最后达成一致后,让学生动手完成此项目,并在学生解决任务的时候从旁辅助。采取“任务驱动”教学法组织实训教学,可以帮助学生明确训练目标,充分调动学生的积极性,使学生从被动应付转变为主动投入,真正让学生成为学习的主体,教师只是辅助。这样能从根本上改变一人做多人看的现象,有助于团队协作精神与创新意识的培养。通过任务驱动,在调动学生自主学习、激发学生创新意识的同时,用“任务”来控制课堂教学的程序,用“任务”来管理教学活动,能够保质保量地完成教学任务。
3.团队协作
在实验场所中,学生是学习的主人,始终处在主体地位,教师则是学生学习的组织者、导航者和服务者。学生自主协作学习,突破难点(如全回流如何向部分回流跨度),完成学习任务。在尊重学生自愿结合的基础上,根据男女性别、个性差异、能力强弱等情况进行分组,这样有利于学生的协作学习,有利于开展公平竞争。我们将根据精馏实训平台特点,给每个组分配一个大任务,然后学生自己考虑把任务再具体分解给每一个成员(如有的同学负责取样分析样品,有的同学负责控制现场的阀门,有的同学负责监控参数的变化,有的同学负责操作)。这样能从根本上改变一人做多人看的现象,还有助于培养团队内部的协作与小组之间的竞争意识。
三、实训效果的检查
实训教学的考核是确保实训质量的重要手段。应规范实训教学考核办法,保证实训教学质量。首先要制定实训教学考核办法及实训成绩评定办法等实训教学文件。实训考核重操作。考核分为两部分,一部分是基础知识问答,另一部分是操作题目。前者强调学生专业知识根基,后者强调实践能力,让学生学会把理论知识应用到实践中,培养和提高解决化学工业生产过程中的实际问题的能力。
四、结语
“任务驱动”是建立在建构主义理论基础上,以学生为主体,教师为主导,以任务为驱动的教学方式,其显著特征是:教师的教与学生的学都是围绕着教学目标,在工作任务引领下,通过对学习资源的积极主动运用,进行自主探索和团队协作学习,寻求解决问题的方法和途径,达到教学目标的一种学习实践活动。“任务驱动”是一种实施探究式教学模式的教学方法,在任务驱动的教学模式下,实训课程教学既注重学生知识和技能的培养,也关注学生职业经验的积累,以及交往能力、自主学习能力、职业态度和职业情感等诸多非专业能力的培养。
一、精心设计任务
任务的设计,要做到与学生当下学习进度一致;要有层次性和连贯性,能让学生顺着任务主线把知识点连贯起来;任务的设计既要贴近工业应用,又要能在本校现有实训装置上实现。能让学生在真实或仿真任务环境里学到知识;在完成任务之后,不同的学生根据自己不同的条件与需求,可以由任务中的“可扩展点”做进一步的发挥与完善。
为了选取能用于化工单元过程实训教学并贴近化工企业生产实际的工作任务,我们与行业企业专家、技术骨干,以及本院专业教师组成课题团队,研讨分析本实训需掌握的知识、能力和素质,确定来自于企业的真实或经改良的工作任务引领整个实训教学。例如化工单元过程实训中的精馏操作,我们选取将15%的酒精水溶液提纯至93%为实训任务。为完成这个任务,学生需查阅相关书籍、资料,了解装置的工艺和设备结构;设计各小组实训方案;熟练掌握精馏装置开停车操作;分析操作过程中不正常操作现象、原因,并进行及时处理;掌握精馏塔各个参数和产品质量控制。这个任务既体现实际生产过程,又适用于学校实训装置;既有理论学习,又有实践操作;既提高了学生学习的兴趣,又加强教师的指导效能。
二、实训过程要以学生为中心
在传统教学模式中,教师是教学的主体,学生只是被动接受学习,这很不利于调动学生学习的积极性。而任务驱动下的实训教学模式要求师生改变传统的观念和角色,让学生在学习中起主导作用,使学生成为任务教学的积极参与者,学习的目标和任务都要求学生主动地、有目的地去获取学习材料来实现。教师在任务驱动教学中的作用为组织、引导、促进、控制、咨询,学生是在教师的组织、引导下,尝试用不同的方法完成任务。兴趣是最好的老师,任务对学生而言就是一个兴趣,促进他们自主进行探索式学习。通过任务的完成,使他们获得成就感,从而成为他们更积极学习的动力。例如在传热模块的教学中,通过讨论各小组设计出解决任务的最佳操作方案,然后小组派代表发言对观点进行阐述,在全班范围内讨论。在此过程中教师只是倾听者、激发者、引导者和主持者,学生是主角,在激烈的讨论和思想碰撞中加深学生对知识的理解和认识。通过这样的方法,能够增强学生发现问题、分析问题和解决问题的的综合能力。
三、实训组织形式的创新
在实训前我们将全班学生分编成若干个小组,每个小组4-5人,每个小组教师指派1名组长。然后教师分配给每个小组需完成的单元过程实训任务,对每个小组提出相同的要求。在一个好的团队里,学生能够通过自己的积极努力获得小组成员的认可,从而不断地获得成就感,激发他们的求知欲望,逐步形成一个积极、自主的良性循环。另外在团队分工协作完成任务的过程中,能培养出学生团结协作能力和很好的团队组织能力。
四、过程考核内容及评价方式
(1)知识和技能的掌握,包括阶段性知识技能掌握情况,成果展示和完成的任务的综合情况。具体为对装置操作、事故处理、实训产品、表达能力等进行考核。另外针对现有实训考核方案中考核形式和内容比较单一的问题,可以增加工艺流程图的作图、操作方案的设计、数据曲线作图和解释、个人提问、人为扰动、事故处理等项目考察学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。
(2)职业素质,包括实习态度、遵守实训纪律、团队协作和遵守职业操作规范的情况。其中在对团队的协作进行考核时,可以对团队组织、参与度、合作能力和团队精神进行考核。另外针对化工操作中物料往往易燃易爆易腐蚀的职业特点,我们特别强调职业操作规范的遵守情况的考核,例如操作安全措施是否规范,废弃物是否随意乱丢,操作场所是否保持清洁、工具摆放是否到位等。
项目完成后的教师总结评价是必不可少的重要环节。任务驱动下的教学结果不仅仅是完成操作任务,还要有好的操作过程质量或者好的产品。如果教师将完成任务的结果看成学生学习的最终结果,将评价只是看成教师打分,将评价内容固定在过程操作控制质量或学生表现上,则这种认识是有偏差的,这种评价方式重结果、轻过程。在过程考核实施的过程中,应该首先要让学生表达、分享自己都学会了什么,总结项目教学活动对他们的意义。教师最后的点评更是重要,教师应该对每个小组完成任务的情况进行评价,对过程中所遇到的疑难问题作出解答。任务完成后的综合评价,包括学生的自我评价、相互评价以及教师评价的结合。
五、教师的指导
实施的过程中,不是忽视教师指导作用,而是教师的角色转变为组织者、引导者和帮助者。以学生为中心,并不意味着教师责任的减轻,或教师作用的降低,恰恰相反,这两方面都对教师的知识和能力提出了更高的要求。
在任务实施前,教师要帮助学生进行必要的知识和技能准备,提醒学生在完成任务过程中的重点难点和可能的突发故障。在任务实施的过程中,教师需要掌握好团队工作进展和每位学生的参与程度,监控整个过程,要善于调动每一个同学都能参与到任务学习的每一个阶段中去,确保学习效果。
参考文献:
[1] 李军.“教、学、做”一体化任务驱动型高技能教学模式构建[J].职业技术教育,2009,30(8):39-40.
[2] 方凯.浅谈任务驱动教学在电工电子实训中的应用[J].科技信息,2011,(12):424-425.
【Abstract】The Principles of Chemical Engineering is the core course for students studying in chemicals; Also, it is an application course with the focuses of practicality and engineering questions, both theory and practice are equally important. Taking the distillation section as an example , in view of the existing problems in teaching The Principles of Chemical Engineering, the theory of teaching infiltrates into practical issues and theoretical knowledge existing in practice teaching is put forward. Using the method of theory、experiment、course design、chemical process simulation and production practice as much as possible to teaching effectiveness.
【Key words】The principles of chemical engineering; Distillation; Teaching method
化工原理是化工及相关专业的专业基础课,以流体流动与设备、传热及传质分离技术为重点的各单元操作广泛地应用于化工、石油、轻工、食品、冶金工业等行业,是解决工程实际问题的重要工具之一[1]。如何让学生更好地掌握这么课程并能应用于实践成为了一个重要课题。本文以精馏单元操作为例,讨论化工原理课程教学的具体方法。
1 基础理论知识的积累
蒸馏是最早实现工业化用来分离液体混合物的典型单元操作,广泛应用于食品、轻工、炼油、化工及环保等领域。精馏操作由于其回流装置,一度被认作最完美的单元操作。为了日后能够分析和解决化工生产中的有关实际问题,就必须掌握必要的基础理论。如精馏的原理、气液相平衡关系、理论板与实际板概念、恒摩尔流假设、全塔物料衡算、操作线方程、理论塔板数的确定方法、进料热状况参数及其对理论塔板数的影响、最小回流比及适宜回流比的选择及影响、确定塔高及塔径的方法、板式塔的不正常操作及其影响等。
2 精馏塔的操作实验
化工及相关专业学生在掌握了必要的理论知识的基础上,要理论结合实际,具备实验研究的能力,包括影响重要工程因素的分析和判断能力;实验方案和实验流程的设计能力;进行实验操作、观察和分析实验现象的能力;正确选择和使用有关设备及测量仪表的能力。
学生通过精馏塔的操作实验,不仅可以对精馏塔内构件有直观的认识,还可以直接动手操作及调节。在达到一定质量指标和产量指标的前提下,进行精馏过程的稳定操作,同时还可以观察到液沫夹带、漏液、溢流液泛等现象,并独自思考动手解决这些问题。除此之外,还可以人为地调节由于塔顶采出率D/F过大所引发的现象及调节方法;塔底采出率W/F过大所引发的现象及调节方法;进料条件变化所引发的现象及调节方法;分离能力不够所引发的现象及调节方法等[2]。让学生对精馏操作积累全方位的实操经验,并且使基础理论知识得到一次升华。
3 以实验数据为基准进行课程设计
精馏过程工艺设计是化工及相关专业必选的课程设计内容,是对精馏操作综合性和总结性的教学环节。通过设计可以加强对学生实践能力的培养,提高学生的工程实践能力、分析和解决工程实际问题的能力[3]。如何让学生真正成为设计的主体,独立思考、设计、总结设计内容而不仅仅参考所谓的“模板”而完成设计成为首要问题。
通过精馏实验所得数据精馏课程设计,反过来验证实验所用精馏塔。这一思路虽然限制了设计题目的广泛性,却与实验环节有了连接,一方面促进学生实验的积极主动性,另一方面为学生设计出的精馏塔的准确与否提供了依据。通过给定物系、指定条件下进行一系列的、较为全面的化工工艺过程的计算,得出理论塔板数、进料板位置、塔板效率、塔高等一系列参数,并与实验所用的精馏塔进行对比,让学生自主分析误差存在的原因。力求通过这一环节的训练,不仅让学生受到一次化工专业设计方面的基本训练,更培养了学生理论联系实践、自主分析和解决问题的能力,使学生对精馏操作的感性和理性认识得到一次升华。
4 精馏塔的仿真操作训练
化工仿真实训系统再现了一个真实的化工过程,通过仿真实习,能使学生更深入地了解生产装置的工艺流程;理解理论与生产实际相结合,是最贴近企业生产的教学环节。学生通过仿真操作不仅可以观察到精馏塔的构造及其工艺流程,还可以观察到精馏塔内的流体力学状态,进而能够独立地进行精馏开、停车,能进行实际操作达到规定的工艺要求和质量指标,能及时发现并处理系统的异常现象与事故,并且判别工艺故障及进行适当的处理。
学生通过操纵和管理生产中流量、温度、压力、液位、组分等数据的生成和变化,认识到精馏操作过程及其原理;同时,掌握了一些常见事故的处理方法,减少突发性事故和误操作,为企业培养高水平技术人员奠定基础。
5 开展化工总控工职业资格取证培训
开展化工总控工职业资格取证培训工作是化工产业技术进步发展的需要。2014年教育部正在酝酿启动高校转型改革,尤其是专升本的普通高校将近有一半要转型职业教育,培养职业技能型人才的高校比例将大幅度提高。在这一大背景下,开展化工职业取证培训的工作便显得尤为重要,一方面,开展全方位的各层次的化工工种资格取证培训与考核,能够培养出一批适应于当今化工产业发展的高技能人才;另一方面,学生能够快速的适应企业发展的要求,对自己未来的岗位做好充足的准备。做为总控工考核的内容,精馏单元操作也是一大重点,尤其是在上机实际操作的考试中经常做为常考或必考科目。通过考核,学生可以掌握精馏操作规程、工艺技术规程、精馏塔设备及附属结构检查知识、精馏生产控制指示及调节知识、巡回检查知识等。对精馏操作工艺有了全面的、深刻的了解。强化学生职业能力的培养。
6 校外生产实习
生产实习是高等工科院校理论联系实际,培养人才计划的一项重要实践环节,是理论与实践相结合的有效方式。使学生接触工人,了解工厂,热爱自己的专业,扩大视野,提供感性认识的重要手段。通过生产实习,在工厂与工人接触,学习工人的优秀品质。在实习过程中对所学专业在国民经济中作用加深认识,培养事业心、使命感和务实精神,这更好的适应从学生到工作者做好准备;通过观察和分析化工产品生产过程,学习本专业的生产实践知识,对化工生产加深感性认识和理解;理论联系实际,用已学过和理论知识去分析实习场所看到地实际生产技术,使理论知识得以充实、印证、巩固、深化,体会书本知识的必要性,提高解决实际工程问题的能力;得到一次综合能力的训练和培养,在整个实习中,充分发挥学习的主动性和积极性。在生产现场虚心请教,积极思考,多方了解,在有限的实习时间里,使各方面的能力都得到锻炼。
【参考文献】
[1]杨祖荣.化工原理[M].北京:高等教育出版社,2004.
一、问题的提出
化工设备机械基础课程是化工类专业的核心技术课程之一,也是一门与生产密切相关的工学结合课程。但在课程的教学实践中,存在着诸多的问题,如学科体系编排的课程内容、课堂教学脱离生产实践的教学模式,重视知识记忆而忽视过程的评价方式,这些问题的存在偏离了本门课程的学习目标,也偏离了职业教育的培养目标。因此,必须对课程进行工作过程导向的重新构建,而工作过程导向的学习领域课程开发的重点就是学习情境设计,以设计出用于教学的职业活动情境。通过创设基于工作过程的学习情境,有效设计该课程的教学内容、教学载体、教学方式,从而提高学生职业能力,为学生的就业奠定坚实基础。
二、基于学科导向与基于工作导向的学习情境的比较
基于学科导向的课程,以学科逻辑为主线构架知识体系,以掌握学科知识为目的,其内容以学科知识点为主线,情境是传授式的课堂教学,教学方式以陈述说理为主,多以知识点的记忆或理解程度的书面考核作为评价。
基于工作过程的课程,以工作要求为主线构建学习情境,目的是掌握工作过程中必需的理论知识与实践技能,其内容以工作流程为框架,情境是理实一体的实践教学,评价主要考核必需知识与实践技能的掌握程度。
三、化工设备机械基础课程的学习情境设计
1.调研工作岗位,定位课程培养目标
化工设备机械基础课程主要培养学生具备基本的化工设备操作、维护和管理的专业能力,同时养成“科学操作、安全管理”的职业素养,为今后工作打下扎实的专业基础。
通过与合作企业共同探讨,以及对往届生就业的跟踪调查,学校医药化工类专业的主要就业岗位群定位为从事化学品生产领域的生产操作和化学分析岗位,生产操作岗位主要工种为化工总控工、有机合成工等。在化工生产岗位职责中,任何一项典型工作任务的完成都离不开化工设备和机械的操作、维护和管理。通过对本课程的学习,应达到以下课程目标。
(1)专业能力目标――能够正确认识工艺流程中常用设备的结构和功能,能够掌握化工设备的操作步骤和维护常识,能够具备化工设备管理的相关知识,能够查阅和应用相关技术资料,能够运用所学知识解决一些实际问题,以适应将来的工作岗位。
(2)方法能力目标――使学生具有一定的工程分析能力、运用知识的能力、分析解决问题的能力、信息处理能力、自我管理与发展能力。
(3)社会能力目标――使学生初步形成认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,养成良好的职业素养。
2.分析职业能力,明确学习情境目标
课程必须与职业建立紧密的关系,才能满足企业对人才的要求。因此,课程要依据所面向的职业标准和能力要求进行开发和设计,把职业标准和能力要求转化成课程目标。学习领域是经职业工作过程分析,由职业行动体系中的职业“行动领域”导出的,致力于开发学生的职业行动能力。学习情境作为学习领域的具体化,应紧密围绕学习领域课程的学习目标、内容及总学时,进行具体化的分解和设计,进而形成每一个学习情境的明确的能力目标、内容要求和学时限制。学习情境的目标要以职业行动能力来描述,以职业能力分析为基础,面向整个工作过程,把职业需要的技能、知识、素质有机地整合到一起。
化工设备机械基础课程的功能是培养学生能够正确地使用化工设备进行操作,并且能进行安全维护、管理以及质量监控等,适应化工行业的发展的能力。根据职业岗位能力分析所确定的学习情境目标内容如下。
职业岗位:有机合成工、无机反应工、化工总控工。
职业能力:能认识常用化工设备的结构和功能,对设备进行操作和日常维护,能进行生产自动控制操作,对设备进行简单的故障分析及管理,具有一定的机械设备操作安全常识。
学习情境目标:能识读化工工艺流程图,能操作典型化工设备和机器,能根据工艺条件合理选用设备,能对常用化工设备进行日常维护,能进行简单故障分析和管理,能进行设备运行质量监控,能严格执行相关标准、工作程序与规范以及安全操作规程,有环保、安全、质量意识。
3.遵循认知顺序,重构课程学习内容
(1)基于学科导向的课程内容是以知识传授为目标,按照学科知识本身的内部逻辑结构展开的,体现的是以 “教”为中心的平行体系。在内容排序上,虽然在一定程度上考虑了学习者认知的心理顺序,但是知识排序的方式与学习者知识习得的方式是分割的、不一致的。基于工作过程的课程内容是以培养能力为目标,按工作过程的不同任务的相关性来实现知识和实践技能的整合的“串行”体系,体现的是以学生的“学”为中心。在内容排序上,依据行动顺序的每一个工作过程环节来传授相关的课程内容,使学生把循序渐进学习课程的过程,变成符合或接近企业工作过程的过程。
(2)基于工作导向重构课程学习内容,需要对教学内容进行选择和序化。我们使用任务调查法,通过对学生、一线工人、技术专家、行业专家几个层面的调查,结合相关的国家标准及学校的教学条件,在确定典型工作任务的基础上,确定工作任务中涉及的实践知识和理论知识,以及工作过程的排序,见表1。
表1 课程教学内容和排序的比较表
原有的课程内容和排序 基于工作过程的重构
第一章 化工设备基础知识 学习情境1:识读化工工艺流程图
第二章 化工设备结构(换热器、塔设备、反应釜、加热炉等) 学习情境2:化工设备操作
(换热器操作、精馏塔操作、反应釜操作等)
第三章 机械传动基础及运转设备 学习情境3:化工机器操作
(干燥器、离心机、泵等操作)
第四章 化工设备维护、维修与管理 学习情境4:流体输送
第五章 化工设备材料 学习情境5:化工设备安全
4.选择任务载体,创设工作学习情境
每个专业面向的是不同的岗位,每个学习领域内容又比较复杂,就需要承载学习领域的物质形体,也就是创设学习情境的载体。化工设备机械基础课程依据企业典型工艺流程及其工作过程,对教学内容进行整合序化,并转化为与职业岗位相适应的课程学习情境。学习情境既涵盖传统课程体系的知识点,又使学生在 “工作情境”下进行学习,以完成典型工作任务全过程为目标,以具体实际工艺为载体,教、学、做相结合,理论与实践一体化,实现由工作过程向教学过程的转化。本课程学习情境划分见表2。
表2 学习情境划分表
工作过程 学习情境 子情境 教学载体
认识设备 识读化工工艺
流程图 工艺识图 阿司匹林工艺流程
规范操作
简单维护
质量监控 化工设备操作 换热器
操作 乙苯气-反应混合气换热工艺
精馏塔
操作 酒精回收蒸馏工艺
反应釜
操作 合成氨工艺
蒸发设备 浓缩果汁工艺
结晶设备
操作 制盐工艺
化工机器操作 干燥器
操作 奶粉干燥工艺
离心机
操作 结晶砂糖分离工艺
泵、阀门操作 流体输送过程
事故预防 化工设备安全 化工设备防护 化工事故案例
5.理实一体教学,突出学生学习主体
基于工作过程的学习情境设计,目的就是培养学生的综合职业能力。传统的课堂教学很难将理论和实践紧密结合,理实一体的教学才能突出学生学习主体,有效地落实“做中学”,“学中做”的教学理念。为了使教学活动能够逐步有序展开并推进,化工设备机械基础课程的实施过程是理实一体的。教学实施主要是在模拟企业真实职业场景的校内化工仿真实训室和实训车间中进行。在教学活动中,首先通过视频、实物、仿真软件让学生获得与教学相关的工作环境感性认识,激发学生的学习兴趣,进而获得与工作岗位和工作过程相关的专业知识和技能。各学习情境的教学过程,真正体现学生作为学习主体的地位。学生带着任务和问题有目的地去学习,查阅相关资料,听取教师的理论讲解,与教师在进行交流的过程中获取资讯,在教师的帮助下进行决策。在计划、实施的过程中,教师给予学生适当的辅导,最后教师参与学生工作成果的检查与评估。学生在教学过程中,始终处于主体地位,通过真实的工作成果激发学生的学习积极性,改善教学效果。
下面以精馏塔操作学习情境为例。
学习子情境:精馏塔操作,学时:10课时。
学习目标:熟悉塔设备的结构、功能和使用原理;理解各类塔设备的工作特点和适用场合;掌握塔设备操作规程及DCS质量监控;初步进行简单故障分析和安全事故
分析。
教学任务:通过教师引导、学生自学、讨论等方式理解塔设备的结构和工作原理;理解各类塔设备的结构特点和使用特点;能根据工艺条件,合理选用塔设备;利用仿真软件,掌握塔设备操作规程及DCS质量监控。
步骤:
(1)资讯――了解酒精回收蒸馏工艺,熟悉精馏塔结构,掌握工作原理。
(2)决策――分析精馏塔工作时的工艺条件,理解精馏塔的操作规程,并对相关故障和安全案例进行分析。
(3)计划――讨论操作规程,事故案例分析。
(4)实施――每组设置不同工艺参数,进行仿真操作,实训操作,并对工作过程进行质量监控。
(5)检查――实训过程反馈和控制。
(6)评价――根据学生的实训情况、学习态度、参与程度,对学生进行评价,教师进行总结和指导。
在职业教育过程中,只有严格按照基于工作导向学习情境创设的标准,才能更好地实施基于工作导向的课程改革,使学生在学习情境下,能够对工作过程有一个完整而深刻的体验,从而培养学生的职业技能,形成终身受益的职业素养,完成知识能力的建构与迁移。
参考文献:
“化工原理”课程是研究化工单元操作过程规律,进行设计优化和操作优化的一门重要的实践性、工程性、应用性的化工专业主干核心课程。通过该课程的学习,对于高职化工专业学生的综合职业技能培养和职业素质培养起着主要支撑功能。高职“化工原理”课程的设计理念与思路:以职业能力培养为重点,与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计,充分体现职业性、实践性和开放性的要求;课程设计基于多元智能的人才观,能力本位的教育观,工作过程导向的课程观,行动导向的教学观,学习情境的建设观,工学结合、校企合作的课程开发观等现代职业教育理念;借助建构主义学习理论,突出化工行业特色,建立“以化工项目任务为载体,以行动为导向,以完成综合性工作任务为目标,教学做一体化的职教模式”。
一、基于工作过程导向,重构课程内容体系,全面实施“项目化教学”
“化工原理”课程遵循学生职业能力培养的基本规律,打破学科体系,重新构建教学内容。以真实工作任务及其工作过程为依据,整合序化教学内容,与行业企业合作进行基于工作过程的项目化课程开发与设计,全面实施“项目化教学”,把整个学习内容归纳分解为“流体输送系统的认识”“液体的压力测量”“管子的连接和阀门的安装及使用”“列管换热器的选型”等16个项目,科学引导学生对知识的掌握和强化应用能力的训练,突出本课程的应用性、工程性特点,激发学生学习本课程的积极性。“项目化教学”是以项目为载体,工作任务为驱动,工作过程为行动导向,以能力为目标,以学生为主体,将理论与实践有机结合,“教、学、做”一体化,使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。
通过教师到企业生产岗位调查,对企业一线技术骨干、工程技术人员和管理人员的访谈,完成化工单元操作岗位核心能力工作分析表,然后在企业人员共同参与的情况下,针对工作分析表分解出任务表,确定化工单元操作的工作过程作为课程的主线,并据此设计教学项目和学习任务。它是从生产实际出发,选择典型事例作为教学的主题,以实践为导向,教师为主导,学生为主体,师生通过共同实施一个完整的项目工作,并且共同评价项目工作成果而进行的教学活动。遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”这一“行动导向的教学观”进行教学设计。本课程采用“教、学、做”合一的职教模式,在理实一体多媒体教室,实施开放式的教学方式,采取分组教学,发挥学生的主体作用,学生自主设计、策划、完成、评价整个工作任务。学生为完成工作任务,在获取信息、设计方案、制定操作规程、操作等完整实践过程中“做中学,学中做”,从而掌握职业技能、获得专业知识。根据“行为导向”原则,使学生在完成工作任务的同时,构建自己的经验和知识体系,运用新学习的知识与技能解决过去从未遇到的问题。在每个项目教学内容完成后,选用实际工程案例对其综合分析、解剖和总结,由此巩固学生所学知识和增强工程应用的意识。
基于建构主义的项目教学法与传统的教学法相比,有很大的区别,主要表现在改变了传统的三个中心:由以教师为中心转变为以学生为中心,由以课本为中心转变为以“项目”为中心,由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。课程追踪企业对岗位人员的考核评价标准,根据行业技术水平的不断发展,定期开展岗位工作调查,进行典型工作任务分析,努力追求工作过程系统化的课程教学模式,以满足不断提高的技术对从业人员的要求。
二、建立基于行动导向的“教学做”一体化职教模式
本课程主要是将“项目化教学”“案例教学”“多媒体教学”“化工单元操作综合实训”“化工单元操作课程设计”“计算机化工单元仿真实训”“参观实习”“生产性实训”“企业顶岗实习”“先进辅助教学手段”“网络教学技术”等多种教学方式有机地结合起来,融专业知识培养和素质教育、教学和生产实践为一体。构建全面提高学生职业素质,突出实践能力的“教、学、做”一体化的技能培养模式。
以培养学生具备基本职业素养和技能为目标,把工学结合作为高等职业教育人才培养模式改革的重要切入点。科学设计学习性工作任务,改革教学方法和手段,合理设计实训、实习等教学环节,融“教、学、做”为一体,强化学生能力的培养。进行化工单元操作实验,探索学生校内学习与实际工作的一致性,课堂与实习地点的一体化。化工课程设计包括:列管式换热器设计、填料吸收塔工艺设计、板式精馏塔工艺设计等。计算机化工仿真实训技术,开发了虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。加强优质教学资源和网络信息资源的利用,把现代信息技术作为提高教学质量的重要手段,不断推进教学资源的共建共享,扩大受益面。 转贴于
1 化工单元操作综合实训室。学院投资300万元建成了“化工生产实训基地”,包括化工单元操作实训室、化工校内实训基地,总建筑面积达2000平方米,拥有雷诺实验、柏努利实验、流体流动综合实训装置、阻力综合实训装置、离心泵性能综合实训装置、管路拆装实训装置、传热综合实训装置、过滤综合实训装置、精馏操作综合实训装置、吸收操作综合实训装置、干燥综合实训装置、流态化干燥综合实训装置、气体膜分离综合实训装置、洞道干燥实验装置、板框过滤机及过滤实验装置、双锥回转真空干燥器、箱式干燥器、水环式真空泵、结晶器、DCS化工过程控制系统等实验实训装置一百多台套。经过多年的建设,综合实训室现具有符合要求的各种设备,功能齐全,实训效果良好,能够满足化工原理“教、学、做”一体化教学的要求。
2 化工仿真实训室。学院建设了化工单元仿真实训室及化工装置仿真实训室,配置了200台计算机和北京东方仿真公司的化工仿真实训软件。通过形象、科学、简易、安全、经济、有效的化工仿真模拟技术,可进行化工单元仿真实训和模拟真实的化工生产操作。化工单元仿真实训包括:离心泵、精馏塔、换热器、液位控制、吸收解吸、固定床反应器、流化床反应器、压缩机等。化工生产仿真实训操作包括:乙烯、聚丙烯、乙醛氧化制醋酸、催化裂化、催化重整等装置,具有模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故现象的处理,再现真实生产过程的实施动态特性。达到了既能对生产实际有一个很好的认识,又能亲自动手进行反复操作,更全面、具体、安全和深入地了解不同的化工生产操作,锻炼提高了学生的专业应用技能。
3 先进辅助教学手段和网络教学资源。配套了先进的辅助教学设施,如教学课件、教学录像片以及教学模型等。围绕教学内容制作课程的ppt、Flash动画素材、CAI教学短片,以及网络教程和习题训练等,利用人机相交界面的多媒体效果,拓展学生视野,提高了学生的学习积极性、学习兴趣和学习效果。同时提升了教学团队应用现代教育技术设施的能力,显示了利用现代教育技术和教学设施开展专业课教学的优势和成果。《化工原理》课程配套的课程标准、授课计划、教案、习题、授课录像、实训指导书及参考文献目录等都已经在校园网上开放,初步实现了优质教育资源共享。
三、大力推进工学结合,校企合作,培养高素质技能型人才
1 校外实习基地的建设与利用。加强建设实训实习基地是彰显高职办学特色、提高教学质量的重点。学院大力开展校内实训基地建设,不断改善实训实习条件,建成中央财政支持的校内生产性实训实习基地;并且根据化工技术专业的人才培养要求,充分利用泸天化、四川天华等二十多家大型化工企业,建设适合化工专业人才培养要求的校外实训实习基地。校企共建“校中厂、厂中校”实训实习基地。以校企合作为模式,进行参观实习,师生共同参与校内外生产性实训和企业顶岗实习,提高了学生的实际动手能力,强化了学生能力的培养。并且建立了完整的教学质量保证体系和“多元性”的考核评价体系,取得了良好的教学效果。
2改革教学方法,提高教学效果
教学是一门艺术,教师有好的教学方法,才能使学生对所学的课程感兴趣。传统教学中主要存在以下问题:①工学结合不到位,重理论、轻实践,与实际生产结合不紧密。②教学方法单一,以课堂讲授为主,学生被动的接受。③教学评价指标单一,以期末考试成绩评价为主,忽略了过程的评价。针对这些现状,本课程采用了项目驱动教学法教学。
2.1项目驱动教学法的教学设计项目驱动教学法,起源于德国职业教育在20世纪80年代推行的一种教学模式,师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。项目驱动教学法是以企业案例为核心,根据课程教学目标选取具有代表性的案例,将所要讲授的知识隐含在典型案例中,以案例引导学生自主学习。物理化学是一门实践性很强的学科,学生通过实践获取知识是高职院校学生学习的重要途径。在项目驱动教学法中,教学项目的设计是整个教学的关键,直接影响教学效果,因此教师应紧扣教学内容,依据高职学生的专业特点,经仔细分析研究,设计出包含关键理论知识的实践项目。例如:乙酸乙酯皂化反应的速率常数测定、碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线测定绘制、环己烷-无水乙醇二元液系沸点组成图的绘制、乙烯基正丁基醚与正丁醇有效分离等。通过实验测定与理论计算的比较、分析,找出产生误差的原因,使学生在实践中掌握相关理论知识。
2.2项目驱动教学法的实施项目驱动教学法把教学过程分成四个阶段:理论教学、实训过程、分析总结和过程评价。理论教学:引入案例,提出问题,讲解案例需要的相关理论知识,使学生对所学知识的实际用途有所了解,激发学生的学习兴趣,使学生感到学有所用。实训过程:作为教学内容实施的载体,主讲教师将实训项目分解成若干个任务,按照企业的工作方法和管理模式,对学生分组,在具体任务的驱动之下,充分发挥学生的主动性与创造性,学生根据任务查阅资料,相互交流、讨论,提出具体实施方案,在完成方案的过程中,及时发现问题,分析解决问题,通过这样一个完整过程,达到教学目标要求。分析总结:教师通过指导观察,对实验方案及学生普遍出现的问题进行点评、总结,同时用相关理论对案例进行剖析,提高学生对理论知识点的理解。过程评价:考察学生从方案设计、实训过程到结果分析,包括理论知识、实验室安全管理等方面是否完成学习任务、实现教学目标,教师根据完成情况给出客观评价。
3将多媒体教学与传统教学模式结合,提高教学质量
传统教学由于板书占据时间长,课堂信息量较少。用PPT课件和Flas上课,内容生动、形象、直观、丰富,课堂教学容量大,提高了课堂效率,但由于物理化学许多问题抽象、逻辑性强、公式复杂,多媒体表达文字显示速度快,学生思维跟不上,不适宜所有内容都用多媒体授课。建议采用多媒体与板书结合的方式授课,使学生有充分的时间消化、吸收,师生互动,提高教学质量。
4建立全面、可控的考核体系
《物理化学》课程考核采用理论考核和过程评价相结合的方式,具体考核方式如下。理论考核:采用闭卷、笔试方式,占总成绩的60%。主要进行基本知识、基本原理、分析理解能力、数据综合运算能力的考查。过程评价:占总成绩的40%。包括学习积极性和阶段学习效果评价(日常考勤、课堂表现、实训项目的设计),自主学习能力评价(独立操作能力、实训报告、课堂作业),表述能力评价(课堂发言、实验结果讨论、分析答辩),职业道德、团队协作能力评价。
化工原理课程是化工及相关专业都开设的一门重要的专业基础课。它综合运用基础知识,分析和解决化工生产过程中各种物理操作问题的技术基础课[1]。其教学的目的使学生了解、掌握化工生产中各单元操作的基本原理、典型设备的结构、操作及计算方法,帮助学生树立牢固的工程观念,培养学生解决工程实际问题的综合能力,为即将进行的专业课学习打下坚实的基础[2]。对学生来说,只要将来从事化工技术工作,无论在什么样的岗位,都不可避免地会遇到各种单元操作问题,这就要求学生必须熟练掌握各类典型的化工单元操作。
笔者在化工原理教学的过程中不断地探索如何把化工原理教学与职业教育有机结合起来,使学生真正掌握各类典型化工单元的操作,从而使学生很好地服务于化工行业。本文从化工原理教学实际出发,就化工原理的教学策略进行了探讨。
一、准确定位,以培养技能型人才为目标从本质上来讲,社会所需的人才可分为两大类:一类是认识世界本质属性及其客观规律的学术型人才;另一类是改造世界即利用客观规律服务于社会实践的技能型人才。中等职业教育应当以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的技能型专门人才为根本任务。只有定位准确,才能满足社会对各类人才的需求。也就是说,职业教育的办学定位应该是为区域经济和社会发展服务。培养目标定位应该是技能型专门人才。另外,本人在与企业接触的过程中,针对企业需要的人才类型和对技能型人才的全面要求进行了深入调研,并结合中职教育的特点,在教学的过程中尽量把握与生产实际结合紧密的设备、原理、操作、故障及预防措施等知识点,多下功夫,下大功夫,一定要让学生真正地掌握;而对学生掌握起来难度较大的理论推导和不必要的计算要求要降下来,结合实际内容巧妙地简化处理,让学生掌握理论推导和此类计算的目的即可,这样做的目的是要培养学生分析问题和解决问题的思路;在考试这个环节上,应该“学”“考”结合,理论性很强的计算尽量不出或者少出,多出与实践相关的知识点,不给学生造成误导或困惑。
我认为这样更贴近中职教育的目标,如此培养的学生才能更好地立足于实际的工作岗位,并为将来走向工作岗位后的快速成长和长足发展打下坚实的基础。
二、改变教法,尽力体现以学生为本温总理指出:“教育是心灵与心灵的沟通,是灵魂与灵魂的交融,是人格与人格的对话。”中职教师在专业课授课时必须充分了解并认识中职学生的特点。中职学校的招生实施的是注册式入学,入学门槛很低,学生的文化基础很弱,再加上传统思想的影响,对他们形成了他们是“差生”的心理暗示。在一些地区的普通高中的光荣榜上,考上高职的学生名字是不会登在光荣榜上的,甚至一些地区计算升学率的时候,高职也不在计算范围。高职尚且如此,中职教育在传统观念中的地位可想而知。在这种情况下,中职化工原理的教学要想达到温总理所描述的境界,就必须突破传统单一的教学方法。笔者在教学实践中尝试了几种方法,并把综合运用,收到了良好的效果。
1实验
化工原理课程中涉及很多单元操作对应的设备,对这些设备的工作原理、部件和规范操作是中职教学的重点之一。在讲解到此类内容时,把上课的地点选在实验室,经过观察发现,学生进到实验室后学习的状态和在教室明显不同,他们精神焕发,积极性强,自主观察和归纳总结的能力很强。比如在讲到离心泵时,带学生进实验室,通过观看模具,不但让学生了解了离心泵的外部特征、进出口位置,更让学生清楚地看见离心泵内部叶轮是什么样子的,泵壳的形状是什么样子的。通过直观的感知后,自发或在老师的启发下进行归纳总结:进出口的位置为什么那样设计,不同的叶轮有什么应用上的区别,泵壳为什么做成蜗壳状,等等。学生再次进到离心泵的特性曲线及流动阻力实验室,进行实验时,盲目性就小了很多。知识的积累过程也是兴趣很浓的积极探索过程。通过这个教学过程的奠定,在后续环节的教学效果明显改善。
2多媒体
在教学过程中如果遇到了实验室或者是模具室受到资源或者效果的局限,一时无法开展内容,而单纯的理论讲授又无法很好地令学生掌握知识点的问题时,可以采用多媒体教学。比如,各种各样的阀门汇总、填料类型、换热器、离心泵的不正常操作现象,精馏塔的液泛现象、漏液现象等。通过多媒体的模拟、三维演示或者真实运行的录像等的播放,让学生生动直观地掌握知识或者对某些理论知识进行有效的巩固。实践证明,运用多媒体技术进行化工原理的教学,在老师层面上看,与单纯粉笔加黑板的讲授相比,工作量和难度都可大大降低;对学生来讲,则有效地降低了知识的难度。演示更加直观生动,浅显易懂,深受广大学生的欢迎。
3化工仿真技术
化工仿真是利用先进的计算机仿真技术在线典型化工生产流程和操作的过程。该系统可模拟生产中的各种数据的生成和变化,使学生在非常逼真的环境下进行练习,可以让学生不进工厂就能了解到化工生产装置的生产过程,通过实际动手操作,完成对生产装置实际操作的培训,巩固所学理论知识,将理论与实践统一起来[3]。通过此阶段的练习,做到了理论与实际的紧密结合,一方面提高了学生的学习兴趣,另一方面加深了学生对所学理论知识的理解和掌握。无论是本人的实践,还是同行的经验[4]均可以证明,化工仿真教学是具有综合作用的教育手段,教学中教师利用各种方法可以帮助学生掌握理解教学内容。学生置于仿真环境中,可以充分调动感观通道、运动通道和思维通道的学习机能,有效地提高学习效率。
新疆轻工职业技术学院化工学院(以下简称“我院”)的化工单元仿真包括离心泵、换热器、精馏、吸收解吸、干燥等单元。在化工仿真教学中,学生可以通过仿真软件实现对装置的冷态开车、正常运行故障的处理和正常停车等操作,真实的再现生产过程,使学生不进工厂就能实际了解化工生产装置的生产和操作,完成对生产装置实际操作的训练,实现了理论学习与实践的统一。从学生的感受来说,化工仿真软件贴近真实生产操作,还具有很明显的交互性和重复性,在仿真系统上可反复进行开车、停车训练。学生可根据自身需要有选择性地学习,灵活掌握学习进度,体现了以学生为本的个性化教学,同时在事故训练环节,不但培养学生通过技术参数的波动对事故原因的定性能力,同时也强化学生的工程意识和安全操作意识。
4实训
通过了以上各个环节的教学之后,学生对于该掌握的知识有了相当的了解,并具备了简单应用的基础,要想与企业的实际生产更加贴近,实训成为化工原理教学中颇具代表性的教学环节。在实际教学中若采用仿真教学与现场实训一体化,对培养学生的职业技能来说是最理想最有效的办法。我院的实训装置将DCS系统与现场的精馏塔单元、吸收解析单元、离心泵-换热器-液位控制综合单元相结合,实现了与企业化工总控装置基本一致的仿真、现场实训一体化体系。实训教学中,实训室制订了严格的规章制度、生产指标,操作目标明确,因材施教,循序渐进,让每一个学生从认识装置到摸管线、最后实现独立熟练地完成装置的开、停车、工艺参数的调整等操作。参加训练的学生不但加深了对理论知识的理解,而且在操作技能上有了质的飞跃,工作后能很快适应工作环境,深受用人单位青睐。
此外,在实训的过程中,根据班级人数的多少和知识水平的差异,可以因材施教,尝试项目化教学和行动导向教学以及小组教学模式。这不仅有利于知识的掌握,还培养了学生的分工、合作意识、团队精神等,有利于学生情商的发展,也为以后职业生涯的规划和发展奠定基础。
三、及时激励,激发学生的学习兴趣托尔斯泰曾经说过:“成功的教学,不是强制,而是激发学生的兴趣。”中职的学生,入学时年龄普遍在十五六岁左右,处于青春期后期,著名的心理学研究专家埃里克森也认为:“处于这一阶段的人需要一种不断增强的自信心,一种在经历中形成的内在持续性和同一感(一个人心理上的自我)。如果这种自我感觉与一个人在他人心目中的感觉相称,很明显这将为一个人的生涯增添绚丽的色彩。”所以,抓住这一时期学生的心理特点实施有效的激励,不仅对专业知识的掌握十分有利,同时对学生的心理健康乃至整个人生都有深远的影响。笔者说的激励主要是在精神层面上由于学生的自我努力而得到的认可。笔者在教学的过程中认真观察学生的举止,就算从他们的眼神中发现其小的进步,也会进行口头上的表扬;在实验或者实训过程中为他的团队合作精神和独立的思维而加平时分并告知于他们;在学习的任一环节都为他们的一点小进步而及时的鼓励,有时哪怕只是一个肯定的眼神。
在得到及时的肯定和激励后,学生感觉到了同学与同学之间共同进步的喜悦,更感受到了与老师心灵与心灵上的沟通,学习兴趣随之而来,学习逐渐变成了一个十分愉悦的过程,学习的质量和效果大大提高了。
四、结语总之,在化工原理的教学中只有牢牢把握住中等职业教育的特点,才能准确定位,才能在教学的过程中做到有的放矢。在教学实施环节,要注意各个环节间的配合,每一次配合都可以看成是理论指导了实践,又通过实践加深了理论的理解和记忆,而且这种建立在理解之上的记忆才更加深刻和持久,真正让学生做到了“在学中做,在做中学”。这样才能进一步提高学习的质量,把德育教学和素质教育隐形到了化工原理的教学过程中,从而促成了学生和老师的双赢局面。
参考文献:
〖=1〗夏清,贾绍义.化工原理:上册(第2版)〖=M〗.北京:化学工业出版社,2012.
2015年度“十三五”规划建议:突出教育领域六大亮点,鼓励具备条件的普通本科高校向应用型转变。国家深化教育改革,有600余所高校将会重点转向应用技术型人才培养,是国家实施学术型人才与技能型人才培养的大趋势。应用型本科教育对于满足中国经济社会发展,对高层次应用型人才需要以及推进中国高等教育大众化进程起到了积极的促进作用。应用型本科指以应用型为办学定位,而不是以科研为办学定位的本科院校。沈阳工业大学化学工程与工艺专业被选为第一批辽宁省转型发展试点专业。化工分离工程是化学工程与工艺专业的一门专业基础课。分离单元操作作为过程工业中的一个不可缺少的环节,分离技术的发展和不断进步正促进着化学工业与相关工业的发展,提高了相应的生产技术水平[1]。为满足和适应社会发展需要,培养出具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才,本校根据自身特点,对化工分离工程课程在教学大纲、教学环节、教学方法、教学手段及教师队伍建设等方面做了相应的改革,适当增加实践教学环节,提高学生的工程实践能力。
1强调工程实践能力培养,修改教学大纲
化工分离工程是化学工程与工艺专业及相近化工类专业的一门专业基础课,是建立在物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础课程知识之上的一门必修课程[2,3]。该课程主要研究工业生产过程中物质分离和纯化的工程技术学科,具有工程应用性强、计算过程复杂和多采用计算机编程来求解等特点。学生在学习过程中容易产生畏惧心理,学习兴趣较低,教学效果不高。为解决上述问题,我校根据自身特点,对该课程的教学大纲进行了相应的修改,也加快本专业向应用型本科转变的步伐。修改后的大纲中减少了学生自己编程进行计算的部分,更多的强调工程实践能力的培养。要求在授课过程中必须紧密结合科研工作,以辽阳石花为依托,引入大量的生产实例,强调将工程与工艺相结合的观点;同时,引入常用的化工流程模拟软件,加强设计和分析能力的训练,强调理论联系实际,提高解决实际问题的能力,为毕业走上工作岗位打下良好的基础,顺利实现从学生到工人角色的转变。
2培养学生能力,多种教学方式相结合
2.1启发式教学
启发式教学是以激发学生的积极性和主动性为出发点、科学地引导学生开动脑筋,积极思考、融会贯通地掌握知识,形成技能,发展智力[4]。本课程的讲授过程中大量采用启发式教学。化工分离工程课程中公式较多,比较繁琐,在教学过程中结合具体实例,提出问题,通过适当提问,师生互动寻求解决方案,提高学生的学习积极性和教学效果例如在讲分离过程的地位与作用时,先采用多媒体课件播放一些有关环境变化的图片,提出影响环境的有毒有害物质有哪些?除去这些有毒有害物质有哪些方法?通过具体实例的分析,启发引导学生主动思考问题,变被动学习为主动学习,激发了学生的学习热情和内在潜能,提高了学生的学习能力。
2.2对比式教学
对比式教学是指在教学中,将一些具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行讲解,找出其异同之处,从而达到预期教学目标的一种有效教学方法[5]。化工分离过程内容多,编程和计算都比较复杂,为了便于学生理解和掌握,在授课过程中多采用对比教学方式,通过已学过的简单易懂的相关知识或者相同过程中不同分析方法进行对比,找出异同点,总结规律,加深理解。例如由双组分精馏到多组分精馏,由简捷法计算到严格法计算,由浅入深,由简单到复杂,使复杂难点的知识简单化。而对共沸精馏和萃取精馏,及不同分离方案,通过对比归纳,对比找出各自优缺点,便于理解和记忆,且不易混淆。
2.3讨论式教学
在教学过程中增加了学生独立查阅文献资料的环节,将文献归纳总结后以小组的形式在课堂上进行分析讨论,在激烈的讨论中,同学们各抒己见,把枯燥乏味的理论知识结合到具体的生产实践中,学生学习热情高涨。通过查阅资料,学生能及时了解化工分离过程中前沿的分离技术,增加探索钻研的好奇心。
3提高教学效果,多种教学方法相结合
3.1传统教学
传统教学方法是以课堂教学为主、以教师为中心的单一的板书讲授教学方式,不能充分调动学生学习的积极性[6]。特别是对化工分离工程这样具有工程应用背景、工艺流程复杂、计算过程复杂且计算量较大等特点的课程来说,容易使学生产生畏惧心里,学习兴趣不高。
3.2多媒体教学
多媒体教学就是通过计算机技术、网络技术、多媒体技术进行的教学活动,将文字、图像、声音、动画等多媒体先进技术引入教学中。它以图文并茂、动静结合的表现形式,达到增强了学生对抽象概念、图形性质和学科定理的理解与感受,从而极大地提高了课堂的教学效果[7]。化工分离工程课程专业性强、知识综合性强、应用性强,因此课程内容多而复杂,工艺流程长而繁琐,又与实际生产过程紧密联系,为了有效解决传统教学带来的弊端,最好的解决方法就是采用多媒体教学与传统教学有机结合,做到优势互补。授课过程中仍以教师为主导作用,以多媒体作为辅助教学工具。充分发挥多媒体教学的优势,将抽象、难以用语言表达的内容(工艺流程、图表)通过形象生动的图片,动态过程的演示进行描述,即简明扼要,又生动形象,动静结合,将枯燥的理论以实际过程表现出来,激发学生的思维活动,提高学习兴趣,加深对知识的理解与掌握,提高教学效果。同时又节省了教师画图、画表的时间,实现了在有限的学时内大容量、高效率的教学。此外,为了提高学生自主学习的能力。我校在不断完善课外学习平台,包括授课视频、实验视频、课件、配套习题、实际问题解决方法等,用现代教学手段及丰富生动的内容提高学生的学习兴趣。
3.3化工流程模拟软件的应用
化工流程模拟是以工艺过程的机理模型为基础,采用教学方法来描述化工过程,通过应用计算机辅助计算手段,进行过程的物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析,作出环境和经济评价[8]。结合目前已经在化学工程计算领域中得到广泛推广和应用一些化工模拟软件可以实现数值计算及流程模拟等多种功能的特点,在化工分离工程课程教学中引入了相关的化工计算软件[9]。Microsoftoffice是常用的办公软件,其中Excel具有强大的运算功能,充分利用Excel提供的运算功能,只需输入相应的公式,无需编程,就能完成极其复杂的化工计算,计算过程简单、直观,学生非常容易掌握。由于Excel的数组公式和公式的复制功能,使Excel在计算混合物性质上显示出无可比拟的优越性,非常适用于处理混合物的分离计算。因此,本课程将Excel用于分离过程的计算,即实现了节省学生做作业的时间,又可在没有编程的情况下对分离过程进行严格计算,完善教学效果。同时该课程也介绍ChemCAD、Matlab、AspenPlus等化工计算软件,以激发学生的学习兴趣,提高学生的专业水平和计算机能力,增强其社会竞争能力,增加就业机会。
4培养工程意识,理论联系实际
化工分离工程课程虽然是一门专业基础课,理论性较强,但实际应用更为广泛,所以在教学过程中要紧密联系实际,通过大量引用工业生产实际情况和可研项目为实例进行讲解,将复杂深奥的理论融于简单的实际生产过程中,使问题具体化、简单化,真正做到理论与实际生产相连系,避免空洞的讲解;同时也使课堂教学内容更具有现实性和新意,提高了学生的学习兴趣,调动了学生的求知欲和探索精神,增强了学生的工程意识,培养了学生运用理论知识解决实际问题的能力。比如讲结晶分离单元操作时,引入分离催化重整装置生产的混合二甲苯中对二甲苯的实例进行讲解。指出分离体系为对二甲苯、邻二甲苯和间二甲苯的混合物,目的是分离出重要的化工原料对二甲苯,对于这样的体系应选取哪种分离方法?引导学生比较三种物料的物性,发现三种物料的沸点比较接近,但是熔点差距比较大,所以不适合用精馏的方法进行分离,而应采用结晶的方法进行分离。这样自然而然的把理论知识融到实际生产中,提高学生的工程能力。另外,我校除了开设传统的验证性实验外,还增加了设计型实验和研究型实验的开设;建设了炼油化工与自动化仿真培训中心;建设了单元实训中心;鼓励学生参加“中国石化-三井化学杯”大学生化工设计竞赛,并取得了较好的成绩[10]。通过增加实训教学环节,增强了学生的动手操作能力及分析问题和解决问题的能力。为了使理论教学与实践教学相辅相成,相互渗透,我校定期聘请邻近化工厂经验丰富的技术人员到学校,讲授工厂里典型的分离工艺、生产中存在的不足及改进如何进行改进、讨论先进的分离工艺技术及清洁分离工艺。通过工厂技术人员的讲解、及与他们的交流讨论,激发了学生的学习热情,培养了学生提出问题、解决问题的能力。
5建设教师队伍,增加工程实践经历
作为专业课老师,除了要有丰富的理论教学经验外,也要具有工程实践经历,才能把理论知识融合到实际生产中进行讲解,即丰富课堂内容,又可以将枯燥的理论具体化,对生产中遇到的问题作为实例进行分析、讲解,提高了学生的学习积极性及理论联系实际的能力,学生学习积极性非常高。本团队教师每年都参加指导学生到工厂中进行生产实习,了解生产装置运行现状、原料供应情况和产品市场需求情况。本团队老师同时也担任本专业的实验、实训、毕业设计论文等实践教学工作。实行有经验的老教师带领年轻教师,使年轻教师更快的成长;同时年轻教师在学校、学院的推荐下,都有机会到邻近的工厂进行培训,熟悉一线生产过程;学校、学院也为专业教师提供很多技能培训的机会,增加教师的工程实践经历。
6结语
为了在新的高等教育形势下能够培养出具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才,化工分离工程课程从多方面进行改革,着重培养学生的工程实践意识、提高学生分析问题和解决问题的能力,努力打造成特色、领军的专业。
参考文献
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2001年石家庄市提出了建设“药都”的目标:计划将本市建成国内最大的抗生素、维生素生产基地以及国内外具有一定优势的半合成抗生素、生物制药基地与中药现代化基地,形成在国内有较高知名度的“药都”。按照高等职业教育“能力本位观”的要求,针对制药行业一线职业岗位群对知识、能力、素质的实际需求进行调研,发现在大量需求化学制药生产、运行、管理岗位的同时,围绕制药技术的设备维护岗位和药品营销岗位也成为制药行业人才需求增长点。基于上述市场调研结果,石家庄职业技术学院经过专家指导委员会论证,确定了以化学制药技术为主体,制药设备维护和医药营销为两翼的“一体两翼”课程体系架构,这种“一体两翼”课程体系按类型由实践和理论两个教学部分组成。
1.实践教学体系构成
(1)基本技能模块。具有良好文化修养、美学修养、纪律观念、具有较强自学基础和能力、科学锻炼身体的基本技能:通过政治理论与道德修养、军训、体育等实训课程来形成;计算机、英语应用能力:通过英语课的听说训练、上机实训来形成。(2)职业基本技能模块。具有基础化学实验知识的学习、操作、分析、设计能力;化工生产设备认知、操作、设计、维护等基本能力;化工生产系统基本参数测量及自动控制的基本能力;识、读企业生产设备图和工艺流程图的基本能力;化工生产过程中进行零件加工、设备维修及检修的基本能力;药品生产过程关于原料、中间体、产品的分析检测的基本能力;通过基础化学实验、化工机械实训、化工仪表及自动化实训、药物合成实验及药品分析实验来形成。(3)双证书模块。中级分析工证书:化学实验的基本操作技能;实验室常用设备的使用、保养;常用试剂的配制方法,实验数据的处理能力;通过分析工培训来形成。(4)主体核心技能模块。具有化学合成药物生产的实用基本技能、工艺生产控制的基本能力、工业生产认知基本能力。(5)设备维护方向技能。具备常见化工制药机械的有关维护、维修、安全使用等基本能力。(6)医药营销方向技能。具备各种医药产品的营销策划、推销能力等。“一体两翼”所需的能力通过专业技能测试、生产顶岗实习、工作实习等形成。
2.理论教学体系构成。以职业岗位群需求为中心设置课程体系。一个“主体”:化学制药技术工艺操作控制方面以有机化学、化工原理、药物合成反应、药物分析与检测技术、制药工艺学、工业药剂学、制药工程设备、药事管理等课程为主。“两翼”:设备维护方面以化工机械基础、化工仪表及自动化、制药机械和设备维护为主;药品营销方面以药理学、药物化学、药品营销学为主。这种课程体系的架构增强了专业培养的灵活性、适应性,突出了人才培养的针对性和实用性,满足了社会经济发展对人才的需求。
二、“实境育人”教育教学方法
1.校内“实境育人”环境。校内实训基地不断地改善实验、实训条件。在原有化学基础实验室、化工原理实训室、有机合成实训室、分析测试实训室、纯化水实训室的基础上,又建成了制药专业中试车间,改造了纯化水实训室,又新上纯水自动化灌装线一套。
制药专业中试车间,按照“教学、实用、安全、规范”四大原则进行安装设计,车间内部分为动力区和生产区,公用工程齐全,蒸汽、冷冻盐水、压缩空气、循环冷冻水等全部按照制药厂实景要求安装,是一个小型化的制药车间,实现了院校与企业工厂的“零距离”接触,为学生课程实习、顶岗实习提供了一个完整的校内实境教学平台。在车间内不仅可以进行加热、制冷、高压等反应操作,还可以进行固液分离、流体输送、干燥、精馏等操作,并可以进行化工原理、化工仪表及自动化、化工机械、化学反应工程等多门课程的现场教学,是一个完整的实境教学基地。
为了使实验、实训设备更加贴近教学,提高学生的综合实力,学院又购置了14个单元的化工仿真车间,在此化工仿真车间学生可以模拟例如离心泵、换热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉、常减压蒸馏等操作。仿真车间涉及的仿真软件都具有真实的工业背景,工艺流程、设备结构和自控方案都来源于实际;精选的单元操作内容都是制药工业中最常见的;操作与控制界面先进;突出操作实践。仿真车间的建成和使用,在实境教学中也发挥了巨大的作用。
2.校外“实境育人”环境。加强校内实验实训条件建设的同时,根据学生职业能力培养的要求,充分利用社会资源,依托行业优势,加强校外实习实训基地的建设。近几年,化学制药技术专业先后选择了一批技术装备先进,管理科学规范,生产规模适度的生产企业,采用多种方式与之合作,共建校外实训基地。
采用走出去的方式与石家庄某制药厂合作,共建药物制剂实训基地。专业课的课程实验、工程实验、毕业设计均可在工厂由专业教师和工程技术人员共同指导完成,学生以工人的身份在生产一线跟班劳动,在生产实践中学习,使学生对药品生产过程的工艺、设备、车间布置、劳动组织、产品物流、市场状况、环保要求和新材料、新工艺研究开发等有全面的了解和认识,为“零距离”就业奠定基础。通过与多家企业建立教学、研发和技术服务的关系,使产学研合作模式初步形成,极大地促进了化学制药专业的发展,达到了校企合作,互惠双赢的目的。
3.“实境育人”的实践教学体系。强化实践教学,使学生的大部分精力放在提高自身技术操作水平和技术改造水平,主动适应社会的需要。把实践教学内容贯穿于整个教学过程中,形成“工学结合”的实践教学内容体系,建立了相对独立的六步走实践教学体系:即进行化学实验的基本训练和对生产企业的体验实习、进行职业基础课程的实训和双证书培训、进行职业技术课程的实训与实习、顶岗实习、进行专业技能的训练与测试、进行工作实习或毕业设计。环节中渗透爱岗敬业、艰苦朴素、吃苦耐劳等人文素质的教育。
三、“一体两翼、实境育人”课程体系实施的保障机制
1.规章制度建立与执行。学院积累多年教学管理经验并遵循教育规律,制定和形成了教学管理规范和教学管理制度,制定了教学管理文件汇编,使教学管理规范化和科学化。我系根据各专业特点,进一步完善和健全系级教学管理制度,建立健全学生管理规章制度,并聘请了6位具有高级职称、实践经验丰富的知名专家成立了“专业指导委员会”。教学工作严谨、规范,严格执行各项教学管理制度,形成了一套行之有效的教学质量监控体系。
2.实力雄厚,爱岗敬业的教学师资队伍。化学制药技术专业现有专任教师17人:其中教授2人,副高职5人;具有双师素质教师13人;硕士研究生8人;院级骨干教师8人。本专业教师在高职教育的改革中边探索边总结提高,取得了良好的教学成绩。
3.教学质量标准健全。制定《教学管理规范》,对课堂教学、实习、实训等各教学环节都制定了标准和要求。还根据学生提前就业所带来的对教学过程的影响,在广泛调研的基础上制定了“关于加强毕业设计(毕业论文)工作的意见”、“提前就业学生教学要求”、“学生工作学期教学组织和管理办法”等文件,及时解决教学过程中出现的问题,适应新时期教学需要。
四、“一体两翼、实境育人“课程体系的成效
1.实践能力大幅度提高。课程体系能满足培养目标对职业能力培养标准的要求,并能根据技术发展的实际予以更新。这套完整的课程体系从化学制药专业2001级开始策划建立并实施。几届学生下来,学生的实践动手能力得到很大提高。
2.高就业率。几年来,已经有400多名学生在校内外实训基地完成实习实训任务,基本实现了“工学结合”的教育模式,学生“零距离”上岗。一次就业率达95%以上。
3.实质性办学。有校内的实训车间作基地,与多家企业实现资源共享、信息共享,建立了紧密的合作关系,并与几家企业开展实质性联合办学的探索实践。
4.高就业质量。由于企业参与教学全过程,培养的学生符合企业的用人要求,因此,毕业生更加适销对路。并受到用人单位的一致好评。
呼伦贝尔职业技术学院应用化工专业,注重学生实践能力的培养,实训教学设施齐全,实习实训设备总值达1000余万元,实验场地面积2300平方米,具有适应教学要求与各种技能培训的实验室与实习实训场所,有现代化的校内“能源化工实训中心”和校外实习工厂,能基本满足应用化工技术专业人才培养的需求,为培养技能型人才奠定了雄厚的物质基础。
但实训基地建设是综合的系统建设,实训设备的购置和实验室的建立只是具备了实践教学的基础条件。要真正发挥实验设备和实训室在实践教学中的作用,其内涵建设是关键因素。本文对我院的应用化工技术专业实训教学中存在的问题进行分析并提出对策。
一、我院在实训室的建设中存在的问题
(一)实训项目开发不足
目前,我院的实训中心现有化学分析实训室、仪器分析实训室、化工仪表实训室、化工仿真实训室、化工单元实训室、合成氨、尿素生产系统实训室。实训专业比较全面,但在实训教学过程中仍有些不足。
化工单元实训室共有流体输送、传热、蒸发、过滤、精馏、干燥、吸收解析、萃取8个实训单元,8个实训单元仿照化工生产的基本单元,生产过程真实,项目设置完整,运行情况良好,使学生能亲手将生产系统运行起来,能更好的理解和掌握常见单元操作的基本原理及其相关设备的结构、功能和使用。但化工单元实训设备运行仍有不足,一是能操作的实训教师少,学生多,管理困难,不能做到每个学生都能动手操作。二是系统设置了一些故障点的技能训练,但由于设备原因还有人员培训不到位,故障点的操作常常不能实现。
合成氨和尿素系统实训设备完好的模拟了合成氨和尿素的生产过程,但过程控制系统安装的并不完整,不能使设备正常运行起来。
(二)师资力量不足
我院在实训教学师资建设中做了不少工作,进行了多次培训,但仍存在:
1、实训教师少,管理难度大,学生动手操作次数少。
由于能带实训教学的老师少,学生多,老师管理的难度大,不能使多数学生都亲自动手操作,因此实训教学虽然使用了教学设备,但往往局限在演示或个别学生动手的现象。
2、实训教师都是边学边做。
实训教师大多数没有经过系统的和一定深度的培训,能简单的操作设备但对设备故障,生产过程分析仍不能很好的解决。
(三)实训教材不足
在传统教学模式中,实训仅作为一个教学环节,居于从属地位,实训教学几乎没有规范的实训教材,实训教学以口口相传的方式传授,教师之间不方便学习,学生学习没有系统性。
(四)校企合作不足
长期以来,我院一直积极探索校企合作之路,与呼伦贝尔金新化工有限公司、大唐呼伦贝尔化肥有限公司、内蒙古宏裕科技股份有限公司、呼伦贝尔东能化工有限公司、呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司、呼伦贝尔驰宏矿业有限公司等多家企业建立了长期稳定的校企合作关系。但学生没有操作基础,企业对校企合作实训教学并不积极,并且企业考虑到学生安全问题和企业的生产,不愿让学生真正动手进行操作,往往把学生安排到一些不重要的岗位进行实习,使学生的实习成为体力活。学生失去了实习兴趣,往往流失很大。
二、加强实训教学的应对策略
(一)加强实训基地的建设,确保实训教学的需要
化学分析实训室和仪器分析实训室结合实训设备和实训内容的要求,配备相应的仪器,配件、药品,购买蒸馏水制备仪器,保证化学分析实训室和仪器分析实训室能够正常运行。
合成氨和尿素生产系统,由于厂家的原因,自动控制部分始终不能完好运行,要求厂家将设备的配套装置完善,达到设备的运行效果。
(二)加强师资队伍建设,提高教师实训教学能力
我院在师资队伍建设过程中,近三年来每年派教师参加国家级企业顶岗培训,利用寒暑假到全国高职高专师资培训基地参加培训和进修提高。鼓励专业课教师积极参加国家职业资格证考试,获得相应的职业资格证书。虽然培训较多,但多数是参观形式,教师掌握不了实际操作技能,往往流于形式。本人经过几年的实训教学,认为到购买实训教学的设备厂家学习是最好的培训,针对实训内容,实训设备有目标去学习,教师能够掌握设备的使用、操作、故障维修,并能灵活运用到具体教学过程中。
另外要增加教师培训的数量,并做好传帮带,使大量的教师成为既有理论基础又能实训教学的“双师”型教师。
(三)加强实训教材的编写,符合实训内容的需要
随着实训教学的不断开展,实训教材既不能用以往的理论课本,也不能简单的用实训设备的操作规程,实训教师应将自身扎实的理论功底和严谨的学科体系和企业专家的丰富的工作经验和超强的操作能力二者结合,这样编制的教材更具针对性、操作性和适用性,编写成实训指导校本教材,运用到实训教学中。
(四)加强校企合作的组织与管理,提高校外实习的效果。
校企合作要运行良好,需建立长期稳定的校企合作人才培养机制,签订校企合作实训协议与人才订单培养协议,并建立合作委员会,通过会议协商确定校企合作实训中各方的权利和义务,使校企合作实训能够实现双赢,避免损害任何一方的利益。
总之,市场和企业是高职教育的命根子,技能是高职院校学生参与社会竞争的武器。教育和生产实践相结合是高职教育制胜的法宝。高职院校只有深入推进教学改革,加大实训教学力度,正视实训教学中亟待解决的问题,高职教育就一定能够开创新局面。