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Exploration in Teaching Simulation and Practical Training of Chemical Engineering Principle
Xin Gui-qiang
(Guangxi Liuzhou Chemical Industry Technical Schools Liuzhou Guangxi 545000)
【Abstract】“chemical engineering principle ” is a specialized basic course by a variety of chemical unit operations. The basic principles and operation teaching of chemical unit operation which is done by using DCS simulation system, laboratories, glass chemical simulation training room , thus improves the methods of traditional teaching. Meanwhile, the organic combination of theory and and practical operation which is more adapted to the requirements of vocational education in the new situation
【Key words】Chemical;Simulation;Practical Training
在化工專業教學中,《化工生產基礎》是很重要的一門專業基礎課,其特點是以各類化工單元操作為主線,重點介紹各類單元操作的基本原理、流程以及相關設備的設計、調節與操作。在當今職業教育強調操作動手能力培養的形勢下,對于《化工生產基礎》的實際教學過程中,除了理論知識的傳授外,還要進行化工實驗、實訓基本技能的訓練,以滿足我們培養從事化工生產合格技術工人的需要,達到全面提高學生動手能力的目的。近年來,我校對《化工生產基礎》課程教學進行了一些改革探索,豐富了化工生產基礎的教學方法和手段。本文就此方面的探索做一個總結:
1. 化工生產基礎實訓室的建立與構成 化工實訓室是以化工單元操作為主,單元操作系統包括流體輸送、傳熱、傳質三大化工傳遞過程。結合化工仿真的情況,化工生產基礎實訓室由三個項目構成:
(1)DCS仿真室。所謂仿真,就是虛擬現實技術,由計算機硬件、軟件及各種傳感器構成的虛擬環境,在此環境下,用戶可以與之交互作用。DCS仿真融合了圖像處理等各種技術,利用操作軟件,以實際生產流程為基礎,提高建立生產裝置中各種單元操作的動態特征模型以及各種設備的特征模型,從而建立起與各種化工生產操作相關的虛擬環境。其流程原理、控制手段、操作場景、操作界面與化工生產實際情況基本的呈現在學生面前,學生在互動良好的仿真實驗平臺上進行模擬操作,以便掌握復雜控制系統的運行和調整技術,提高對化工過程動態運行的分析、判斷、調整能力。
(2)化工生產基礎實驗室。該室包括離心泵、傳熱、雷諾準數、伯努利方程式、吸收等五個化工生產單元的典型項目。
(3)全玻璃化工仿真實訓室。該套設備是由天津職業大學模仿化工生產實際研制開發的,共有精餾等七個化工操作單元。該設備的特點是模仿化工實際操作裝置,以玻璃制成,其透明,便于學生觀察設備運行情況。
2. 化工仿真技術在化工生產基礎教學的應用 我校對化工生產基礎課程理論和實操的課時、內容進行了一定的調整及運行,從整體教學效果看較為明顯,在教學中我們的具體做法是:
2.1 教學方式。
2.1.1 集中式教學。由于我校的實驗設備有限,受場地、課時、師資的影響,我們采用了集中時間進行實訓的方法。該方法是:采用將DCS仿真為一塊內容,玻璃仿真和化工原理為另一塊內容,分別由2位老師專門負責實訓。DCS仿真開展精餾塔、離心泵、換熱器、吸收-解吸、液位控制系統、固定床、間歇反應釜等項目的培訓共56學時,實訓學生停課三周,專門進行三個項目的操作實訓,安排如下:
(1)課時安排見下表:
(2)學生安排: 將每班的學生分為3組,其中2個組進行DCS仿真實訓, 1個組的學生進行玻璃仿真與化工生產基礎實驗的實訓,這三個組的學生進行輪換。每個組共完成玻璃仿真實訓28學時,DCS 仿真56學時。
2.1.2 整合式:其特點是將化工生產基礎理論、DCS仿真、全玻璃仿真、化工生產基礎實驗四個內容進行整合,實施時將化工生產基礎基礎按基本單元拆分為流體輸送、傳熱、蒸發、蒸餾、吸收解吸等模塊,采用先理論、再DCS仿真、后實訓的方式,進行教學。
2.2 化工仿真技術在化工生產基礎教學的展開。
(1)DCS仿真教學。在學習了化工生產基礎課程中的某個基本單元的理論學習后,進行DCS仿真實訓。首先要制定訓練計劃一覽表,讓學生明白實訓的目的、要求及掌握的程度,每一次上課要掌握的內容,引導學生閱讀行操作訓練。DCS仿真除了開、停車與正常運行外,還允許教師(或學生)自行設置故障,模擬故障現象,達到提高學生判斷問題和解決事故的能力的目的。DCS仿真軟件對學生的操作會作出一個評價,學生根據成績可以判斷自己的操作水平;在現實生產中,由于操作失誤會出現安全事故,但DCS仿真教學不會引發任何安全問題,學生可以直接從計算機屏幕觀察到錯誤操作所帶來的后果,通過所學的知識來判斷和糾正錯誤,掌握正確的操作方法,有利于增強學生分析、解決問題的能力。經過訓練一段時間后,學生通過在計算機上對各個單元進行模擬操作,較好的掌握了設備的基本結構、工藝流程以及基本的開、停車步驟和故障判斷、處理的方法。
《化工單元操作》是一門理論性和實踐性很強的專業基礎課,學生對該課程學習得如何,與能否成為合格的化工人才緊密相關,因此,研究如何實施《化工單元操作》理實一體化教學很有必要。近年來,我校一直在努力嘗試更有效地將理實一體化教學模式應用到《化工單元操作》的教學中。2009年學校投資新建了化工實訓基地,筆者參與了該實訓基地的建設與使用。實踐證明,理實一體化教學模式克服了傳統教學模式的諸多缺點。
一、傳統教學模式的缺點:
在過去的教學過程中,采用的是傳統教學模式,學生只是在學期中在本校的實驗室對個別化工單元操作如離心泵的使用等簡單的教學實驗設備進行了操作練習。由于實驗設備少,學生多,達不到每個學生都動手的要求,更談不上小組成員之間的協作,有些教學實驗設備僅僅只能是參觀一下外觀而并不能真正運轉起來,因此,對于學生來說,理論和實踐是完全脫節的。在對2008級學生的教學過程中,采用的是理實一體化教學模式,學生在學校新建的化工實訓場地進行實訓,學生易懂,學習興趣高昂,收到良好的教學效果。
通過自身的教學體驗,筆者明顯地感覺到傳統教學模式的缺點:(1)學生對抽象知識茫然;(2)學生對化工設備陌生;(3)學生對復雜工藝流程混淆;(4)學生“炒冷飯”現象比較嚴重;(5)理論與實踐完全脫節;(6)學生缺乏學習興趣;(7)教師難教,學生難學,教學效率低。
二、理實一體化教學模式的實施
筆者以“精餾”化工單元操作為例,介紹《化工單元操作》理實一體化模式的授課流程:
教師介紹設備、操作原理(20分鐘):主要設備有離心泵、柱塞泵、流量計、精餾塔;操作:離心泵輸送流體、柱塞泵輸送流體及相關儀表的操作知識。先帶學生現場觀察設備,然后進討論室利用多媒體講解精餾過程中所用到的設備的內部構造、工作原理,精餾原理及其他設備的操作方法,指導學生掌握精餾操作必要的理論知識。
學生分組討論(30分鐘),每組自選一名組長負責組織工作。首先,學生在聽完教師對精餾的理論知識的指導之后,進入現場“摸流程”,然后各組分別在組長的帶領下展開討論,討論的主題有:1.設計最佳的流體輸送進精餾塔的方案,并畫出精餾工藝流程圖和工作步驟,2.全組怎樣更快更好地團結協作(分配崗位)完成精餾的操作過程。討論過程中如有疑問可請教實訓指導教師。方案設計好由教師檢查準確無誤后方可現場實施方案。
學生分組實訓操作(100分鐘)各組按組號依次上臺進行實訓操作。在操作過程中教師起著指導作用,觀察學生在實訓過程中是否能完成各自的任務,及時給予指導。
學生討論、互評階段(20分鐘)(1)學生討論。各組都完成了精餾操作后,他們在操作過程中都或多或少地犯了些小錯誤,分組歸納本組在操作過程中的心得,并找出本組成員在該操作流程中的難點、重點和疑點。(2)總結。各組代表總結本組的操作流程。(3)自評。對自己在本組中所承擔得崗位、任務進行自評,通過自評,讓學生了解在化工生產中協作的重要性。
教師就各組操作過程進行點評(10分鐘)(1)教師對每組操作點評,糾正流程中的錯誤操作。(2)教師總結重點、難點。重點:離心泵、柱塞泵的使用、精餾塔的操作(再沸器溫度調節,回流比的調節)。難點:再沸器溫度控制及回流比的調節,如何防止液泛和漏液現象。
三、理實一體化教學模式的應用效果:
雖然理實一體化教學模式在《化工單元操作》課教學中的應用還不是很成熟,但采用理實一體化教學法已有明顯的教學效果,表現在:(1)學生的學習興趣提高了,在親自動手操作的過程中,既掌握了理論知識又有了實際操作帶來的成就感;(2)抽象知識具體化,使學生覺得容易學了;(3)復雜的工藝流程變簡單了;(4)教師教學能力提高了,與學生更貼近,能及時了解學生學習的程度,并根據學生的個體差異有針對性地教學;(5)教學效率提高了,學生邊學邊練邊積極總結,能達到事半功倍的教學效果;(6)學生與企業職工之間的角色差距越來越小了。
《化工單元操作》是從自然科學領域的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程,是一門關于化工加工過程的技術基礎課,不僅理論體系完整,更是與工程實際有著密切聯系,具有很強的實用性,對化工及相近學科的發展起支撐作用。該課程的教學改革目的在于強化學生的生產實踐能力、提高學生的職業綜合素養。
一、與生產崗位相結合,以培養崗位能力為目標進行課程設計
《化工單元操作》課程內容設計與企業生產崗位相結合,以崗位能力培養為目標,以化工單元操作項目為載體,實施項目教學和工學結合的教學模式,按照化工生產技術領域和職業崗位的要求確定教學內容,以達到突出崗位能力,強化職業素質,注重應用性和實用性的目的。本課程以典型的化工單元操作項目為載體,每個化工單元操作項目都對應著各自的學習情境,根據學生的認知規律采用五步教學法,即項目、組織、實施、檢驗和總結五個步驟組織教學,并根據化工單元操作項目,制訂相應的實驗實訓項目,實現項目化教學模式,通過理論和實踐教學使學生達到能取得相關職業資格證書的能力,為學生就業打下良好基礎。
在設計化工單元操作工作過程的教學情境中,為突出真實工作環境,建立了多方位的實踐環節教學體系:以仿真實驗實訓室、單元操作實驗室、校外實訓基地等為基礎,按照化工單元操作項目,在虛擬和真實的生產環境中組織教學。采用化工單元項目教學、小組聯合操作、頂崗實習等多種方式,強化職業崗位實際操作訓練,突出實踐技能培養,以求達到與就業崗位無縫對接。
二、根據高職高專教育特點,整合教材,有針對性地選取教學內容
根據高職教育特色,本著理論“必要,夠用”、提高學生職業素質和職業能力的原則,在教學過程中合理削減理論性較強的教學內容,利用化工單元操作仿真實驗、化工單元操作實訓、認知實習和頂崗實習等多種教學手段,增強學生實踐能力,培養學生職業素養。
本課程選擇化工企業生產中最普遍的化工單元操作為教學內容。具體內容為研究若干化工單元操作——流體流動、流體輸送、非均相物系分離、傳熱、蒸餾、吸收、干燥的基本原理、單元操作的典型設備構造、設備操作特性、過程和設備的設計與計算、設備的選擇與改造、研究問題的方法等。通過學習,使學生能靈活運用所學知識和技能來分析、解決單元操作中的一般技術性問題,并能勝任化工生產過程中不同崗位的工作。
三、根據學生自身的認知規律,循序漸進,設計七層次教學模式
《化工單元操作》教學改革詣在強化學生的生產實踐能力、提高學生的職業素養。提高學生實踐能力的關鍵在于如何給學生創設企業崗位工作環境,并引導學生把所學的理論知識運用到實際工作中去。按照以上思路,設計《化工單元操作》課程工學結合、項目化教學的七層次教學模式。
第一層次為認知實習。帶學生參觀化工企業生產,讓學生感受到化工生產環境,獲得對化工生產的第一印象,增強學生對本課程的學習興趣。
第二層次為理論教學。其教學內容是研究若干化工單元操作——流體流動、流體輸送、非均相物系分離、傳熱、蒸餾、吸收、干燥等基本原理、單元操作的典型設備構造、設備操作特性、過程和設備的設計與計算、設備的選擇與改造、研究問題的方法等。
第三層次為仿真單元操作練習。這一層次主要是為實踐實訓做準備。學生在進入實驗室操作之前,先通過仿真實訓練習,再進入實驗室開展實際操作。
第四層次為實踐操作。通過實踐部分的理論學習和嚴格的技能操作訓練,使學生掌握化工生產過程中常用的典型設備的基本操作、調節控制和事故處理方法等。
第五層次為課程設計。通過這一環節加強學生對本課程理論知識的進一步理解,提高學生的實踐操作能力,開發學生的創新思維。
第六層次為頂崗實習。建立校外實習基地,學生可以在各個生產車間進行實習實訓,條件成熟的車間可以讓學生進行頂崗實習,學生在真實的工作環境中感受生產操作,達到提高學生技能水平的目的。
第七層次為職業資格證書的考取,要求學生至少獲取一個相關的高級工證書,如化工總控工、化工操作工和化學檢驗工等。
四、靈活運用多種教學方法,激發學生學習的積極性
靈活運用多種先進的教學方法,如多媒體教學、現場教學、實驗教學、啟發式教學等,形象生動,貼近生產實際,增加學生的感性認識,強化實踐教學,提高學生的學習興趣,激發學生的積極性和求知欲,最大限度地提高學生學習效率。
1.制作多媒體教學課件,加強教學手段的現代化。多媒體教學集文字、圖像、圖片、實物照片、動畫于一體,生動易學,有助于學生對抽象內容的理解,大大激發了學生學習的積極性和求知欲,提高了學生的學習效率。另外,對單元操作等實踐性環節進行錄像,用多媒體豐富多彩的表現力,高效率地完成教學任務。
2.采用對比式教學方法,活躍課堂氣氛,培養學生創新意識。《化工單元操作》中三種傳遞過程具有相似性,采用對比講授法,引導學生用已掌握的知識去理解新內容,并引導學生提出解決問題的新方法、新思想,從而培養他們的創新意識,使教學起到事半功倍的效果。
3.課堂與實訓場地一體化,實施現場教學?,F場教學有效地增加學生感性認識,強化生產實際,改善教學效果,提高教學質量,激發學生學習的動力,提高學生分析問題和解決問題的能力。
4.理論課與實踐課相互滲透,培養學生解決實際問題的綜合能力。針對《化工單元操作》實用性和工程性比較強的特點,教學過程中始終堅持理論與實踐相互滲透,二者相互促進。一方面在學時安排上,理論課與實驗實訓課緊密銜接,實驗實訓內容與教學內容相互滲透;另一方面采用分層次教學,不僅延伸了教學內容,而且對理論知識也進行了綜合應用。
5.聘請企業技術專家開展技術應用講座。利用星期天、節假日,聘請企業工程技術專家給學生開展技術應用講座,使學生了解行業的最新技術和發展動向,拓寬學生專業知識,提高學生學習興趣。
五、多樣化的考核模式,促使學生個性和能力的全面發展
在考核方式上,采用筆試、技能操作、設計等多樣化的考核方式;在考核內容的選擇上,既考知識又考能力,著重考核學生的綜合素質和實踐能力;在評判學生學業成績上,采用平時能力、應知能力、專業技能綜合考評等多種評分方法,通過改革考試考核方法,促進學生個性和能力的全面發展。
通過近年來不斷的教學改革探索,《化工單元操作》課程以典型的化工單元操作項目為載體,采用五步教學法組織教學,設計工學結合的七層次教學模式,靈活運用多種教學方法及采用多樣化考核方式,有效地強化了學生的生產實踐能力,提高了學生的職業綜合素養。
參考文獻:
“任務驅動”是建立在建構主義理論基礎上,以學生為主體,教師為主導,以任務為驅動的教學方式,其顯著特征是:教師的教與學生的學都是圍繞著教學目標,在工作任務引領下,通過對學習資源的積極主動運用,進行自主探索和團隊協作學習,尋求解決問題的方法和途徑,達到教學目標的一種學習實踐活動。“任務驅動”是一種實施探究式教學模式的教學方法,在任務驅動的教學模式下,實訓課程教學既注重學生知識和技能的培養,也關注學生職業經驗的積累,以及交往能力、自主學習能力、職業態度和職業情感等諸多非專業能力的培養。
一、精心設計任務
任務的設計,要做到與學生當下學習進度一致;要有層次性和連貫性,能讓學生順著任務主線把知識點連貫起來;任務的設計既要貼近工業應用,又要能在本?,F有實訓裝置上實現。能讓學生在真實或仿真任務環境里學到知識;在完成任務之后,不同的學生根據自己不同的條件與需求,可以由任務中的“可擴展點”做進一步的發揮與完善。
為了選取能用于化工單元過程實訓教學并貼近化工企業生產實際的工作任務,我們與行業企業專家、技術骨干,以及本院專業教師組成課題團隊,研討分析本實訓需掌握的知識、能力和素質,確定來自于企業的真實或經改良的工作任務引領整個實訓教學。例如化工單元過程實訓中的精餾操作,我們選取將15%的酒精水溶液提純至93%為實訓任務。為完成這個任務,學生需查閱相關書籍、資料,了解裝置的工藝和設備結構;設計各小組實訓方案;熟練掌握精餾裝置開停車操作;分析操作過程中不正常操作現象、原因,并進行及時處理;掌握精餾塔各個參數和產品質量控制。這個任務既體現實際生產過程,又適用于學校實訓裝置;既有理論學習,又有實踐操作;既提高了學生學習的興趣,又加強教師的指導效能。
二、實訓過程要以學生為中心
在傳統教學模式中,教師是教學的主體,學生只是被動接受學習,這很不利于調動學生學習的積極性。而任務驅動下的實訓教學模式要求師生改變傳統的觀念和角色,讓學生在學習中起主導作用,使學生成為任務教學的積極參與者,學習的目標和任務都要求學生主動地、有目的地去獲取學習材料來實現。教師在任務驅動教學中的作用為組織、引導、促進、控制、咨詢,學生是在教師的組織、引導下,嘗試用不同的方法完成任務。興趣是最好的老師,任務對學生而言就是一個興趣,促進他們自主進行探索式學習。通過任務的完成,使他們獲得成就感,從而成為他們更積極學習的動力。例如在傳熱模塊的教學中,通過討論各小組設計出解決任務的最佳操作方案,然后小組派代表發言對觀點進行闡述,在全班范圍內討論。在此過程中教師只是傾聽者、激發者、引導者和主持者,學生是主角,在激烈的討論和思想碰撞中加深學生對知識的理解和認識。通過這樣的方法,能夠增強學生發現問題、分析問題和解決問題的的綜合能力。
三、實訓組織形式的創新
在實訓前我們將全班學生分編成若干個小組,每個小組4-5人,每個小組教師指派1名組長。然后教師分配給每個小組需完成的單元過程實訓任務,對每個小組提出相同的要求。在一個好的團隊里,學生能夠通過自己的積極努力獲得小組成員的認可,從而不斷地獲得成就感,激發他們的求知欲望,逐步形成一個積極、自主的良性循環。另外在團隊分工協作完成任務的過程中,能培養出學生團結協作能力和很好的團隊組織能力。
四、過程考核內容及評價方式
(1)知識和技能的掌握,包括階段性知識技能掌握情況,成果展示和完成的任務的綜合情況。具體為對裝置操作、事故處理、實訓產品、表達能力等進行考核。另外針對現有實訓考核方案中考核形式和內容比較單一的問題,可以增加工藝流程圖的作圖、操作方案的設計、數據曲線作圖和解釋、個人提問、人為擾動、事故處理等項目考察學生理論聯系實際、分析問題和解決問題的能力。
(2)職業素質,包括實習態度、遵守實訓紀律、團隊協作和遵守職業操作規范的情況。其中在對團隊的協作進行考核時,可以對團隊組織、參與度、合作能力和團隊精神進行考核。另外針對化工操作中物料往往易燃易爆易腐蝕的職業特點,我們特別強調職業操作規范的遵守情況的考核,例如操作安全措施是否規范,廢棄物是否隨意亂丟,操作場所是否保持清潔、工具擺放是否到位等。
項目完成后的教師總結評價是必不可少的重要環節。任務驅動下的教學結果不僅僅是完成操作任務,還要有好的操作過程質量或者好的產品。如果教師將完成任務的結果看成學生學習的最終結果,將評價只是看成教師打分,將評價內容固定在過程操作控制質量或學生表現上,則這種認識是有偏差的,這種評價方式重結果、輕過程。在過程考核實施的過程中,應該首先要讓學生表達、分享自己都學會了什么,總結項目教學活動對他們的意義。教師最后的點評更是重要,教師應該對每個小組完成任務的情況進行評價,對過程中所遇到的疑難問題作出解答。任務完成后的綜合評價,包括學生的自我評價、相互評價以及教師評價的結合。
五、教師的指導
實施的過程中,不是忽視教師指導作用,而是教師的角色轉變為組織者、引導者和幫助者。以學生為中心,并不意味著教師責任的減輕,或教師作用的降低,恰恰相反,這兩方面都對教師的知識和能力提出了更高的要求。
在任務實施前,教師要幫助學生進行必要的知識和技能準備,提醒學生在完成任務過程中的重點難點和可能的突發故障。在任務實施的過程中,教師需要掌握好團隊工作進展和每位學生的參與程度,監控整個過程,要善于調動每一個同學都能參與到任務學習的每一個階段中去,確保學習效果。
參考文獻:
[1] 李軍.“教、學、做”一體化任務驅動型高技能教學模式構建[J].職業技術教育,2009,30(8):39-40.
[2] 方凱.淺談任務驅動教學在電工電子實訓中的應用[J].科技信息,2011,(12):424-425.
化工原理實驗作為新增設的一個專業基礎科實驗,要合理選擇單元操作實驗內容,實現與理論知識更好的融合。因此,每個章節選擇一個具有代表性的單元操作內容。由于實訓基地剛剛建成,學生實驗課時有限。想在有限的課時內完全掌握每個單元操作尤為困難。這樣我們購買了一部分仿真教學軟件。在去實訓基地做實驗實訓之前先在課堂上對相關單元操作做仿真軟件模擬流程。在仿真軟件中有操作提示項目,學生可以根據自己設計的實驗步驟進行仿真實驗,若實驗步驟操作有誤,仿真軟件會及時提醒。同時仿真軟件還包括了該單元操作的相關思考題,學生通過對思考題的思考回答,重新復習了一遍理論知識,同時也掌握了該單元實驗操作的具體方法。進入到實訓基地以后,學生再做單元操作實驗會得心應手,減少了錯誤操作率,現場實驗技能大大提高,實驗效果事半功倍。
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?,抓住這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:
〖=1〗夏清,賈紹義.化工原理:上冊(第2版)〖=M〗.北京:化學工業出版社,2012.
我國高等職業教育經過20多年的發展,無論是學校數目還是在校生的數量都有了飛速的發展,已成為高等教育一個非常重要的組成部分,為我國的高等教育的改革和發展作出了重要的貢獻。但由于高職教育起步較晚,在教育教學思想、培養規格、課程建設、師資水平等方面存在著一些問題,這些問題要通過深化高職教育教學改革來解決,《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高[2006]16號)已經為我們指明了方向,高等職業教育在我國是一種高等教育類型,在不斷加強理論研究的同時,仍需對專業核心課程的建設和改革投入大氣力,把理論研究成果付諸實踐。本文以健雄職業技術學院化學工程系核心課程改革實踐為背景進行探討。
一、基于化工行業崗位工作過程的分析,整合核心課程
本系課程團隊通過大量翔實的資料分析,認為化工操作技術、化工分析技術、化工試驗技術構成化工生產技術類專業的三大核心課程群,而化工操作技術的核心理論是化工原理,以化工原理為中心,有效整合多門課程,打造以化工生產崗位操作技能的訓練為主、輔之以適度夠用理論知識并關注學生職業發展能力的理實一體化課程,命名為化工操作技術。和后面的一年頂崗實習教育教學構成化工專業的“定崗雙元”人才培養模式。
2006年,化學工程系已經整合了化工原理、化學反應過程與設備等課程為化工操作技術,在使用中積累了有益的經驗。2008年,在化工操作技術課程組的努力下,有效整合了化工過程及設備(化工原理、化學反應過程及設備的整合)、化工單元操作仿真實訓、化工單元操作實訓、化工工藝仿真實訓、化工過程及設備課程設計、化工工藝設計、化工儀表自動化、化工制圖及CAD、信息檢索、專業外語等課程資源。將原有的5門實訓課程和5門理論課程按化工生產操作崗位工作需要,進行有機整合,按認識規律進行梳理,打破理論與實踐的界限,充分體現理實一體化,從根本上斷絕了“理實兩張皮”的問題;以“能力為本、任務訓練、學生主體、職業活動導向、項目載體、課程一體化設計”六個原則來組織課程內容和教學過程,在課程內容和教學過程中滲透素質教育和外語、德育教育,成為課程組的共識。
二、基于關注學生職業發展能力,設計課程項目化教學
課程組以化工原理為基礎,把教學內容分為6個模塊,每個模塊由若干子項目組成,子項目由若干任務組成,以任務驅動教學。課程教學資源來源于企業,由企業提供實訓設備,學院提供場地,共同組織對學生進行化工生產技術訓練,學院向企業提供合格員工;已經完成課程的整體教學設計和單元教學設計;教學講義由校企共同編制,每個模塊下轄實踐訓練項目(基本技能和知識)、仿真操作訓練項目(操作規程及操作技能和知識)、實踐訓練項目(操作規程及操作技能和知識)、綜合實踐訓練項目四個項目組成?;げ僮骷夹g課程項目分為四個層次:
第一層次是基本實踐訓練項目。在該類項目實訓中,為克服學生的畏懼心理,從對生產設備結構的認識入手,進行設備拆裝訓練,培訓學生熟練使用拆裝工具的技能、掌握設備拆裝技能,并獲得相關的設備知識。根據項目需要引出理論知識。
第二層次為仿真操作訓練項目。通過化工仿真實訓,快速掌握典型化工生產過程的操作規程和操作技能,能夠熟練判斷和處理事故,學習化工儀表及自動控制有關知識,能讀懂典型化工生產過程的帶控制點的流程圖。
第三層次是實踐訓練項目。通過本項目訓練,學生要鞏固操作技能、化工儀表及自動控制有關知識,同時要學會繪制帶控制點的流程圖,學會編制操作規程。在該類項目實訓中,為克服學生按項目實訓指導書“照方抓藥”,而忽視對項目實訓現象的觀察與分析,課程組開發了“事故”實訓項目,極大地調動了學生的積極性,提高了項目實訓教學效果。
第四層次是綜合實踐訓練項目。開設綜合實踐訓練項目,使學生成為項目的主導,教師引導學生歸納或主動總結實操和仿真中遇到的理論問題,針對項目,對本項目的理論做一個梳理和小結,以項目考核成績的形式提交作業,提高了學生的創新能力和綜合素質。項目中學生的實訓結果未必在預計之中,針對學生不同設計方案的可行性,教師應具有基本的判斷、評價、啟發、解釋等指導素質。這種較高的素質要求使項目實訓指導教師尤其是缺乏經驗的年輕教師得到了鍛煉,不僅增強了他們分析和解決問題的能力,更重要的是培養了實事求是的科學作風和嚴謹的治學態度,通過實訓項目教學,可造就一支高水平的雙師型教師隊伍。
三、基于項目化課程的推進,轉變教學方法
課程組認為,項目化教學要實現四個轉變。教學方法由“傳統的注入式知識教育”,向適應工作要求的項目操作技術訓練轉變;授課方式注意采用由“連續型細節式授課”,向工作崗位技能要求內容演變;教學形式由“單一的課堂教學”,向項目化情境教學推進;考試方法由“單一的筆試”,向過程考核轉變。
上述教學方法的實施,需要借助現代教學技術的應用,制作多媒體系列教學課件是必要的。課件制作應注意以下原則:
1.制作的課件要思路清晰、內容精練、重點突出、視覺效果好。新一輪的教學改革,使枯燥的、復雜的、抽象的內容以形象化和動態演示,使學生更易理解和接受。
2.授課時應用的課件,要遵循“學生為主體,教師為主導”的原則。教師不能簡單地把自己當作一個“主持人”,更不能使自己成為乏味的解說員,導致課件的設計者取代教師在課堂中的地位。傳統與現代教學方式要取長補短,動靜結合、圖文相間、師生互動,活躍課程氣氛。
3.引導學生利用校園網、教學平臺學習。鼓勵學生通過校園網進行自主學習,通過網絡教學平臺與教師、同學開展交流討論。
課題組把化工總控工職業技能鑒定要求分解到本課程教學過程之中,通過改革實踐,2004級、2005級畢業生就業率達到100%,就業對口率100%;有63%的學生從事化工生產技術和控制操作崗位工作。2007、2008年的全國石油與化工職業院校學生化學檢驗工技能大賽和化學分析工大賽,參賽的選手均獲得好成績。
四、基于“定崗雙元”培養模式,融入工學結合
課程組將原有的5門實訓課程和5門理論課程按化工生產操作崗位工作需要,進行有機整合,體現理實一體化;以“能力為本、任務訓練、學生主體、職業活動導向、項目載體、課程一體化設計”六個原則來組織課程內容和教學過程,并在課程內容和教學過程中滲透素質教育和外語、德育教育;對畢業頂崗實習期間從企業獲取的項目進行篩選和精煉,使化工操作技術課程的項目化成為必然結果。課程內容全部由實際問題引出,課程項目全部從企業生產項目中獲取,工學結合,學生實踐,師生歸納總結,教學互動,以學為主,講練結合,以練為主,配之以反芻性總結。
把理論綜合運用于訓練項目之中,使學生感到學有所用。首先,設計題目要有明確的化工工業背景,這樣理論聯系實際才能有的放矢,才能更好地調動學生的積極性,增強責任感、事業心,才能更加有利于實際能力的培養。其次,要真正做到理論聯系實際,在課程設計中安排1-2次現場參觀學習的環節。讓學生帶著問題下廠,目標明確,任務清楚,通過現場調查學習可以獲取許多實際知識,提高學生的實際工作能力和專業技能。在計算機輔助設計課程中增加了AutoCAD內容,受到了用人單位的普遍歡迎。對不同層次的學生進行分組、分工并密切配合,培養了學生團結協作的能力。
五、基于能力培養模式,創新考核評價方法
課程在項目設計中,以能力培養為主,確定了課程的考核方式,課程考核從單一、終結性考核轉變為以過程評價為主,擬引入第三方評價體系??己朔椒ㄊ侵笇Ы處熃o出每天的若干考核點成績,過程考核,得到當天的實訓成績,與學生團隊自評和互評成績按權重得出每個子項目的成績;考核內容由7個大項目組成,大項目包括若干子項目,按難度和重要程度給出系數,權重平均,過程考核,總評得到成績。
在考核中,注重能力培養。經過訓前預習、訓前計劃、實訓操作和訓后總結四個階段的訓練,學生學習主要以實訓操作為主,在考核中比重較大;通過綜合標定訓練項目,實現實踐與理論的提升,實現反芻性實訓;基于工作崗位的課程教學內容設置,實現了教學內容來源企業;課程的實施不僅豐富或改革了專業教學內容,而且基于過程導向的課程提高了學生的專業能力、方法能力、社會能力,使學生具備很強的職業能力、就業能力和可持續發展能力,課程組把這些能力培養設計成考核點,納入考核范疇。
六、基于項目化課程整體設計,創新能力培養模式
在項目化課程整體設計中,課程組以能力培養為主,確定課程的基本目標;以企業實際的工作崗位工作過程為基礎進行課程教學設計,整合各學科的課程資源,實現教育教學目標;以本系教師對企業的技術服務為根本,促進工學的深度融合和課程內容的合理選擇;以建設省級及以上精品課程為建設標準和努力方向,加大改革和研究力度,不斷豐富精品課程的內涵。
化工操作實踐性很強,具有較大的外延性與較強的滲透性,化工產品、過程開發需要極強的實踐性與群體協作性。這就要求化工技能型的培養具有不同于其它學科的特點,即專業寬、能力強、素質高。因而需要在能力和素質的培養上采取更加有效的方法和手段。項目化實訓是培養學生創新能力的土壤,是樹立實踐觀念、啟迪創新思維、提高綜合素質的重要教學環節,也是教學改革的重點和難點之一。近年來,我們根據高職改革的趨勢和技能型人才培養的需要,對課程的教學作了整體優化設計,革新教學內容和實施方法,從模式、內容和方式上進行了創新和實踐,有效地促進了學生綜合素質的提高。
另外,結合教師的科研課題,在專業班遴選優秀生列為培優生,從設計性、綜合性單元操作開始,培養學生獨立從事科學試驗和操作的能力。結合認識實習和仿真實訓,培養學生的動手能力、創新能力和解決問題能力;實踐操作技能由生產崗位需求確定,知識由實踐需要引出。
綜上所述,化工操作技術課程的實施是化學工程系“定崗雙元”人才培養模式的體現之一,是建立基于工作過程開發課程的探索。化工操作技術對多門課程整合已跨越了單一學科內容,項目化內容設計不拘泥于培養職業能力,任務驅動教學進程,教學情境的設計突破了傳統意義的課堂,引入企業績效管理文化,與項目化課程的過程考核相融合,為化學工程系課程改革拓寬了思路,成為工學結合的突破點。
參考文獻:
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[2] 戴士弘.職業教育課程教學改革[M].北京:清華大學出版
成立有企業技術人員參加的《傳質分離技術》課程建設開發組織,在此基礎上制定課程建設方案。以專業人才培養目標與人才培養規格的要求、典型化工單元操作的職業崗位所需的知識、能力和職業素質的要求,以及國家職業技能鑒定中心化工總控工高級技能證書的考核標準為依據,以企業需求為導向,在深入企業,廣泛調研和對典型崗位任務分析后,構建《傳質分離技術》課程。
開發《傳質分離技術》課項目化教學配套教材: 在有企業專家參與下開發出《傳質分離技術》課項目化教學配套教材[2]。教材突出高等職業教育的基本特征和職業教育的特點,培養高等技術應用型人才,在遵循國家職業標準與生產崗位需求相結合原則基礎上,要打破課程界限,有效整合了化工原理、化工單元操作實訓、認識實習、化工制圖、化工儀表與自動控制等多門課程的部分資源,并將化工總控工考核內容融合于課程教學之中,依托實訓裝置和實訓基地,使教材更加適合實現工學結合項目化教學。教材具有如下特色:淤所選教學情境是經過調研論證的相關企業典型單元操作;于突出高職特色,依據生產實際的化工單元操作崗位,操作人員必須具備的基本操作技能和知識來選擇內容,主次分明;盂依據工作過程導向重構課程內容,與以工作任務為引領的項目化教學要求相適應,體現“講、學、做”一體化,突出對學生職業技能的培養;榆工作任務典型,既承載知識又承載技能,且知識支承技能;虞知識由簡到難,技能由單一到綜合,循序漸操作進,螺旋上升。
創建與《傳質分離技術》課項目化教學相適應的教學條件: 實施課程教學,校內應具備以下實訓條件:多媒體專業教室、仿真實訓室、校內實訓基地;模型、實物等教具。使用時不與其它班沖突。課程教學對硬件環境基本要求見表3(略)。校外實訓條件:具有對應本課程需要的校外實訓基地。根據課程內容需要,可以在校外真實生產現場完成教學任務。建成或開發的實訓基地以及相關的教學、實訓條件已到達或超過教學基本要求,完全勝任《傳質分離技術》課項目化教學需要。
葉傳質分離技術曳課項目化教學具體實施
按設計的學習情境組織編寫教材、教案、課件等。制定全方位、全過程監控考核方案,確定監管組織、成員職責,開展項目化教學。以項目、任務為導向實施“講、學、做”一體化教學:在教學過程中有機結合學生、老師和實訓設備的學習領域三要素,突出學生主體的教學理念,將每個任務單元作為一個教學項目,按照“資訊—決策—計劃—實施—檢查—評估”六步法來組織教學;在實施過程中,教師布置工作任務,組織相應的工具、設備、實訓指導書及資料等供學生選擇、決策,并制定相應的計劃;在教師的監督、引導下,進行操作并做相應操作記錄,期間根據考核標準進行過程考核,以督促檢查學生學習情況;最后通過討論、總結對教學結果進行評估。教學過程中要讓學生感受、理解知識和能力的產生與發展過程,培養學生自主學習、自我構建知識和能力體系的方法以及探求知識的思維能力和思維習慣。
《傳質分離技術》課程考核評價 改革考核制度,建立適應項目化教學的考核評價體系是《傳質分離技術》課程項目化改革的一部分。緊密結合高職教育教學特點和培養目標,建立適應項目化教學的考核評價制度。對學生知識、能力、素質進行全面測試,對學生整個學習過程進行全方位評價。從考試內容、形式、管理評價體系等方面進行系統規劃,按課程總體設計要求,為充分體現了“工學結合”的教學改革思路,每個學習情境都設計了一套相對完整、切實可行的能充分發揮考試功能和實現高職教育教學目的的考核評價方案[3]。將考核與“教、學、做”同步,圍繞對知識在生產實際應用與技能的要求對學生進行全方位、全過程考核。項目化教學考核方式改變了重知識,輕能力;重筆試,輕操作;重期末試卷分數,輕學習過程評價的考核方式,考試方式突出了多樣性、針對性、生動性,要全面、系統、公正地評價教學效果。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)08-0163-01
化工原理仿真教學是化工類學生必修課程化工原理實踐教學的重要環節之一,是一種公認的高效現代化教學手段。其主要任務是以培養學生關鍵能力為目標,從實例入手,以化工仿真的技能操作帶動理論學習,培養學生獨立探索、自主學習的能力。[1]本人在化工原理仿真教學中積極探索,摸索出提高教學實效的教學方法,并取得了顯著效果。
1.選用最新版本的化工原理仿真軟件
一個良好的化工單元仿真軟件可以為學生提供很好的技能培訓平臺。我國自20世紀90年代初引進國外仿真培訓系統以來,化工原理仿真軟件不斷的更新換代,化工仿真教學也得到了較快的發展,目前新版本的軟件不但體現現代化工生產技術,更體現出智能化特點,功能更全,設計更為合理,對學生的培養也更加多元化。
我院采用北京東方仿真軟件技術公司設計的最新化工基本過程單元仿真軟件,該軟件項目齊全,功能強大,實用性強。
2.制定合理的教學計劃
根據學生的基礎,從易到難,合理進行有層次制定教學計劃符合學生的學習規律,是做好實訓教學的前提。比如,可以從簡單的離心泵單元、液位單元進行訓練,熟悉和掌握仿真的基本代表符號和基本操作方法,為后續較為復雜的精餾、吸收解吸等訓練單元打下扎實的基礎。實踐證明,合理的仿真教學計劃在仿真教學能否成功起到舉足輕重的作用。
3.提高教學實效,注重學生多種能力的培養
3.1 采用多種形式做好學生訓練前的預習
采用多種組織學生進行仿真操作前做好預習,做到五個熟悉,即熟悉基本原理,熟悉工藝流程,熟悉操作設備,熟悉控制系統,熟悉開車規程。比如采用分組討論、行為型引導教學法等組織學習方式。這樣學生進行上機操作才能做到有針對性和高效性。
3.2 做好學生課堂輔導,注重學生各種能力的培養
3.2.1 注重培養學生的自學和獨立思考能力
在實訓教學中,很多老師采用先給學生做演示,并告知學生的控制要點和相關參數(比如閥門的開度),然后學生按老師的講解進行“模擬或復制”。這種方法,表面上學生很快就能拿到高分,仿真的學習效率很高,但實際上是教師剝奪了學生自己探究知識和鍛煉技能的機會。長此以往,學生會呈現出高分低能的狀態,將很難快速適應現代企業日新月異技術更新和高難崗位的要求,更不要談在專業長久的發展。
本人在仿真操作過程中,采用先讓學生獨立動手操作和探索,針對遇見的問題,進行思索,找到問題所在,并不斷總結提高和優化操作,讓學生真正成為學習的主體。這種方法能快速培養善于獨立思考,提高學生的自學能力。教師的角色是學生學習的引導者,在學生百思不得其解時引導其進行思考尋求解決問題的方法,通過教師的有效幫助,學生不但提高了解決疑難問題的能力,而且還會品嘗到解決問題后的成功喜悅。
3.2.2 注重培養學生的質疑能力,激發學生的學習動機
“學起于思,思源于疑?!币虼耍诮虒W中要注意引導學生主動發問,鼓勵學生質疑,啟發學生遇到問題多從幾個角度思考,不被表象所束縛,讓學生通過質疑、討論、釋疑,尋找知識的關鍵,加深知識的理解,讓學生學會學習,提高能力,從而達到主動學習的目的。
3.2.3 注重培養學生的口頭和書面表達能力培養
如果遇見有共性的問題,我會組織學生進行分組討論,在討論之前,他們會查閱很多資料,無形之中他們會把理論和實際操作結合起來。在討論過程中學生會各抒己見,不時會碰撞出思想的火花,教師的角色是引導學生積極有效思考,甚至可以讓學生編寫小論文論述自己的見解,在此過程中,學生的表達能力和理性思考問題的能力會得到很大的提高。
3.2.4注重培養學生規范操作的良好專業素養
在實際操作過程中,有些學生為了追求高分,積極尋找“竅門”,進行“跳步”和違反生產實際的操作,比如閥門開度過大,調整參數大起大落。在慣性小的系統往往會在短時間內就能完成操作步驟,取得高分,這種做法在化工生產中是絕對不允許的,比如精餾單元操作,精餾塔的液位沒有達到20%,不能開啟蒸汽加熱系統,但是有些學生為了節省時間提前打開蒸汽進口閥門,這樣操作會導致系統存在很大的安全隱患。另外在調物料流量時大幅度調節會引起系統很難在短時間內達到物料平衡和熱量平衡,甚至導致出現事故、設備故障,以致發生危險。所以要引導學生進行規范操作,并且要求他們在操作中一定要耐心,不能急于求成。
3.2.5 在教學過程中要注重學生節能減排意識的培養
對于化工企業,爭取效益最大化,節能減排更是關鍵。因此,必須培養學生的節能減排意識。
善于尋找切入點,向學生灌輸節能意識。如間歇反應釜冷態開車的操作,隨著反應的進行,反應放出熱的量也隨著變化,冷卻水的用量也應跟著變化,能少則少。
3.2.6 布置有特色的作業,引導學生做好課后進一步學習
針對掌握程度不同層次的學生,布置不同內容,形式多樣的作業,讓學生進一步得到提高。比如讓操作規范熟練的學生幫助操作過程中困難的學生。對有心得的學生可以讓寫小論文,也可以通過開展“手指口述”操作能手的小競賽,促進了學生更進一步的學習。
3.2.7 將仿真訓練與理論教學、實際操作相結合
針對學生的實際情況,將仿真訓練和理論教學、實際操作相結合,三種教學模式取長補短,有機結合,采用先理論,再仿真,后實際操作[2],再理論,再仿真的順序進行教學,最大程度地提高學生理論知識水平和實踐技能,比如采用模塊教學法、一體化教學。
4.制定科學合理的學生仿真操作成績考核體系
好的仿真操作成績考核方法應該貫穿于學生的整個學習過程,全面、準確而科學地評價學生的實訓效果,而不是局限某一方面的的考核。本人制定一定的考核細則,采用考核相關原理、流程、操作步驟、上機操作、課堂出勤、表現,課后作業等方面考核學生,體現出考核的客觀性、公平性,得到了絕大多數學生的肯定和接受。
項目化改革 目標 思路 方式
【文獻編碼】doi:10.3969/j.issn.0450-9889(C).2011.11.014
化工單元操作技術是化工類專業的一門很重要的專業基礎課程,也是與化工類相近專業(如化工機械、材料、制糖等專業)的一門重要的必修課程。對化工專業畢業生從事崗位的調查發現,崗位所需的能力大多與單元操作的內容有關。本文試根據化工類崗位對化工單元操作技術課程需要完成的能力培養要求,結合實際條件,探討在化工專業的重點課程化工單元操作技術開展項目化教學改革的思路和做法。
一、化工單元操作技術項目化改革的目標和思路
化工單元操作技術課程的改革目標是改變傳統教學的理論和實際分離的做法,通過“學中做”和“做中學”的方式,讓學生邊做邊學,學做合一,切實提高學生的動手能力和解決實際問題的能力。
本課程改革的思路主要有:一是以一個實際生產任務或相似的任務為項目載體,在學生完成項目的過程中實現對學生能力的培養。項目按“方法選擇――設備選型――設備安裝――操作――故障維護”的思路展開。二是在項目化過程中體現學生的學習主體性,實施任務驅動,同時,強調教師的指導作用,及時糾正學生出現的大方向錯誤。三是根據現有條件,因地制宜地開展理論和實踐相結合的一體化教學。化工類設備投資大、體積大、流程復雜,使得學校很難具備齊全的實訓條件,因此,根據現有的條件,因地制宜地開展項目化教學非常有必要。
二、化工單元操作技術課程項目化改革方式
化工單元操作技術課程項目化教學,是以崗位能力為依據,以項目為載體、以工作任務為中心來選擇、組織課程內容,并以完成工作任務為主要學習方式的課程模式。其目的在于加強課程內容與工作之間的相關性,整合理論與實踐,提高學生職業能力培養的效率。
項目化教學主要解決傳統教學的理論和實踐脫節,學到知識而不是形成能力的問題。在實施過程中主要通過精心選擇項目、設計實施計劃和結合科學合理的考核方式來實現理論和實踐相結合,實現崗位能力的培養。以流體輸送這一單元操作為例,根據化工類崗位對流體輸送的能力要求,選擇了為完成輸送液體任務選擇合適的泵為項目。為完成選泵的項目,將項目細分為輸送方式選擇、管路設計、管路阻力計算、選擇離心泵、安裝離心泵、操作離心泵、離心泵故障處理等7個任務。這樣可以體現完整的工作過程,項目的推進思路清晰,方向明確,能讓學生循序漸進的學習,體現能力培養的逐步成長性。在項目一開始輸送方式選擇,主要培養學生根據輸送要求,結合各輸送方式的特點,選擇合理、經濟的輸送方式,這一能力要求比較低,學生都能掌握。管路設計的任務能力要求進一步提高,學生要先對管子的尺寸進行估算,然后才能選擇管子、管件和閥門的材質、規格進而才能進行管路的設計。在這一任務里學生除書面材料的認知外,還進行管路拆裝,現場認識管路實物,掌握管路鋪設的要求和方法,實現理論和實踐的有機結合。同時,還要繪制和閱讀流程圖,實現單元操作和化工制圖課程的結合。管路阻力計算是為選泵作準備,學生先根據理論知識計算阻力,然后設計實驗現場測量阻力系數,通過這種方式將阻力計算的理論知識與管路阻力系數測量的實訓有機結合起來,學生找到理論和實踐的對應點,提升了應用能力。在選擇離心泵的任務中除計算選型外,還要進行校核,體現本課程的半理論半經驗的特點,加強學生的工程觀念。安裝離心泵的任務主要通過安裝高度的計算讓學生認識到離心泵安裝高度限制的重要性,同時通過分組討論實際的案例,培養學生判斷和處理“離心泵汽蝕”故障的能力。最后兩個任務――操作離心泵和離心泵故障處理是流體輸送能力培養的重點。這兩個任務通過讓學生設計現場操作的操作方案、安全應急預案,最后實施方案;同時結合仿真軟件強化操作技能,利用仿真軟件的指標控制、故障模擬等讓學生學會故障分析處理的思路,明確每個輸送指標的影響因素,最終掌握離心泵輸送系統故障的判斷、分析及處理的能力。該能力也是今后化工專業學生所從事崗位的主要工作內容。總之,在教學中應始終堅持以任務為導向,堅持“理論―實踐”一體化,突出知識的應用,重點是培養學生的能力。
化工單元操作技術課程教學中應始終以學生作為學習的主體,注重培養他們的自學能力以及分析和解決問題的能力。課程開始前將工作任務及細分的項目整體提供給學生,每個項目在每個小組指定一個負責人,由負責人組織成員對項目進行討論,整理出完成的思路、所需要收集的資料等,最后給成員分派任務,以小組的形式共同完成。這種方式就要求學生要學會思考和分析問題、團隊協作、資料查找和(下轉第41頁)(上接第34頁)自學。在上課前各組要完成相應的項目報告。為培養和提高學生的表達能力,課堂上教師隨機指定組員進行項目匯報,并掌握匯報過程中存在的問題,然后針對各組存在的問題進行針對性講解,最后對項目進行總結,并對涉及的重點知識和難點知識進行講解和歸納,以強化學生對理論知識的掌握。在項目實施過程中應強調教師的主導作用。在學生完成項目過程中,教師應及時了解他們的思路和進度,對有明顯錯誤的要及時糾正,避免浪費時間;對學生自學難以解決的問題要及時解答,避免因難度過大挫傷學生的學習積極性。
在教學中除通過優化項目設計,盡量引起學生主動學習的積極性之外,還應結合考核、激勵、比賽等方式來保持和提高學生的主動性。在考核上具體到個人,每人都會輪流當項目負責人,對整個完成過程進行考核,同時采用小組最低分制,即小組成員最低分就是小組得分,通過這種方式避免南郭先生的出現,激發學生的團隊責任感。對表現優秀、進步快的學生及時表揚,提高這些學生的成就感,并在班級中起示范作用。最后利用學生爭強好勝的心理,每個項目都限定優秀名額,促進小組之間的競爭。以上手段在實施過程中往往能收到較好的效果,學生的參與度非常高,基本都能積極投入到項目中。
總之,通過項目化教學,可以讓學生找到理論知識和實踐應用的結合點,加深理論和實踐的結合。同時,還可以增強學生的自學能力、團隊協作能力、語言表達能力、資料查找分析能力、分析處理問題的能力。課程結束后大部分學生均表示希望以后的課程都能按這種方式展開,可見學生對這一方式是認可的,而從實效來看學生的能力確實比傳統教學有了較大的提高??梢婍椖炕虒W在代工單元操作課程技術教學中的應用是可行的。
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在化工類專業教學中,化工單元過程及操作課程是重要的一門基礎課,課程的教學內容,教學方法,教學水平及質量被視為衡量化工類專業教學水準的關鍵因素及評價指標。本人在化工專業教學中從教多年,由于近年來中職學校學生素質逐年下降使得傳統的理論教學模式面臨著嚴峻的挑戰,而化工仿真教學技術的出現改變了化工類專業教學的理念,豐富了化工單元過程及操作課程的教學方法和手段。
一、化工仿真教學的特點
化工仿真實習教學系統是以實際的化工生產過程為基礎,通過建立化工生產裝置中各種化工單元過程的動態特征模型及各種設備的特征模擬生產的動態過程特性,再現真實化工生產裝置操作環境,其中各種工藝流程的設置、各種信息的動態顯示、操作方式等與真實裝置的操作環境相同,可以大大提高了學生對系統問題的分析能力。增強了實際操作水平。
二、化工仿真實習教學與化工實際生產過程的區別
1.化工實際生產過程
實際的化工生產過程包括四個要素:控制室、生產裝置、操作人員、干擾和事故。整個化工生產過程首先由操作人員根據自己的工藝理論知識和裝置的操作規程在控制室和裝置現場進行操作,操作信息送到生產現場,在生產裝置內完成生產過程中的物理變化和化學變化,同時一些主要的生產工藝指標經測量單元反饋至控制室??刂剖业牟僮魅藛T通過觀察,分析反饋來的生產信息,判斷裝置的生產狀況,實施進一步的操作,逐漸使裝置達到滿負荷平穩生產的狀態。
2.化工仿真實習教學過程
化工仿真實習教學過程是學生在仿控制室進行操作,操作信息通過網絡送到工藝仿真軟件,生產裝置工藝仿真軟件完成實際生產過程中的物理變化和化學變化的模擬運算,一些主要的仿生產信息經網絡系統反饋到仿控制室,學生通過觀察,分析反饋來的仿生產信息,判斷系統運行情況,進行后續操作,在仿控制室和工藝仿真軟件間形成了一個閉合回路,逐漸操作調整到滿負荷平穩運行狀態。
三、在仿真實習教學中培養學生的能力
1.培養學生的認知力
現階段,我們中等職業學校學生的自我學習能力很差,學生在學習過程中基本上沒有學前預習和課后復習這兩個環節,僅僅依靠課堂上教師講授這一環節,當老師在講授化工單元過程及操作理論時,由于很多同學的自我控制能力也很差如:注意力不集中、思想開小差、這就使得我們的理論教學很不理想,而通過化工仿真課的學習,學生首先能認識某些設備,了解設備的構造及工作原理,甚至能掌握某些管道內物質所起的作用。例如:學生在學習過間歇反應釜的化工仿真操作后,學生知道了間歇反應和連續反應的區別,了解了流體輸送有利用高位槽輸送和用泵輸送的方式,理解了化學反應得靠水蒸氣將物料加熱到一定的溫度,同時化學反應過程中放出的熱量要用冷卻水來散熱,同時還懂得了間歇反應釜本身又是一個夾套式換熱器的雙重身份,這些知識是理論教學中學生在短時間內學不到的,所以通過化工仿真課的學習培養了學生認識新事物的能力,從而提高了教學效果。
2.培養學生獨立完成任務的能力
在我們學院的學生獨立完成作業的學生很少,大多數學生都是通過互相抄襲來完成作業的,這樣就導致學生的作業質量很差,學生自我獨立完成任務的能力很差,而在做化工仿真時,每人一臺電腦,教師機每時每刻都能監控到每個學生的進展,這就迫使學生要按照老師的要求去完成操作步驟,同時要求學生不斷的思考和探索每個操作步驟的含義以促使學生完成所有的操作步驟。通過做化工仿真,培養了學生獨立思考和獨立完成任務的能力。
3.培養學生的意志力
中等職業學校的學生大多數年齡都在15~20歲之間,年輕氣盛、心浮氣躁、坐不住、上課說話好動、不守紀律是他們共同的特點,這使得我們很多從事理論課教學的老師非常頭疼,上課要經常維持課堂紀律,以方便理論知識的講解。而化工仿真課相對理論課來說就較自由一些,學生之間可以相互討論交流,每一步該怎么做,什么時候做, 甚至某些關鍵性的步驟稍不留神就會出錯,從而導致整個化工仿真操作的失敗,例如:在間歇反應中的關鍵是TIC101溫度指標的控制(正常溫度為110~128℃之間),TIC101溫度一旦超過128℃就會出現燒釜事故,而要控制好這個溫度關鍵是當TIC101溫度上升到75℃時將蒸汽閥門V19關閉。很多同學都是在此失利而重做。甚至有些同學想要高分將操作盡量調整到平穩狀態就得多次反復,這就要求同學們有細心觀察和耐心等候的能力而且在失敗中總結經驗,筆者認為,通過化工仿真實訓課鍛煉了學生的意志,不僅增強了學生的學習興趣同時課堂紀律也好了很多。
4.培養學生的自信心
中職院校的學生大多數都是在中考和高考中落榜的,或者沒有參加中招和高招考試的,他們都是應試教育的失敗者。在原來的學校里,迫于升學的壓力,在一輪輪的考試中分數成了改變他們命運的砝碼。很多學生正是因為成績不理想而對自己失去了信心,從而導致學生有某種程度的厭學情緒。面對這些學生,在化工仿真實習教學中教師慢慢講解讓學生對每一步操作都爛熟于心,學生每做完一步就得到一定的步驟分和質量分。在老師的細心引導和耐心輔導下學生在將所有的操作步驟做完后基本上都能達到95分以上,有的同學還能達到99分甚至100分,通過觀察發現學生每天在上完仿真課后都非常高興,而且到課率也非常高。筆者認為是化工仿真課讓學生找回了自信。
3.5培養學生的競爭力
在化工仿真實習教學中我們引入了競爭意識,當同學們對每一個仿真操作熟練后,教師讓學生將電腦系統恢復到初始狀態,然后規定在一定的時間內看那位同學做的又快又好,每班選出2~3名同學參加全院一年一度的化工仿真技能大賽。對獲得前三名的學生學院發給獲獎證書的同時還給予一定的經濟獎勵。同時對表現非常好的同學可以培養他參加國家技能大賽。通過這種方式讓學生懂得在人們的生活中處處存在著競爭,每一個人都要在競爭中求生存和發展,讓學生明白優勝劣汰,不進則退的道理。
總之,在化工仿真實訓課中可以鍛煉學生細心觀察的能力,培養學生耐心等待的能力,能激發學生認真學習,從而提高了化工單元過程及操作課程的教學效果。