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【中圖分類號】G64.24 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)20-0-01
筆者自任教以來,多次擔任學校的化工單元仿真實訓教學,就我校兩年制高技的學生為例,兩年的學制中,四周的化工單元仿真,5周化工大工段仿真,兩周的技能鑒定仿真培訓,可以說占整個教學的25%左右,所以如何抓好仿真實訓教學,直接影響的我校畢業生的綜合素質,如何讓校門準確的與廠門對接,不能不說化工單元實訓有著舉足輕重的作用。
目前我校采用的化工軟件出自東方仿真軟件公司,在該公司出品的單元仿真模塊中,又分了5大模塊,分別為反應器,動力設備,傳熱設備,塔設備和復雜控制。在5大模塊中我校重點選取了反應器模塊中的固定床反應器單元,動力設備模塊中的離心泵單元和CO2壓縮機單元,傳熱設備模塊中的管式加熱爐單元,塔設備模塊中的精餾單元和吸收解吸單元共6個單元進行教學。下面我就化工單元仿真實訓教學提出幾點我的建議,也可以說是總結,僅供大家參考。在我看來仿真實訓要從以下幾點入手:
1.實訓前的準備工作
教師方面,在實訓之前一定要準備充足,包括實訓過程可能會出現的各種問題,比如全角與半角的識別,精餾塔壓的超壓處理,吸收解析的前后閥的打開順序,泵的入口管線堵塞等等,不能為了某個單元實訓而準備,因為化工本就有“大化工”之說,換而言之任何一個單元不能獨立存在。學生學不好不能都怪教師教的不好,但是肯定有教師方面的原因。我想有的老師實訓之前臨陣磨槍這種現象也是存在的,要上好一堂實訓課,要做到“防患于未然”,堂前的準備是很重要的。我們一直向學生強調,預習的重要性,卻往往犯了“只許州官放火,不許百姓點燈”的錯誤。在對待知識的問題上,任何人都是平等的,只有不斷學習,不斷總結,不斷預習,不斷更新,才能保證實訓內容的不淘汰性,才能保證學生的積極性。
2.抓住在崗每一分中
學生進入機房,就如同進入車間,進入工作崗位,分秒間都關系到生命,財產的安全,要把這種意識自始至終的貫徹到整個實訓過程。
仿真實訓教學的重點不單純在開停車的操作上,可以說開停車的操作僅僅是一個載體,我們要由淺入深,充分發揮學生的主觀能動性,筆者認為教師要做的不是告訴學生怎么做,而是要教給學生為什么要這么做。教師要傳授給學生的的包括該單元的原理,設備,流程,以及各參數的影響因素和調節方法,這要求我們的教師要理論實踐雙到位,切實的做一個雙師型的教育工作者。
我想很多教學工作者始終秉承中國的傳統應試教育的理念,并且完好的把該理念運用于化工單元仿真實訓教學過程,忽視了化工單元本身的基礎知識,而一味追求操作上的高分,甚至本末倒置不惜采用違規操作,鉆化工單元程序的空子,但事實上卻反制了我們該項實訓教學的根本目的。開設化工單元仿真實訓的目的是為彌補化工專業學生實習的不足,通過化工仿真軟件的模擬現場圖,DCS控制圖,輔助控制等增加學生感官認識,切實提高學生的能力,樹立正確的工程觀念。
3.實訓后的反思
單元仿真是一門理論模擬實際的特殊課程,遺忘周期可能較純理論要長一些,但是不回顧,復習,學生還是會最終忘掉所學的知識。課后作業也不可或缺,作業的形式多種多樣,比如單元流程圖的繪制,單元工作原理,單元操作事故的判斷和處理等等。
(1)能力拓展
每一個操作單元都有正常開車,正常停車,事故,正常運行等項目,我們就是讓學生能夠及時判斷事故,并作出準確的處理。在這個環節,教者要沉住氣,讓學生自己觀察,一次次的摸索,總結,最終得到正確的處理方法,并回顧自己錯誤的原因??梢?-5人一組,大家討論,嘗試,通過操作驗證,并自己實現理論上的論證。
(2)適時回顧
如何檢查檢測學生的掌握程度,考試當然是一個好方法。
雖然這不能說明一切,都是很大程度上能反映學生掌握知識的情況。
采用循環式考試,保證學生能真正掌握該單元操作。
下面我就吸收解吸單元實訓教學為例,簡單說一下仿真實訓過程的注意事項。
筆者在實訓教學過程中,把教與學分開,充分調動學生的積極性,首先將吸收解析的基本概念進行回顧,穿插實例,并將單元實訓的知識點穿插其中,然后以簡單的流程(見1-1)為例,首先認識流程中的主要設備,并且總結各設備的主要作用,并回顧設備的種類,比如最常用的塔設備為板式塔和填料塔,吸收操作常用填料塔,以此擴展到不同種類的填料。
最后介紹總結該流程。引入基本概念像洗油,富氣,貧氣,富液,貧液等,通過對流程的觀察,得到有利于吸收的條件是低溫,有利于解吸的條件是高溫。根據對此流程的介紹,由易到難,再開始我們本仿真單元的引入。
本單元正常開車操作一共81步,其中操作評分64步,質量評分17步,操作界面有4個,還有兩個參數界面,是一個比較有難度的單元,大部分的學生剛接觸的時候首先被如此繁多的步驟給嚇倒,不知從何下手,這個時候教者一定要明確,“授人以魚,不如授人以漁”,所以如何操作,如何學習,如何吸收新知識,方法最重要。
已經明確吸收解析的流程,并總結低溫高壓有利于吸收,高溫低壓有利于解吸。那么操作順序應該是先做好洗油的初期準備及冷循環,然后調控操作條件,各工藝參數穩定后,進原料氣,采出產品。然后再進行操作,和總結的步驟進行對比,找出不同,并找出原因,最終完成正確的操作,由此一來,操作講完了,該單元相關的儀表類,化工原理類,生產技術類,化工制圖類的相關知識也貫穿其中。同時要留下作業讓學生畫出本單元的操作流程圖,并思考該單元的事故,并寫出書面總結。以便于第二天講事故的時候起到事半功倍的效果。
人們經過長期的生產實踐,總結并歸納在各種化工產品的生產過程中遵循共同的物理學定律,根據所用設備相似、原理相近、基本過程相同的特點提出了化工單元操作的概念,研究各單元操作的基本原理,基本計算和典型設備。在傳統教育中,該課程有如下特點:
①涉及的知識面廣泛;②工程實踐性強;③各單元操作過程相互獨立;④設備類型多種多樣,且結構復雜;⑤各種操作現象抽象,難于理解;⑥大量利用公式、半經驗公式或關聯式進行計算,學生記憶困難。高職院校的《化工原理》課程改革,必須轉變教育思想,從根本上打破學科教育的模式。針對學生基礎普遍薄弱的特點,降低理論要求,建立以職業能力培養為根本的課程體系,打破理論課程與實踐課程的界限,加大實踐教學比例,突出實踐技能的培養。
1 課程內容改革
化工原理課程有完整的理論體系,經過近百年的發展完善,形成了以流體流動與輸送、流體與粒子間的相對運動、傳熱、蒸發、精餾、氣體吸收、干燥等過程為主要內容的理論體系。但單純的講授理論知識并不適合高職教育的培養目標的要求,以培養“道德素質強、職業技能強、吃苦精神強、適應能力強”畢業生為目標,必須對該課程的傳統內容實行必要的整合。根據高職高專教學特點,在教學中應精煉理論知識而強化操作技能。
1.1 精煉理論知識
由于高職高專學生基礎知識相對薄弱,而化工原理涉及到大量的高等數學、物理、物理化學、無機化學、有機化學、流體力學等內容,學生在學習過程中比較吃力。教學效果不理想,因此,對該課程理論方面的改革應做到以下幾點:
首先,重點講解方程式的應用。例如伯努利方程式簡化公式的推導,重點講解公式在流體流動問題上的應用;精餾塔理論塔板的計算,可將之前推導操作線方程和氣液相平衡關系式進而逐板計算理論板數的模式改為利用現有方程式計算精餾塔板數的模式,省去公式推導過程;傳熱過程可將重點放在根據傳熱量求冷熱源的需求量、換熱面積大小等實際問題上來。再者,強化用理論知識解決實際工程問題的能力,例如分析討論離心泵常見的“汽蝕”現象危害、產生原因及解決方法;離心泵灌泵的原因;精餾及吸收過程如何提高塔效率;進料量、回流比、溫度、壓力等對產品質量的影響等實際問題。而這些是學生在工作后常面臨的實際問題,易激發學生學習興趣。
1.2 強化操作技能
針對目前已成型的化工單元操作設備,可進行流體流動與輸送、傳熱、精餾、吸收、干燥、萃取、過濾八個單元操作實訓。根據課程特點可開發多個實訓項目,突出職業技能的培養。通過實訓,鍛煉學生的設備操作及參數控制技能,增加學生對實際生產設備的操控能力,進而使學生在第一時間適應企業的工作要求。現代化工機械設備的機械化程度越來越高,很多工作控制環節應用智能控制。機械化、智能化的設備控制運轉系統,對操作者的實際動手能力要求很高,因此,化工專業的學生不僅要熟練掌握基本的理論知識,而且更需要經過相應的實際訓練,在學校學習過程中,要適當進行操作技能的訓練。
1.3 培養學生的專業價值,塑造良好的職業道德
化工原理是一門很嚴謹的學科,對學生的專業精神有著很高的要求。在實際學習過程中需要學生認真總結化工實驗原理,對實驗數據要做到精益求精,培養學生的專業價值,化工原理是化學行業遵循的基本理論,在化學技術日益進步的今天,化學材料、化學實驗技術,化學應用技術的運用不斷向精細化、高端化發展。在實際工作過程中,由于化學實驗工作的嚴密性,任何小的疏忽可能會造成重大失誤,這就對化學行業從業者提出了更高的要求,要求每一位從業人員必須具備優良的職業負責精神。在化學工業加工、化學產品生產過程中,技術人員的職業道德素養直接影響產品生產的質量,要知道在化學工業的車間加工生產過程中,任何化學成分的細微變化都會嚴重影響產品的質量??梢哉f,職業道德素養對于化學領域從業人員的工作至關重要。
1.4 教材內容要與時俱進,結合化學領域前沿技術,加快新教材編制
化工原理課程是化學領域比較基礎的課程,涉及到很多化學工業當前的實用技術,因此,在教材的編寫和改革上,學校教材編寫負責人員要及時掌握化學領域當前最先進的技術原理,緊密聯系實際應用技術,讓學生在教材上學到適應化學技術發展的新知識。當前不少學校的教材建設比較滯后,很多知識已經不適應當前社會發展的需求。因此,一定要從教材的建設做好更新工作,為學生提供優秀的教材。
2 教學方法改革
化工原理是一門工程實踐性很強的課程。采用傳統教科書+黑板的教學模式,教師難講,學生難學,因此教學方法的改革應是教學改革的重點。為適應現代職業教育發展的需求,利用化工單元操作實訓室,實施學訓一體“體驗式”教學,將教室“搬到”實訓室,實現“教、學、做”一體化。具體做法是教師開出任務工單,實施 “六步驟”教學:
第一步,資訊。教師講解本課程重點理論知識,結合多媒體教學,使理論知識更加生動形象,易于學生掌握。在此基礎上提出問題,學生根據自己的理解解決問題,教師再以提問的方式得到學生反饋并對錯誤進行糾正。第二步,決策。教師布置本節課的實踐任務,例如分離乙醇-水的精餾過程,使學生明白本節課的主要實踐內容。第三步,計劃。在教師的指導下,根據任務及設備性能制定操作步驟,討論其可行性。第四步,實施。按照步驟進行實訓,對設備進行正確的調節、控制。第五步,檢查。學生針對自己的實訓情況進行分析評價,反思在理論知識及操作中可能存在的問題。第六步,評價。教師對學生理論知識及實踐過程的掌握進行評價。并對本任務的重點給予指導性意見。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)43-0118-02
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思、設計、實現和運作,將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。傳熱學課程是能源類專業一門重要的專業基礎課程,是學習后續相關專業課程的核心基礎。該課程內容知識點多、具有較強的理論性且實際工程應用面廣,這對學生應用理論知識分析和解決實際問題的能力提出了很高的要求。本文結合我校近年來基于CDIO工程教育模式的傳熱學課程教學改革與實踐成果,就如何提高傳熱學實際教學效果提出一些經驗。
一、傳熱學課程特點及教學現狀
(一)課程特點與地位
作為能源與動力工程專業一門主要的專業基礎課程,傳熱學課程是學習后續相關專業課程核心基礎。本課程是研究不同溫度的物體或同一物體的不同部分之間熱量傳遞規律的學科,在科學技術各個領域中都有十分廣泛的應用,如強化傳熱、削弱傳熱(熱絕緣)和溫度控。在制冷空調領域,通過強化傳熱可縮小制冷空調設備的尺寸,降低系統運行能耗。在能源輸送和利用環節中通過削弱傳熱則可減少散熱損失或降低冷量損失,對我國能源可持續發展有著重要意義。此外,在溫度控制方面,與傳熱直接相關的是電子元器件的冷卻問題。
(二)教學現狀
1.教學內容與工程實際脫節。傳熱學是一門應用性很強的專業基礎課程,在學習過程需要高等數學微積分知識,且內容廣泛,圖表、經驗公式多,學生掌握起來比較困難?,F行的教材,雖包含20世紀后半葉的研究成果,但很大程度上仍保留了上世紀傳統的課程內容體系,內容變化不大,靈活性不足,學生缺乏自主研究性學習和訓練,未體現出CDIO模式培養計劃中的基本要求,與生產實際要求的能力培訓仍存在一定的差距。
2.教學方法及手段單一。近年來,隨著多媒體技術的發展,很多教師采用多媒體授課,積極引入圖片、視頻等教學素材豐富教學內容。相比傳熱的黑板教學方式,多媒體教學手段確實表現出良好的教學效果。但教學過程仍表現為教師講、學生聽的老模式,教學過程與工程實景聯系不夠緊密。學生主動性、創新性仍達不到CDIO模式培養學生工程能力的要求。
3.實踐教學環節脫離實際,缺乏創新性。傳熱學課程實驗教學多為驗證性實驗和演示性實驗,教師講解相關實驗原理、操作方法,學生不需要動腦,只需按照教師的講解及要求按圖索驥進行實驗并完成實驗報告。這種按部就班的實驗教學過程,難以達到啟發學生思維,培養其動手設計和獨立完成實驗能力的目的。
4.成績評價方式單一。傳熱學課程多采用的是期末閉卷考試的考核方式,最終成績給定綜合平時成績和期末考試成績,以學生掌握基本理論知識的程度作為唯一評價指標,缺乏知識綜合應用和工程實踐能力的考核,未體現出學生應用理論知識分析解決工程實際問題的能力。傳熱學課程重理論、輕應用的考核方式,與CDIO模式培養工程型、應用型人才的理念不符。
二、傳熱學課程教學改革建議
1.建立豐富的工程項目教學資源庫。課堂教學要注重可視化教學素材的使用,在PPT中多插入動態圖片、實景拍攝圖片及傳熱過程Flash視頻。在實驗教學環節,采用虛擬實驗與現場實驗相關結合的方式,實驗前學生通過網絡虛擬實驗平臺觀看實驗內容,熟悉實驗操作流程及注意事項。如換熱器換熱系數測定、穩態法測量材料的導熱系數等,將傳統的課堂教學形象化,增加趣味性和啟迪性,以培養符合CDIO工程教育理念的創新性、工程型、應用型人才。此外,通過Fluent開發虛擬實驗平臺也是一種有效的教學資源開發途徑,通過數值計算對傳統的導熱問題進行求解,如平板導熱、外掠平板換熱、多排管束換熱器流場及溫度場分布、狹小腔室自然對流、換熱器強化傳熱等。對于簡單的傳熱問題,可讓學生操作Fluent進行傳熱仿真,有利于激發學生的學習興趣。而對于一些復雜傳熱問題,教師通過Fluent仿真可實現傳熱過程的可視化,可彌補三維仿真動畫信息不足的問題。
2.以項目案例導入教學內容。在傳熱學課程教學中,不僅要求學生系統地學習傳熱學基本理論知識,更重要的是培養學生靈活應用課堂所學傳熱理論知識去分析和解決實際工程中具體復雜的傳熱問題,這是CDIO理念所倡導的構思設計實現和運作的人才培養的核心思想。因此,建議教學過程宜采用“問題導入”、“問題分析”、“解決途徑”、“所需知識”和“內容學習”等的教學組織流程。因此,教師應善于利用項目教學資源庫中傳熱案例,由淺而深地剖析其中涉及的傳熱問題,不斷提出解決問題所需掌握的知識。如能在課堂上實現的傳熱過程,教師應積極創造實際的傳熱情景讓學生親身感受,如讓學生赤腳踩在木質地板和地板磚上感受冷熱程度,然后提出問題進行互動討論。這樣就順其自然地將傳熱學中熱傳導、熱對流和熱輻射課程內容引出來,從而有效加深學生對熱量傳遞的三本基本方式的理解和實際工程問題的解決能力,符合CDIO理念倡導工程情景教育。
目前,傳熱學研究發展日新月異,授課時教師應注重將書本基礎知識與傳熱學前沿科技相結合,如超極速傳熱、微納米傳熱、微尺度熱運輸等,以拓寬學生的視野,提高學生的興趣。此外,在傳熱學的教學中引入“先基礎,后綜合,再創新”的CDIO教育培養理念,教學中增加工程案例,鼓勵學生主動學習、主動創新,注意培養學生分析能力、創新思維、合作意識,如可對學生進行分組,每組分配不同的實際工程案例,組內進行協調分工共同完成一個工程,最后匯總做成PPT匯報,并由教師和其他小組共同打分。這種以學生為主的課堂教學方式,不僅提升了學生獨立思考、創新和團隊合作的素質,還提高了學生運用課本基礎知識分析和解決實際工程難題的能力。
3.采用知識與能力相結合的考核方式。課程考核是測試學生學習知識與培養能力的基本手段,是教學過程的重要環節。合理的考核方式有利于學生培養正確的學習方法,達到課程教學的理想效果。傳統的期末考試不管是閉卷考試還是開卷考試,考試時學生依賴于課本和教師考前復習,因而達不到較好教學目的。根據21世紀對創新應用型工程人才的要求,傳熱學課程考核應包括自主學習能力、實踐創新能力、綜合能力。因此,傳熱學考核必須摒棄傳統的“一考定終身”的期末卷面考核方式,采用持續整個學期的多指標綜合考核方式,傳熱學課程總評成績包含:平時成績、實驗實踐、模擬工程和期末考試等四部分構成。各部分可按一定比例來分配,其中平時成績包含課堂出勤、課后作業;實驗實踐包含實驗實訓時的表現及實驗報告;模擬工程以小組為單位分工合作,課堂匯報PPT,綜合評定成績;期末考試采取閉卷考試,考察課程基本理論、基本方法。這種綜合考核方式可充分發展學生個性,培養創新素養,提升團隊合作能力,從而提高學生的綜合素質。
三、總結
本文對能源類專業傳熱學課程教學特點和教學實踐中學生反饋的問題做了探討,從教學資源庫、教學理念及方法改革、改進考核等方面提出一些可供參考的教學經驗。然而,CDIO教育理念是一個復雜的系統工程,具體教學方案需結合課程內容特點和專業人才培養目標來組織實施,且需在教學實踐中不斷修正和加以完善。
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Curriculum Teaching Reform Based on CDIO Mode of Heat Transfer and Explored
YANG Hui,ZHUANG Guang-liang,ZHU Hui
論文摘要:以全面推進素質教育為根本目的,以培養學生創新精神、提高學生實踐能力為重點,建立《化工原理》課程新的教學體系,力求課程質量和教學質量達到一個新的水平。本文試根據多年課堂教學實踐就《化工原理》課程的建設與改革進行分析闡述和總結。
《化工原理》課程是化工專業的一門極為重要的專業基礎課,其主要內容是以化工生產中的物理加工過程為背景,依據操作原理的共性,分成為若干單元操作過程,研究各單元操作的基本原理,基本計算和典型設備。它涉及到化工生產中眾多的操作和設備。它要求綜合運用數學、物理、物理化學等基礎知識來分析和解決化工生產過程中的工程問題,在培養化工技術人才中擔負著由理及工、由基礎到專業的過渡,在培養學生運用工程觀點分析解決化工實際問題方面起著重要的作用。該課程有如下教學特點:涉及的知識面廣泛。
學生需具有高等數學、制圖、物理、物理化學及計算技術等先修課程的基礎知識。工程實踐性強。要求學生對于化工生產過程及設備有感性認識與了解。各單元操作過程相互獨立。遵循的原理和法則各不相同,每一單元操作均可獨立講授、單獨使用。設備類型多種多樣,且結構復雜。為了便于學生的理解和掌握,需配以大量的掛圖或設備模型。各種操作現象抽象,難于理解。老師授課時為解釋清楚,需花費大量時間。大量利用公式、半經驗公式或關聯式進行計算,學生記憶困難。
高職院校的《化工原理》課程改革,必須轉變教育思想,從根本上打破學科教育的模式,針對學生基礎普遍較薄弱的特點,降低理論要求,建立以職業能力培養為根本的課程體系,打破理論課程與實踐課程的界限,加大實踐教學比例,突出實踐技能的培養。
1課程內容的改革
《化工原理》課程經過近百年的發展完善,形成了一套完整嚴密的理論體系,這對于注重知識的系統性和全面性的普通高等教育,會給教學帶來很大方便,但這種完整的理論體系卻不適合高職教育的培養目標的要求,本著“以應用為目的,必需夠用為度,加強針對性實用性”的方針,必須對該課程的傳統內容實行必要的整合。根據高職高專教學特點,將教學內容分為兩個模塊,即基本理論知識模塊和設備知識模塊。
1.1基本理論知識模塊
內容包括各單元操作的基本概念、定律、原理闡述,過程設備的基本計算。由于高職教學中理論學時少,學生基礎較薄,本模塊對原來的理論內容進行合理的精簡,例如刪除應用性不強的內容:傳熱中的熱輻射、因次分析法等內容,吸收中傳質機理的內容等;精簡公式的理論推導,甚至直接寫出公式:簡化流體動力學中的伯努利方程推導,重點講解該方程的應用和延伸。精簡后的基本內容不脫離大綱要求,能夠精、深、突出基本概念與共性規律。通過基本內容學習。要求學生掌握化工單元操作中最基本的共性規律知識。同時為了突出該課程的工程實踐性,學習用基礎理論知識去解決實際工程問題,拓寬的知識面,將與生產實際密切聯系的內容適當補充進去,例如在離心泵一節中,分析討論:如何判斷汽蝕的產生?離心泵打不上液體的原因有哪些?在傳熱中討論:什么是換熱器的“水錘”現象?生產中為什么不采用過熱蒸汽加熱?在精餾、吸收章節中分析討論:進料量的大小對精餾塔操作有什么影響?溫度或壓力變化對塔的產品質量有什么影響?等等。這些內容即將理論聯有實際,又是學生工作后要面對的操作問題,有很強的針對性和實用性,容易激發學生的學習興趣。
1.2設備知識模塊
內容包括典型設備的構造、性能、操作原理。本模塊主要通過多種實訓來強化學生的設備知識,操作技能。通過單元操作仿真實訓,加強理論知識的理解和掌握,使學生掌握各個基本單元過程的操作控制和調節方法,培養分析和解決生產操作中各種工程技術問題的能力;通過單元操作實訓,使學生對生產設備具備實際操作技能,以便學生日后能對現行的工業生產過程進行管理,使設備能正常運行;通過課程設計使學生綜合運用所學基本理論,對化工過程設備進行工藝設計或設備選型,以便學生日后能對現行的生產過程及設備作各種改進以提高其效率,從而使生產獲得最大限度的經濟效益。
2教學手段的改革
《化工原理》課程是一門工程實踐性很強的課程,它涉及眾多大型化工設備結構、復雜的操作原理及流程、大量的工程計算。采用傳統教科書+黑板的教學模式,教師難講,學生難學,因此教學手段的改革應是教學改革的重點。為了適應現代教育技術發展的需要,滿足教學手段改革的需求,我們開發制作了《化工原理》多媒體電子教案。該電子教案針對高職教學,合理的對教學內容進行整合,精心編寫腳本,開放實用的制作平臺更有利于教學過程中對其進行修改。
實踐證明,由于多媒體教學能夠把抽象的概念或過程形象地展示,動態地展示設備結構、操作原理、工藝流程中物料的流動情況,使原本難講難學的教學內容更直觀、生動、形象,降低了教學難度,學習效果顯著提高。利用多媒體教學能夠精確做圖,進行過程分析,并能方便地多次重復再現整個分析過程,減少了教師在課堂上板書時間,從而使教師將精力與時間更多地集中在知識的講解和與學生的交流上,每節課可以節約25%的時間,利用這段時間對重點內容進行討論或結合生產實際的操作方法討論,這既強化了基本知識的應用,又是對教學內容的深化和補充。
3突出實踐教學
高職學校的教學特點是實踐課時較多。這給學生提供了理論聯系實際的極好機會:一方面實踐可以加深對該課程理論內容的理解,另一方面可經常用所學理論知識去認識實際,提高解決實際問題的能力。而且,理論教學與實踐教學的相互交叉和反復循環,從人類發展規律看,該方式符合人類從實踐到認識到再實踐再認識的發展規律;從培養學生思維能力角度看,反復的實踐活動能鍛煉學生理論知識的縱向連貫性思考和橫向分類思考,有利于培養學生良好的思維方式,使相關的理論知識轉化為個體經驗。為了強化學生實際操作的能力,《化工原理》的實踐教學由三部分組成:化工單元操作仿真實訓、化工單元操作實訓、化工原理課程設計。對實訓內容、過程、效果進行全程設計與控制,通過實訓,使每一各學生成為能熟練操作的合格技術工人,這也是職業教育的優勢所在。
3.1化工單元操作仿真實訓
采用北京東方仿真控制技術有限公司的DSC仿真培訓系統,利用計算機真實地再現生產中的基本單元過程,使學生在一個與化工生產控制室一樣的操作環境中,通過親自動手,反復操作,將所學的理論知識與實際生產緊密地結合在一起,加深理解化工單元過程及設備的基本原理,熟練掌握各個單元過程的實際操作技能,培養分析和解決生產操作中各種問題的能力。實踐證明,化工單元仿真實訓餌決了學生到現場實習只能看,不能動手,無法達到實習目的的弊端,極大地提高了學生的學習興趣和能動性,為學生畢業后能迅速上崗操作奠定良好基礎。
3.2化工單元操作實訓
學生在單元仿真實訓之后,對生產中的真實設備進行操作技能的培訓,使學生掌握化工單元過程設備的結構、原理以及各種性能數據的測定方法和整理的方法,以便學生日后能根據不同的生產任務進行過程和設備的選擇、調節,進而實現過程和設備的最優化操作,提高經濟效益。例如在離心泵單元的實訓中,布置給學生的實訓任務是:已知一管路輸送系統的管徑、管長、管件和閥門的設置、流體輸送量及供液點和終點的操作壓力、相對位置,現有一臺離心泵,但性能參數丟失,試設計一個實驗,核實該泵是否能完成規定的輸送任務。這樣由學生設計實驗內容、流程、要用的儀器、要測定的數據,變被動為主動,激發實訓興趣,提高實訓效果。
3,3《化工原理》課程設計
《化工原理》課程設計綜合應用《化工原理》和有關先修課程所學知識,以單元操作為主進行設計的實踐環節。通過這一環節,學生可以掌握化工設計的基本程序和方法,并在查閱技術資料、選用公式和計算方法,用簡潔文字、圖表表示設計結果及化工制圖等能力方面,得到一次基本的工程實踐訓練。在課程設計中,尋找一些科研或生產中的實際問題作為題目,使學生有真實的感覺,而且許多生產實際的要求和書本理論有時并不完全相同,有很多實踐經驗的因素,這更能體現工程實際問題的特點。從工程實際出發,學會分析解決工程技術問題,是《化工原理>課程教學的一項重要任務。
4改進教學方法
課程講授不僅是傳遞人類文化知識體系,而且是促進學生認識、能力、技能等全面發展的手段,而講授方法將直接影響以上各項目標的實現,為此必須改進教學方法。
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。可見,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
“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?!绊椖炕虒W”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?;ふn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。化工單元仿真實訓包括:離心泵、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。《化工原理》課程配套的課程標準、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?!睂嵱枌嵙暬亍R孕F蠛献鳛槟J?,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。
關鍵詞:新疆;民族班;化工原理;教學
專門為少數民族學生單獨設立的教學班,叫民族班。據“新疆維吾爾自治區2010年第六次全國人口普查主要數據公報”數據顯示,全區現有53個民族成分。其中人口超過十萬的民族有維吾爾族、漢族、哈薩克族、回族、柯爾克孜族、蒙古族;全區人口中,漢族人口8746148人,占總人口的401%,各少數民族人口13067186人,占總人口的599%。由于新疆特殊的民族和人口現狀,在各校均存在相當數量的民族班,我院亦是如此。我院的民族班大多是“民考民” (一項針對使用本民族語言文字的少數民族考生的特殊政策。符合條件的少數民族考生在考試時使用本民族語言的試卷。)學生,這類“民考生”入學后預科一年,學習漢語,待漢語水平提高后開始其他課程的學習,之后學習漢語授課。
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。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,都不可避免地遇到各種單元操作問題,這就必須熟練掌握各類典型的化工單元操作。筆者是一名漢族教師,沒有民族語言基礎,民族班學生的語言基礎參差不齊,為了讓更多的民族學生更好地學習化工原理,在民族班從事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,使民族班學生也能更好地掌握各類典型化工單元操作,從而很好地服務于化工行業。
一、充分了解民族班學生特點,因材施教民族班學生在一年的預科中,主要圍繞HSK(中國漢語水平考試,是為測試母語非漢語者的漢語水平而設立的國家級標準化考試)或MSK(中國少數民族漢語水平等級考試)展開教學,全面提高聽、說、讀、寫能力。之后進行專業漢語的學習,為化工原理等專業基礎課和專業課打基礎。然而,雖然有一些學生的漢語水平提高很快,他們除了正常的交流,還可以順暢地進行專業課的學習。但是,多數學生的漢語水平基礎薄弱,甚至有些學生在預科前從來沒有進行過漢語學習,所以,縱然進行了一年時間的預科,民族班的漢語水平與普通班相比,明顯欠佳。
總之,民族班在進行化工原理課程的學習時,語言障礙依然明顯。除此之外,民族班學生大多來自民族聚集區,文化上也不可避免地存在地域上的差異。為了最大限度地讓每位學生都能學到技能,在教學時既要克服語言關,又要照顧每位學生的學習能力。
二、改變教法,盡力體現以學生為本同志指出: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。民族班教師在專業課授課時必須充分了解并認識民族學生的特點。民族學生尊重老師,好學上進,自尊心強,但是語言的障礙明顯存在。在這種情況下,化工原理的教學要想達到同志所描述的境界,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技巧,并綜合運用之,收到了良好的效果。
1理論教學時多舉具有民族特色的實例
貼近生活的實例,往往對理論的理解有很大的幫助。筆者為了上好民族班的化工原理,曾經請教過很多當地人,了解當地少數民族生活習慣和民族傳統,也曾到烏魯木齊市二道橋的“大巴扎”深入了解。比如,在講到傳熱部分,對三種傳熱基本方式的認識和理解,不妨舉個維吾爾族打馕(音náng,一種烤制的面餅,中國維吾爾、哈薩克等民族的主食)或者做馕坑肉的馕坑,配以多媒體展示,同學們很快就理解了相關的理論知識,更主要的是也很大程度上激發了學習的興趣。此外,還有講到往復泵部分,可以先展示南疆(新疆的天山以南稱為南疆)很多家庭都用過的壓井,通過壓井汲水的實例,來認識往復泵的構件和工作原理、安裝高度等就很順利了。
2適當運用學生翻譯,事半功倍
民族班的語言障礙在學習專業基礎課和專業課的時候顯得更加突出。班級中會有相當一部分學生在上課時聽不懂專業術語或理解困難。經過摸索發現,適當發揮語言基礎好、理解能力好的學生的優勢,會起到事半功倍的效果。遇
到學生理解困難,又很重要的知識點時,可以適當停頓,請有語言優勢的學生充當翻譯,用學生的母語去講釋,往往很快就貫穿下去了。
3教師盡量學一些常用少數民族語言,增進感情
教學要在良好的互動環境中才能收到預期的效果。筆者努力學習了一點簡單的交流用語和詞匯,在課堂上和課外也收到了一定的效果。比如在講到過濾部分的過濾介質時,可以結合新疆拌面(維語音:拉合曼)的制作過程,學生很快就理解了什么叫過濾介質。課堂之外,一句“yahximusiz”(維語,音:亞克西目sei斯,意為“你好”),縮短了語言的差距;當學生進步或表現好的時候,對他豎起大拇指,說一句“yahxi”(維語,音:亞克西,意為“很好”),他會更加努力;當要分別的時候,揮揮手說句“hox”(維語,音:火西,意為“再見”)??傊處熯m當學些民族語言確實可以明顯地增進師生的感情。
4以掌握為目的,適當調整教學策略
民族學生的動手能力較強,更易在實踐中掌握知識。結合實際情況和同行教學經驗,可以適當調節化工仿真和化工實訓的課時,相應縮短理論教學。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和進出口位置,更讓學生清楚地看見離心泵內部葉輪是什么樣子的。通過直觀地感知泵殼的形狀后,在老師的啟發或自發下進行歸納總結: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。之后,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,學生體會到了學習的快樂。通過這個教學過程的奠定,后續環節的教學效果明顯改善。
在民族班化工原理的教學中要牢牢把握住民族班學生的特點,才能準確定位,才能在教學的過程中做到有的放矢,才能進一步地提高學習的質量,甚至把民族團結落實到了化工原理的教學過程中,從而促成了學生和教師的雙贏局面。
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Abstract:In the production of electronic products,the use of electric iron hand welding components has been an indispensable part of the operation,therefore need more practice for manual welding techniques,in order to ensure the reliable quality of electronic products.This paper introduces the mechanism of formation of the solder joints in the manual welding,expounds the procedures of PCB manual bining with engineering practice,analyzed the use of electric soldering iron hand welding solder defects due to improper manipulation and process easily cause,and put forward the defect causing reasons and measures to solve the problem,to ensure reliable quality in electronic products,reduce product repair rate,improve the welding and production efficiency.
Key words:manual welding;soldering iron;welding quality;solder joint defects
1.引言
隨著回流焊技術和波峰焊接技術的普遍應用,電子產品生產中電烙鐵使用率相應地減少了,但在批量少和品種多,以及插件元器件、貼片元器件并存的情況下,在教學、科研、返工和返修的過程中,手工焊接依然能發揮其不可替代的作用。手工焊接[1]已成為電子元器件調試維修的一項基本操作,也是高等院校電子類專業學生必備的基本技能。只有充分了解手工焊接的基本原理,熟悉影響焊接質量的各種因素,掌握正確的焊接方法,才能提高電子元器件焊接的質量。
2.焊點形成的機理
焊點的形成[2]都是經過三個階段即潤濕、擴散和形成結合層。潤濕就是在金屬表面形成均勻、平滑、連續并附著牢固的焊料層。擴散是指焊料與焊件金屬彼此擴散即流動性好,這種擴散在兩者之間形成一種新的金屬合金層,將它們結合成一個整體。形成結合層是指熔融焊料通過毛細管作用力滲入焊縫,在接觸面上形成牢固的金屬合金層。其中潤濕是最重要的階段,沒有潤濕,焊接就無法進行。因此,手工焊接就是將焊料和焊件同時加熱到一定溫度時,在不同的金屬表面之間相互潤濕、擴散,并最終形成結合層的過程。
手工焊接應達到的工藝要求為:
①焊點必須焊牢,每個焊點都是被焊料包圍的接點,具有一定的機械強度。②焊點的焊錫液必須充分滲透焊接面,形成結合層,其接觸電阻要小,具有良好的導電性能。③焊點外形美觀,表面干凈、光滑并有光澤,大小適當。④焊點外形為以引線為中心,勻稱地成裙形(弓形)拉開,弓形向下凹,近似于圓椎體,表面微下凹,椎面與電路板的夾角為40?~45?,焊料與焊件交接處平滑,接觸角小。如圖1所示。
圖1 合格焊點的外形圖
3.手工焊接的工藝方法
一個焊點的操作可分解為五個步驟,準備、加熱、送焊絲、移去焊絲、撤離電烙鐵,即五步焊接法[3]。如圖2所示。
圖2 五步焊接法示意圖
3.1 準備施焊
將焊接所需材料、工具準備好,對被焊物的表面要清除氧化層及其污物,或預上焊錫。保證烙鐵頭的清潔,并通電加熱。挺胸正座,切勿彎腰,鼻尖至電烙鐵尖端20~40cm,如圖3所示,一手握電烙鐵,一手拿焊錫絲,電烙鐵與焊絲分居于元器件引線兩側,焊錫絲的拿法為連續錫焊拿法,電烙鐵拿法為握筆式。
圖3 手工焊接演示圖
3.2 加熱被焊件
烙鐵頭接觸被焊引線與焊盤,使元器件引線與焊盤都要均勻受熱。一般讓烙鐵頭圓斜面盡量多的接觸焊件,使烙鐵頭與焊件形成面接觸而不是點或線接觸,不要施加壓力或隨意移動電烙鐵。
加熱時要靠增加接觸面積加快傳熱量傳遞,不要用電烙鐵對焊件施加力,以免損壞元器件和焊盤。利用電烙鐵上保留少量焊錫作為加熱時電烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁,進行加熱能使焊件更快被加熱至焊接溫度。送焊錫絲前,加熱時間不宜過長,否則會加快被焊接對象金屬的氧化。
3.3 送焊錫絲
當被焊引線與焊盤升溫到焊接溫度時,送上焊錫絲并與被焊部位連接處接觸熔化并潤濕整個焊盤與引線連接部位。焊錫應從電烙鐵對稱側加入接觸引線與焊盤,不應直接加在電烙鐵頭上。為了使焊錫潤濕整個焊盤,可將電烙鐵帶上引線與焊盤交叉位置上的錫后撤一點,或使電烙鐵與引線有一定夾角。
3.4 移去焊錫絲
熔入適量焊料后,迅速移去焊錫絲。如果焊錫堆積過多,內部就可能掩蓋著某種缺陷隱患,且焊點的強度也不一定高;但焊錫如果填充得太少,焊點的機械強度可能會不夠。
3.5 撤離電烙鐵
當焊錫完全潤濕焊點后迅速撤離電烙鐵,移去電烙鐵的時機、方向和速度決定焊點的焊接質量。正確的方法是先慢后快,在離開焊點時,應先往回收,再迅速撤離電烙鐵,以免形成拉尖。電烙鐵移開方向與焊錫留存量有關,一般以與軸向成45°的方向撤離。在焊錫凝固之前不要使焊件移動或振動,否則會造成“冷焊”,使焊點內部結構疏松,強度降低,導電性變差。
總之,一個合格焊點的形成應具備條件是:準確無誤的安裝、氧化層的仔細清潔、正確的加熱方法和時間,焊接時間的把握,正確的移去電烙鐵的角度和速度。對一般焊點而言大約3,4秒鐘完成焊接,通常對PCB板上的小焊盤,可采用“三步法”完成焊接,即將“五步法”的第二步和第三步合并為一步,即加熱被焊件和送焊錫絲同時進行;第四步和第五步合并,即同時移去焊錫絲和電烙鐵。
4.手工焊接易產生的缺陷及其解決方法
手工焊接中造成焊點的缺陷[4][5]很多,可能對電路板上的線路連接造成隱藏缺陷,如強度不足、虛焊、斷路、短路、甚至損壞印制板等后果??傊苊馑羞@些焊點缺陷要求我們必須嚴格按照操作步驟和技術要領進行操作,才能盡可能減少和避免焊點缺陷的產生,保證電子產品的良好質量。表1羅列了手工焊接中常見的焊點缺陷、焊點外形圖、外觀特征、產生原因及解決方法。
5.結論
提高手工焊接的質量和可靠性,一方面需要工藝人員制定出合理的規范和工藝流程,另一方面也要求操作者熟練掌握相關的焊接技能及操作方法。同時隨著現代電子技術的不斷發展,還要求在PCB設計時,就要考慮可制造性,如合適規范的焊盤尺寸和間距??傊?,手工焊接是一項操做性很強的技能,需要在實踐中不斷總結,提高自己的感性認識和實踐能力,了解手工焊接的基本原理,熟悉影響焊點質量的各種因素,掌握正確的焊接方法,反復操作練習,才能提高焊接質量和水平。
參考文獻
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在社會中擁有強悍的人際交流能力,才能融入社會,融入集體,適應社會的運轉狀態,所以在學校教學中對于社會能力的培養就顯得尤為重要。
1.1 德育能力
一個具有優秀品質的人能更被人喜愛和重視,也會具有更好的職業品德。所以在教學過程中要加強學生的德育能力教學,教導學生形成正確的社會人人生觀,成為一個具有職業操守的好廚師。
在德育教育環節中,要以為學生建立良好的職業道德為主旨,但是不能將道德觀念直接灌輸給學生,要引導學生在學習過程中自主形成良好的價值觀,讓學生理解社會需要的人才所具有的人生觀,明白烹飪廚師應該具有的人生價值觀。一個具有道德觀念的廚師才能以人為本,不會做出為了利益損害用戶健康的事,培養學生形成良好的道德思想,不僅是為了讓其更容易被社會接受,更是為了人們的身體健康負責。
1.2 職業生涯規劃能力
學生在學校學習的基礎文化知識雖然很重要,但是職業技能的培養也是保證學生不與社會脫節的更重要的教育。讓學生在走出校門之前就對自己的職業生涯進行合理的規劃,可以讓學生進入社會以后有準確的目標和奮斗的動力。并且以自己的職業生涯規劃步驟為基準,不斷充實自己的專業知識、專業技巧。自主的學習才能學有所用,學有所得,學有所成。在學生明確了自己的發展目標之后,會對社會有一個清楚地認知,對自身能力有一個充足的了解,心有所想才能更好的出發,走出屬于自己的路。
1.3 企業實踐能力
學習是為了工作,一切的理論知識只有在實踐中才能與現實結合。紙上談兵終究帶來的只是思維能力的提升,并不能使學生的身體跟上學生思維的變化,所以在企業中實踐的能力也是教育中的重點。通過在真實崗位的實習,能更好的讓學生了解企業運營模式,了解餐飲行業布局以及現狀。并且在實踐中學生能更好的發現自身不足,會更加珍惜以后的理論知識學習機會,增強學習教學質量。在實踐的環境下,學生才能將理論聯系到實際,明白他們學的是什么,學習的知識是為了什么,這些思維的轉變都將有利于他們走入社會后的發展。
2 專業技能培養
實踐能力的提升需要專業理論知識的支撐,所以對于烹飪專業技能的培養也是教學的重中之重。
2.1 原材料基礎加工技能培養
原材料是烹飪的基礎,一個廚師只有了解原材料的特點,才能更好地發揮原材料的功效。在中職烹飪教學中要注重學生對于烹飪原材料基礎加工的能力,明白不同食材最適合的基礎處理方法,要保證在原材料的購買到成型過程中,對于每個環節都爛熟于心。只有掌握了原材料加工知識,才能降低材料損耗,發揮材料功效,更好的將不同原材料結合在一起,烹飪出更好吃、更營養的菜肴。
2.2 烹飪技能培養
將烹調方法按傳熱介質不同分類,擬定實習項目任務。學生在實訓前對所定項目進行知識的收集,學生以小組的形式分組討論,確定實習項目的技法特點、操作要領、操作中的難題遇見及解決方案。學生實訓操作中,教師規范學生操作,關注學生操作流程,適時進行記錄,為課后評價做有效準備。課堂教學以教師教為中心轉變為以學生學為中心。學生的自主學習的技能往往比教師直接講授要扎實得多。在項目學習中注重學生的學習行為、學習習慣、學習態度、動手能力的評價,課后引導學生對學習項目進行反思,幫助學生完成整個項目的最后提升。
2.3 宴席菜肴烹飪技能培養
筵席菜肴烹制是專業能力中的核心能力的提升。其中包括了筵席菜肴的編排、原料的選取、原料的切配加工、菜肴的烹制等多個環節的組合,往往一個人是無法完成的,需要依靠團隊的力量才能實現。筵席菜肴的烹制是提供行業模擬情景訓練的機會。實踐教學中,學生以小組為單位共同完成實訓任務,根據筵席的設計要求,學生制定筵席菜單,按行業崗位分工,各負責操作的某個環節,實習中學生的合作能力得以加強,學生的操作能力得以提高,整體的職業素質得以提升,學生在教師的指導下,與行業操作實現“零”距離。
3 創新能力提升
3.1 基本創新能力培養
制定烹飪專業創新能力培養方案,引導學生積極參加社會實踐調查,收集社會餐飲菜品需求種類、市場原料供應、特色菜品制作等相關的信息,促使學生了解烹飪市場狀況,開拓學生的視野,培養學生信息的處理能力。此外成立烹飪菜肴創新興趣小組,作為學生學習的第二課堂,有助于學生的創新知識的提高。
3.2 菜譜創新能力培養
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2014)03-0105-03
自動化工程領域需要“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的復合型人才,這也對實驗教學過程提出了更高的要求。如何進一步推進高職教育,深化教育教學改革,培養學生的實踐能力和創新能力,滿足我國經濟社會發展對人才的迫切需要,已成為當務之急。筆者對重慶化工職業學院生產過程自動化技術專業核心課程“控制裝置與系統”實踐教學模式進行了改革,對工程應用性較強的綜合實訓裝置進行了探索和實踐。
工程化綜合實訓裝置的內涵和背景
工程技術人員不但要具備一定的理論基礎和較寬的知識面,還要具有創新精神、創新能力和工程實踐能力。高等院校工程教育的工程化改革方向成為國際工程教育改革的共同選擇?!肮こ袒币馕吨趯徱暪こ探逃娜瞬排囵B模式時,用工程實踐活動的本質和特點來對其進行衡量、要求和評價;課程目標的轉向是工程的而不是學科的,課程內容的轉向是集成的而不是割裂的,課程次序的轉向是多維的而不是單向的。我院自動化工程系對自動化專業建設進行了深入研究,解析職業崗位(群)的能力結構,基于工程化實踐教學模式,重構課程體系,開發實訓裝置,構建任務型學習情境,目的是培養適應職業崗位能力需求的高技能創新人才(如圖1所示)。
目前,我院的生產過程自動化技術專業是重慶高職院校唯一設置且具有石油化工行業背景的寬口徑專業。專業核心課程體系以“單元耦合、工程實訓、系統構建”為特色。實訓基地于2008年被中國石油和化學工業協會、中國化工教育協會確定為全國示范實訓基地,并獲得重慶市教育委員會2012年高職院校市級實訓基地建設專項資金。生產過程自動化技術專業是學院精品專業。
“單元耦合”指橫向概括了三門專業核心課程“傳感檢測與系統”、“控制裝置與系統”、“執行驅動與系統”之間“開環”、“閉環”結構的關聯,縱向概括了國家化工儀表維修工“中級工、高級工、技師”層次的關系;“工程實訓”是依據工程實踐進行教學設計,將知識和技能重新整合序化,構建真實情景的教學環境;“系統構建”是以職業崗位能力培養為主線,按真實職業活動從應用設計、系統配置、安裝調試、運行維護、技術改造到工程管理等完整的項目內容,解析職業崗位能力要素并全部融入工程訓練,按單項能力、綜合能力、創新能力的遞進關系展開實訓教學,以實訓裝置為載體促進人才培養。
工程化綜合實訓裝置設計
高素質應用型人才的匱乏嚴重阻礙著我國制造業的發展。究其原因,國內自動化相關專業教學基本停留在傳統的學科型人才培養模式中,普遍缺少針對學生工程能力和職業素質的訓練,同時缺乏所需的教學環境。工程化實踐教學是學生在校期間獲得工程技術應用能力的唯一途徑,實訓裝置的合理架構和科學設計則直接關系到應用型高技能創新人才的培養質量。結合化工儀表維修工職業標準的要求,“控制裝置與系統”課程應該達到高級工標準的工程訓練目標,能對串級、比值、均勻、分程、選擇、前饋等復雜控制系統進行維護,對智能儀表進行參數設置和維護,對計算機控制系統的各類卡件進行維護。配套實訓裝置主要涉及智能調節器和DCS控制裝置的控制規律、控制原理、調試方法,以及控制系統的性能指標、工程整定、系統投運等專業知識;具有自動控制系統的應用設計、系統組態、安裝調試、運行維護等基本技能,從簡單控制到復雜控制的構建,注重工程意識、工程觀念等職業素質的培養,達到高級工以上技術水平,滿足職業崗位、工程實訓、工程創新、資源共享等方面的需求。
基于職業崗位的需要,設置層次分明、架構合理的實訓內容 實訓裝置基于職業能力的需要,以單體儀表操作為基礎,以控制系統構建為目標,以信號耦合為紐帶,實施真實職業活動的高技能人才培養。圍繞石油化工行業典型的流體傳送、傳熱設備、精餾塔、反應器等設備的控制方案確定合適的對象,按功能劃分為“(常規)儀表控制系統的構建、DCS控制系統的構建、(綜合)過程控制系統的構建”等三個板塊,如圖2所示。具體要求如下:(1)(常規)儀表控制系統的構建,定位于技術服務型公司儀表施工技術崗位。功能描述:實現儀表選型、儀表安裝、管線連接、參數配置、運行調試等職業崗位能力的技能訓練,并完成控制系統的構建。(2)DCS控制系統的構建,定位于國內外的生產型企業DCS控制技術崗位。功能描述:實現常規控制組態、自定義組態控制方案組態(含功能塊圖/梯形圖/順控圖/ST語言)等多種方法的組態,還包括管線敷設、調試運行等內容,完成控制系統的構建。(3)(綜合)過程控制系統的構建,定位于企事業單位化工儀表維修技師、高級技師、安裝調試工程師、儀表控制工程師、DCS控制工程師等自動化應用技術崗位。功能描述:能根據工藝要求,選擇合適的控制儀表或裝置,構建控制系統,實現控制方案;能完成工業過程控制系統應用設計(包括控制方案設計、儀表選型、圖紙繪制、系統組態等)、儀表工程施工(包括儀表、儀表柜、操作臺、配電箱的安裝,線槽橋架、信號對點、試車、交工和驗收等),實現工程觀念、綜合技能、應用創新、團隊協作等綜合素質的培養。
基于工程實訓的需要,解決自動化裝置在教學和工程應用的差異性 工程實訓要緊密結合工程實際,立足于企業的實際情況,由積木式系統集成、安裝調試等內容實現課程目標。通過多方調研,研究自動化裝置在實訓教學和工程應用的差異。企業自動化技術人員要完成安裝、布線、調試、運行、維護等完整的儀表工程施工技術,學校很多是由單體儀表的校驗和拆裝直接過渡到系統的組態和調試;因為實訓裝置無法承載反復拆裝來滿足不同年級不同班級學生的需求,缺乏儀表安裝訓練;因為沒有單體儀表組建系統的綜合布線經歷,掛件式綜合實訓裝置的接線讓很多學生到企業就束手無策,缺乏完整能力的訓練;因為不同的企業單位采用著不同國家、不同廠商、不同系列、不同型號的自動化儀表及裝置,自動化技術的發展日新月異,使學生不能快速適應工作崗位,學校缺乏共性能力的培養。對策之一,自主設計連接模塊,既可滿足拆裝訓練,完善儀表保護措施,又能使儀表承載高頻率線路拆裝的需求。對策之二,儀表控制系統的構建,將變送器、顯示器、報警器、記錄儀、調節器、執行器、安全柵、電源等智能儀表及附屬裝置,按照由易到難、由局部到整體的認知規律排列任務順序,有針對性地依次融入實訓任務,按照施工規范進行線槽橋架的管線敷設,側重于硬件組態,強化參數整定的技巧。對策之三,學習的唯一方法就是尋找共性,研究儀表的輸入輸出特性,為了快速掌握新儀表的應用技巧,總結歸納了“四步法”:第1步,獲取銘牌信息,分析名稱、作用、型號;第2步,完成管線連接,分析電源、輸入、輸出;第3步,進行參數設置,分析類型、范圍、零點等主要參數;第4步,根據信號關系排查故障。通過這些措施,可以有效地解決工程差異性問題。綜合實訓裝置以控制系統構建為目標,根據工藝要求積木式系統集成,敢于實現儀表施工技術的訓練,填補儀表拆裝、綜合布線等教學真空環節,實施從應用設計到工程驗收完整工程項目的綜合訓練,實現學校與企業的無縫對接。
基于工程創新的需要,建立真實情景化實訓環境,激發學習主動性和積極性 實訓裝置集工程教學訓練和工程創新應用為一體,構建真實情景的職業環境,開展實踐教學,有效提高學生的綜合能力。以“液位控制系統的構建”實訓項目為例,源自重慶某化工企業的真實生產過程中分別控制進水閥和出水閥的兩個液位控制系統,以企業圖片還原真實場景,以工藝要求提出控制要求,讓學生自主選擇分組完成系統的構建。實訓內容以任務驅動的生動性、興趣性能最大限度激發學生的學習主動性和積極性為目的,以促進學生知識與技能的融合,讓學生體會到相同的設備在不同的地方滿足不同的應用需要,相同的工藝要求采用不同的控制設備,可激活工程意識、升華工程觀念、強化團隊合作、提高應用創新能力。
基于資源共享的需要,實現實訓功能多樣化,滿足教、學、研、訓、賽需求 工程化實訓裝置離不開企業專業的參與,將國家標準、行業標準、企業標準融入課程,還要將全國技能大賽的內容和評分標準融入實訓。既能滿足“儀表維修工”、“化工自動化”等全國技能大賽的項目訓練,又能滿足“自動化儀表應用”等校級競賽的需求,以賽促教,以賽促改,提高學生的積極性,提升教師的“雙師”素質。為學生服務,滿足教學需求;為教師服務,滿足科研需求;在保證人才培養任務情況下,還應該為社會服務,滿足企業員工培訓需求,依托高校的人才、知識、實訓設備等方面優勢促進經濟和社會發展。實訓功能需要梯次配置,科學規劃,合理布局,盡量滿足不同企業、不同專業、不同深度的需求,才能最大限度地發揮資源共享的作用,達到融教、學、研、訓、賽為一體的綜合功能要求。
在綜合實訓裝置的建設和規劃過程中,在遵循實訓基地架構統一設計思路的前提下,結合專業自身特色,聯合企業共同設計,滿足職業崗位的能力需求,以實現課程體系的目標。近三年的改革實踐,工程化實訓基地的建設初具規模,改革的研究取得了一定效果。而進一步完善工程實踐教學模式、優化教學過程、完成配套教材等問題,還需要我們深入研究和探索。
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教育部[2006]16號文精神,高職高專教育必須以職業崗位為導向,以專業技能的形成為目標,培養高技能應用型的人才。傳統的教學模式無法實現高職高專人才培養的目標,因此,高職高專教育應該樹立基于職業崗位的課程和基于工作過程的教學理念,采用適合人才培養目標的教學模式。項目化教學,就是根據職業崗位能力培養的需要,密切聯系職業崗位工作的實際,從職業崗位工作任務出發,依據職業崗位和工作過程將課程教學內容的理論和實踐有機地結合起來,設計成專業技能的訓練項目;以該項目為載體實施教學,實現人才培養的目標。
《循環流化床鍋爐運行》課程是高職熱能動力專業的一門專業必修課程,目標是培養學生的熱能動力專業技能。學生通過本課程的學習,使學生具備循環流化床鍋爐運行管理崗位所需的火電機組循環流化床鍋爐運行的基本理論知識,掌握循環流化床鍋爐的啟動、停止、正常運行調整、常見問題及故障分析處理的專業技能,初步形成分析問題和解決問題的能力;熟悉循環流化床鍋爐工作原理和生產崗位的管理制度,為今后擔任火電機組循環流化床鍋爐運行崗位值班員打下基礎,逐步培養學生的辯證思維能力,加強職業道德修養。 該課程跟職業崗位密切相關,實踐性和應用性都很強,適合采用項目化教學。
一、設計項目化教學
項目化教學設計,要以職業崗位為導向,緊密聯系職業崗位相關工作過程,以項目為載體訓練學生的職業崗位能力,用任務訓練學生的專業技能,達到理論和實踐教學一體化。首先要確定課程的教學目標,然后選擇合適的教學項目以實現教學目標,再根據完成項目的工作過程安排教學進度。
(一)確定教學目標
依據鍋爐運行崗位的實際工作,確定《循環流化床鍋爐運行》課程的教學目標,如下:
1.能力目標
(1)能夠編制設備運行操作規程計劃書;
(2)能準確地使用專業術語進行運行崗位技術交流;
(3)能按操作票規范進行循環流化床鍋爐運行正常啟動;
(4)能安全、經濟地進行循環流化床鍋爐正常運行的監控、調整、日常維護和試驗操作;
(5)能按操作票規范進行循環流化床鍋爐運行正常停止;
(6)能進行循環流化床鍋爐運行常見事故的判斷和處理。
2.知識目標
(1)熟悉循環流化床鍋爐設備的構成、分類、工作原理;
(2)理解循環流化床鍋爐空氣動力學特性、燃燒與爐內傳熱;
(3)掌握循環流化床鍋爐主要設備及系統的運行操作與停爐保養知識;
(4)了解循環流化床鍋爐及系統節能減排技術應用狀況;
(5)掌握循環流化床鍋爐的磨損及防磨措施。
3.素質目標
(1)養成規范、嚴謹、細致的工作作風;
(2)養成遵章守紀、恪盡職守的工作態度;
(3)具備崗位分工管理和團隊協作的組織管理能力;
(4)具備專業資料采集和處理的信息管理能力。
(二)選擇教學項目
項目的選擇必須充分考慮教學目標的實現,應具有一定的針對性和實用性;選擇實用的教學項目至關重要。本課程以火電廠生產過程為導向,以項目為載體,以工作任務為中心來選擇、組織教學,并以火電機組循環流化床鍋爐仿真機為載體完成工作任務的項目化教學。在虛擬火電廠循環流化床鍋爐仿真機中,實施教、學、做一體化,有利于課程教學目標的實現。
(三)安排教學進度
項目化教學改變了傳統教學的進度安排方式。在傳統教學中,教師通常根據知識的順序安排教學進度,先在課堂中講授理論模塊的內容,再到計算機仿真實訓室進行火電廠仿真實訓。比如先講循環流化床鍋爐原理和主要結構,再講循環流化床鍋爐輔助系統等理論知識,接著到火電廠仿真實訓室進行鍋爐運行和事故處理的仿真實訓操作。理論與實踐內容彼此相對獨立,理論知識的學習容易忘記,學生學習完后,往往難以與實際工作聯系起來。而在項目化教學中,教學進度安排以工作過程為依據,比如循環流化床鍋爐火電機組仿真機操作功能訓練,先認識和完成循環流化床鍋爐火電機組仿真機的入門操作任務,再完成循環流化床鍋爐輔助系統恢復、機組的啟動、正常運行調整、停機、事故處理等任務。因此,根據完成項目的工作過程來安排教學進度,教學過程把相關主要設備結構和系統的理論知識與實踐相互整合,學生學習完后能更好地與實際工作聯系起來,學習印象深刻,記得更牢。
二、實施項目化教學
項目化教學方案設計好之后,接下來就是如何實施項目化教學來實現教學目標。教學的組織是項目化教學有效實施的前提,教學的開展是項目化教學順利實施的關鍵,課程的考核是項目化教學成功實施的保障。
(一)教學的組織
為保證項目化教學的有效實施,應營造良好的職業氛圍,創造基于職業情景的學習情景,以情景教學為主。本課程將教學從傳統的課堂搬到火電廠仿真實訓室進行,實現火電廠生產場景的仿真,激發學生的職業角色意識,使其從純粹學習者的角色轉向學習者和工作者統一的角色。另外,在實際工作中,個體都不是孤立的,而是團隊合作完成任務。因此,實施項目化教學,將全班分成若干項目小組,由小組成員共同協作完成任務,有利于培養學生的團隊意識,提高團隊合作的能力;也有利于課程開展過程中的職業角色扮演,如以職業扮演、虛擬崗位(如司爐、副司爐、助手)為小組實行管理,學生是主體,教師主要起指導、組織協調、咨詢、信息提供等作用,使學生在獲得經驗和能力的同時,培養尊章守則、合作、責任感的職業素養。角色扮演的崗位根據學生每一個階段的學習能力進行任職。如(1)工作小組概況:以3名學生根據興趣和愛好自由搭配組成一個鍋爐班組;(2)司爐職責:司爐(兼鍋爐班長),負責整體協調,負責鍋爐崗位的分工、協調,組織本班組成員討論學習,總結工作經驗及改進措施并及時考核。(3)班組成員(副司爐、助手)的職責:班組成員服從司爐的安排和任務的實施,主動完成自己的任務,提出自己的觀點和創新思路,并協助司爐和其他組員共同完成任務。
(二)教學的展開
在課程改革建設過程中,突出實踐能力的培養,增強學生的職業能力。遵循高職教育高技能人才培養的目標,教師首先進行行業企業調研或到企業掛職,根據企業典型的生產過程設計學習情境,如情境1循環流化床鍋爐冷態啟動;情境2循環流化床鍋爐正常運行調節;情境3循環流化床鍋爐正常停機;學習情境4流化床鍋爐常見問題及典型事故分析處理。再根據工作流程把每個學習情境分解成若干個行動領域的工作任務。
在項目化教學過程中,學生是主體,教師起主導作用。學生小組在進行工作前,教師先給出工作任務書,讓學生思考如何完成任務。教師要注重啟發,有些知識可以先不講,操作先不演示,而是讓學生自己嘗試操作。學生完成任務的過程中完成對新知識和新技能的學習,提高自主學習和協作學習的能力,讓學生在“學中做,做中學”。如需要教師可進行適當的引導,但并不像傳統教學那樣從頭講到尾,而是抓重點難點,實現了教、學、做一體化教學。
(三)課程的考核
在項目化教學中,工作任務是由小組合作完成的,如果只對任務完成情況進行總的評價,不對每個成員進行有效評價,會導致一些成員缺乏積極性和主動性,無法保證項目化教學的實施效果。所以,課程的考核要進行全面考核,除了對小組完成的工作任務是否達到教學目標進行量化和定性的評價,還要對小組中每個成員的工作態度、溝通能力和動手操作能力等進行綜合評價。如課程教學評價中:(1)在完成任務過程中表現出來的能力和任務方案的質量占30%;(2)綜合評價占70%。
三、項目化教學實現“雙證融通”
“雙證融通”是指以學歷證書為標志的學歷教育和以職業資格證書為標志的職業技能培訓之間的相互融會貫通。高等職業院校要大力推行“雙證融通”制度,促進人才培養模式創新,重構“雙證”課程是其核心內容。
雙證融通《循環流化床鍋爐運行》課程內容特點是理論教學與實踐訓練并重、理論知識與操作技能密切結合。根據熱能動力專業實際崗位對人才知識結構、能力結構和素質結構的需要,以技術應用為關鍵,以能力培養為主線,理論知識以“必需、夠用”為度,進行內容體系的重構,實現學生知識與技能的整合。采取項目任務驅動教學法,每一任務模塊以培養學生技能為主線組織教學內容,并將考證內容融入相應的工作任務中,突出學生基本應用能力、綜合實踐能力和創新能力的培養。課程學習結束后,可通過參加職業技能鑒定考核獲取特種設備的“鍋爐工上崗證”和“鍋爐運行值班員”中級工等級證。
四、結束語
實踐證明,《循環流化床鍋爐運行》課程基于職業崗位和工作過程的項目化教學,以項目為載體,通過項目把理論與實踐有機地結合起來,按照火電廠典型工作過程組織理論知識的學習和技能的訓練,實施課、崗、證融通,能明顯激發學生的學習興趣,提高學生的專業技能,實現課程的教學目標。
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