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[論文關鍵詞]化工原理 “教學做”一體化 項目化教學 實訓基地建設
“化工原理”課程是研究化工單元操作過程規律,進行設計優化和操作優化的一門重要的實踐性、工程性、應用性的化工專業主干核心課程。通過該課程的學習,對于高職化工專業學生的綜合職業技能培養和職業素質培養起著主要支撐功能。高職“化工原理”課程的設計理念與思路:以職業能力培養為重點,與行業企業合作進行基于工作過程的課程開發與設計,充分體現職業性、實踐性和開放性的要求;課程設計基于多元智能的人才觀,能力本位的教育觀,工作過程導向的課程觀,行動導向的教學觀,學習情境的建設觀,工學結合、校企合作的課程開發觀等現代職業教育理念;借助建構主義學習理論,突出化工行業特色,建立“以化工項目任務為載體,以行動為導向,以完成綜合性工作任務為目標,教學做一體化的職教模式”。
一、基于工作過程導向,重構課程內容體系,全面實施“項目化教學”
“化工原理”課程遵循學生職業能力培養的基本規律,打破學科體系,重新構建教學內容。以真實工作任務及其工作過程為依據,整合序化教學內容,與行業企業合作進行基于工作過程的項目化課程開發與設計,全面實施“項目化教學”,把整個學習內容歸納分解為“流體輸送系統的認識”“液體的壓力測量”“管子的連接和閥門的安裝及使用”“列管換熱器的選型”等16個項目,科學引導學生對知識的掌握和強化應用能力的訓練,突出本課程的應用性、工程性特點,激發學生學習本課程的積極性。“項目化教學”是以項目為載體,工作任務為驅動,工作過程為行動導向,以能力為目標,以學生為主體,將理論與實踐有機結合,“教、學、做”一體化,使學生在完成任務的過程中掌握知識和技能。
通過教師到企業生產崗位調查,對企業一線技術骨干、工程技術人員和管理人員的訪談,完成化工單元操作崗位核心能力工作分析表,然后在企業人員共同參與的情況下,針對工作分析表分解出任務表,確定化工單元操作的工作過程作為課程的主線,并據此設計教學項目和學習任務。它是從生產實際出發,選擇典型事例作為教學的主題,以實踐為導向,教師為主導,學生為主體,師生通過共同實施一個完整的項目工作,并且共同評價項目工作成果而進行的教學活動。遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”這一“行動導向的教學觀”進行教學設計。本課程采用“教、學、做”合一的職教模式,在理實一體多媒體教室,實施開放式的教學方式,采取分組教學,發揮學生的主體作用,學生自主設計、策劃、完成、評價整個工作任務。學生為完成工作任務,在獲取信息、設計方案、制定操作規程、操作等完整實踐過程中“做中學,學中做”,從而掌握職業技能、獲得專業知識。根據“行為導向”原則,使學生在完成工作任務的同時,構建自己的經驗和知識體系,運用新學習的知識與技能解決過去從未遇到的問題。在每個項目教學內容完成后,選用實際工程案例對其綜合分析、解剖和總結,由此鞏固學生所學知識和增強工程應用的意識。
基于建構主義的項目教學法與傳統的教學法相比,有很大的區別,主要表現在改變了傳統的三個中心:由以教師為中心轉變為以學生為中心,由以課本為中心轉變為以“項目”為中心,由以課堂為中心轉變為以實際經驗為中心。課程追蹤企業對崗位人員的考核評價標準,根據行業技術水平的不斷發展,定期開展崗位工作調查,進行典型工作任務分析,努力追求工作過程系統化的課程教學模式,以滿足不斷提高的技術對從業人員的要求。
二、建立基于行動導向的“教學做”一體化職教模式
本課程主要是將“項目化教學”“案例教學”“多媒體教學”“化工單元操作綜合實訓”“化工單元操作課程設計”“計算機化工單元仿真實訓”“參觀實習”“生產性實訓”“企業頂崗實習”“先進輔助教學手段”“網絡教學技術”等多種教學方式有機地結合起來,融專業知識培養和素質教育、教學和生產實踐為一體。構建全面提高學生職業素質,突出實踐能力的“教、學、做”一體化的技能培養模式。
以培養學生具備基本職業素養和技能為目標,把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點。科學設計學習性工作任務,改革教學方法和手段,合理設計實訓、實習等教學環節,融“教、學、做”為一體,強化學生能力的培養。進行化工單元操作實驗,探索學生校內學習與實際工作的一致性,課堂與實習地點的一體化。化工課程設計包括:列管式換熱器設計、填料吸收塔工藝設計、板式精餾塔工藝設計等。計算機化工仿真實訓技術,開發了虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。加強優質教學資源和網絡信息資源的利用,把現代信息技術作為提高教學質量的重要手段,不斷推進教學資源的共建共享,擴大受益面。 轉貼于
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。化工生產仿真實訓操作包括: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、Flash動畫素材、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、廠中校”實訓實習基地。以校企合作為模式,進行參觀實習,師生共同參與校內外生產性實訓和企業頂崗實習,提高了學生的實際動手能力,強化了學生能力的培養。并且建立了完整的教學質量保證體系和“多元性”的考核評價體系,取得了良好的教學效果。
2 建設具有雙師素質的教學團隊。本課程教學隊伍的建設和配置,充分考慮了專業教學對雙師素質、校企合作、工學結合的基本要求,建成有專兼職教師組成的教學隊伍。安排專任教師到企業頂崗實踐,積累實際工作經歷,提高實踐教學能力,使專任教師都成為“雙師型”教師。并且聘請20位校外兼職老師,他們具有專業理論基礎和豐富的實踐經驗,能勝任本課程的實訓實習的指導、課堂教學、項目開發等工作任務,為課程“教、學、做”一體化的實施提供了有力的保障。
講義作為本專業網絡教學資源庫的一部分,學生可以在實驗之前,閱讀資源庫里相關的講義及理論知識,做好預習工作,從而實驗的時候更有效率。化工原理實驗課程的順利進行,可以促使學生理論聯系實際操作,學會從化工原理的角度解決實驗中出現的相關問題。在實驗教學上采用的主要手段是引導學生循序漸進的了解單元設備和工藝過程。比如,對于流體流動單元操作來說,需要解決的問題是直管阻力損失與局部阻力損失。單元設備包括三段并聯的長直管分別來測定各個阻力損失。學生根據講義做實驗步驟設計,分別測不同情況下的阻力損失情況。處理最后結果時,學生要深刻理解相應理論知識才能做好數據處理,繪出相應曲線。完成最后的思考題,又可以將本段元操作所用的知識系統的融合在一起進行回顧,最終達到理論與實踐的完美融合。
一、合理運用實驗教學仿真軟件
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。
二、以學生為主體推行項目教學法
項目教學法是目前遼陽職業技術學院要求教師教學方法改革的目標。在調查了學生化工原理課程設計過程中遇到的問題和學生在大三進行企業頂崗實習所需要用到的理論和相關實踐技能之后,有目的性的選擇某一章節作為項目教學法的改革章節。學生對項目目標結合單元操作從理論的需求著手,包括該項目所需要的信息,所掌握的理論,所需要的操作步驟,所要解決的問題,和企業相關的實踐和最后的總結等方面做一定的調查與整理,形成一整套的學習方案。整個過程中,學生可以尋求教師的指導與幫助,共同面對和解決在項目進行中遇到的困難。我們選取過濾單元操作作為項目教學法的改革章節。項目要求學生掌握過濾與反沖洗兩道流程操作,需要自己設計過濾的閥門關閉狀況,需要自己掌握用料配比,需要自己控制過濾時間及需要的濾液體積,需要自己區別濾板與板框,需要自己從過濾階段順利轉換到反沖洗階段。在實驗操作中學生要熟練來回開閉相應閥門,而如果學生掌握知識不夠,任何一步操作失誤均會導致實驗失敗。通過這種項目教學方法,學生自我發揮空間大,不僅提高了學生的自主創新能力,學生在課堂上學校里就能模擬企業實際生產過程讓學生學會積極主動的面對實踐的挑戰和企業的挑戰,為以后順利進入企業奠定了堅實的專業基礎。結束語《化工原理》課程教學改革促使學生角色進行改變,學生由被動的“要我學”變為自主的“我要學”[2],提高了課堂教學效率,學生轉換為課堂的主角。在以后的教學中,還要積極探索新的教學方法和教學思路,優化教學效果,使學生的創新能力和綜合能力得到提高,適應社會發展的需要[3]。
關鍵詞:CDIO理念;化工專業;研究
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)13-0105-02
CDIO理念是我國高校近幾年引進的一種全新的工程教育模式,旨在培養學生在工程基礎知識、個人能力、人際交往與團隊精神和工程系統開發這四個方面的能力,在畢業后能很快的適應社會的實際需求,這點與高職教育的人才的主流模式“訂單培養、學交替、任務驅動、項目導向、頂崗實習”有很多相同之處,因此引入CDIO理念對高職教學模式的改革有一定現實意義。本研究將以CDIO工程教育理念為基礎,按高職教育工學結合課程改革的基本要求并借鑒一些高校成功進行CDIO改革的經驗,選取《化工單元操作》課程的內容、制定課程教學標準,將化工單元操作課程以其他相關的實踐課程相結合,以“以項目為導向”、“融‘教、學、做’一體”為切入點,尋找出適合高職學生的教學模式,有效提高教學質量。
一、化工單元操作課程目前存在的問題分析
(一)教材內容陳舊
化工單元操作是所有化工專業學生必修的專業基礎課程,存在時間較長,教學模式成熟,目前市面上現有的教材種類很多,但是至今內容和體系仍沿用以前,內容和章節布置大體相同,沒有實質性的變化。現今化工行業和其相關產業也在不斷的改革變化,化工單元操作不管從教材和課程內容上的更新程度都無法跟上行業技術的發展水平,部分知識體系較為陳舊,知識點連接較松散且后續知識的延伸也遠遠跟不上目前行業的要求,不利于學生對化工各個單元操作如流體輸送、干燥單元操作和精餾單元操作等的掌握和應用,更不利于學生對課程深層次內容的學習和研究。長期使用舊的教材和陳舊的教學方法,一定程度上限制了教師教學,影響了學生工程理念的發展,更不利于專業的改革與創新。
(二)課程設置和教學模式陳舊
化工單元操作課程是化工專業重要的專業的職業基礎課程,是聯系前期理論課程和后期的職業技術課程的橋梁,與后續的化工綜合實訓、仿真實訓、生產實習、頂崗實習以及化工職業資格證書的考核有密切的聯系性,一般分為理論教學、實驗教學和課程設計三部分。傳統的教學模式都是在理論課程內容完成后再進行實驗和課程設計的教學。這種教學模式存在很多缺點:①主要進行純理論教學,與企業真實情況脫節,學生缺乏直接形象的認識,很難理解課程中一些由實踐總結出的知識,學習熱情和積極性不高;②課程實踐教學跟不上現代設備更新速度,大多都是驗證型實驗,只能鞏固基礎理論知識,最重要的工程實踐能力和創新能力無法得到鍛煉,導致學生“工程”概念模糊不清,團隊協作能力和動手能力較弱,與企業要求的“應用型人才”、“技術性人才”相差較大,為今后的就業埋下隱患。
2011年,教育部了《教育部關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見》(教職成[2011]12號文件),明確提出了“高等職業教育具有高等教育和職業教育雙重屬性,以培養生產、建設、服務、管理第一線的高端技能型專門人才為主要任務”,為高職教育提出了更高的要求。因此尋找能夠出適應高職教育新要求得教學理念和模式替代陳舊的教學模式對推動整個化工專業教學改革有重要意義。
二、基于DIO理念的化工單元操作課程項目化教學改革措施
(一)教學目標和教學模式的改革
以CDIO為基本理念,借鑒一些本科院校成功進行CDIO改革的經驗,根據本校高職專業的特點、課程內容、學生基礎以及教學條件等因素,將《化工單元操作》課程以其他相關的實踐課程相結合,以“以項目為導向”、“做中學”、“融‘教、學、做’一體”為切入點,替代陳舊的“灌入式”教學模式,致力提高學生的團隊合作能力和自主學習能力,將“學以致考”變為“學以致用”。具體實施從以下幾方面體現:
1.優化教學資源。通過多方調查研究研,將原先化工單元操作課程的課程標準和教材進行分析對比,征詢學校和企業人員的意見,調整課程標準,編寫適合項目化教學的校本教材―化工單元操作。
2.改變教學模式。首先在課堂教學過程中采用多種形式進行教學如“慕課”、“微課”、“翻轉課堂”等充分調動學生的學習積極性,將CDIO“構思―設計―實現―操作”的理念貫穿于各個教學環節,注重培養學生的自學能力、工程實踐能力、團隊精神和職業道德;其次可以將實訓與理論課程相融合,做到有問題、有目的解決問題;最后根據CDIO的12條職業標準進行總結評價完善教學過程[1]。
3.企業聯合,共同發展。課題研究中,改變傳統的授課模式,引入化工單元操作課程教學團隊,形成校內教師、校外企業人員和相關院校教師共同參與的教學模式。從而提高教師的教學能力和課程改革創新的能力。
(二)課程體系和教學內容的改革
1.化工單元操作課程教學內容改革。以化工單元操作教學改革為例,根據CDIO工程教育模式中的“以項目為導向”、“做中學”和“融‘教、學、做’”一體的理念,以真實的生產工藝為工作項目載體,將以知識傳授為主的遵循物理學規律的“三傳”體系(即動量傳遞過程、熱量傳遞過程和質量傳遞過)進行項目化,整合成4個相對獨立的模塊,即化工物料輸送與控制、換熱設計與操作、化工均相混和物料分離和化工非均相混和物料分離模塊課程。以“教學目標―工作任務―工作過程―操作方法與步驟及相關技術實踐知識―問題探究及相關技術理論知識―拓展知識及相關學科理論知識(選學內容)―教學評價(自評、互評、教師評價)”為全新的思路,融合操作、設備維護、安全生產、節能環保等內容,進行項目化教學改革。根據課程項目的難易程度分A、B雙線進行教學,A線項目難度較大,主要由教師指導完成,B線項目較容易,由學生自行設計完成以目前化工企業常見的粗甲醇精制為例,進行項目化設計,如下表1。
2.建立以CDIO為基礎的成績評價體系。目前,高職院校大部分成績評定的方式主要以理論考試為主,傳統的考試模式不利于增強學生學習的主動性,也無法有效評判學生的“工程能力”,因此結合CDIO理念的12條職業標準,制定既能考核學生理論知識又能評判學生“工程能力”的多元化成績評價系統,完善具有高職特色的CDIO工程教育模式改革。課程考試成績分三部分綜合評定,滿分100分,平時表現占20%,理論考試占40%,項目化設計占40%,其中項目設計,以學生為主體,實施“項目任務布置―方案制定―方案實施―學生集中匯報―師生點評一方案修改再實施―教師總結”的模式進行考核,其中報告完成情況占40%,搜集分析資料能力占10%,工藝設計能力占20%,語言表達能力占10%,團隊協作能力占10%。
三、結語
CDIO理念是近幾年高校引進的一種全新的工程教育模式,代表“構思―設計―實現―運作”工程構思,旨在培養學生在工程基礎知識、個人能力、人際交往與團隊精神和工程系統開發這四個方面的能力,使學生可以在畢業后能很快的適應社會的實際需求,這點和高職教育倡導“工學結合”、“校企合作”的教學模式有相似之處,因此將CDIO理念引入到化工單元操作課程教學中,實際有效的培養學生的綜合素質和工程能力,對推動整個化工專業的教學改革有重大意義。
參考文獻:
[1]姚運金,徐菲菲.基于CDIO理念下的化工原理課程項目探索[J].化工高等教育,2010,3(113):34-88.
[2]顧佩華.重新認識工程教育:國際CDIO培養模式與方法[J].北京:高等教育出版社,2009.
關鍵詞:石油化工專業;“崗位技能遞進”人才培養模式
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)03-0157-03
“崗位技能遞進”
人才培養模式的內涵
人才培養模式就是在正確教育方針的指引下,為實現人才培養目標而采取的人才培養方式。“崗位技能遞進”是指專業教育與生產崗位相結合。一方面,它是教育與生產崗位相結合,即知識和技術相結合,強調過程的結合;另一方面,它是教育與生產崗位相結合的形式,即生產企業與高職院校合作,強調對象的結合。
“崗位技能遞進”人才培養模式實施的前提是學院與企業有多層次、全方位合作的基礎,共同就專業建設、課程體系、師資建設、實訓條件等方面不斷進行調整和優化,依托企業實訓資源優勢,把以課堂教學為主的傳統教育和直接獲取實際經驗的校外工作有機結合,貫穿于學生的培養過程中。
遼寧石化職業技術學院是首批“國家示范性高等職業院校建設計劃”骨干高職院校立項建設單位,是遼寧省第一所校企合作辦學的高職院校。學院的舉辦方之一――錦州石化公司投入5000萬元建設具有高職教學和企業職工培訓雙重職能的生產性實訓基地,為石油化工生產技術專業開展“崗位技能遞進”人才培養模式改革提供了教學條件。通過廣泛的崗位調研和工程技術人員論證,遼寧石化職業技術學院依托錦州石化公司,確定專業培養目標和畢業生就業崗位,綜合知識、技能和素質方面的實際需要,將培養目標分解成基本能力、專項能力、綜合能力等子目標,“崗位技能遞進”的人才培養模式內涵如下。
第一學年:認識崗位與基礎理論教學,培養學生適應崗位的基本能力。通過入學教育、企業參觀、崗位認識實習,使學生了解專業概況,對日后所從事工作的性質有一個初步的了解,逐步培養學生對工作崗位的熱愛,強化學生的事業心和責任感;安排思想道德修養、基礎化學理論、化工識圖、職業道德、計算機操作、英語等基礎課程;實施項目案例教學,使學生獲得燃料油生產工(高級)國家職業標準要求的基本知識,為學生掌握石油化工生產專業技能及可持續發展奠定良好的基礎。
第二學年:以崗位仿真和“教學做”一體化課程為載體,培養學生適應崗位的專業能力。由企業的技術人員與校內的專任教師共同授課,實施校企雙主體育人。以實際工作任務為載體,以石化企業生產手冊及燃料油生產工(高級)國家職業標準為技術要求,工學交替,在體現石化企業工作情境、真實生產流程的化工單元操作實訓室、苯乙烯仿真工廠和油品質量分析實訓室教學,使學生熟練掌握典型單元設備操作、DCS仿真開停車等技能;并強化化工單元操作技術、反應與分離技術、石油產品分析技術等專業理論,獲得燃料油生產工(高級)職業資格證書。在生產實習過程中,學生以企業學徒工的身份進行跟班訓練,體驗企業的生產組織方式和企業崗位要求,強化專業技能和職業素質培養。
第三學年:通過頂崗實習,體驗企業文化,培養學生的綜合職業能力。開設《燃料油生產技術》、《有機化工生產技術》、《典型化工操作技能訓練》、《頂崗實習》等課程,教學環境為石化生產真實裝置,使學生在生產性工作崗位上熟悉石化企業生產管理制度,掌握常減壓、催化、重整、加氫等典型生產流程、工藝設備,體驗企業文化,技能得到進一步鍛煉,最終實現“零距離”上崗。
通過以上崗位認識與基礎理論教學崗位仿真與“教學做”一體化課程頂崗實習的“崗位技能遞進”人才培養模式,始終與行業企業合作,通過課堂教學、DCS仿真和校內產學研基地單元設備訓練、校外頂崗實習有機結合,實行“教學做”一體化,培訓與考證融合;完成學生從“崗位基本能力形成崗位專項技能訓練崗位綜合能力提升”的遞進。
“崗位技能遞進”
人才培養模式的主要特征
理論學習與實踐技能結合 石油化工生產技術專業的培養目標:培養適應我國社會主義現代化建設需要,德、智、體、美全面發展,具有誠信品質、敬業精神和責任意識,具備職業道德、較強實踐能力,掌握石油化工生產方面的基礎知識和專業理論,能在石化生產、管理、服務第一線從事生產操作、技術應用和班組管理等工作的高素質高級技能型專門人才。培養這種能力的基本要求是真實工作環境下的反復訓練,盡可能在企業的真實工作環境中進行學習與訓練是培養這種能力的唯一途徑;結合石化企業生產的特點,考慮與教學內容有效對接,改變傳統的按固定地點、固定模式進行教學的組織形式,開展分組教學、靈活授課、彈性教學,對專業課程選擇典型工程項目進行現場教學,對于不具備現場教學條件的,在“教學做”一體化專業教室中進行教學;積極引導學生提升職業素養,由教師進行操作性示范,并組織學生進行實際操作活動,讓學生明確知識點,掌握專業技能;在生產實習、頂崗實習的組織安排上,適應石化企業工作的特殊性,采用倒班頂崗分階段實習,由企業學校共同考核評價。
課堂教學與車間生產結合 石油化工生產技術專業實踐課時占總學時的50%。由企業兼職教師提供車間的新技術、新方法和新工藝等資料,將其融入到教學內容中,學習過程融入實際項目工作過程中,在校內“教學做”一體化教室采用任務驅動、項目導向、案例分析、現場教學、小組討論、仿真操作等使學生掌握燃料油生產工的相關理論,在校企共建實訓基地、企業生產車間中實施。聘請有豐富實踐經驗的生產一線工程技術人員,規范地指導學生進行基本技能訓練,學會裝置開停車、巡回檢查、資料錄取、填寫生產報表、維護管理以及動態分析等技能,并考取高級燃料油生產工職業資格證書。同時,使學生在真實的工作環境和素質教育環境中進行鐵人精神教育,學習做人、做事的本領,進而獲得崗位所需的知識、能力和素質。
技能培養與素質教育結合 石油化工生產技術專業畢業生就業面向石化生產操作、調試、運行與維護生產一線,以泵及壓縮機崗位現場操作崗位(外操)、中控室操作崗位(內操)、油品分析崗位、班長崗位為主。為充分滿足“崗位訓練”的需要,依據“貼近職業、貼近真實、貼近技術”的原則,體現“職業性、系統性、開放性”的特征,引入企業真實的工作情境、文化氛圍和管理模式,按照職業的工作流程來設計真實的專業訓練和職業環境,實訓過程與實際崗位操作完全一致。在校企共建的實訓基地,在汽提塔生產裝置上,按照企業設備檢修的場景和要求,設立班長、安全員等崗位。班長進行人員分工,明確責任,布置任務,規定作業時間(操作時間),到現場實地勘察,清楚作業面周圍環境和作業空間;安全員檢查安全手續是否齊全,安全措施是否到位,勞動保護用品是否整齊,是否選擇合適工具。通過對塔盤拆裝弄清楚塔的內部構造、各部件及所在具置,汽液兩相如何流動,塔盤究竟是怎么安裝的,并掌握其過程。通過在此裝置上的“教學做”,學生能掌握換熱器的種類及換熱方法,了解板式精餾塔的基本結構與流程,掌握流體輸送設備的性能及操作,流體輸送設備的常見故障及處理以及溫度、壓力、液位的調節、控制方法,管路拆裝及連接方法。學生在教學過程中是綜合性的身份,要遵守許多與安全生產有關的其他規定,如產品工藝規程、安全技術規程、檢修安全規程、崗位操作法、安全動火規定等等,在著裝、環境、衛生、安全、考勤等方面應完全按照企業要求管理,潛移默化地訓練學生形成石化企業“三老四嚴”的工作作風和職業素質,培養學生敬業奉獻、吃苦耐勞、誠信篤實、團結協作的良好品質。
“崗位技能遞進”
人才培養模式的實踐
人才培養模式改革和課程建設 召開專業建設指導委員會會議,邀請企業人士和行業專家參與,參照職業資格標準,對石油化工生產技術專業工作崗位進行調研,與一線工程技術人員進行典型工作任務分析,確定本專業的主要崗位(群)工作任務與職業能力分解表;按照工作任務的典型性,對工作任務進行進一步的分析、篩選,總結出典型工作任務;按照職業成長規律性、工作任務性質一致性和工作內容相關性等原則對典型工作任務進行合并,形成相應崗位的行動領域;以工作過程為導向,打破原有課程體系,根據教學認知及職業成長規律,綜合考慮教學場地、工具、設備、問題、對象、技術等要素的關聯程度,把行動領域轉化為學習領域;借鑒基于工作過程系統化課程開發模式,結合錦州石化公司生產特點,按職業能力和職業素質的形成過程以及學習領域之間工作過程的內在聯系,形成石油化工生產技術專業課程,確定專業核心課程為《燃料油生產技術》、《有機化工生產技術》、《典型化工操作技能訓練》。根據石油化工職業能力的通用能力要求和職業素質的要求,完善公共基礎課程和相應拓展課程;構建與“崗位技能遞進”人才培養模式對應的課程體系。
師資隊伍建設 依托校企合作的辦學優勢,充分利用企業的人力資源,按照國家級教學團隊標準建設石油化工生產技術專業教學團隊。通過掛職鍛煉以及科研開發、技術服務等形式,面向專業課程體系內所有教師開展培訓,落實《企業項目工作室管理辦法》、《教師訪問工作站管理辦法》、《企業兼職教師資源庫建設方案》;通過國內外先進教學理念培訓等途徑,培養3名專業帶頭人,3名骨干教師;到2012年,“雙師”素質教師比例達到90%,專兼職教師承擔專業課學時比例達1∶1。
教學實驗實訓條件建設 依據基本能力、專業能力和職業能力要求,按照專業基礎實訓、專項技能實訓、專業綜合實訓和頂崗實習四個層次,校企合作以專業計劃和教學標準的要求為依據,優先建設受益面大、與專業核心課程內容緊密聯系的實訓室,建設與目前現場生產實際相匹配的實訓基地,同時兼顧科技、生產及對外技術培訓和技術服務;新建苯乙烯仿真工廠、煤化工實訓室、化工仿真實訓室,擴建燃氣質量評價中心(校中廠)、化工單元操作實訓室、油品質量分析室、高分子材料實訓室、精細化工實訓室;借鑒企業車間布局和現場生產管理,每個實訓室設有教學區、實訓區、配件展示區、資料區和材料室五個區域;在滿足培訓教學的同時,具備符合燃料油生產工國家職業技能鑒定的能力,用于職業技能鑒定的設備器材品種、數量和管理上符合國家職業技能鑒定的相應規范。
校企合作建設共享性專業資源庫 以專業核心課程為主,兼顧專業課程體系中其他課程,包括培養學生職業素養的《化工安全技術》、《化工企業管理實務》、《石化產品營銷》、《計算機基礎》、《英語》等5門課程;投入252.1萬元建設石油化工生產技術專業教學資源,以滿足企業培訓和教學需要;利用現代教學技術手段,實現教學形態的變革,充分運用計算機技術、信息化手段,開發具有交互性的虛擬實訓軟件、多媒體課件、動畫演示等課程資源;通過立體化的教學資源,把石油化工生產和安全環保技能形象化、可視化、直觀化,便于學生理解知識,掌握技能。石油化工生產技術專業教學資源庫建設內容:石油化工生產技術專業教學文件區,石油化工生產技術專業教學資源區,石油化工生產技術專業網絡教學區,石油化工生產技術職業能力訓練區。
“崗位技能遞進”
人才培養模式的成效
“崗位技能遞進”人才培養模式經過不斷的實踐,成效初步顯現。截止到2012年3月,石油化工生產技術專業擁有國家級精品課程1門,省級精品課程4門,被評為遼寧省優秀教學團隊,對接產業集群建設省級職業教育示范專業,擁有遼寧省普通高等學校省級專業帶頭人1人,遼寧省青年骨干教師2人。教師擁有發明專利2項,出版《燃料油生產技術》、《典型化工操作技能訓練》等11部專著。2011年,面向全國石油和化工職業教育教師開辦了企業實踐培訓及《燃料油生產工》技師培訓班。
學生的綜合能力全面提升,畢業生就業率2010年為96.1%,2011年為98%,就業對口率平均達到85%。2011年,學生參加遼寧省大學生第十一屆“挑戰杯”課外學術科技作品比賽獲一等獎一項,參加全國石油和化工行業化工總控工職業技能競賽獲得團體和個人一等獎,參加遼寧省首屆大學生職業生涯規劃大賽總決賽獲得個人三等獎一項;畢業生劉明獲錦州石化公司十佳新員工稱號,張勇在撫順石化公司第五屆練兵比武和技能競賽中榮獲乙烯裝置操作工第一名。
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一、開設課程設計、培養學生應用知識和反應器優化設計的能力
我院開設了為期2周的化學反應工程課程設計,要求每個學生獨立完成硫酸轉化器設計,采用二轉二吸中的“3+1”或“2+2”式工藝、四段間接換熱絕熱式固定床催化反應器。每個學生的設計規模、進一段的原料氣組成、凈化率、轉化率、吸收率不相同,學生自己查閱文獻資料、查找設計方法、搜集計算公式、選擇工藝參數進行設計。完成后撰寫設計說明書,內容包括設計任務書、目錄、設計方案簡介、工藝計算、設計結果匯總、設計評述與討論、參考文獻,等等。設計過程中學生之間廣泛討論,商討設計方法,學習氛圍濃厚。雖然過程相似,但設計條件不同,每個學生都要單獨完成自己的設計任務。通過該課程設計,學生對固定床催化反應器的形式和特點,固體催化劑的性能、內擴散有效因子的概念和計算方法,平衡溫度、平衡溫度曲線的概念和繪圖方法,最佳溫度、最佳溫度曲線的概念和繪圖方法,各段進出口溫度、進出口轉化率的最佳分配方法,利用本征動力學方程,通過數值積分計算反應時間的方法,催化劑用量的計算及校正方法,反應器直徑、高度及其它附件尺寸的計算方法等知識點,有了深刻的理解和較好的掌握。
二、逐步加大實驗、鞏固所學知識、培養實驗動手能力
對于化學反應工程這種實踐性很強的工程學科來說,實驗是學生參加實踐獲取知識所必需的學習途徑。而化學反應工程的主要研究方法也是應用理論推演和實驗研究工業反應過程的規律而建立的數學模型方法。所以教會學生如何建立各類實驗反應器,如何進行實驗設計、反應條件選擇和數據處理非常有用。為此在課程建設中,我院通過專業實驗課、綜合設計型實驗課,逐步加大與化學反應工程有關的實驗。目前開設多釜串聯流動特性的測定、管式反應器流動特性測定兩個驗證型實驗;開設乙酸乙脂水解反應動力學的測定、乙醇催化裂解制乙烯反應動力學測定、乙苯脫氫制苯乙烯、反應精餾制乙酸乙酯等四個綜合設計型實驗。通過實驗,學生對返混、脈沖法、階躍法的概念以及停留時間分布的測定方法,多釜串聯模型、軸向混合模型的流動特性,理想流動反應器與實際反應器停留時間分布的區別,連續均相流動反應器的非理想流動情況及產生返混原因,全混釜中連續操作條件下反應器內測定均相反應動力學的原理和方法,反應精餾與常規精餾的區別,連續流動反應體系中氣——固相催化反應動力學的實驗研究方法,溫度、濃度、進料流量對不同反應結果的影響,轉化率、選擇性及收率的概念及計算方法等知識點,有了透徹的理解。課堂上學習的理論知識,不但在實驗中得到驗證和鞏固,而且得到了應用,掌握了反應動力學的實驗測定和相關設備的使用方法。
三、開展仿真實訓、培養實踐操作能力
我院以前有四周生產實習,實習中遇到企業為了安全和效益等因素不允許學生親自動手操作時,學生得不到實際操作設備的鍛煉機會;一般實習一個化工產品的生產過程,學生掌握了工藝流程、生產原理之后,實習后期學習興趣、主動性降低,影響實習效果等問題。而且目前大部分化工企業采用DCS控制,技術員主要在控制室通過電腦操作控制生產過程。隨著信息時代的到來,計算機仿真技術的應用越來越廣泛,采用仿真技術將復雜的工業反應過程虛擬化,從而在計算機上以“慢速”再現反應過程及變化特征,將“抽象”化為“形象”,動態演示工業生產過程。并且,仿真實訓具有無消耗、無污染、可重復操作等優點。為此我院購買了北京東方仿真軟件技術有限公司的化工培訓軟件,在校內建立仿真實驗室,開展仿真實訓教學。將以前四周全在企業的生產實習改為前兩周在企業生產現場實習,后兩周在校仿真實驗室開展仿真實訓。目前我院開設的與化學反應工程有關的仿真實習項目有固定床反應器單元、流化床反應器單元、間歇反應釜單元,以及30萬噸合成氨生產工藝中的反應部分、甲醇生產工藝中的反應部分,等等。學生要進行冷態開車操作、正常生產操作、停車操作、故障處理操作,以及單人單工段、多人單工段、多人多工段等操作環節的實訓。通過仿真操作訓練對于學生了解化工反應過程、以及工藝和控制系統的動態特性、提高對化工生產過程的運行和控制能力具有特殊效果。這種運行、調整和控制能力,集中反映了學生運用理論知識解決實際問題的水平。所以,仿真訓練是運用高科技手段強化學生掌握知識和理論聯系實際的新型教學方法。
四、參與科研活動、培養創新能力
1.國內外研究與應用現狀及趨勢。隨著計算機技術和自動化技術迅猛發展和廣泛普及,推動了仿真技術的發展。計算機仿真就是利用過程數學模型來模仿生產裝置的動態行為并進行試驗的技術。計算機仿真培訓就是在計算機上建立過程仿真培訓模型,設置開車、停車、正常運行和各種事故狀態的現象。不用投料,沒有危險,能大大縮短培訓時間、節省培訓費用,具有重要意義。
近幾年,國內各單位不僅把仿真培訓作為崗位練兵的重要內容之一,而且把仿真培訓與技術比武和技能鑒定結合起來,使仿真培訓成為生產裝置中不可缺少的重要培訓手段。
2.技術特點、創新點概述。研究基于知識的產品,開發集成系統的關鍵技術、應用架構、技術開發與應用實現等方面的內容,提出了基于知識的產品開發集成系統體系結構,原型系統功能構架,體系結構,產品開發流程描述,在研究分析設計知識定義及基于“規則+實例”的包括加權頻率屬性約簡等算法的推理機制的基礎上,構建知識庫系統,進行基于知識的產品開發集成系統集成平臺的開發與應用實現,實現的原型系統具有集成智能輔助功能。
(1)項目策略采用以項目為導向,項目和典型過程貫穿,配以真實裝置和合適的仿真教學模式。在專業課程中,通過項目的仿真講解和切合實際的實訓過程,培養學生的專業技能。同時避免建設之間的沖突,借助計算機網絡實現校內實訓場所、資源的整合。(2)技術特點,建立一套通用的計算機仿真培訓硬件系統。這一套硬件是基于高檔微機為主機(服務器),仿真操作站兼工程師站(客戶機)。該硬件系統可以滿足現有各種裝置仿真培訓系統的要求(化工過程單元、系統操作仿真;制冷仿真;過程自動化仿真等),也可根據以后其他生產裝置建立仿真培訓系統的要求進行擴展。(3)方案創新,在于建設方案中采用計算機仿真與實際工業對象相結合。實際裝置設備解決了仿真無實物對象存在的問題和仿真可能與實際存在的偏差。
3.項目實施目的、意義。實訓中心建設存在投入大、規劃難、設備淘汰快、實訓效果不理想等問題。計算機仿真為培養學生實踐能力提供了理想的解決方案。內容上:各類規范、標準、安全要求為重點,以培養崗位能力為主線。形式上:計算機仿真+真實裝置。管理上:集中管理,聯合開發,實現資源整合與優化。服務上:為社區、地方、行業的培訓事業提供運行平臺。
4.在專業技能培訓,技能鑒定與考核等領域提供一種新的技術手段。表現在:降低投入成本,體現在:設備投入一個標準班10組(需10套);設備需維護、維修;設備的需更新、淘汰;實驗實訓有較大的能量的消耗和材料的消耗;大大提高實驗實訓效果。(1)每人一臺,各自互不干擾,并可反復練習,任意起點;(2)可以改變時標,太快的可放慢,太慢的可加快;(3)具有在線幫助系統,實時提供學習提示;(4)自主選擇培訓內容。將不易實訓的內容變為可能。①消防過程(危險過程)的實訓;②易燃易爆環境下(危險場所)的實驗實訓;③易損設備的操作實訓;④一次性設備的實驗實訓。
5.項目實施的運行管理體制。建立健全項目組、工作程序、工作目標。項目實施項目負責人負責制,認真制定工作程序和工作計劃,逐步實施。子項目負責人,負責開放課題及課題經費管理、儀器設備管理、制定并執行各項規章制度、組織學術交流、資料和檔案管理、運行及開放管理、計算機管理系統、報送階段總結和統計。
二、 項目的研究內容及解決的關鍵問題
1.研究內容。內容包括:網絡版課件類素材庫、網絡版仿真實驗教學軟件、網絡版仿真實訓教學軟件(基理仿真――機理的研究和教學過程,課件教件;操作仿真――操作技能的培訓、崗前實訓、實踐能力的訓練;環境仿真――模擬各種工作環境、學習環境、生活環境,便于對真實環境下的事物展開研究);學生和教師可在任何一個終端登錄使用資源庫的教學資源;合法用戶們可在同一個機房進行不同的實驗實訓的練習;集中管理資源更安全,添加、修改使用更方便。其他工業裝置。
2.解決的關鍵問題。根據崗位(群)開發仿真教學課件與教件的軟件;根據專業實驗實訓的能力培養要求編寫文字腳本,進而開發仿真培訓軟件;開發符合教學過程和學習要求的互動網絡應用平臺;開發實際裝置(過程)的仿真系統軟件。
三、 實施的技術路線
1.實施方式。在內容上規范教學、實驗、實訓項目建設。教學、實驗、實訓資源的網絡化整合,實現資源優化。
2.技術路線。開發工業對象裝置的真實過程和相應的計算機仿真教學系統。硬件系統可以滿足現有各種裝置仿真培訓系統的要求(化工過程單元、系統操作仿真、制冷仿真、過程自動化仿真等),也可根據以后其他生產裝置建立仿真培訓系統的要求,將仿真操作站的個數適當增加。
實施仿真模擬培訓系統與真實生產裝置在線連接,通過網絡將有關數據傳輸到仿真系統,將仿真模擬培訓系統操作數據與現場真實數據對比,指導學員操作。同時保證這種數據傳輸方式是單向的,即由現場到仿真系統,而仿真系統不能反饋給現場,不影響正常生產及控制。即仿真培訓系統增加在線功能。軟件技術支持平臺主要有五部分:總體監控軟件、通信軟件、工藝模型軟件、仿真軟件、智能操作診斷軟件。仿真系統通信軟件在基于微機軟硬件上開發,主要實現教師站與仿真操作站之間的實時通信,即實現化工裝置仿真系統所要求的仿真運算主機與仿真操作站之間的實時動態數據交互。仿真運算主機所產生的工藝模型運算數據結果實時傳送到各學員操作站各學員操作站的操作、運算數據和信息實時傳送仿真運算主機。
采用三層局域網模式可以方便的對系統進行擴充和統一維護管理。包括進行遠程登陸、調試、系統組態。所有資源共有共享。
第一層,操作層面(實物層面)。第二層,方案組態對象及連接層面(同一對象下可進行多個實驗實訓項目)。第三層,對象模型或實際對象層面。
四、項目的前景、經濟社會效益
建設職業技術學院產學研工作平臺,完成高職院實訓資源網絡版的整合,建設一支雙師型教師隊伍,結合新校區建設實現實驗、實訓資源統一規劃。保證教學要求,重點強調性價比,詳細計算投入產出比。在淘汰快的實訓領域、多專業方向和多方向培訓使用計算機仿真加小型實際裝置進行實訓、實習、設計,增加學院的市場適應能力,把學院做大。學院的拳頭專業、重點專業除計算機仿真實訓外,加大實際裝置的投入,重點發展,進而提高學院的知名度,把學院做強。
關鍵詞:項目教學法;問題;實踐
隨著高職教育的快速發展,人才培養質量與社會對人才要求之間的矛盾日益突出,產生矛盾的主要原因是教學內容與生產實際脫節,教學方法與學生實際脫節。因此教學改革已成為高職教育的必然選擇,其中項目化教學法是改革教學內容和教學方法的重要方法之一。本文以高職化工技術類專業開設的《化工工藝設計》課程為例,分析項目教學法如何能突出教學內容的實用性,達到改進教學效果的目的。
一、問題的提出
《化工工藝設計》課程是高職化工技術類專業的一門重要課程,其主要任務是培養學生參與化工企業產品開發、工藝改造或擴建廠等工藝設計技能,同時還承擔著培養學生工程素質的重要責任。然而,以一般傳統方式授課,其效果卻不盡如人意。主要原因如下:
1.學生學習興趣不高。課程主要內容涉及化工設計的程序和內容、車間工藝流程設計方法、工藝計算方法、車間布置設計方法、化工管路布置設計方法、設計說明書和概算編制方法等。一般來說,沒有實際工作經驗的學生不可能感受到這些內容的實際應用價值,因而常常會出現興趣較低、被動學習的狀況。
2.學生無動手實踐機會。化工工藝設計是化工技術類專業學生的一項重要專業技能,然而,技能是靠親身經歷、實踐訓練才能獲得的。即使學生通過面授理解了有關知識點,也很難做到靈活運用。
筆者認為按專業方向選擇可行的工藝設計項目并組織項目化教學可以改變目前學習現狀。因為:①從企業獲得一個真實項目,由學生模擬操作是可以實現的;②一般項目會覆蓋到化工工藝設計大多數知識點;③采取以學生操作為主的教學形式,教師作為引領者、指導者,學生在完成項目設計過程中,提高了興趣,培養了技能。因此,對于實踐性、應用性很強的本課程來說,采用項目教學法可有效突破傳統教學的局限性,達到提升專業技能、提高教學實效的目的。
二、項目教學法在《化工工藝設計》課程中的實踐
項目教學法是以科研生產項目為載體,在教師指導下,學生對科研生產項目進行開發、制作的研究性學習的一種教學法。其基本的教學程序是:確定項目和項目目標及任務制定項目計劃、實施步驟和程序在教師指導下學生分工合作實施項目師生共同檢查、評估項目結果資料匯總或應用結果。
1.項目的選擇。一個好的項目應具有以下特點:(1)真實性:項目應來源于生產、生活實際,既讓學生得到能力的訓練,又使學生獲得成就感;(2)覆蓋性:項目貫穿于整個教學過程,實現項目所涉及的知識和技能基本涵蓋本課程的全部教學內容;(3)操作性:項目能根據課程的進度安排分解為適合教學的子項目或工作任務,具有可操作性;(4)典型性:項目應與學生所學專業密切相關,可以反映專業領域的典型工作任務;(5)啟發性:項目蘊含著一些需要解決的問題,能啟發學生思考,為學生自主學習留下較大的空間。
根據項目應有的特點,本課程選擇了來自制藥廠的實際項目――“鄰羥基苯乙酮的工藝設計”為學習載體,斷項目與精細化學品生產技術和有機化工生產技術專業密切相關,而且它基本覆蓋了化工工藝設計的各個步驟和內容。這個項目大小及難易程度適中,又可分成若干個工作任務,按計劃實施,操作性強,同時這些任務均包含著學生需要通過學習和思考才能解決的一系列問題。
2.課程整體設計。傳統的課程教學是按照教材的內容和順序講解,最多對實例、內容有所刪減,無需“整體設計”,教學過程可通過教師講解控制進度。而項目教學法不僅要選擇合適的項目,而且更需要對課程進行“整體設計”,這樣才能保證教師講解與學生訓練有機結合,保證教學進程的有序。
課程整體設計要突出六條原則:①職業活動導向;②能力目標;③項目載體;④用任務訓練職業崗位能力;⑤以學生為主體;⑥理論實踐一體化。對于本課程來說,整體能力目標的描述為:通過該課程的學習,學生能根據某化工產品的設計任務,對工藝過程進行工藝初步設計(主要包括工藝計算和工程制圖),單項能力目標見表1。
教學內容就以“鄰羥基苯乙酮”工藝設計的工作過程順序來組織,學生按照進度表,在教師指導下完成“生產方法的選擇”、“工藝流程方案設計”、“工藝計算”、“帶控制點工藝流程設計”、“設備選型設計”、“車間布置設計”等各項任務。教學整體設計還包括在任務訓練所覆蓋的知識點而確定的知識目標,內容、項目目標表、教學進度安排表等。只有對課程進行詳實設計,才能保證教學的每一個環節有明確的目標,才能保證教學實施過程循序漸進、有條不紊,才能保證學生在完成一個個任務的過程中得到能力的訓練和應用性知識的積累。由于采用項目化教學,教學內容和方式發生了很大變化,學生的主體地位比較突出,學生在“做”中體會到相關理論知識的重要性和實用性,因此,其主動性得以激發。
3.課程單元設計。課程單元是結合項目具體任務大小按照教學實施的時間劃分的,可以是1學時或2學時,也可以是4學時或6學時,關鍵是具有一定的整體性。課程單元設計應有明確的單元目標,包括能力目標、知識目標和素質目標,有學生的訓練任務和歸納總結理論知識的環節等。課程的單元設計一定要經過認真充分地思考,盡可能地詳細到很小的時間段,如3分鐘、5分鐘、10分鐘等,在每個時間段內明確教師在做什么,學生在做什么,因為課程單元設計的好壞直接影響著教學實施和教學效果。
《化工工藝設計》課程被分為13個單元,包括課程介紹、查閱資料寫產品綜述、工藝流程方案設計、物料衡算和熱量衡算、繪制物料流程圖、設備選型計算、繪制帶控制點的工藝流程、車間布置設計等等,每個單元都設計了能力目標和知識目標、教學實施的手段和詳細實施步驟,以及每個單元結束后需要提交的任務結果。
4.課程的實施。在這一過程中,教師一定要以課程單元設計為依據,嚴格控制課堂進程和節奏,由于學生存在著個體差異,操作時間的把握是個難點,因此教師要特別注意對學生的操作給予有效的指導,并加強過程的檢查考核。
以本課程2學時的單元為例,課程實施的基本流程是:①用5分鐘考勤和收交上次課布置的任務結果(圖紙、計算過程及實訓報告);②5分鐘用于明確該單元的目標和應該完成的任務;③教師用5分鐘給予一定的提示,如參考教材或講義哪一部分及相關注意點等;④學生以小組為單位,用10分鐘按照教師提示及相關參考資料進行設計嘗試,這時學生仍會遇到許多困難,如教材中的技術問題、知識如何應用的問題,但經過嘗試過程,學生會有一個初步的結果,教師對該結果做一個檢查記錄;⑤教師根據學生中存在的較為集中的問題,用20分鐘的時間進行講授指導;⑥學生在教師進一步指導下,進行設計操作;⑦最后教師約花10分鐘時間進行檢查和總結;⑧學生在掌握本單元的基本操作方法后,一部分任務就留給學生課后完成,任務結果在下一次課首提交。這里特別強調檢查,因為教師檢查可以督促學生充分利用課內時間,加強團隊合作,較好地完成每個單元的任務。
5.教學評價考核。本課程采用形成性考核方式,強調學習的過程性,設計的評分標準為:
課程總成績=過程考核成績*15%+任務結果考核成績*60%+答辯評估考核成績*25%
其中過程考核成績是根據出勤情況(30%)、紀律表現(30%)、積極參與程度(40%)組成,由學生小組成員間、教師對小組及組員的評價構成;任務結果考核成績是對各項任務完成后所需提交的過程資料等進行評分,過程資料有綜述(10%)、工藝流程方案圖等相關圖紙(40%)、工藝計算過程及結果(20%)、安全環保措施和經濟技術概算(10%)、設計說明書(20%);答辯評估考核成績是整個項目完成后進行的答辯評分,這兩部分成績由教師評定。
三、實踐項目教學法需注意的問題
實踐證明,學生在“做中學、學中做”的項目任務活動中,學習的積極性、主動性大大提高,課堂和課后的時間利用率顯著提高,教學效果明顯優于傳統教學方法。但是由于受到師資能力、硬件條件、學生素質等多方面因素的影響,項目教學法也會存在一些值得注意的問題。
1.給教師充分的準備時間。教師作為教學的設計和實施者,其能力和水平直接影響著課程設計的水平和實施的效果,因此應給予教師時間進行充分準備,包括崗位調研、項目選擇、整體和單元設計,特別要強調的是教師在教學設計后,自己操作一遍以上。這樣做不僅可以較好地把握課堂上學生的訓練進度,保證教學組織實施的合理和有效性,而且也是提高教師教育教學能力、動手實踐能力的重要途徑之一。
2.做好學生的思想工作。長期接受傳統教學的學生,習慣于教師課堂上知識的單向傳輸方式,上課比較輕松,可聽可不聽,而項目教學法將學生推上了主置,學生必須動手、動腦,課后還要完成相應的任務和自學的知識,這一變化會使學生感到不適應。因此,在項目教學法實施之前應做好學生的思想工作,使學生理解教師的良苦用心,從而積極配合項目化教學的實施。
3.注意項目的逐步優化。由于項目在選擇時會受到項目來源、條件等多種因素的制約,教師不可能一步到位地選擇好的項目或開發出項目的所有功能,往往還需要在設計、實施過程中不斷優化,如用更好的項目去替代過去的項目,或者完善原來的項目,則會發揮其更大功效。
4.加強硬件條件的改善。項目教學中,學生動手實際操作是教學活動的主要內容,因此需要不斷改進和完善與項目教學配套的硬件設備,使每個學生得到充分的訓練和提高。
5.不斷開發有特色的項目化教材。傳統教材呈現了課程的學科系統,不可能滿足項目教學的需要,教師在開展職業活動導向課程設計中,應結合區域經濟特點、學校自身具備的條件、課程的標準、選擇的項目等編寫具有自身特色的項目化教材,以項目、子項目或任務為單元,以單元目標、操作方案、規范指導和說明為主要內容,并強調學生自主學習能力的培養。
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【關鍵詞】項目式教學法 應用化工技術專業 實訓教學 應用
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)07C-
0175-02
應用化工技術專業的目標在于培養具備較強的化工單元生產操作技能,能在化工行業從事化工生產工藝技術工作的高素質技能型專門人才。科學合理的實踐教學體系是實現培養目標最重要和最有效的途徑。專業實訓和畢業實習是實踐教學體系的兩大組成部分,而這兩大組成部分能夠起到的實際效果與專業技能培養目標仍有較大差距。因此,如何改革教學方法,將畢業實習和專業實訓有機結合起來就成為迫切的要求。項目式教學法的核心是提高學生在實訓教學過程中的積極性,進一步加強學生在實訓教學中思考問題和解決問題的能力。基于高職學生的特點,項目式教學法利用自身的教學實踐體系促進學生的個性發展。本文探討項目式教學法在高職應用化工技術專業實訓教學中的應用。
一、高職傳統應用化工技術實訓教學中存在的問題
(一)實訓教學體系結構不完整。傳統的實訓教學體系一般由教師講授或演示、學生動手、教師評價三個環節構成。在教師講授或演示環節中,學生按照教師講授的要點操作設備完成實訓內容,由于學生未對實訓內容進行充分的預習,在教師講授時聽不懂、提不起興趣;在學生動手環節,學生對實訓內容不深入了解,便照著實訓資料上的文字內容去做,或模仿別的同學操作,往往會導致實訓結果失敗;教師評價環節的主要依據是學生的實訓報告,而學生缺乏對實訓內容及結果的思考,就在實訓報告上把實訓的文字內容照搬、把結果填上就交給教師,這樣的實訓教學體系結構變得機械和呆板,學生缺乏積極性,不利于從根本上提高學生的職業能力。
(二)實訓教學不夠切合實際。由于受到經費、設備及安全等條件的限制,傳統的應用化工實訓教學內容一般多為驗證性實驗。例如,用傳統的玻璃儀器和藥品合成乙酸乙酯等,大多數學生搭好儀器后就坐在實驗臺前等待反應完成進行后處理,在整個過程中能促使學生思考問題和解決問題的動力不足,學生將實訓項目當做應付了事的學習任務對待,實訓效果自然不好。此外,實訓的內容不夠貼近實際生產,如合成實驗過程中的操作練習涉及的設備不夠多,學生實訓的強度達不到要求,如乙酸乙酯的合成中所用的基本上都是一些很常見的玻璃儀器,而實際生產中,化工產品的合成基本上都是類似于反應釜之類的大中型設備,實訓操作與實際生產之間的差異導致學生對大中型設備的感性認識缺乏。
(三)實訓教學評價方式單一。傳統的評價方式由平時成績與期末考試兩部分組成,而期末考試一般為筆試或者統一做某個實訓操作內容,根據實訓結果對學生進行評價,這樣的評價方式顯然不能很好地體現專業實訓注重技能的特點,實訓課程成績不能較全面地反映學生真實的技能水平,也不能激勵學生認真學習專業技能,有部分學生感覺平時成績很容易得到高分,就降低了對期末考試的努力程度,反而容易滋生“混”考試的心理。由于學生入學分數較低且差異較大,而實訓評價方式缺乏多樣化,這不僅不利于對能力差異較大的學生進行全面技能水平評估,也不利于對學生因材施教。教師缺乏對每個學生能力進行判斷的確切依據,教學時容易出現教學目標脫離學生實際的情況。
(四)缺乏情境式實訓教學。應用化工技術專業重在培養貼近職業實際的專業技能型人才,而技能培養的環境莫過于真實的企業生產環境,多數情況下,這一環節會被安排在專業實習期間(一般為2至4周時間)。由于實習時間相對較短,學生尚未在實習情境中得到技能鍛煉,實習就即將結束,這樣,實習效果和情境教育將會打折扣。
二、項目式教學法在高職應用化工技術專業實訓教學中的創新與實踐
(一)項目引導實訓,完善實訓教學結構。為使學生在實訓開始前直至結束的整個過程中,都能對實訓內容有深入的了解,并培養學生對實訓的興趣和調動學生的積極性,我們在教學中引入了項目式教學法。項目式教學法,即把實訓內容作為一個項目,把全體學生分成若干個獨立項目小組去完成實訓項目,教師根據項目的完成情況對學生的實訓成績作出鑒定。項目式教學環節如下。
1.項目設計。由學生根據項目題目預習和查找相關項目資料,設計項目的實施報告并提交教師修改。例如,在《表面活性劑》這門專業必修課的實訓教學中,教師把“肥皂的合成”作為一個項目,讓學生項目小組去查找相關的實訓資料或者認真研讀實訓內容,寫成項目實施報告提交教師修改,實施報告中包括項目所需的藥品、試劑、儀器、設備、項目崗位組成、小組成員分工及實施過程等。
2.項目修改。教師修改學生提交的項目實施報告并與項目小組討論項目實施的可行性及可能出現的問題和解決辦法,并經修改后形成最終實施方案。在這一過程中充分發揮學生的主動性,促進學生與教師充分互動,學生的實訓積極性和思考問題的能力得到很大的提高。
3.項目實施。學生根據修改好的項目實施方案進行實訓。實訓內容由項目小組協調分成不同的工藝崗位,在鍛煉操作能力的同時,記下實訓數據和出現的問題,與教師共同商討解決辦法并做好記錄。
4.項目評價。教師根據項目完成情況對項目小組的成績進行評價并給出實訓成績。評價的內容包括項目前的準備工作(包括資料查找、物品準備、儀器設備的調試等)、項目分工合作情況、項目進展中處理問題的能力、分析并總結形成項目最終報告的能力。
(二)項目實訓教學側重“實際、實用、實踐”的學習情境。通過項目實訓從而實現產品的合成,并基于產品的合成工作過程來構建學習情境,營造盡可能真實的崗位環境,在情境中不僅能讓學生掌握項目實訓技能要點,還能增強學生的興趣及自豪感,鼓勵學生主動參與、主動思考、主動實踐,實現學生多方面能力綜合發展,培養學生的技能素質和職業素質。如以合成肥皂為例,由原料的準備、皂基合成、鹽析、皂基分離、混料、均質、熔化、加香、成型、包裝組成整個工藝流程作為一個模擬生產的實訓項目,項目小組成員分別負責不同的工藝流程崗位。每一個工藝步驟在實訓項目中都有具體的要求,對應的生產崗位有哪些,在項目小組中自己所承擔的任務,在實訓過程中鍛煉自己的崗位工藝操作技能,主動思考和解決操作中出現的問題,與其他同學合作共同解決難題,并逐漸形成化工工藝流程的觀念。學生不僅能在模擬生產的學習情境中逐步構建滿足專業需要的知識和能力體系,還能真實地體驗合作精神、敬業精神、安全意識等職業綜合素養的重要性,體驗面對新的項目時通過自己的學習去構建新的知識和能力體系這種遷徙能力在將來職業中的重要性,讓項目實訓教學有了較為真實的載體。
(三)項目實訓教學評價方式多樣化。項目實訓教學考核方式以應用能力、職業綜合素養和崗位實踐技能三個方面為主要內容,以完成實訓項目的過程性考核為主,以項目實訓結果為輔。應用能力考核不僅包括學生的動手技能,還包括對整個項目流程及所在崗位工藝原理、設備特征的理解能力。職業綜合素養考核包括學生的敬業精神及合作態度。敬業精神就是學生在項目進行的過程中不論擔任什么崗位,都能夠努力做到最好;合作態度是團結的、負責的、積極的、自信的。通過三方面的綜合評價,能夠對學生作出相對全面的評價,既可以為將來走向工作崗位打下良好的素質基礎,也可以為下一階段的實訓教學提供改進參考依據,逐步完善實訓教學的考核體系,建立符合化工職業綜合素質培養的評價新模式。
綜上所述,圍繞化工項目實訓教學新體系的構建,我們以化工產品項目為導向,通過采用崗位工藝流程的方式,積極開展化工實訓教學的創新與實踐,項目實訓教學過程包含了項目設計、修改、實施、評價四個基本環節,側重“任務”、“實用”、“解決問題”的能力及學生職業精神和綜合素質,形成符合實際教學特點的考核體系,在整個專業的課程改革中逐步探索、形成和完善一條旨在培養應用化工技術專業學生職業綜合能力的實踐教學體系。
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【基金項目】新世紀廣西高等教育教學改革工程項目課題(2012JGA403)
關鍵詞:仿真;化工教育;應用
1 工仿真技術的意義與現狀
化工仿真系統指的是運動計算機技術模擬化工生產的過程和裝置,并對其進行分散系統控制。其工作原理是利用計算機強大的運算能力,建立化工生產的動態數學模型,再現其真實的變化過程。分散控制系統即Distributed Control System,它是一種利用微型計算機或微處理技術來實現對生產過程的集中管理和分散控制的系統。
國外已經將化工仿真系統廣泛投入到實際的生產應用之中,許多新的生產工藝和設備制造方法都由仿真技術進行模擬,以便對該工藝與設備投入實際生產的可行性進行分析論證,許多化工生產人員在上崗之前也必須經過仿真培訓來提高其實際操作能力。受其影響,我國許多大型企業也逐漸開始將計算機仿真技術引入到平時的生產和對員工的培訓過程中。
現代工業的發展正變得越來越大型化和復雜化,其連續化、集成化和自動化的特點使其對工人素質的要求越來越高。在如今這個要求工業生產更高產、更優質、能源消耗更低、污染更低、生產過程更加安全的前提下,傳統的“師傅帶徒弟”的員工培訓方法已經遠遠不能滿足生產進步的要求了,我們需要的是一種更科學、更全面、更有效的培訓與教學方式,于是計算機仿真技術因運而生。計算機仿真技術就是利用計算機來模擬實際中的生產過程,它不需要投入原料、零風險、不會產生多余的時間浪費,大大提升了學生和員工的實際操作能力,在提高培訓質量的同時縮短了培訓時間、降低了培訓費用,對我國化工職業教育的發展具有重要的意義。
2 仿真技術的優越性
2.1 實用性強
化工仿真技術可以通過模擬一個與實際情況近乎相同的環境,來讓使用者更直觀、更生動的感受產品制作的工藝流程,更仔細的觀察儀器設備的內在結構和操作方法,具有短時間內使學生細致了解化工生產過程中,單元操作的方法和技巧的特點。
化工生產常常伴隨著許多危險,加之其設備昂貴、試驗投入的經費較高,學生往往很難獲得實踐操作的訓練機會。計算機化工仿真技術則完美的解決了這個問題。學生可以利用仿真系統反復的進行操作訓練,這大大增加了學生對設備和工藝流程的熟練程度,當遇到問題和故障時,學生也能冷靜應對、妥善處理,強化了學生對理論知識的理解能力和實際操作的能力。
再者,在涉及到化工設備講解的課堂上,傳統的看圖紙、聽老師講解的教學方法很難讓學生對設備產生一個完整而全面的認識,老師也不可能找一臺機器細致的拆分給學生看,這就導致理論知識脫離了實踐應用。而化工仿真系統卻能通過計算機的模擬,呈現出一個完整而細致的設備結構圖,學生在計算機上練習設備操作流程的時候如果出現錯誤,仿真系統也會做出相應的提示,通過總結錯誤的產生原因,就能達到讓學生更深刻的理解理論知識的目的。
2.2 互動性強
傳統的化工教學往往是單向的,學生只能單方面的對機械進行操作,機械設備并不能給學生們提供一個反饋。但化工仿真系統不同,它實現了讓學生與實訓對象的互動,設備會根據學生的操作產生不同的提示效果,這在增強學生理論聯系實際的能力的同時,也使得學生們充分發揮了其主觀能動性,這是在真實試驗中難以實現的。
2.3 效率高
化工生產是一個緩慢的過程,有的化工原料需要一段極長的時間來產生化學反應、變化,這就使得在實際的訓練過程中,學生們往往要花費大量的時間去觀察、等待其變化結果,因此老師也沒辦法顧及到每個學生所遇到的問題,而且這個變化過程是不可逆的,如果學生遺漏了一些重要的變化過程,只能通過二次試驗重新觀察,導致教學效率極其低下。化工仿真技術恰好解決了這個問題。在化工仿真系統中,學生只要操作或原料配制正確,計算機就能以最短的時間將整個化學變化的過程展現在學生們的面前,學生還可以根據實際需要暫停或加速這個變化過程,大大提高了試驗的質量和效率。
2.4 安全性高
正如前文所說,化工試驗往往伴隨著極高的安全風險,高溫、高壓、易燃、易爆、腐蝕、有毒是化工生產的標志性特點。這就導致在實際訓練中,為了保證學生的安全,而不得不忽略一些重要環節,使得學生不能完整的去認識化學變化的全過程。而化工仿真模式不僅能模擬整個的實際變化情況以便學生觀察,更是毫無安全隱患,這是實踐中根本不可能達到的效果。
3 提高化工仿真技術的建議
3.1 深入發展仿真教學軟件
化工仿真技術的優越性已在上文進行了詳細的論述,其優點是顯而易見的,但我們不能就此止步不前。一方面,計算機都是在理想情況下進行數據模擬的,在實際操作中難免會出現一些特殊問題,這就需要我們在實際的工作實踐中加強觀測力度,及時的為仿真系統導入新的數據以確保其準確性;另一方面,現行的仿真教學軟件只是一個初級的模擬程序,隨著社會的發展和科學技術的更新換代,我們要不斷更新模擬程序,為學生提供一個更準確,更真實的仿真系統。
3.2 提高仿真教學的時間
各大高校和企業應為學生和員工提供更多的仿真教學機會,這不僅能幫助學生加深對理論知識的認識、提高實踐動手能力,更能通過不斷的實際應用歸納總結仿真技術中存在的缺點,以便日后建立更完善的仿真教學系統。
4 結束語
化工仿真技術為化工專業的學生和在職員工提供了一個將理論與實際相結合的學習平臺,彌補了實踐教學中教學手段和特殊條件的限制。為各大高等院校引入化工仿真技術可以大大提高教學的效率,增強學生的實際動手能力,保證了我國化工職業教育的健康發展。
參考文獻
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