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二、成品化教學模式探討
高職教育中,無論是理論基礎課程、專業基礎課程還是專業課程,總能夠在社會實踐和生產實踐中找到對應其知識體系的物化原型,這為成品化教學模式的確立提供了條件。成品化教學是指將教學目標產品化,或稱實體化。它脫胎于項目化教學,是項目化教學的具體化。相較于項目化教學,該模式教學目標明確,更加貼近生產實際,適用于各類課程的教學活動。它以“教學做一體化”的高職教育理念和教學方法為支撐,基于工作崗位和工作過程來設計教學程序。它生發于成品又終結于成品,能夠避免理論講授和實驗實訓的脫節,實現課堂知識傳授和實驗實訓的無縫對接,實現高等職業教育系統傳授知識、全面培養能力的初衷,能夠克服項目化教學脫離生產實際、內容空泛的弊端,能夠切實提高學生的學習興趣、提高教育教學質量。成品化教學模式很大程度上擺脫了傳統單一課堂的束縛,集中了多媒體教學、仿真教學的優勢,實現了教學資源利用的最大化。成品化教學模式也對教師的綜合能力提出了較高的要求,需要任課教師實現由“授人以魚”向“授人以漁”的轉變。教師應該具備廣博的專業理論知識、高超的職業技能、敏銳的行業發展洞察力、突出的職業素養。只有授業教師構建出合理的成品化教學方案,拿出合格的、有實質意義的教學產成品,才能夠保證學生順利完成成品化教學提出的各項任務,達到預期的教學目標[2]。對于高職教育而言,學生實踐技能的獲取需要有專門的實訓場所和實訓模式,同樣,理論知識的傳授也離不開專業性的教學場所和教學模式。成品化教學模式能夠將傳統課堂教學和實驗實訓有機地結合起來,根據教育教學的目標,靈活、高效地完成發展型、復合型和創新型高等級技能人才的培養任務。將課程知識體系所對應的物化原型或者類似于物化原型的事物作為教師教學分析和研究的對象,符合教育教學的規律;將其作為學生知識學習、技能培養的起點,符合認知規律,符合唯物辯證法的認識論原則。
(一)理論基礎課程
以《有機化學》、《無機化學》、《工業分析技術》為代表的理論基礎課程是高職應用化工技術專業教學活動的起點,同時也是教學難點。這三門課程很難套用項目化教學模式,因為它們中的每一門都是一個完整的理論知識體系,無法用一個項目來代表。若強行套用項目化教學模式,只能是換湯不換藥,仍然是傳統的理論教學加實驗檢驗,最多是用“項目”一詞將原有的“教學單元”、“章節”直接替換掉,將原先的“實驗課程”改為“項目實訓”,達不到理想的教學效果。成品化教學模式可以克服項目化教學的弊端。以有機化學教學為例。我們將Gaussian03量子化學計算軟件作為教學工具引入課堂。使用該軟件可以逼真地展現各類化合物的立體結構、鍵長、鍵角、分子軌道的形狀和電子排布的狀況,揭示分子最外層電荷分布的規律。學生要在教師的指導下,利用該軟件在課堂上完成不同教學階段的教學成品工作。這樣的教學模式可以用在每一章節、每一環節的教學活動中(如表1所示)。這樣的教學方式,學生喜聞樂見、易于接受、易于配合。實踐證明,成品化教學模式能夠提高學生的學習興趣、激發學生的成就感,最終實現教育教學的目的。在有機化學中,有些章節知識的傳授需要實訓環節的實時輔助和補充,這就需要引入大型仿真平臺[1]。教師將基于仿真平臺的實驗實訓操作融入這些章節知識的傳授中,設計好成品化教學任務讓學生來完成。有機化學第五章《醇、酚、醚》的成品化教學方案如表2所示。成品化教學模式在整個理論章節教學活動中的應用,其難點在于如何設計成品任務。這種成品任務應具有如下的特點:1.必須和當時所傳授的知識相吻合;2.必須是一個具有現實性和合理性的工作過程的結果;3.可操作性強,有明確的評判標準。借助于大型仿真平臺,教師可以及時模擬出所學理論知識在生產實踐中的應用結果,并將此結果作為成品化教學的階段性產品,將此產品目標作為判斷學生課堂知識掌握程度和能力水平的唯一標準,這樣可以達到激發學生的學習興趣、提高教育教學質量的目的。借助于大型仿真實訓平臺實時模擬實驗實訓的成果,它的優點在于可以使實訓內容更豐富、實訓操作更靈活,它立足于實驗實訓又高于實驗實訓,克服了項目化教學模式實訓項目過少、實訓項目不能代表所講授的知識體系甚至以偏概全的弱點?!队袡C化學》、《無機化學》、《工業分析技術》這類理論課程的教學目的在于,使學生掌握各類化合物的物理、化學性質及其化學反應的規律。實踐證明,成品化教學模式的應用能夠在很大程度上降低理論知識的抽象性,提高學生對專業理論課程學習的興趣,豐富學生的知識體系,拓展學生的學習思路,提高學生的基礎學習能力。
(二)專業基礎課程
《化工單元操作技術》、《化工設備》、《化工制圖》、《化工設計》、《精細有機合成技術》等是應用化工技術專業的專業基礎課程的代表。這類課程以使學生獲得某一方面、某一單元的專業基礎知識和專業基礎技能為教學目標。其成品化教學模式中“成品”方案的確立仍然需要克服項目化教學模式中“項目”過大、空洞的缺點,要將某一方面的知識和技能實物化,以靈活多樣、切實可行、緊扣主題、操作性強為原則。以《化工單元操作技術》課程為例。該門課程的成品化教學方案可以進行如下的設計。在該門課程的理論教學中引入大型仿真軟件操作平臺,教師既可以以整個單元操作為成品目標,也可以將一個單元操作細分為不同的部分,將這些部分作為教學成品子目標??傊o跟授課進度,將授課內容物化和實體化。如第二章《流體輸送機械》的教學活動可以如表3所示那樣進行。在該門課程的綜合實訓中,根據實訓課程的教學目標,將實訓內容成品化。在實訓階段,必須要求學生拿出合格的成品來,并以此作為成績評定的依據;同時,在對實訓內容的講解和輔導中,要基于成品目標,將實訓內容歸入相關的知識體系中去。如“精餾塔分離50%乙醇溶液”的成品化綜合實訓,可以按照表4所示的那樣進行設計。成品化教學模式借鑒了企業培訓中“先習后學”的做法,彌補了學校教育“先學后習”這種方式的不足。同時,以小而全的成品化教學方案組織課堂學習,以實際工業產品為成品,使學生易于理解、易于接受。這種教學模式符合學生的認知規律,往往能夠收到明顯的教學效果。
通過構建應用化工技術專業群體系,有效整合群內資源,實現專業群內課程、師資及實訓基地的共享;在核心專業的輻射作用和引領下,帶動其他專業的發展。目前應用化工技術專業群所含五個專業的學科基礎為:理論上以掌握無機及有機物質的特性為主線,建立了四大化學相關知識的相互融合、實用化為目的的課程體系;實踐上突出以能力培養為主,通過微型化學實驗,使學生在安全、環保的條件下發揮主動性,開拓思維、探索新工藝,培養學生的創新精神。通過基礎理論和基礎實踐的學習,學生具備了基本化學基礎、分析化學基礎和化工操作基礎的基本能力,形成了寬厚的基礎平臺教育,為后續的多方向模塊教育打下良好的基礎。此五個專業的技術服務領域包括精細化工、石油化工、制藥、新材料等應用化工領域,在其整個領域中均貫穿著綠色環保和安全的技術與理念。我校應用化工技術專業是央財支持的重點專業,精細化學品生產技術專業是省特色專業,在其影響和帶動下,其他專業也在不斷發展,生化制藥專業和環境監測與治理專業也被立項為校級品牌和特色專業建設點,這兩個專業在建設過程中,不斷借鑒前兩個核心專業建設的成功經驗,共享其有效資源,內涵建設不斷提高。鑒于此,圍繞學科基礎構建了以應用化工技術、精細化學品生產技術專業為龍頭的包含生化制藥技術、高分子材料及加工和環境監測與治理共五個專業的應用化工技術專業群,在群的基礎上共建基礎平臺,共享資源,共建師資隊伍,在產業背景下進行“寬平臺+多方向”的群的內涵建設,創新人才培養模式,大力提升人才培養質量,培養復合型高技能人才。
1.2周邊化工行業發展的需要
應用化工類產業是江蘇省“十二五”重點發展的支柱產業之一。南通市是全國首批15個化工生產基地之一,特別是近三年,眾多國內外知名化工企業,如王子紙業、邁圖新材料、江山農化等落戶南通化工園區。伴隨上海北翼的如東洋口港、啟東港、如皋港的陸續開發,1000萬噸煉油、100萬噸乙烯項目的引入,帶動了大批下游項目及環保安全產業鏈的開發,為應用化工產業提供充足的原料,使南通成為國內重要的石油和化工基地。南通現有大小化工類企業數千家,生產規模在億元以上的化工類企業有16家,其產品涉及農藥、醫藥、合成材料及助劑等。根據南通市政府的發展規劃,將重點打造高端精細化學品、高效廣譜低毒低殘留新農藥、醫藥及生物化工、新型合成材料四大產業鏈,這些都為該專業群的人才需求提供了廣闊的空間和契機。
1.3學生適應行業就業的需要
[3]通過構建應用化工技術專業群,學生可以在經過一定時間的學習,對基礎知識、專業知識有一定的了解后,在群內有二次專業選擇機會,使學生對專業選擇更具有明確性、主動性和靈活性,更能適應將來的發展需要。
2應用化工技術專業群體系建設構想
2.1加強人才培養體制建設,改進人才培養模式
在“工學結合、校企合作、頂崗實習”的人才培養模式下,不斷深化和創新人才培養體制。擬通過成立理事會、與企業聯合招生、聯合教學等方式,將教育和培訓的一部分納入市場化運營,同時讓企業參與到人才培養方案的制定、教學管理等環節,實現共同培養。一是校企合作體制的建設。當前社會發展速度越來越快,社會的產業結構邊界也越來越模糊,社會迫切需要高技能的復合型人才。針對周邊地區對應用化工類人才的需求,企業合作組成“訂單班”,企業參與制定訂單班人才培養方案,由教師和企業工程師共同承擔教學任務。由于訂單班人才培養方案的針對性較強,與崗位結合較緊密,學生到崗后很快適應。訂單班的培養真正實現了專業教學要求與企業崗位技能要求的對接。除了訂單班培養人才的途徑,還可嘗試共同成立理事會、校企合作學院等其他校企合作途徑,從更深層次的途徑推進校企合作體制的建設。二是試行多學期、分段式的教學組織形式,引入“彈性學分制”的評價機制。試行彈性學分制,學生不再受時間的限制,即只要修完學分即可畢業。學生可以根據自身條件進行選擇,如半年在校學習,半年到企業頂崗,然后再回到學校繼續學習,然后再回到企業頂崗,這種“學習-實踐-再學習-再實踐-…”的學習模式不僅符合人對事物的認知和實踐規律,同時也更能培養符合社會需要的人才。三是積極探索中高職銜接、專本科貫通分段培養新模式。推進中高職銜接,制定套餐式的教學計劃,單招與普招相結合,探索中、高職教育銜接貫通的人才培養渠道。學生首先在中職院校學習3年,然后通過注冊方式進入高職學習2年。5年學習期間,由兩所院校統籌制定人才培養方案,系統培養學生。為架構高等教育人才培養的立交橋,滿足部分學生繼續深造的愿望,與本科院校合作,實施“升本、轉本、接本”等多種形式的專本科銜接模式。
2.2加強課程體系建設,打造科學的模塊化課程
專業群建設的核心是構建“一平臺,三遞進,多模塊”課程體系。一是構建“底層共享”的基礎平臺,將現有的資源進行整合,形成群內資源共享型平臺,能夠為群內所有專業服務[4]。即通過將現有課程及實訓基地的資源整合,擬構建含化工單元操作、化學檢驗技術及安全與環保等技術的基礎平臺,通過構建,不僅能提高服務的范圍,同時能提高服務質量;不僅對校內學生服務,同時面向社會開展技術指導、培訓等多方位服務。二是構建“中層分立”的專業方向模塊,將群內專業的核心課程進行構建,打造更科學的模塊化課程,讓學生在學完平臺課程后,根據自己的意愿進行模塊化選擇,從而達到專業學習的目的。擬構建分為五個專業方向的模塊,即精細化工類、生化制藥類、環境類、化學工程類和材料類五個專業方向。三是構建“高層互選”的職業拓展能力模塊,包括群內拓展和群外拓展能力模塊。群內拓展即以上提及的五個模塊的拓展,群外拓展包括物流、營銷、日語、建筑材料等方面。
2.3構建新的實訓體系,鍛煉學生崗位技能
本著資源共享的原則,打破現有實訓體系格局,根據專業群的構建模塊,將現有實訓資源按照功能進行重構,并進一步完善。資源整合后有11個實訓單元,包括化學基本技術、分析檢測、化工單元操作、化工仿真、高分子材料加工與性能測試、水處理及環境檢測、藥物制劑、化工中試、化工生產型實訓車間及大學生創新實訓室。建成后的實訓基地將能更好滿足專業群的實訓環節教育。選擇技術先進、區域影響大、人才供需關系穩定的企業,建立緊密的合作關系,積極探索校企共建實習基地、建立“廠中?!?、訂單培養、工學交替,校企雙向介入、預就業實習等多種形式的合作模式,保證每位學生在校學習期間有半年以上的頂崗實習,在濃厚的職業氛圍中鍛煉和培養學生從事和勝任化工職業崗位的能力。
2.4加強信息化教學資源建設,提高資源利用率
在校企深度合作的基礎上,以企業技術應用為重點,校企之間搭建信息化平臺,將企業課程引入教學,開發課程。如化工單元操作技術課程,引入了江山農化的草甘膦生產線的生產工藝技術,將其生產工藝嵌入到各個單元操作,讓學生體驗真實的工藝過程,結合仿真操作,讓學生體驗模擬的真實環境以及發生事故的模擬真實場景,進一步理解專業知識。引進企業資源還可以自主開發成套模擬設備或虛擬資源。信息化教學資源建設包括教學系統、自主學習系統、實訓資源等信息化資源庫的建設。通過信息化教學資源的建設,發揮學習者的自主學習,提高資源的利用率,可以提供學生“社會中的學習”,即學生畢業工作后的學習,可以在群內實現最大化共享。
2.5提升師資團隊能力,滿足專業群建設需要
重點打造一支具有現代職教理念、教學經驗豐富、實踐能力強的高水平“雙師”型專業教學群團隊,提升教學團隊的教學能力、技術創新能力和技術服務能力,以滿足專業群建設的需要。一是通過內培外引的方式培養或引進群內專業帶頭人,其中有來自于企業人員,并對現有師資進行優化,以核心專業師資的建設為中心,帶動其他專業教師隊伍的整體水平,提高師資隊伍的整體水平;二是通過專業教師與緊密合作企業中的技術骨干“一對一”互學互助,在人才培養、課程建設、實踐教學、產品開發、技術服務、促進學生就業等方面共同合作,相互提高。定期安排企業骨干參加高職師資培訓,安排教師到企業定崗或輪崗學習。建設期內重點培養和扶持已取得碩士學位和博士學位的教師;三是加大“雙師”型教師到企業鍛煉的力度,與企業聯合建立教師崗位實踐基地,通過校企合作科研項目或到企業輪崗實踐等措施,努力打造“校企互通、專兼結合、動態組合”的高水平“雙師”型教學團隊。
2.6強化服務意識,加強專業群管理體制和運行機制建設
一是管理隊伍創新,打造創新團隊。要打造一支具有與時俱進的創新思想和靈活的創新思維的管理團隊,同時具有百折不撓的銳意進取精神,科學管理。二是改革教學體制,適應建設發展。加大實行教學部門的二級管理制度,強化學校教學管理部門監管作用,打破以往管理體制和模式,設立集監督、管理、指導等為一體的覆蓋理論教學和實踐教學的質量控制部門,發揮其應有的作用。三是改革行政機構,強化管理服務。為切實加強服務地方經濟社會發展的功能,成立理事會后,搭建學校和學院服務地方深度校企合作的平臺,發揮學院先進的設施設備和專業師資優勢,進一步推動了校企合作研發,幫助中小型企業解決相關的科研難題,幫助中小型企業走健康發展之路。同時通過成立理事會,將先進的管理理念和具體工作融合到專業群課程體系的改革、專業群實踐體系的改革、專業群雙師團隊建設、人才培養方案的制定、專業群管理、教學質量控制、學生的實踐管理及學生的就業管理等環節,實現校企的深度對接,為培養高素質的復合型人才打下基礎。
目前,中、高等職業教育定位模糊已是不爭的事實,中職教育定位為“技能型人才”,高職教育為“高技能人才”,這種粗線條的劃分方法,無法體現人才培養定位本質上的區分。高職教育究竟“高”到什么程度,用什么標準衡量沒有明確規定。以化工類專業為例,應用化工技術專業的高技能人才和技能型人才的主要區別在哪里?相關課程的設計能不能來支撐和體現這個“高”字呢?從研究已開展中高職銜接試點的學校情況來看,很多院校的化工類專業在定位方面都比較模糊,難以區分中高職的主要特點。
1.2中高職銜接的合作院校培養方案脫節、內容模糊
中高職銜接的合作院校培養方案應體現高職教育是中職教育的進一步提升,使已具有一定專業知識和實踐能力的中職畢業生提升理論知識、職業技能和創新創業能力、就業能力,但遺憾的是目前中高職院校的培養方案脫節,甚至出現相同的教學模式和培養方案。同時,人才培養方案中課程體系的設置和安排,直接關系到人才培養方案的落實、關系到人才培養目標的實現,而實際情況是中、高職的很多課程在名稱、涵蓋內容和教材上的區分度不大,甚至使用同一教材。例如:一些學校在安排五年制教學計劃時,只是把過去中職的學制和教學內容做了延長和擴展,教學內容基本內涵無太大變化;有的學校課程內容設置中高職階段部分重復,造成了教學資源浪費,給學生帶來了不好的影響。
1.3實踐教學體系的一體化設計未體現技能培養的遞進性
目前大多數中高職銜接的專業和學校,在實踐教學體系的設計方面,只是根據課程的設置,單純的進行教學內容的安排[2],或根據崗位能力設置相應的獨立實踐課程。未根據兩個階段培養目標的不同和定位的不同要求進行相關實訓和實踐教學項目的設計和實施安排,從而不能體現技能培養的遞進性。因此,在探索中高職銜接過程中,我院如能依據職業標準,結合國家職業資格技能等級和證書制度,遵照技能人才成長規律、教育教學規律,對準職業崗位,分析中、高職專業學生應知應會的知識和技能要求,與對口自主招生中職院校開展教師活動,加強溝通,開發出應用化工技術專業職業教育技能標準,無疑能很好的實現“三二分段”中高職銜接。
2對中高職三二分段有效銜接的幾點建議
2.1多方參與共同制定人才培養方案
在制定人才培養方案之初設計實證調查問卷對中高職院校應用化工技術專業畢業生實行問卷調查,了解學生就業崗位及崗位需要能力;對我省部分中高職應用化工技術專業的學生和教師進行訪談,了解中、高職應用化工技術專業學生的學習情況,教師對課程設置及課程內容的意見和建議;對我省化工行業相關企業進行走訪,了解企業崗位需求情況及要求,職業資格證書現狀等,與對口中職學校召開聯席會議,討論教學計劃、學生現狀及實踐教學情況,根據以上掌握的資源,高職院校應用化工技術專業教師應與中職學校的專業教師,及化工行業企業技術人才共同商討制定中、高職銜接的專業人才培養方案。所制定的人才培養方案應注重強化學生職業道德、職業技能、就業創業能力的培養,注重中等和高等職業教育在培養目標、專業內涵、教學條件等方面的延續與銜接。注重中、高職層次知識點的有機融合,以適應其漸進性學習和終身教育的需要。并且在中高職銜接三二分段的實施過程中,各參與學校對學生及行業情況進行跟蹤調查,及時調整培養方案[3]。
2.2加強專業及課程的標準銜接
在課程設置上,中職課程應重基礎,強應用,讓學生初步建立化工相關職業概念;高職課程重實踐,強創新,高職課程設置應以化工產品生產及分析檢測實踐為導向,以培養生產操作及分析檢測能力培養為核心、以項目為載體、以任務為驅動,真正做到“教、學、做”一體化教學,讓學生通過在真實或模擬的工作場景中對一些典型產品的分析、設計,以及在教師的指導下解決項目中的實際問題,提高學生的實踐能力和創新能力。在課程目標銜接上,要將中職的實用性、操作性、工具性目標與高職的技術性、創造性目標優化整合。
2.3定期和對口學校教師開展教研活動
在教學過程中,高職學院與中職學??陕摵仙陥笕侄毋暯佑嘘P教學改革項目,為定期舉辦應用化工技術專業關于課程銜接及有效研究三二分段銜接的教研活動提供政策和資金保障。兩校的專業教師一起以三二分段課程銜接為核心議題,研討計劃、規劃教材、交流心得。組織所有參與三二教學的教師進行討論,分析學生特點,針對學生的這些特點,對既定課程的教學內容進行篩選,選取和現實生活較為貼近的部分,設計學生參與度高的教學互動環節。
2.4加強師資培訓,建立雙師型教師隊伍
高職的培養目標是把學生培養成為高端技能型人才。這就對師資隊伍提出了更高的要求,教師不僅應具有理論教學的能力,而且還應具有項目設計開發應用能力的雙師型教師。構建現代職業教育體系要注重為教師發展提供空間,調動教師的工作積極性。由于經濟社會的迅猛發展,社會崗位隨之變化,對崗位技能的要求也隨之變化,這就要完善教師定期到企業參加專業實踐制度,通過參與企業生產實踐提高教師專業課程實踐能力與教學水平。
2.5中高職銜接需要規范管理
探索高技能人才選拔培養機制中高職銜接涉及到高職和中職兩類學校的組織和溝通,對口學校需提供政策、組織機構、資金等方面的支持,做到計劃周密、過程規范、監督有力、反饋及時,保證銜接工作高質量完成均需健全組織機構,加強試點工作的組織管理。成立校領導為組長、副組長的工作領導小組,成員包括教務處、招就辦、紀檢監察、相關院系等部門領導,統籌協調指導對口自主招生三二分段的工作。健全管理制度,制定學院層面的三二分段分流方案、命題方案、考核方案、保密措施等制度。學院紀檢監察處全程參與,確保監察工作到位,保證對口自主招生工作的規范有序,確保公開、公平、公正。在實踐的過程中,我院應和對口學校共同建立教學管理小組,定期組織教學檢查,確保教學質量;中高職學校應設立專項經費支持三二分段試點工作。有了基本保障和規范的管理,中高職銜接工作才能順利開展。
我校還聘請校外專家及企業技術人員進行專題講座,介紹化工前沿性知識,回答學生的提問,與學生進行直面交流,學生的視野得到了開闊。如把模擬化學的數值運算與計算機化學的邏輯運算結合起來進行“分子的理性設計”,完全順應目前倍受化學界重視和倡導的綠色化學的思想,使化學成為與生態環境協調發展的、更高境界的化學。在進行綠色化工工藝和技術的過程中,借助于量子化學計算的結果,可以更為精確地選擇底物分子、催化劑、溶劑以及反應途徑,這樣可通過盡可能少的實驗達到預期目標,大大減少了實驗次數,從根本上減少了原料的消耗,對環境污染的排放也相應減少。再者反應與生物技術、分離技術、納米技術等的結合使得開發新型反應路徑仍有空間。微波反應器、膜分離技術及膜催化集成反應器、超聲波萃取傳質等等前沿知識的介紹使學生對綠色化工、綠色分離、集成過程等概念有所了解,開闊了學生的思路,激發了學生的求知欲。
1.2重視案例教學,增強學生對綠色化工的感性認識。
專業授課教師通過案例中采用綠色工藝,實行清潔生產增強學生的感性認識。而且針對具體工藝流程中存在的問題及對不同工藝路線和流程的技術經濟評價讓學生了解該工藝的發展狀況和綠色工藝的應用。如氫氣是一種高效而無污染的理想能源,制取氫氣的方法很多,有①電解法:2H2O2H2+O2;②甲烷轉化法:CH4+H2OCO+3H2;③水煤氣法:C+H2OCO+H2;④碳氫化合物熱裂法:CH4C+2H2;⑤設法將太陽能聚焦產生高溫使水分解:2H2O2H2+O2;⑥尋求高效催化劑使水分解產生氫氣。在上述方法中第五種方法設法將太陽能聚焦產生高溫使水分解是可行且有發展前途的方法。因為太陽能是取之不盡、用之不竭的潔凈能源,且該反應沒有廢棄物,不會對環境造成污染;第六種方法尋求高效催化劑使水分解產生氫氣也是可行且有發展前途的方法。通過采用催化劑降低了反應活化能,提高了反應速率,降低了反應溫度、操作壓力,簡化了流程。在大規模生產中,這種效應無論從環境影響方面還是從經濟影響方面都是非常重要的。再比如,甲基丙烯酸甲酯是一種重要的化工原料,主要用作合成有機玻璃的單體,也用于制造其它樹脂、塑料、涂料、黏合劑、劑。其傳統合成工藝為丙酮-氰醇法,即:甲基丙烯酸甲酯傳統合成反應中使用劇毒原料氫氰酸,污染嚴重,設備腐蝕嚴重,而且合成路線長,原子利用率低。美國Shell公司開發的新路線不用劇毒物質,原料價格低,利用鈀催化劑反應一步完成,產品收率高,原子利用率高,經濟效益、環境效益均好。
1.3教學方法多樣化,教學手段現代化。
綠色化學理念倡導教學方法多樣化,教學手段現代化[3]。我校努力將現代教育方法融入課堂教學中,如幻燈片投影、多媒體教學課件、音頻視頻資料等等。化工教學中常常涉及到一些具體的工程設備、工藝流程、設備原理等,傳統的教學方法是采用板書、掛圖和實物微縮教具來進行講解,只能演示設備靜態,講授過程枯燥,不生動?,F利用現代教育方法集圖、文、聲、像和三維動畫為一體的特性,提高學生學習興趣及學習的積極性。并且課后教師積極引導學生充分利用網絡資源和網絡手段拓寬知識面,吸引學生主動求知。
2校企聯合在實踐教學中滲透綠色化工意識
2.1改進化學實驗項目,多開展微型實驗、串聯實驗?;瘜W教師在設計實驗內容時應強化綠色化學意識,并把注重環境保護的理念滲透到實驗教學中[4,5],舍棄或減少毒性大、危險性大、對環境污染及三廢后
處理困難的實驗項目,盡可能多地選擇低毒、污染小且后處理容易的實驗項目,注重開設宣傳綠色環保的實驗項目[4]。如我們在有機化學實驗中開設了從茶葉中提取咖啡堿、從元寶楓種殼中提取單寧等綠色技術實驗,這些實驗原料是天然的,提取溶劑是無毒的,并且可以回收利用,廢渣無公害且可以用作肥料;如綜合實驗項目“從海帶中提取海藻酸”,其傳統方法是鹽酸-甲醛提取法,我們改用木瓜蛋白酶作催化劑,超聲波提取。這樣不但大大縮短提取時間,提出率從30%提高到90%以上,而且工藝簡單,無污染。微型化學實驗的優越性主要表現在試劑與輔助材料用量、水電消耗量大大減少,從而降低實驗成本,而且爆炸、燃燒、中毒等事故發生的可能性相應減少,提高了實驗的安全性。又由于產生的“三廢”量少,極大地減少了對環境的污染。如綜合實驗項目“海藻接枝丙烯腈制備高吸水性樹脂的研究”,其所用單體丙烯腈不但價格貴,而且有毒,而采用微型實驗后,不但經濟而且減少了污染。串聯實驗是指通過調整實驗順序,使一個實驗的產物成為下一個實驗的原料。如雙酚A的合成實驗產品可作為環氧樹脂實驗的原料,乙酰苯胺實驗的產品可作為磺胺類藥物實驗的原料。
2.2選用先進儀器和技術進行實驗,利用計算機多媒體系統進行模擬化學仿真實驗。
先進檢測手段包括紅外、紫外光譜,氣相、液相色譜,電鏡掃描,X-衍射等。選用較先進的實驗儀器,不但減少了試劑用量,減輕了環境污染,同時也增加了實驗操作難度,有利于培養學生嚴謹的科學態度、規范化的操作技能,有利于提高實驗課的質量。如化工原理課程中的吸收實驗,其測量氣體吸收量的經典方法是酸堿滴定法,因此,實驗氣體往往只能選用氨氣,致使實驗過程產生大量廢液并且實驗環境惡劣。但改用氣相色譜法測定氣體吸收量后,實驗氣體可用CO2代替氨氣,這既改善了實驗環境,又使測量速度加快、測量精度大大提高,且使學生接觸到先進環保的檢測方法。一些常規、傳統的化學實驗消耗較多的試劑、藥品和水,尤其是一些實驗所用試劑藥品較貴、有毒、有害或不安全,這時采用計算機多媒體系統進行實驗仿真就很有意義,如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉化等。采用計算機仿真實驗既能使學生學會實驗方法,又避免了對人體和環境造成的傷害[4,5]。
2.3利用大學生創新實驗及畢業設計滲透綠色理念
大學生創新性實驗及畢業設計旨在探索并建立以問題和課題為核心的教學模式,激發大學生的創新思維和創新意識,逐漸掌握思考問題、解決問題的方法[6]。指導教師首先必須有強烈的綠色意識,在設計課題時多注重向學生滲透綠色理念。如課題“海藻農用節水劑的制備及性能研究”,海藻是可再生性資源,儲量相當豐富,而且海藻類植物中含有豐富的微量元素、氨基酸、維生素、胡蘿卜素、礦物質等,極易被植物吸收。用海藻制得的保水劑不但能鎖住土壤中的水分,改良土壤,提高果蔬品質,而且該保水劑能被降解,對環境無污染。又如課題“Ag@AgCl-殼聚糖/OREC/TiO2微球光催化降解有機污染物的研究”,原料是可再生的,成本低、可降解,制備的復合膜對有機污染物有吸附及光催化降解協同作用,該研究在解決醫藥、食品、化工企業廢水處理方面有重要意義。學生在這種課題研究方式中增長了知識,開闊了眼界,培養了綠色環境意識及環保理念。
2.4校企聯合在學生見習、實習過程中滲透綠色理念
見習、實習環節使學生在掌握專業理論知識的基礎上,進一步了解化工行業的實際生產過程,對現代化工生產企業的生產和管理模式有一個較為全面的認識,讓理論知識和實際生產相結合,提升學生獨立分析和解決化工生產實際問題的能力。見習、實習是學生邁向化工行業工作前的重要的鍛煉[2]。因此,學校和企業積極聯手,結合企業生產實際,對學生進行綠色化工教育。如學生在長慶石油公司實習時,親身感受到清潔生產、綠色工藝帶來的好處:該公司投建硫回收系統工藝用于廢物處理,它既避免了廢物直接排放對環境造成污染,又回收到硫磺,創造了巨大經濟效益;學生在長慶石油公司及興平化工廠還參觀了污水生化處理工藝。污水生化處理是利用微生物的代謝作用,完成有機物的分解和生物體的合成,將有機污染物轉變成無害的CO2、水以及富含有機物的生物污泥,多余的生物污泥在沉淀池中經沉淀池固液分離,從凈化后的污水中除去。污水生化處理相對于化學處理廢水降解污染物更徹底,運行費用較低,基本上不產生“二次污染”。企業技術人員也通過自已企業實施清潔生產后獲得的利益向學生宣傳綠色化工的重要性。如通過實施清潔生產促進企業整體素質的提高;降低產品成本,提高競爭能力;同時,企業的環境好、無污染、不擾民,使企業具有一個良好的社會形象,增加了消費者對企業產品的信任度;改善了職工的生產操作條件乃至生活環境,減輕了對職工身心健康的影響。
1.教師的課程改革觀念應用化工技術專業進行以“工作過程系統化”為主的課程改革,要求教師轉變傳統課堂上的角色,創設以學生為主體的課堂氛圍,但部分教師尤其是年齡偏大的教師由于受傳統學科教育體系、固有的工作方式與工作習慣的影響,缺乏學習新知識、新技能及更新知識結構的勇氣,對進行課程改革不積極、不主動。因此,教師課程改革觀念跟不上課程改革的發展,并在短期內難以轉變,成為課程改革的一種阻力。
2.教師的素質應用化工技術專業進行“工作過程系統化”課程改革需要“雙師”素質教師隊伍,要求教師要不斷更新專業知識結構并具備精湛的化工崗位實踐操作技能,同時具備課程開發設計能力、項目課程的教學能力、課程改革的實施能力等。應用化工技術專業教學團隊有專任教師11人,兼職教師9人。兼職教師主要參與了應用化工技術專業課程改革中的專業工作及典型工作任務分析、學習領域描述、學習情境設計等工作,但兼職教師由于工作繁忙、學校上課時間限制等原因其并沒有真正進入課堂。即使進入了課堂,部分兼職教師沒經過職業教育教學理論與技能的培訓,課程的教學能力與課程改革的實施能力偏差,導致兼職教師沒有完全發揮作用。另外,專任教師中30—35歲年齡段5人,工作經歷就是從學校到學校,沒有企業實踐的經歷,更談不上具備精湛的化工崗位實踐操作技能,所以對實際崗位工作過程不清楚,以致出現項目載體設計不合理、工作任務設計過難和學生完成起來吃力等現象,使課程改革成效受到限制。
3.教師的精力通過與應用化工技術專業教師座談,教師普遍反映:教師工作量大,時間、精力不夠。因為課程改革涉及化工專業工作任務及典型工作任務分析、課程體系的重新構建、學習情境及項目設計、工作任務設計、參與教學評價等,每一環節都需付出大量勞動;另外,我院專業教師還有河南省示范專業、河南省特色專業、河南省省級教學團隊等建設任務。因此,對于課程改革過程中遇到的各種難題,教師很難深入地進行反思與總結,而國內外大量研究表明:要提高教師的專業化水平,主要依賴于教師的教育實踐及其實踐的反思,教師精力不夠及缺少時間反思勢必會影響課程改革的成效。
(二)校企合作的作用
應用化工技術專業進行課程改革主要是為服務地方區域經濟發展,為地方化工企業輸送高技能高素質人才,這就要求課程改革要在滿足企業真實需求并有企業充分參與的條件下進行,因此,積極尋求校企合作(如企業為學生提供實踐實訓機會、使專任教師到真實的企業環境中進行歷練、從企業聘請能工巧匠充實到教師隊伍中來真正進入課堂參與教學各個環節等)是進行課程改革的根本保障,校企合作作用的充分發揮成為制約課程改革成效的影響因素。目前,應用化工技術專業的校企合作主要停留在人情和互贏的關系上,企業積極性不高。企業人員只參與課程調研及課程開發設計、定期開展講座及最終的學生綜合職業能力評價,企業兼職教師并沒有真正深入課堂;專任教師無法到真實的企業環境中進行歷練,學生無法進入企業進行現場上課。校企合作不充分、不到位,制約了應用化工技術專業的課程改革發展。
(三)教學管理部門
目前,學院教學管理部門的主要職責是建立健全各項教學管理規章制度,組織各專業人才培養方案、各課程的課程標準制定,安排各教師的課程表及教學場所,監督教師的教學計劃及進度,進行期初、期中、期末的教學檢查,組織學生對教師進行評教,教師工作量的核定等。應用化工技術專業課程改革徹底打破了傳統的學科體系,倡導的是工作過程系統化課程改革,原來的教學管理模式和管理手段已經不適應課程改革的進行。如應用化工技術專業“化工單元操作技術”課程進行“理論、仿真、實訓有機結合,教學做同步”的教學模式,這無疑對教學場所及教學時間的靈活性提出了要求,四節連上的課程完成過程中,根據教學需要有可能前兩節在仿真室后兩節就要到實訓室,需要中途更換教學場所。但教學管理部門明確規定課程教學過程中途更換場所需要提出調課申請,需三級領導簽字,手續繁雜,這無疑挫傷了教師課程改革的積極性,使工作過程導向的教學過程無法落到實處,影響課程改革的成效。教學管理部門在擔當好“管理者”、監控者”角色的同時更應發揮好“服務者”的功能。而且,對大多數高職院校的教師來說,“工作過程系統化”課程改革是新事物,教師都有畏懼心理,極需管理部門的耐心指導與多方支持,當教師面對新情況、新問題而有畏難情緒或改革實踐成效不如意時,管理部門應發揮好課程改革實踐中“指導者”的作用。因此,教學管理部門“服務者”及“指導者”角色的發揮成為影響課程改革成效的重要因素。
二、高職課程改革的有效途徑
為解決上述課程改革中出現的問題,課題組成員繼續走訪、調研、座談討論,認為這需要教師、教學管理部門、企業、政府多方的共同努力,發揮各自應有的功能,共同促進課程改革的有效性。具體體現在:
(一)教師
1.調動學生參與課程改革的積極性目前,在進行課程改革過程中部分教師更多的是在埋怨學生素質差、學習不積極努力的情緒中開展工作的,而往往忽視了學生是課程改革成效的檢驗者、受益者,課程改革就必須圍繞學生來展開。在我國,雖然高職學生是高考成績處于中低段的學生,課程系統化學習的知識準備不足,但他們一般具有思想活躍、動手能力強、社會活動能力強的優勢,還是比較適合工作過程系統化、項目化課程改革的。所以,應認清學生狀況和特點,不是抱怨而是相方設法激發學生的學習興趣,樹立學生學習的自信心,調動學生參與課程改革的積極性。
2.更新課程改革觀念,提高自身“雙師”素質進行高職課程改革已是大勢所趨,教師應該認識到:如果跟不上高職課程改革的步伐,勢必將會被學校所淘汰,面臨失業的危險。教師要意識到這種危險有可能變成現實,就會積極努力地進行課程改革。教師要進行課程改革,就要主動地更新自己的專業知識結構,不計條件地主動申請下企業進行工作實踐,豐富自己的工作經驗,了解現代企業需要怎樣的技術工人,使教學更加有目的性、實用性,提高自己的課程開發設計能力。
3.堅持教學反思,深入課程改革研究教學反思是教師對自己的教學實踐進行的一種回憶、思考、評估、總結的活動過程,符合實踐—認識—再實踐—再認識的認識論原理,也可指教師對自己完成一個項目或任務的教學后,對教學過程進行全面、客觀地分析和思考,發現教學中存在的問題,提出解決問題的方案再組織教學,進一步提高教學質量。教學反思的途徑有課后與學生交流、進行課后小結,可以進行公開課、講課比賽等同行的觀摩與交流等。
(二)教學管理部門
教學管理部門應認清目前課程改革現狀,需要轉變自己的角色,在充分做好課程改革的“管理者”和“監控者”同時,也要發揮好其課程改革“服務者”和“指導者”的作用。具體體現在以下幾個方面:
1.做好教師思想工作,消除畏懼情緒教學管理者應放低姿態,多深入教師隊伍當中與教師談心,掌握教師的思想動態。使教師充分認識到傳統學科教育教學模式已不適應當今社會的需要,只有課程改革了且改革有效、到位,學生才能發展,專業、學校才能生存,教師才能生存,否則教師將被新形勢下的高職教育所淘汰;營造課程改革濃厚氛圍,組織教師進行高職教育理論、高職教育教學設計、組織與實施技能培訓,學習工作過程系統化課程開發步驟;監督檢查教師實踐效果,使培訓落到實處,使教師感覺培訓有效果,課程改革有望,增強老師的成功感,從根本上消除教師對課程改革的畏懼情緒并調動教師參與課程改革的積極性。
2.建立激勵機制,調動課改積極性教學管理部門在保證其管理者功能發揮的前提下,要做好其服務者的功能,盡量為教師建立寬松的、支持課程改革的環境,盡可能地為課程改革提供便利,緩解其工作壓力。如允許改革課程教學場所和教學時間的靈活性,不要把教師拘泥于“教學事故”的條條框框中;建立健全的激勵機制,在教師年度考核、工作量計算、津貼分配、職稱評定等方面對參與課程改革者進行傾斜,充分調動教師參與課程改革的積極性。對于承擔課程改革實踐的教師,教學管理部門有必要考慮減少其其他任務的工作量,使其將充足的精力和時間放在課程改革上。
3.構建有效的校企合作制度,兼顧教師實踐和企業利益教學管理部門應當發揮其“管理者”和“監控者”的職能,制定“專業課教師到企業實踐的相關制度”,尤其是教師下廠實踐的量化考核制度,與教師年度考核、工作量計算、津貼分配、職稱評定等方面掛鉤;明確教師尤其是剛從學校畢業缺乏實踐經驗的青年教師每年到企業生產服務一線的時間、實習的內容,并對實踐過程實時跟蹤檢查。另外,從企業角度講,與學校合作的最重要目的就是能從學校贏得利益,學校要制定相關制度,吸引企業積極進行校企合作,如在科研方面建立制度,不斷增強教師技術研發力,將解決企業問題和難點的課題加大支持和獎勵力度;在教師年度考核和職稱評定方面建立制度,傾向于能夠定期為企業進行人力資源培訓的業務素質高的教師;在兼職教師聘用方面建立制度,明確規定企業兼職教師的權利、義務以及薪資報酬等;在簽訂校企雙方合作協議時,要考慮企業的人動、盈利狀況等不確定因素對校企合作協議執行影響,寫進校企合作協議中。
所謂的綠化化學主要指的就是能夠對環境不會造成污染,同時也能夠十分有利于保護環境的化學工程。簡單的一點來說主要是采用化學的技術以及方法來有效的減少或者是消除一些對于人類有害以及防治社會安全發展的不利的因素。綠色化學主要就是將污染從源頭進行有效的消除,其中也包括了含有原子經濟性以及高選擇性的一些反應,同時綠化化學能夠生產出來對于環境有利的一些材料,并且也能夠經過回收廢物進行循環利用的科學。
1.2關于新的分離技術
從廣義的角度來看,所謂的分離強化首先就是要對設備進行不斷的強化,然而在對生產的工藝進行強化,進而從整體上來說就是只要能夠將設備變小以及能量轉化效率提高的技術變為化學的分離技術強化的結果。這樣做不僅僅能夠更好的有利于可持續發展的理念,同時也是化學分離技術的發展趨勢之一。但是,傳統的化工分離技術主要是根據沸點的不同,把一些不同組成成分的物質進行分析,然而隨著科學技術的不斷發展以及對于該項工作的不斷研究,進而得出該項技術具有著十分廣闊的發展前景,但是在應用的過程中還是存在著很多的問題,主要是這項技術的研究對分子蒸餾的基礎理論研究相對來說還是比較少,并且在理論方面也沒有能夠得到充分的說明。但是隨著科學技術的不斷發展,分解技術也得到了不斷深入的研究,并且也取得了不錯的效果,并且也漸漸的把信息技術引入到了分離技術的研究以及開發當中,進而在對熱力學以及傳遞的性質進行的研究,對于分子模擬大大的提高了預測熱力學的平衡等,因此在進行研究以及開發的過程中對于分離技術具有著十分深遠的意義。
2在熱傳導過程中的研究進展以及方向
2.1關于微細尺度傳熱的研究
所謂的微細尺度主要是從空間尺度以及時間尺度微細的研究以及對傳熱學規律的研究,目前在傳熱學當中已經是成立了一個分支,并且其發展的前景也是十分的廣闊。在物體的特征尺寸要大于載體離子的平均尺寸的時候,就是連續的介質便依然是成立的,然而因為尺度是微細的,并且以前的假設影響因素也將會隨著發生著改變,進而將會導致流動以及傳熱的規律出現一定程度的改變。當前隨著納米以及微米的技術得到了不斷的發展,并且已經是受到了人們十分廣泛的關注,在很多的領域當中也都在是圍繞著微細尺度傳熱學進行不斷的研究,并且已經是在不少的領域當中取得了不錯的成果,比如在微型熱管以及高集成的電子設備當中。
2.2關于強化傳熱過程中的研究
對于這項研究主要是從改進換熱器的設備方面進行入手的,其研究開始的目的主要是為了能夠更好的提高傳熱的效率,同時也是為了能夠改進設備的持續對外放熱,對于這項研究的改進主要是包括了傳熱材料以及生產工藝的改進,同時將傳統的設計進度優化等內容。
2.3關于傳熱的理論研究
在最近的幾年來,該項工作的研究人員主要是在滴狀冷凝在生產中的應用進行研究,但是一直到目前也沒有能夠得到實現。其主要的問題便是怎樣的獲得實現的滴狀冷凝,以及如何的是冷凝的表面壽命得到延長。目前其主要的問題就是如何改變冷凝界面的性質,以及怎樣才能夠將冷凝應用到工業當中進行傳染改造。在沸騰傳熱的過程中,其傳熱的方式不僅僅在機械以及石油化工行業當中得到了十分廣泛的應用,同時也在航天行業當中得到了十分廣泛的應用。長期以來人們也一直對于液體出現核態沸騰的主要原因進行著不斷的研究。
化工企業主要任務是有效組織生產進而創造利潤,所以中心工作圍繞生產和經營,而對技術創新人才的培養滯后于技術進步的需要。
2.技術創新激勵機制不到位
大部分化工企業技術創新激勵立足于實際創效,也就是在成果轉化成效益后才有激勵,激勵方式單一,而對創新的過程激勵微乎其微,尤其在鼓勵試驗性的創新和原創方面激勵缺陷更為明顯。3.缺乏足夠的技術創新支撐體系技術創新是一項系統工程。除了參與創新本身所需資源,還需要強有力的后臺支撐體系,而化工企業目前普遍缺乏系統的人、財、物的支撐。
二、化工企業技術創新過程劃分
技術創新過程根據創新的成果顯現可以劃分為技術創新準備期、投入期、產出期、后評價期。
1.技術創新準備期
技術創新準備期有兩層意思,一是企業確定了明確的技術創新目標,并據此制定具有戰略指導意義的技術創新規劃,搭建了高效的組織機構。二是科研人員到位,崗位職責明確,科研目標定位準確,科研人員也做好獻身科研的準備。
2.技術創新投入期
指技術創新定位,項目明確后,技術創新組織和技術創新人員按照既定方針、目標和要求,實施技術創新的過程。這一過程在技術創新中持續時間最長。創新組織為技術創新人員提供良好的工作平臺和創新保障,并在方向和政策上予以指導。技術創新人員付出艱辛努力,在實驗中不斷總結,不斷創新,不斷突破自我思維模式,而行為上的付出、思想的創新、方向的多變性都會隨時隨地考驗一個科研人員的意志。
3.技術創新產出期
是整個技術創新的落腳點,有了前期的準備、努力,就有了技術創新成果。技術創新產出期是對準備期和投入期的全面檢驗和總結。不管是新技術的應用,還是新產品的出世,都使企業和科研人員有了物質鼓勵和精神滿足,又會產生新的動力,繼續推動技術創新。
4.技術創新后評價期
是在技術創新成果鑒定完成并在推廣使用后,在追求創新成果轉化后的利潤過程中的評價過程。由于技術創新成果具有很強的外部性特征,創新利潤容易溢出或不足,加強后評價工作,是對整個技術創新過程的總結。
三、化工企業技術創新過程激勵及平衡控制
在技術創新中建立過程激勵機制,注重從創意提出,到項目實施、成果轉化、市場開拓的全過程的技術創新激勵機制。具有正面導向作用的技術創新激勵機制可以最大限度地激發和調動科技人員的積極性和創造性。企業使命在于追求效益最大化,將效益和技術創新激勵機制掛鉤需要做好平衡控制。同時平衡控制好技術創新激勵機制可以解決好各層面和群體對技術創新的利益訴求。
1.準備期的激勵機制
在準備期的激勵實質上是對技術創新從源頭實施激勵,實質是對技術創新“概念”的獎勵。主要包括科技創意、市場調研、合理化建議等。其中科技進步創意獎旨在開拓科技人員創新思路、尋求創新課題、保護創新成果、激發創新熱情,鼓勵原創性建議。市場調研獎作為技術創新激勵機制的專類子項,主要獎勵對行業、產品、技術具有全局性趨勢研究,對技術創新具有指導意義的重大市場調研課題。合理化建議激勵目的是對職工提出的合理化建議進行獎勵,推進群眾性合理化建議的深入開展,因為合理化建議是實施技術創新的源泉和基礎。
2.投入期的激勵機制
投入期的激勵重點在于對技術創新的過程激勵。主要包括科技項目過程激勵獎,其目的是針對部分持續時間長、實施難度大、參加人員變化多、影響深遠的重大科技項目,對關鍵節點實施激勵可以確保其能按照計劃節點,穩步推進,并最終取得預期效果。
3.產出期的激勵機制
產出期的激勵分成果激勵和成果轉化激勵兩種。成果激勵主要包括科技進步獎,目的是對具有自主創新,能形成知識產權,完成工業化應用,具有良好經濟效益或社會效益的科技成果給予的獎勵,可以細化為包括科研開發、新產品市場開發、推廣應用、論證及重大工程建設等類別。成果轉化激勵主要包括科技項目利潤提成獎、專用產品激勵獎,其中科技項目利潤提成獎旨在對在開發新品,市場開拓,推廣應用新技術、新材料、新設備,提高產品質量,降低物耗能耗,提高生產效率等工作中取得直接新增利潤的科技成果。
4.后評價期的激勵機制
在注重技術創新激勵的同時,同樣注意不斷鞏固技術創新所取得的成果,啟動對科技進步獲獎成果連續三年及以上后評價工作。企業科技主管部門要跟蹤獲獎成果,對獲獎成果效益、效果進行連續三年評估,向上級科技進步獎評審委員會提出評估報告。構建技術創新的風險分擔機制,對效益、效果不能鞏固的成果,要采取負激勵,通報批評或者必要的責任考核是可以采用的方法,尤其是對直接責任人的負激勵,更會促進技術創新的實效。
四、化工企業技術創新支撐體系
在技術創新中,建立系統完善的配套支撐體系和公共服務平臺,對促進企業技術創新是必要和有益的。支撐體系也是技術創新的激勵的補充和完善,以及為完成這種創新而建立起的保障措施。
1.組建技術智庫
大型化工企業在技術創新過程中要有自己的技術智庫,有效指導技術創新。從創新方向、領導和組織、成果評審,智庫可以發揮重要的作用。
2.充足的資金支持
技術創新需要“下本錢”,要舍得投入。企業技術創新需要緊跟市場需求,更要引領市場需求。在追蹤和超越前沿技術時,前期的必要資金投入會很好地促進技術創新。足夠的資金投入保證了裝備的更新升級、科技實驗的材料費用支撐。
3.強有力的人才支持
具體做法包括在人才的引進上注重針對性、適用性和計劃性,注重考察引進人員的專業知識和綜合素質。注重與大專院校合作培養模式。以學科帶頭人的培養,帶動相關領域的技術創新。加強內部經驗交流、論文、對外技術交流,開擴技術人員視野。注重年輕科技人員在實踐中鍛煉成才。建設仿真培訓系統、培訓信息化平臺,搭建科技人員專業知識培訓信息化體系。
4.持續完善的硬件支持
企業在技術創新上要按照總體規劃、分步實施、急需優先的原則,加強科研硬件設施的建設,持續提升技術創新手段,為科研人員開展新工藝、新技術研究及新產品開發提供有效的硬件保證。同時編制中長期科技發展規劃。
5.信息化的軟件支持
適應全球信息化發展的要求,化工企業需要建成高效實用的企業信息化軟件體系,為企業技術創新活動提供查找資料、收集信息的方便、快捷通道。完善的管理信息系統可使技術人員方便、及時查詢企業內部生產、技術、管理及相關信息,實現企業辦公自動化、資源信息化和決策科學化。同時需要建設科技情報信息網絡,方便查詢相關技術領域的最新信息,收集資料,了解前沿技術的發展趨勢,為研發工作提供信息資源。
二、滑模技術在水利施工中的應用注意事項
因為水利項目中的基地與壩體等一年四季的遭受流水的侵蝕,很容易產生縫隙及易出現裂縫和滲透等狀況,而滑移模具技術的重要功能是增強水利工程的防水及抗滲,所以,在采用滑移模具技術時一定掌握適當的混凝土配比,確保質量。
1.把握混凝土各物料比例
科學恰當的混凝土各物料比例關聯著混凝土作業的成效,也是保證滑移模板技術質量的主要要求。如果要確??茖W恰當的物料比例,就要對運入作業場地的物料實行嚴格查驗及簽收,還得確保使用適宜的注漿裝備?;炷林饕怯伤c水泥構成的,水的使用數量需要多大水泥。滑移模具技術成功的重點是在操作過程中緊緊把握混凝土的輸送間隔與溫度,及第一次凝固等。滑移模板流程是經過順沿模板注漿的一類形式,此流程需要對混凝土混合液的稀稠程度實行高規格掌控,操作人員需要屢次檢測和易性,保證項目作業順當施行。
2.選取恰當的滑模板材
選取恰當的滑移模板框材料是滑移模板掌控的核心,木質模板框在普通的水利項目中使用范圍很廣,滑移模板掌控是項目作業中的一個很重要的階段,采用兩類辦法,其一應用水平儀器實行水平督查;其二應用千斤頂同步器實行水平掌控的方式。在水利作業經過中,確?;颇0逦恢弥行臎]有產生偏移,須要應用激光照準儀與吊線實行搭配檢測,如此才能實時看到滑移模板產生移動的狀況。假如看到移動狀況,就采取上部和下部整體檢測的方法,更好的判斷豎井的直徑長度,一定保證豎井構造質量,避免改變形狀,從而也可以保證滑移模板的作業成效了。
3.滑模施工的偏差掌握
滑移模板操作是一類比較精確的任務,且在具體項目中很易產生誤差,萬一產生誤差,作業的成效也就到達不了預期的目標,結果干擾項目的質量。所以,在操作經過中,操作人員需要注重滑移模板作業的偏差產生,需要快速采用多種辦法更改。在檢測中,采用鋼制墊板來增高千斤頂的下面,運用千斤頂來壓住支柱軸產生位置偏移,把全部平臺引入到模板框中,往提前計劃的位置滑動,此類方法更正誤差,能夠保證混凝土注漿操作中沒有質量問題。因此,滑移模板操作誤差的更正是一種重要的任務,快速的更正能夠避免作業部產生偏差,唯有掌控偏差的產生才可以實現混凝土注漿的預期成果。
人工智能的目的是實現機器智能化發展,通過采用人工研究得出的方法與技術,從而擴大人工的生產能力,推動產業的不斷發展。人工智能的產生伴隨著人類社會的不斷發展,是人類社會進步的結晶。隨著社會的不斷發展,人工智能技術與時俱進。
1.2智能化技術的理論基礎
目前,智能化技術廣泛的應用于精密傳感器、計算機、GPS定位技術等高科技信息工具中。其理論基礎最先于20世紀50年代左右提出并隨著社會的發展逐漸應用。通過智能化技術的應用,能夠有效延伸、擴展以及模擬相關人工作業,在提高了工作效率的同時也保證了工作質量。
1.3電氣工程自動化中智能化技術的特點
智能化技術擁有完善的控制系統,能夠有效的對數據進行分析與處理,從而保證系統的有效運行;通過使用智能化技術能夠簡化電氣工程的控制系統,提高整體運行效率;實現了控制器的無人化超控,減少了人力資本的投入;實現了數據一致性的標準,能夠快速地進行評估工作。
二、智能化技術在電氣化工程中的發展現狀
隨著我國經濟技術的不斷進步,智能化技術已逐步應用到電氣工程自動化工作當中。智能化技術的不斷成熟使得其應用領域不斷延伸,目前主要應用于計算機技術中,通過智能化技術與計算機技術的巧妙結合,在信息傳遞、提高工作質量、改善工作環境以及推動我國經濟發展中都起到了巨大作用。當下的智能化技術還在不斷發展,它為世界帶來的驚喜仍需展望。
三、智能化技術在電氣工程自動化中的具體應用
1、神經網絡系統。神經網絡系統由定子電流經過電氣動態參數進行辨別控制和轉子速度辨別經過機電系統參數兩個方面構成。在神經網絡系統中,反向學習算法被作為經常使用的方法,在其前饋性的特點之下進行高效運轉,對于控速度、負載轉矩以及時間控制上都有良好的效果。
2、模糊邏輯控制系統。目前,我們所說的模糊邏輯控制系統有效的代替了之前的PID控制器,模糊邏輯控制系統通過其知識庫能夠有效的進行推理決策,實現控制目標。模糊化的形式大多由多種函數表現形式構成,是進行模糊邏輯系統的重要方法。
3、故障診斷及優化設計。智能化技術在電氣自動化中的應用大幅度提高了故障診斷的效率性,由于電氣設施故障本身具有復雜性、隱蔽性、波動大等特點,其診斷效率較低。隨著智能化技術的廣泛應用,不但提高故障診斷的準確性,同時還節省了人力物力資源,使診斷過程快速有效。對于電氣產品的設計領域來說,其內容廣、工序復雜、影響因素多等特點,導致電氣產品涉及領域存在較大困難性。智能化技術的引入,提高了電氣產品的技術含量,不僅能夠有效降低人力勞動強度,同時還縮短了產品設計的時間,推動了電氣工程的發展。
四、智能化技術在電氣工程自動化應用中的發展方向
1、智能化技術在電氣工程自動化應用中的性能發展方向。智能化技術在電氣工程自動化應用中的性能發展方向主要包括了其三高特征,即高速度、高精度、高效化,在電氣工程自動化技術中這是其發展關鍵的部分。我們通常所說的智能化技術主要是指在進行自動化工作時,所采用的智能系統帶有較高的智能化功能,這種功能有效地提高了系統運行效率,從而實現系統的有效改善;另一方面,就是其柔性化。柔性化主要表現在其群控系統和數控系統的柔性化。通過采用智能化技術,能夠有效發揮控制系統的作用,在提高其具體要求的同時,有效監控其信息流和物流的動態變化。
2、智能化技術在電氣工程自動化應用中的功能發展方向。智能化技術在電氣工程自動化應用中的功能發展方向主要包括用戶截面圖形化以及科學計算可視化兩個方面。具體來說,使用用戶截面圖形化方便了用戶操作,同時也實現了對三維立體圖形、模擬圖形等動態圖形的有效追蹤;科學計算的可視化實現了對數據應用的高處理,有效提高了工作效率。
1.1故障診斷
電氣工程設備的工作時間長,難免會發生故障,由于電氣設施故障的非線性、復雜性及不確定性,一旦發生故障,往往需要大量的時間排查故障,效率低、準確率低。而智能化技術能夠有效解決這一問題。在故障發生前,一般儀器會出現一些人們很難發現的預兆,通過實時監測儀器狀態,在出現異常時及時報警并提示故障位置,在故障真正發生前避免故障,能夠在極大程度上減少維修時間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進行故障診斷,確定故障發生的范圍,并通過各種手段逐步縮小范圍,從而確定故障位置并提示派遣人員及時檢修。同時,智能化裝置可以記錄故障問題,為以后的故障診斷提供參考,使故障診斷更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能夠在很大程度上實現電氣工程及其自動化的控制過程自動化,實現無人化管理和遠程管理,提高管理的高效性。尤其對于一些高危險、高難度的工作,如高壓控制,智能控制是必不可少的。相對于傳統的控制器,智能控制器的靈活性更好,更易調節。傳統的控制器在設置時需要精確考慮控制對象的動態方程,而實際涉及到的控制環境往往很復雜,存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題,因為其在設計時并不涉及控制對象的模型。并且智能化控制器可以根據對響應數據(如魯棒性變化、響應時間、下降時間)的分析隨時調整系統,調整后智能控制器的性能會大大提高,調整的過程并不需要專業人士在場,這樣就減少了大量的人力。以風力發電廠智能化升壓站系統為例。智能化升壓站系統通過對過程層和間隔層設備升級,將一些模擬量和開關量數字化,有效運用光纖設備,實現間隔層和過程層的通信。站控層由系統主機、工作站、VQC等設備組成,是全站監控、管理、調度中心。系統通過智能化控制,自動完成信息的采集、測量、控制、保護等功能,相比于傳統的升壓站系統在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3優化設計
電氣設備的設計工作相當繁瑣,需要綜合運用成套設備、電路、電機與電氣、電磁場、變壓器等學科的知識,并結合過去的設計經驗。傳統的設計方式根據經驗和實驗,手工完成設計,方案的達標率非常低,修改難度大,成本高,產品的開發周期也很長。應用智能化技術能夠有效提高設計產品的質量,縮短開發周期。智能化技術在這方面的應用主要有專家系統和遺傳算法。其中,專家系統依據該領域的專家提供的知識經驗,建立數據庫,在決策前模擬專家決策過程,做出合理決策,該技術比較前沿,目前尚處于研發階段,尚未得到大量應用。遺傳算法是一種借鑒進化論的隨機化搜索方法,被廣泛運用于信號處理、組合優化、自適應控制等領域,在電氣設計產品的優化上性能優越。
1.4PLC技術
PLC(可編程邏輯控制器)具有高可靠性和抗干擾能力,廣泛應用于自動控制領域。在一些大型的電力企業的輔助系統中,PLC已經代替了一般的繼電控制器。PLC技術使用內存,用程序方式存儲控制邏輯,并用半導體電路實現。PLC技術的應用實現了供電系統的自動切換,用軟繼電器取代了實物器件,使供電系統更加安全可靠。并且,它能使用復雜的工作環境,具有良好的發揮性能,穩定性強。
2.智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用前景
2.1優勢分析
智能化技術在電氣工程及其自動化中相比于傳統的控制系統有巨大優勢。傳統的自動控制系統需要建立控制模型,運用數學方法分析,建立動態方程,但由于系統的復雜性,在實際應用中往往會出現無法預料的問題,很難達到預期的效果。智能化系統可以從根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技術可以實時監控系統,通過監測響應時間、下降時間等對系統進行實時調節,使系統性能大大提高。因此,智能化系統比傳統的控制器更能適應實際工作環境。另外,智能化技術擁有很強的一致性。在輸入不同的數據時具有同樣可靠的估計能力,有廣泛的適用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是電氣工程及其自動化的關鍵指標。在電力系統中采用智能高速處理器芯片,同時采用交流數字伺服系統,能夠改善電力系統的動態特性和靜態特性,提高系統的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統和數控系統這兩個方面。對于群控系系統,必須按照生產流程的具體要求設計系統,使系統能夠發揮最大的作用,完成信息流和物料流的動態調控。對于數控系統,其強大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括設計用戶圖形界面、可視化計算、多媒體技術方面的發展。目前的操作系統一般都采用圖形界面,具有良好的人機交互性。在智能化系統中采用圖形化界面,通過窗口和菜單實現編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能,能夠降低操作者的門檻,方便非專業人士操作。通過可視化技術,信息的表達不再是呆板的文字和數據。將數據轉化成圖表,能方便操作者分析數據,也可以高效地處理和解釋數據。同時,采用無圖紙設計、虛擬樣機技術等技術,將可視化和虛擬環境相結合,能夠更加有效地提高產品質量、縮短產品開發周期。多媒體技術一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸,如果將多媒體技術應用于智能化系統,可以更加綜合化、智能化地處理信息,能帶來很大的經濟效益。
2.4體系結構
通過集成化、模塊化、網絡化實現智能化技術在體系結構方面的發展和完善??梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥?、大規模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度,減小器件體積,更加方便安裝和使用。將智能化技術模塊化,各模塊之間通過接口通信,這樣有助于技術的標準化和集成,也可以運用模塊的增減將智能化產品分級別銷售。將智能化系統聯網使得人們能夠對系統進行遠程監控,隨時掌握系統狀況,使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實現在一臺設備上控制其他設備,進行編程等操作。對于較小的電力系統,遠程控制能夠節約電纜的增加數,材料以及安裝費用,并且可靠性高、靈活性強;但是在通訊量大的系統中遠程控制會比較困難。
2存在問題與改進措施
沼氣脫硫工程按照設計的工藝參數投入運行后,一周內就取得了與中試相一致的脫硫效果,沼氣中硫化氫濃度從7000ppm下降到30ppm,去除率達到99%以上。運行半年后,隨著部分設備設施故障、為保障職工健康改變工藝參數、勞動強度大造成管理困難等原因,脫硫效果逐漸下降。為此,針對運行過程中出現的問題,進行了相應的技術改造,以改進原設計中的不足,保障該工程的高效穩定運行。
2.1完善工藝設施
運行過程中,發現再生池液面曝氣不均,存在“開鍋”現象,停運清池后,發現曝氣系統管線銹蝕,該管線材質為鍍鋅鋼管,受堿液腐蝕嚴重,曝氣管上安裝的曝氣頭已經全部脫落。其次,需經常對堿液管線上的閥門進行操作,但該管線為PVC材質,操作過程中存在開裂跑液的現象;部分堿液管位于室外,受日照等影響容易老化;冬季運行過程中,由于設備故障停運時,部分管線凍裂。因此,為了在保證曝氣效果的前提下,減少曝氣系統的維護工作量,重新設計了曝氣系統,即將原有倒傘形曝氣器改為穿孔管曝氣方式。并從運行安全和穩定考慮,所有管線更換為316不銹鋼材質。
2.2改造自控系統
原設計的加藥自控系統根據堿液池的液位高度自動補加以保證液位恒定,并通過人工定期補加實現堿液池pH滿足工藝要求。由于再生系統通過氣浮池進行溢流,液位高度始終不變,因此不能實現自動補藥功能。人工定期加藥造成工人操作頻繁,而且pH波動較大,超出設計要求。因此,增加了自動定時加藥和pH在線儀表反饋相結合的自動加藥系統,保證了pH控制在設定范圍內,并顯著減少了工人的勞動強度。
2.3優化工藝參數
部分藥劑有一定毒性,安全防護和管理要求較高,對職工健康有潛在風險,并且產生二次污染。因此,停止了該藥劑的投加,但停止投加后,處理效果下降,其主要原因是催化劑的載氧能力減弱,反應效果下降。針對上述情況,停止投加有毒藥劑后,通過增加催化劑投加量,催化劑濃度從5mg/L提高到30mg/L;通過增加蒸汽量,堿液溫度從30℃提高到了40℃;通過增加碳酸鈉投加量,堿液pH從8.2提高到8.8,從而提高催化效果。
2.4改進操作步驟
運行一段時間后,發現二系列出氣硫化氫濃度接近0,而一系列出氣硫化氫濃度在1500~2000ppm。經過設置在脫硫后的沼氣總管道流量計單獨對兩個系列的脫硫塔進行過氣量檢測,發現一系列的過氣量為總氣量的90%,而二系列僅為20%左右,可見二系列脫硫塔有堵塞情況。經分析,氣浮機故障,造成氣浮效果較差、堿液中含硫泥量大是脫硫塔堵塞的主要原因。根據脫硫系統設計,在氣浮池內硫泥經氣浮機氣浮后,在氣浮池液體表面形成硫泡沫,然后利用刮沫機將硫泡沫刮入脫硫系統儲泥池,通過排泥泵將硫泥排到脫水儲泥池,與污泥混合后脫水外運。但是氣浮機設備腐蝕嚴重,經常發生故障,造成脫泥不及時。經過測試發現,硫單質具有一定的沉降性能,在無氣浮機氣浮的情況下易沉淀于氣浮池底部。因此,將氣浮排泥改為沉淀排泥。具體改造方案如下:①在兩側池組的泄空管到中間部位安裝閘板閥門,將兩側池組的泄空管道分為兩部分;②將東西兩側氣浮池的泄空管線分別與東西兩臺排泥泵的進泥管道相連。使兩側的排泥泵,分別負責兩側氣浮池的下排泥;③更改排泥泵的自動運行程序,將自控改為可設定排泥次數與單次排泥時間的方式。
3實施效果
通過上述改造后,設施正常運行,工人勞動強度明顯下降,職工健康和環境安全得到保障,處理效果穩定,及時解決并完善了應用過程中出現的問題,促進技術成果的快速轉化。