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前言:理實一體化教學法即理論實踐一體化教學法。突破以往理論與實踐相脫節的現象,教學環節相對集中。它強調充分發揮教師的主導作用,通過設定教學任務和教學目標,讓師生雙方邊教、邊學、邊做,全程構建素質和技能培養框架,豐富課堂教學和實踐教學環節,提高教學質量。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現,沒有固定的先實后理或先理后實,而理中有實,實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法。
《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。
四、結語
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
圍繞葉傳質分離技術曳課程建設方案進行課程開發建設
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。
教學效果
關鍵詞:化工仿真 實習教學 培養能力
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。控制室的操作人員通過觀察,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。
參考文獻:
關鍵詞 仿真教學 改革 教學模式 評價模式
中圖分類號:G403 文獻標識碼:A
在仿真教學中,教師和學生可以實現對裝置的冷態開車、正常運行、故障處理和正常停車等操作,學生不進工廠就能了解化工設備的生產和操作過程,完成對生產裝置實際操作的訓練。傳統化工實踐教學的教學資源和教學形式都較為單一,滿足不了現代人才實踐能力培養的需要。從基礎仿真實訓、仿真操作實訓以及生產實習仿真針對學生,就化工實踐教學進行了改革與創新,構建并實施了新型化工仿真教學模式及評價模式,為實用型人才的培養搭建了一個重要的實踐能力培訓的教學平臺。
1教學模式的改革
我院“化工仿真仿真工廠”是由浙江中控的軟硬件設備及北京東方仿真軟件系統組成,包含有單機練習、聯合操作和考核等多種操作模式,具有根據工藝流程特點和教學需求進行組態的分布式控制系統和智能評分系統,以及參數設置、教師授權、過程監測、成績統計等功能的教師站管理系統。這樣既可鞏固學生所學的專業知識,鍛煉學生綜合運用所學知識分析和理解生產實際問題,實現理論與實踐的緊密結合,又能促進傳統的教師演示、學生難于理解的被動操作模式向實際動手操作、靈活運用的主動實踐模式的轉變。
由于現代化工企業自動化、集成化程度較高,學生往往是以參觀及聽課的形式進行工廠見習,難以深入實際,實習質量不高。隨著化工仿真工廠的建成與應用,化工仿真實習已成為解決實踐教學困難的最佳辦法,也是強化學生工程意識和實踐能力的一種有效途徑。針對生產實習部分的工藝流程,運用化工仿真軟件分布式控制系統操作形式,讓學生在學習任務的驅動下,嘗試開停設備、改變生產負荷、處理突發事故等操作。首先,在教學實施環節上,打破原有實訓學時(教學計劃學時為32學時)的限制,利用學院開放的計算機房,讓學生根個人的需求,利用課余時間自由安排操作實訓和上機,強化軟件仿真操作,鞏固專業知識。其次,在硬件設備實訓內容上,學生可自由選擇仿真工廠中的硬件裝置進行實訓,以此彌補實訓室資源及實訓學時的不足。再次,在教學形式上,學生可根據自己感興趣的仿真內容,以個人或小組的形式確定相關課題,通過教師指導、相互討論、確定方案、操作運行、錯誤辨析、解決問題等過程,完成“自由選題”的實訓內容。另外需要注意的是,化工實訓工程性較強,涉及因素較多,實訓操作須認真考慮、充分準備,在實訓操作之前進行仿真模擬的預習演練是很有必要的。
2教學評價模式的改革
傳統紙質試卷的實訓考核模式已不能對學生進行較為全面、科學地評價,因此結合改革后教學模式的實施過程,改革了評價機制,執行多元化評價,考核的內容更加全面,考核的方式更加合理。改革后的評價機制由三部分組成:
(1)單元操作模塊,采取綜合評價。根據過程中學生操作規范性和熟練度,以及自主動手和小組合作情況,結合學生實訓報告、問題解答等進行綜合評價。
(2)軟件仿真實習模塊,運行在線評價。教師根據教學內容靈活設置故障,模擬故障現象,在線實時監控,分步驟分階段打分。操作結束后,學生的總體成績自動生成。
(3)開放教學模塊,執行跟蹤評價。學生運用仿真實訓平臺,以個人或小組形式選題,查找相關資料,設計實訓方案,進行在線模擬,實訓結果以撰寫小論文或交流討論匯報的方式展示。指導教師參與實訓方案的討論、確立與執行,并對整個過程進行指導、監督與跟蹤考核。改革后的評價方式在原有靜態的、終結性評價基礎上,加上隨時間空間動態的、及時性評價,這種配合了不同的實踐教學環節、執行多元化的評價,不僅考核了學生的專業實踐成績,也考核了學生各方面的綜合能力,使得化工實踐教學評價更加的全面、合理。
3總結
調查結果表明,學生普遍認為“化工仿真工廠”的化工仿真教學模式直觀、形象、生動,激發了學習興趣;理論與實際聯系緊密,實用性強;鍛煉靈活運用專業知識分析問題和解決問題的能力;自學能力、動手能力與合作能力也有一定的提高。另外,還就畢業后到化工生產企業工作的學生進行了個別訪談,這部分學生都表示,經過化工仿真實踐,自己的職業綜合素質和技能得到一定的訓練和培養,為就業奠定了較好的基礎,對順利地適應工作環境和進入工作狀態起了較大的作用。化工仿真教學模式及評價模式的創新和實行,打破了實訓室資源和實驗學時數的限制,改善了生產實習難以動手、實習質量不高的局面,提高了化工實踐教學的效率和質量,為實用型和創新型人才的培養提供了有效的教學平臺。
基金項目:海南省教育科學規劃課題(QJY1251555)。
參考文獻
[1] 荊濤,鄭永杰,田景芝.仿真技術在高校化工教學中的應用[J].高師理學刊,2006,26(4).