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前言:理实一体化教学法即理论实践一体化教学法。突破以往理论与实践相脱节的现象,教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用,通过设定教学任务和教学目标,让师生双方边教、边学、边做,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而理中有实,实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。
《化工单元操作》是一门理论性和实践性很强的专业基础课,学生对该课程学习得如何,与能否成为合格的化工人才紧密相关,因此,研究如何实施《化工单元操作》理实一体化教学很有必要。近年来,我校一直在努力尝试更有效地将理实一体化教学模式应用到《化工单元操作》的教学中。2009年学校投资新建了化工实训基地,笔者参与了该实训基地的建设与使用。实践证明,理实一体化教学模式克服了传统教学模式的诸多缺点。
一、传统教学模式的缺点:
在过去的教学过程中,采用的是传统教学模式,学生只是在学期中在本校的实验室对个别化工单元操作如离心泵的使用等简单的教学实验设备进行了操作练习。由于实验设备少,学生多,达不到每个学生都动手的要求,更谈不上小组成员之间的协作,有些教学实验设备仅仅只能是参观一下外观而并不能真正运转起来,因此,对于学生来说,理论和实践是完全脱节的。在对2008级学生的教学过程中,采用的是理实一体化教学模式,学生在学校新建的化工实训场地进行实训,学生易懂,学习兴趣高昂,收到良好的教学效果。
通过自身的教学体验,笔者明显地感觉到传统教学模式的缺点:(1)学生对抽象知识茫然;(2)学生对化工设备陌生;(3)学生对复杂工艺流程混淆;(4)学生“炒冷饭”现象比较严重;(5)理论与实践完全脱节;(6)学生缺乏学习兴趣;(7)教师难教,学生难学,教学效率低。
二、理实一体化教学模式的实施
笔者以“精馏”化工单元操作为例,介绍《化工单元操作》理实一体化模式的授课流程:
教师介绍设备、操作原理(20分钟):主要设备有离心泵、柱塞泵、流量计、精馏塔;操作:离心泵输送流体、柱塞泵输送流体及相关仪表的操作知识。先带学生现场观察设备,然后进讨论室利用多媒体讲解精馏过程中所用到的设备的内部构造、工作原理,精馏原理及其他设备的操作方法,指导学生掌握精馏操作必要的理论知识。
学生分组讨论(30分钟),每组自选一名组长负责组织工作。首先,学生在听完教师对精馏的理论知识的指导之后,进入现场“摸流程”,然后各组分别在组长的带领下展开讨论,讨论的主题有:1.设计最佳的流体输送进精馏塔的方案,并画出精馏工艺流程图和工作步骤,2.全组怎样更快更好地团结协作(分配岗位)完成精馏的操作过程。讨论过程中如有疑问可请教实训指导教师。方案设计好由教师检查准确无误后方可现场实施方案。
学生分组实训操作(100分钟)各组按组号依次上台进行实训操作。在操作过程中教师起着指导作用,观察学生在实训过程中是否能完成各自的任务,及时给予指导。
学生讨论、互评阶段(20分钟)(1)学生讨论。各组都完成了精馏操作后,他们在操作过程中都或多或少地犯了些小错误,分组归纳本组在操作过程中的心得,并找出本组成员在该操作流程中的难点、重点和疑点。(2)总结。各组代表总结本组的操作流程。(3)自评。对自己在本组中所承担得岗位、任务进行自评,通过自评,让学生了解在化工生产中协作的重要性。
教师就各组操作过程进行点评(10分钟)(1)教师对每组操作点评,纠正流程中的错误操作。(2)教师总结重点、难点。重点:离心泵、柱塞泵的使用、精馏塔的操作(再沸器温度调节,回流比的调节)。难点:再沸器温度控制及回流比的调节,如何防止液泛和漏液现象。
三、理实一体化教学模式的应用效果:
虽然理实一体化教学模式在《化工单元操作》课教学中的应用还不是很成熟,但采用理实一体化教学法已有明显的教学效果,表现在:(1)学生的学习兴趣提高了,在亲自动手操作的过程中,既掌握了理论知识又有了实际操作带来的成就感;(2)抽象知识具体化,使学生觉得容易学了;(3)复杂的工艺流程变简单了;(4)教师教学能力提高了,与学生更贴近,能及时了解学生学习的程度,并根据学生的个体差异有针对性地教学;(5)教学效率提高了,学生边学边练边积极总结,能达到事半功倍的教学效果;(6)学生与企业职工之间的角色差距越来越小了。
四、结语
【关键词】化工;仿真;实训
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
在化工专业教学中,《化工生产基础》是很重要的一门专业基础课,其特点是以各类化工单元操作为主线,重点介绍各类单元操作的基本原理、流程以及相关设备的设计、调节与操作。在当今职业教育强调操作动手能力培养的形势下,对于《化工生产基础》的实际教学过程中,除了理论知识的传授外,还要进行化工实验、实训基本技能的训练,以满足我们培养从事化工生产合格技术工人的需要,达到全面提高学生动手能力的目的。近年来,我校对《化工生产基础》课程教学进行了一些改革探索,丰富了化工生产基础的教学方法和手段。本文就此方面的探索做一个总结:
1. 化工生产基础实训室的建立与构成 化工实训室是以化工单元操作为主,单元操作系统包括流体输送、传热、传质三大化工传递过程。结合化工仿真的情况,化工生产基础实训室由三个项目构成:
(1)DCS仿真室。所谓仿真,就是虚拟现实技术,由计算机硬件、软件及各种传感器构成的虚拟环境,在此环境下,用户可以与之交互作用。DCS仿真融合了图像处理等各种技术,利用操作软件,以实际生产流程为基础,提高建立生产装置中各种单元操作的动态特征模型以及各种设备的特征模型,从而建立起与各种化工生产操作相关的虚拟环境。其流程原理、控制手段、操作场景、操作界面与化工生产实际情况基本的呈现在学生面前,学生在互动良好的仿真实验平台上进行模拟操作,以便掌握复杂控制系统的运行和调整技术,提高对化工过程动态运行的分析、判断、调整能力。
(2)化工生产基础实验室。该室包括离心泵、传热、雷诺准数、伯努利方程式、吸收等五个化工生产单元的典型项目。
(3)全玻璃化工仿真实训室。该套设备是由天津职业大学模仿化工生产实际研制开发的,共有精馏等七个化工操作单元。该设备的特点是模仿化工实际操作装置,以玻璃制成,其透明,便于学生观察设备运行情况。
2. 化工仿真技术在化工生产基础教学的应用 我校对化工生产基础课程理论和实操的课时、内容进行了一定的调整及运行,从整体教学效果看较为明显,在教学中我们的具体做法是:
2.1 教学方式。
2.1.1 集中式教学。由于我校的实验设备有限,受场地、课时、师资的影响,我们采用了集中时间进行实训的方法。该方法是:采用将DCS仿真为一块内容,玻璃仿真和化工原理为另一块内容,分别由2位老师专门负责实训。DCS仿真开展精馏塔、离心泵、换热器、吸收-解吸、液位控制系统、固定床、间歇反应釜等项目的培训共56学时,实训学生停课三周,专门进行三个项目的操作实训,安排如下:
(1)课时安排见下表:
(2)学生安排: 将每班的学生分为3组,其中2个组进行DCS仿真实训, 1个组的学生进行玻璃仿真与化工生产基础实验的实训,这三个组的学生进行轮换。每个组共完成玻璃仿真实训28学时,DCS 仿真56学时。
2.1.2 整合式:其特点是将化工生产基础理论、DCS仿真、全玻璃仿真、化工生产基础实验四个内容进行整合,实施时将化工生产基础基础按基本单元拆分为流体输送、传热、蒸发、蒸馏、吸收解吸等模块,采用先理论、再DCS仿真、后实训的方式,进行教学。
2.2 化工仿真技术在化工生产基础教学的展开。
(1)DCS仿真教学。在学习了化工生产基础课程中的某个基本单元的理论学习后,进行DCS仿真实训。首先要制定训练计划一览表,让学生明白实训的目的、要求及掌握的程度,每一次上课要掌握的内容,引导学生阅读行操作训练。DCS仿真除了开、停车与正常运行外,还允许教师(或学生)自行设置故障,模拟故障现象,达到提高学生判断问题和解决事故的能力的目的。DCS仿真软件对学生的操作会作出一个评价,学生根据成绩可以判断自己的操作水平;在现实生产中,由于操作失误会出现安全事故,但DCS仿真教学不会引发任何安全问题,学生可以直接从计算机屏幕观察到错误操作所带来的后果,通过所学的知识来判断和纠正错误,掌握正确的操作方法,有利于增强学生分析、解决问题的能力。经过训练一段时间后,学生通过在计算机上对各个单元进行模拟操作,较好的掌握了设备的基本结构、工艺流程以及基本的开、停车步骤和故障判断、处理的方法。
(2)全玻璃仿真教学。学生在学习DCS仿真后对化工单元操作有了一定的了解,但DCS虚拟环境与真实的环境有着一定的差距,因此,必须进入真实的设备,进行动手操作。在教学中,应培养学生有现场意识,即有在工厂现场操作的意识。首先让学生认识装置流程、设备的结构、性能、作用护和保养。利用听、看、摸等方法,检查机、泵的运转情况和阀门的开关情况。其次注意正常的操作控制。正常操作控制包括流量、塔设备的液位控制,温度的控制调节等。再就是不正常操作现象的分析判断处理。例如离心泵的气缚现象、气蚀现象,吸不上液体,排液量突然减少,突然断电等不正常现象,让学生分析处理。在实训中,让学生采取自由组合的方式成立学习小组,在操作练习中,互相配合互相学习,达到互相促进的目的。
关键词:理论 技能 心智技能 操作技能 心理素质
“普通教育有高考,职业教育有大赛”已经成为共识,与职业教育息息相关的竞赛是全国和省市的职业院校技能大赛,各个院校为了大赛能取得好成绩,抽调骨干教师,层层选拔优秀的学生选手,精心准备,刻苦训练。经过这几年的组织、备战、参赛,各校都培养出了一批批优秀的,综合职业素质高的技能型人才。大赛即为优秀学生提供了一个展示职业才华的平台,也为职业院校提供了一个展示教育质量的大好机会,对提高职业教育的社会地位,促进职业教育教学质量的提高起到了积极的推动作用。
六年来,我院积极组织学生参加 “化学检验工”、“化工总控工” “化工仪表维修工”、“化工检修钳工”技能大赛,取得了6个团体一等奖,12个个人一等奖,6个个人二等奖,1位同学晋升为技师的优异成绩,16位教师荣获由中国化工教育协会、中国石油和化学工业联合会、化学工业职业技能鉴定指导中心联合命名的“优秀指导教师” 称号,其中3位教师荣获“全国名师”称号。中国化工教育协会特地向河南省人民政府、河南省人力资源和社会保障厅、河南省教育厅发来公函,以示祝贺。我院连续七年承办了河南省总工会主办的“河南省化工仪表维修工、化工分析工、化工总控工、化工维修电工、化工机械维修企业职工技能比武决赛”,每年学院组织各专业的技能大赛。
一、领导高度重视是基础
为推动我院职业技能竞赛活动的健康发展,激励教师指导学生竞赛的积极性,推动教学改革与专业建设,使技能竞赛的组织管理工作规范化、科学化、制度化,有效达到参与竞赛的目的,学院领导的高度重视,制定了关于教师及学生参加校外竞赛的管理办法。1.学院成立组织机构及技能竞赛工作小组。由院长、副院长、处长及相应的系部主任组成(学院设有6个系和1个基础部)。2.根据国家、省市技能竞赛项目实施竞赛分类管理。一类赛事,由学院设立常年集训队;每学年开学初由系部组织成立学生集训队,集训队设主教练,教练员,实行主教练负责制,队员由系部在三个年级中选拔,形成较合理的梯队结构。二类赛事,由系部平时组织兴趣小组,赛前根据竞赛项目通知,从该兴趣小组中选拔学生组织集训。一般在竞赛前4个月开始进行强化训练,集训队设教练1人,学生人数按竞赛通知规定的人数选定。技能竞赛成绩将作为各系部、考核及教学质量评价的重要依据之一。3.学院各实训中心对学生实行全面开放。为了增加实训时间,强化操作训练,学生集训队及兴趣小组在课余时间可以优先申请到实训中心进行操作练习。4.学校设立竞赛奖励办法。对于技能集训工作得力、成绩优秀的指导教师(教练员)和参赛教师,进行表彰和奖励,教师享有优先评先评优、职称评聘、骨干教师培训、名师选拔的权利。并设立参赛教师、学生获奖奖励标准,极大的鼓舞了师生参赛的信心。
二、必要的基础设施是保障
实践是技能训练的根本要素,近几年来我院参加全国技能大赛,取得优异成绩,这与我们学院大力发展实训基础建设是分不开的,近年来我院建立了化工工艺实训中心、化工分析与检验实训中心、化工仪表自动化实训中心,电工及楼宇自动化实训中心等。增添了各类实训教学设备,如:精馏、吸收、传热、流体输送、真空干燥、萃取、流化床、管道拆装、原子吸收、气相色谱、液相色谱、电子天平、紫外分光光度计、DCS、PLC、仪表综合实训装置、电工楼宇综合实训装置、各类机、泵等大型实训设备,从设备的数量、质量及材料供应上,一方面满足了大赛训练的需求,另一方面也加速了实训中心建设的改革和发展。
三、科学训练是途径
所谓技能是顺利完成某种任务的一种动作活动方式或心智活动方式,它是通过训练而获得的。动作活动方式我们称操作技能,是在长期的实践训练中形成的,所以各校都把实践训练作为重头戏,配备最好的指导教师,利用最好的仪器设备,创造最佳的操作环境,安排较长的训练时间,可以说在这一环节上都下了很大功夫,但训练的效果确差异很大,我们认为最根本的原因是训练方法上的问题。
1.扎实的理论知识是前题
知识并不等于技能,但技能的形成必须运用知识,知识愈丰富,对克服技能学习的难点愈有帮助。理论可以加快操作技能的获得,可以免去或减少操作技能形成过程中的错误。有心理学家曾对电器装配工人进行过实验研究。一组工人只是机械地、重复地学习技能,而对另一组工人则讲解操作原理。结果发现,两组工人最初的水平差不多,但后来第二组工人的绩效远远超过第一组工人的绩效。我们通过参加多次的全国技能大赛,进行了全面总结和深刻反思,一致认为厚实的理论基础对操作技能的形成有很大的推动作用,应该予以重视。为此,我们组织有关专业教师成立了课题组,一是围绕本专业中级工、高级工、技师鉴定理论题库,在选手自主学习的基础上,请有关专业教师进行讲解,帮助选手消化吸收,并组织模拟测试,反复训练,题题过关。二是围绕操作技能形成过程中涉及到的相关知识“做中学、学中做”,始终把理论和技能训练紧密地结合起来,即有力的保证了理论知识较高成绩,同时也促进了操作技能形成,减少动作失误。
2.注重心智技能的培养
技能可分为操作技能和心智技能,其中心智技能是操作技能的基础,通常是在完成各学科任务中得到提高和完善。操作技能大家耳熟能详,而心智技能是以抽象思维活动为主导的解决实际问题的技能, 是在不断的认识活动过程中形成的,如感知、想象和思维等, 而以思维为主要成分,掌握正确的思维方法是心智技能的主要特征。心智技能是在生产实践活动中积累起来的一种调节智力活动和经验的综合能力, 心智技能与操作技能同样是在大量地、反复地练习中得以形成和巩固的。操作技能与心智技能是密切联系不可分割的, 操作技能本身就有心智活动参加, 包含有心智技能的成分。如:钳工对工件熟练地锯、锉、錾等主要是手、臂、眼的 配合动作, 但如何锯得准确, 锉得规矩, 錾得平整, 满足图样的技术要求, 却受到主观意识的支配, 也就是有心智活动参与。同样,心智技能也受到操作技能的制约, 很多心智技能往往是通过操作技能表现出来的。心智技能和操作技能虽然是职业技能的两个方面,但两者相互促进、相互依存,并且总是同时寓于任何一个操作过程之中。
3.注重平时训练过程
传统的训练方法:过于简单、枯燥,缺少灵动性和创造性,训练过程中存在的问题,而自己却意识不到,总是靠教师来发现和解决,这样内因的主要作用就发挥不出来,在大赛中遇到问题就束手无策,我们在平时的训练过程中采用:(1)告诉学习目标,要学习的内容,通过练习后,操作技能应达到什么标准,等问题。(2)告诉操作技能的性质。是什么样的技能,简单技能还是复杂技能,是工具性技能还是非工具性技能。同时,如果所要学习的技能是工具性技能,那么,还要简单介绍具体的性能与功用。(3)告诉学习程序与步骤。有关技能学习的步骤、动作顺序、练习时间与分配方式等。(4)注意事项。在什么时候最容易发生错误和危险,以及有关安全防范措施。
4.强化训练
强化训练要实行理论学习与操作实训交替进行,强化训练过程中要求学生写训练日记,每天训练结束后对当天的学习、训练进行总结,查找优点和不足,每位学生的具体情况不同,对训练项目的掌握程度也有差异,所以教师要根据学生掌握的具体情况,及时调整训练方案。另外训练日记能及时、直观的反映出学生心理状态的变化情况,指导教师可以从中及时发现学生心理、情绪的变化,从中发现问题并及时正确引导。在强化训练中要控制训练节奏,技能大赛有时间限制,要有意识地去测量每个操作环节的用时,做到心中有数,把握训练的节奏。训练中还要解决“瓶颈”问题。所为“瓶颈”问题,就是学生由于训练中某一步骤的内容完成不好,导致接下来的内容无法完成。教练与学生要充分研究项目中可能有哪些“瓶颈”点,包括常见的操作故障以及实训设备可能出现的故障,均应在技能训练中多角度反复训练。强化训练的最后阶段,即冲刺阶段,进入实质性训练过程,时间大致为两个月,其受训人员都是参赛队员。该阶段采取高密度模拟考试、领导观摩训练方式,使学员熟悉考试氛围。把需要掌握的知识点设计为模拟考题,每三天进行一次理论考试。理论考试、仿真考试、操作考试要交替进行,考试后再及时讲评与答疑。这样,既能使参赛队员熟悉考试的节奏、氛围,又便于发现每个人掌握程度的差异,以便对每个人针对性地进行查漏补缺,通过实践,上述培训模式取得了良好的效果。
四、心理素质训练是必要条件
苏联运动训练学专家马特维也夫在1982年世界体育科学报告会上就指出:“未来运动成绩的增长,主要不是靠最大限度地发挥运动员的体能和机能,而是挖掘运动员的智慧。”从运动智力因素的角度看,在赛场上由于运动智力发展不足,许多竞技运动员未能充分发挥自己的竞技能力或惨遭失败的现象屡见不鲜。运动员的心理能力对于制胜的贡献越来越大,人们开始逐渐认识到只重视运动员体能和技战术能力的发展,已经不能适应现代运动训练竞赛的需要,要在日益激烈的竞赛中获胜,运动员必须具备很高的心理训练水平。
聘请心理指导老师加入辅导组,制定心理训练计划,按照计划进行训练,如开设心理学讲座,进行心理训练和模拟测试等,以多种形式将心理训练始终贯穿到实践训练之中,这样长期坚持严格的心理训练,可以最大程度地去调整比赛选手的心理状态,保证在比赛的时候能稳定和正常发挥。同时在教育过程中,对受教育者进行挫折教育也是非常有必要的。因此,在操作技能训练中,对学生进行挫折教育是锻炼提高学生潜能的一种很好的方法。可在任务设计时故意制造错误或障碍,让学生在完成训练任务的过程中发现错误并自己解决问题。当学生操作过程中发现错误时,教师先不要去帮学生解决,而是要求学生自己想办法,培养学生分析问题和解决问题的能力。例如:2011年全国化工总控工大赛中的精馏操作项目,由于大赛规定操作指标苛刻,多个代表队操作时都去追求高的产量,盲目开大加热器,使得上升蒸汽量过大,导致液体下降困难,从而使得精馏塔的塔顶与塔底压差增大,反而塔顶蒸汽量很小,此时,需要综合分析判断处理,心智技能起主导作用,如果平时训练不到位,此故障不能正确判断处理,结果导致产量低,影响了总成绩,这就是多个代表队成绩不佳的原因。我院代表队也遇到了同样的问题,但他们根据平时训练所积累的经验进行综合分析判断处理,及时调整了操作方案,取得了较好的成绩,一举夺得团体第一名。
通过技术训练能增加学生的操作经验,提高学生的综合能力。通过抗挫折训练,可以训练学生的心理承受能力,使学生在实际竞赛中出现意外情况时不会紧张,知道怎样应急处理问题。同时告诫学生在竞赛的时候要尽自己的能力完成竞赛任务,不能因为出现意外而放弃,因为竞赛时大家都有压力,这时就看谁能坚持到底,谁的自信心更强。
职业院校技能大赛训练技术是一项综合性、系统性、科学性很强的训练工程,涉及到的要素很多,而且不断变化发展,如:参赛学生的心理素质及训练、比赛现场的应变能力、团队成员间的协作作精神和凝聚力,指导教师对学生训练思路的理解和训练方式的把握等。但我们只要积极探索,一定能掌握其真谛,我们只要用心把握好其核心训练要素,就能提高训练质量,在技能大赛中取得好成绩。
参考文献
[1]陈晓,中职化工技能竞赛的训练策略,化工职业技术教育,2011,4,66-67.
[2]姚强,职业院校技能大赛训练技术探索,职教,2011年1O月(上)
[3]邓德红,技能大赛训练初探,现代企业教育 2011年07月(下)
[4]冯青,高职院校专业人才培养中技能大赛要素的运用,成人教育, 2011,6,87-88 .
[5]贺红娟,职业技能大赛对如何做好高职实践教学的几点探究科技,创新导报,2012. NO.04 .
关键词:卓越工程师;化工分离过程;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)32-0054-02
化工分离过程是化学工程与工艺专业的学生一门重要的专业课,是理论性和应用性较强的课程,具有鲜明的工程特点。伴随着化学工业及其相关领域的技术进步,新的分离方法、技术不断产生,化工分离技术在石油化工、资源环境、能源、材料、生物医药等诸多领域持续发挥着重要作用,是化学工业实现清洁工艺的重要手段。在“卓越计划”的背景下,以强化学生的工程实践应用能力与创新能力为目标,培养宽口径、厚基础、复合型的化工高级人才,必须根据该课程的特点和时代的要求,构建新的人才培养模式,改革课程教学内容与教学方法[1]。目前,化工专业人才培养方案总体上还是倾向于理论型模式,专业课程教学内容缺少整合性和工程性[2],化工分离过程课程同样存在教学内容老化、教学体系不完善、工程训练与生产现场脱离严重、教学主体的新生代教师对工程教育思想缺乏系统的研究和足够的重视等问题。因此,笔者在化工分离过程的教学中,以大工程观和集成式的课程改革和“卓越计划”的精神为指导,在教学内容、教学方法、教学与实践相结合等方面做了一些尝试工作,取得了较好的效果。
一、精心设计教学方案、优化教学内容
分离工程主要从分离过程的共性出发,讨论化工分离过程的基本概论、本质及其变化规律。从教学内容而言,分离工程是一个学术内容十分丰富的领域,既包括传统分离过程基本理论原理方法的学习,同时各种新型分离技术的不断涌现,要求跟上时代和技术发展的步伐,教学内容必须与时俱进,及时更新与补充教学内容,扩展课程教学环节。
1.合理组织教学课堂。要使课堂教学更具有现实性和新意,充分调动学生的求知欲望,优化教学内容至关重要。在教学过程中,避免课程的割裂与重复,对课程内容进行组织、设计、重塑与整合。教师按学科发展,从基础、原理、特性到应用及发展的顺序进行讲授内容的安排和多媒体课件的制作;按照问题、案例和原理相结合的方式组织教学内容;结合化工企业项目的实际和教师工程实践、科学研究以及学生实习,介绍常见分离技术。
2.积极整合教学内容。教师注意课程与专业基础课如物理化学、化工热力学、化工原理等的衔接和关联;在教学实践中对本课程与“化工热力学”、“化工原理”、“物理化学”等专业基础课程中有关内容进行有机衔接与融合,让学生很自然地完成基础理论到专业知识的过渡与应用;增加新型化工分离技术,如超离子液体技术、膜分离技术、双水相技术等;把企业典型工程案例引入课程教学中,使课堂教学更具有现实性和新意。基本分离方法与化工原理的融合在化工生产中涉及的分离对象几乎都是多组分体系,而目前一般高等院校化工原理教学中因学时有限,大多侧重于双组分的分离问题。这就要求在进行分离过程的教学时要做好与化工原理教学的融合问题。如对化工原理教材中已涉及到的基本原理,教师对双组分精馏、吸附和结晶等不做专门介绍,重点讲解多组分体系的工程计算问题,将有关的基础及计算机应用在耦合与集成过程设计中体现出来;减少与化工原理内容的重复,培养学生利用化工单元操作的基本原理解决实际复杂体系分离问题的能力。
3.有效延伸课程环节。化工分离工程本身具有较强的工程背景的同时还兼有较强的理论性。在“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”的传统教学模式中,化工分离工程的教学使学生认为化工分离工程是“一大堆的方程、繁多的数据和大量的计算和循环迭代[3]。为了促进学生对课程的学习,将课堂教学延伸至课外,如实习过程中、课程设计中及其他的化工实践如创新实验、化工竞赛等过程中,布置作业、小组讨论及综合设计等,加深学生对已学的化工分离技术原理的理解,学会进行分离方法的选择优化,以及新型分离技术的拓展。
4.强调选择优秀教材。要在有限的教学时限中,达到良好的教学效果,如何选择教材和教学内容对提高本课程的教学效果就显得十分重要[4]。刘家琪主编的面向21世纪的教材《分离过程》,该教材在内容和体系上体现了创新精神,注重拓宽基础,强调能力培养,并在教学内容上作了重新安排;按教学规律的发展,从基础、原理、特性到应用及发展的顺序分章节;主要章节(如多组分精馏和特殊精馏)中逐一介绍各种精馏方法的特性和应用;选择典型的分离方法展开讲授化学工程的研究方法及其进展。这样安的排结合了两种教材编排方式的优点,思路简洁清楚,学生易于接受,教学效果良好[5]。
二、采取研究性教学模式,改革教学方法
在讲授理论知识的同时,教师要引导学生从社会生活中选择并确定研究专题,主动地投入到课程学习中去,应用所学知识解决实际问题;并在学习讨论中获取知识、发展技能、培养能力,强调学习者的主动探究和亲身体验[6]。这样,改变过去由老师单一讲解的方式,可让学生有问题随时提出、分析和讨论。本人在教学过程中以研究性教学[7]为指导思想,采取多样化的教学方式,初显成效。
1.讨论式教学,调动学生的积极性。为加强化工分离工程与化工原理等基础课的衔接与融合,课前通过小班讨论课,复习回顾掌握已学基础课程的相关内容,并与该课程的内容进行对比分析概括和总结。例如,在讲多组分精馏过程时,教师在介绍完两个极限条件及进料位置的选取之后,让学生讨论简捷的计算方法的步骤和应用,并与二组分精馏进行对比分析,既加深了学生对所学知识的理解和巩固,又加强了学生知识体系的完整性。教学中,结合一些实例,让学生参与讨论,巩固学生对基本概念和原理的理解,开阔学生视野,扩散学生学习思维,让学生感受到该课程对生产实际的指导作用,培养学生的实际应用能力。例如,在特殊精馏教学中引入当地某药企乙腈废水的后处理技术,并结合企业生产情况,考虑能耗和溶剂的实际应用情况进行综合分析讨论。
2.虚拟式仿真,提升学生解决问题能力。以成熟的流程模拟软件为主线引导学生学习实践。在教学中,引入成熟的化工流程模拟软件的应用部分内容,有助于学生越过烦琐复杂的技术细节,用分离工程的思维方法解决实际问题。让学生学会利用成熟的软件解决工业生产中的实际问题,从而提高学生解决实际问题的能力。如学生在对某药企乙腈废水的后处理工艺经过讨论优化,然后通过流程模拟软件如Aspenplus等进行模拟优化,实现现代计算机模拟与实践教学的结合。
3.导向型讨论,引导学生自主学习。近十余年来,新型化工分离技术发展迅速,不少技术如各类膜分离技术、超临界萃取技术及新型吸附技术已趋成熟,其应用的体系也已经向医药、食品、生化、环境等领域扩展。但由于新型分离技术涉及面广泛,学生基础及兴趣不一,教学中不能面面俱到。本人在教学中开展导向性的讨论,采取教师引导,学生自学讨论的方法将学生领到学科的最前沿,通过典型研究成果的介绍,让学生掌握相关技术的基础和方法,学会分析创新思路,培养学生创新和应变能力,以适应人才市场的需求。例如,在教学中引导学生开展天然产物分离专题的研究和讨论。在讨论教学中,笔者从天然产物的新型分离方法、特定天然产物的分离研究进展等方面立题,鼓励学生选择自己感兴趣的专题如医药、香精香料等的分离研究进展,撰写小论文进行交流。这样,学生不仅学会了利用图书馆及网络资源查找与所选专题相关的文献资料,并且通过文献整理、综合、归纳和专题论文的撰写,有助于学生拓宽知识面、了解学科发展前沿,学会解决实际问题。
三、理论与实践教学有机结合
卓越工程师培养与传统人才培养模式的显著区别之一就是强调实践。所谓“授之以鱼,不如授之以渔”,实践不仅能使学生增长经验,把学到的知识与工程实践和社会需求对接,而且能够触动学生心灵,使其产生开拓创新的激情与灵感。经过实践历练的学生可以把僵化的书本知识内化成为活的创新能力。在教学中,将教材与实际工业生产相结合,丰富了课堂教学内容,加深了学生对所学的化工分离工程知识的理解,提高了学习的积极性,激发了他们的求知欲和探索精神,有利于培养学生创新思维方法和能力[8]。
1.强调课堂教学理论联系实际。学生学习该课程之前经历了认识实习和生产实习,对化工企业中分离过程的工艺过程及应用已有一些了解,但缺乏利用理论知识分析问题的能力,在课程教学中注重举例,对实习中接触到的分离过程结合分离原理进行详细分析。如在多组分精馏的课堂教学中,结合实习车间橡胶生产溶剂回收工段的理论与工艺进行讲解,既直观,又切合实际;让学生在理解分离方法、分离原理的同时,还学会从经济、能源及生产实际的角度考虑分离工艺的优化。
2.有效延伸课程实践环节。把工程现场转化为实习、实训基地,在知识传授与实践历练的交融中进行。一方面,利用所建立的产学研联合培养平台,让学生通过参与课外实践项目,或参与到教师的科研项目中去,通过工程实践来加深对分离方法原理的理解和认识。另一方面,在认识实习和生产实习中,教师通过布置分析讨论题、撰写小讨论文等方式,让学生学会分析讨论选择生产实际中的分离技术,对实习中接触到的分离过程结合分离原理进行详细分析,对课堂教学有很大帮助。反过来,课堂教学也加深了学生对实际过程的认识,并能举一反三。
3.聘请企业专家参与教学。“卓越工程师教育培养计划”的师资队伍是关键,通过“走出去、引进来”的模式,加强课程教学教师工程教学能力的提升。除了聘请优秀的企业专家参与教学任务外,任课教师还需通过承担或参与企目项目的改造或研发、指导生产实习和毕业实习、指导各类化工创新竞赛等实践教学活动增强自身的工程能力,把工业实际生产的案例同教材中的理论知识联系起来,避免了空洞说教,使课堂教学更具有现实性和生动性。
四、注重教学过程管理,改革考核评价体系
考试是教学过程中的不可缺少的重要环节,涉及到对学生学习效果的综合评判。在课程教学考核评价过程中,主要引导学生从注重“学习成绩”向注重“学习成效”转变,从“注重考试结果”向注重“学习过程”转变。课程考核形式采用期末考试、平时学习与专题讨论结合起来的评判方式,改变过去一份期末考试卷一锤定音方式。成绩由平时成绩(包括平时讨论情况和作业情况)、实践成绩(实习中作业完成情况、小论文写作与讲解)、考试等部分构成。
平时成绩主要包含课堂讨论思维能力、回答问题情况、作业完成情况、学习态度等,小论文主要针对课堂理论知识引导学生系统归纳、掌握某一方面知识,通过论文的完成加深了学生对课堂理论知识系统理解,同时锻炼了学生撰写论文能力。考试的内容分三个层次:识记、理解、应用,涵盖了学科相关的基础知识、基本原理、以及运用所学知识解决问题的综合试题。
参考文献:
[1]张安富,刘兴凤.实施“卓越工程师教育培养计划”的思考[J].高等工程教育研究,2010,(4).
[2]徐毅鹏,20世纪末麻省理工学院工程教育转型探微[J].杭州电子科技大学学报(社会科学版),2011,(6).
[3]马新起,周彩荣,刘丽华,等.分离工程课程教学改革与创新的思考[J].中外医疗,2007,(1).
[4]万春杰,张珩,宋航,姚日生,王凯.基于卓越计划的制药工程专业工程实践能力的实践教学改革[J].化工高等教育,2013,(2).
[5]吕华,刘玉民,席国喜.化工分离工程教学改革与探讨[J].广州化工,2010,(3).
[6]龙跃君.高校研究性教学的价值反思与内涵解读[J].中国大学教学,2006,(6).
[7]赵辉,陈宏刚,丁传芹.论研究性教学在化工分离工程教学中的应用[J].中国石油大学学报(社会科学版),2009,(7).
[8]李继怀,王力军.工程教育的理性回归与卓越工程师培养[J].黑龙江高教研究,2011,(3).
如何培养精通远程教学的复合型的教师?作者认为可以从以下几点入手:
(1)首先要培养教师有一颗热爱远程教育的“心”。远程教育的教师的心理满足感的获得,不同于普通高校,由于时空距离的阻隔,有时教师并不能因为直接获知或感受学生取得的成绩而得到心理满足,这就要求远程教育的教师能从对“人的完善”的角度来获得职业认同感和个人成就感。
(2)利用各种职业培训使教师熟悉远程教育教学规律和成人学生学习心理特点,努力提高教师的远程教育水平。成人的学习多是自导型的学习,但并不是说自导性学习就适合每一个成人学生,针对不同的学生和课程,还要知道依赖性,参与型,兴趣型的学习者的教学,并能针对个别学生,熟练的运用各种教学方法指导学生学习。
(3)提高教师的多媒体教学水平。例如分子结构、轨道形状、晶体结构等内容难以用语言描述清楚,而利用计算机的三维图像功能,则可轻而易举地解决这些问题。再比如为演示工业制硫酸,可用Authorware5.0多媒体制作软件来制作课件,用动画模拟整个生产过程,栩栩如生,学生对其中涉及的增大反应物面积、逆流操作、增加反应物浓度、采用合适压强和温度、利用反应热、综合利用“三废”等化工原理就会有较深刻的理解。
(4)培养教师的创新精神、进取精神和团队合作精神。远程教育是一种全新的理念和模式,来自家长、社会、学界、政府的传统观念和偏见根深蒂固。教学的模式和资源上如果没有创新,势必步履艰难,甚至最终不得不重新向传统高校看齐,步入尴尬。此外,一个专业的成熟,一门课件的设计、制作、使用都不是一名教师可以独立完成的,在社会分工和协作日益紧密的今天,远程教师的团队协作能力尤显重要。
(5)培养教师的评价和反思的意识。远程教育的教师,尤其要注重评价和反思,要时刻保持开放的心态,不断反思,总结自己教学过程和教学资源的优劣,才能找出教学规律,分析不足,使远程教育的理论和资源更加丰富。
二、注重专业的软硬件建设,有效提升教学资源的建设
在如今的数字化教学中,数字平台已经实现了网上报名、学习、交流、考核、实验、测试等功能,可以使学生“自助式”学习。对于这个数字化的平台,除了使硬件更加流畅,软件更加“傻瓜”外,建设优质的课堂教学资源,网络教学资源,以及虚拟实验室和虚拟实训基地等课程的“软实力”就显得更为重要。因为硬件资源可以通过金钱来购买,而这种“软实力”则是需要经过一代或几代的教师和学生共同的积累和努力才能完善。对于这些“软实力”的提升,笔者认为可以从以下两个个方面进行:(1)优质课堂教学资源的建设。包括典型案例的收集并建立案例分析素材库。例如可将化工类的案例分为典型化工产品的分析检验、典型化工单元操作事故与安全、典型化工产品的生产工艺流程三大类;项目化教学设计。特别是核心专业课程的项目化教学设计要优先考虑,。项目化教学在化学课程的建设中尤为重要,其原则是在项目中引入知识点介绍。例如在分析化学的项目设计中,可以采用在现实中出现热点问题为切入点,例如“三聚氰胺”的检测,实用醋中乙酸含量的测定等,将其所要用到的基础知识在项目完成中逐步引入,并进行原理和分析步骤的一对一应。在此基础上,还要考虑专业的项目教学设计的系统化,使整个专业的项目化教学成序列、成系列,如:分析检验序列,它包括:精细化工产品的分析检验、有机化工产品的分析检验、无机化工产品的分析检验及石油化工产品的分析检验;化工单元操作序列,它包括:精馏、蒸馏、重结晶及过滤等;化工设备序列,它包括:反应釜、精馏塔、冷却设备、加热设备及输送设备等;化工安全序列,它包括:生产安全、贮存安全、运输安全及使用安全等。(2)优质的网络教学资源的建设。包括网络教学素材库的建设、网络虚拟仿真课件的开发利用、网络课程的开发、网络课程教与学的互动、网络课程教学的整体设计以及专业内课程的衔接与系统化设计等。特别是网络仿真课件以及仿真实验室的建设尤为重要。化学是一门以实验为基础的学科,而作为远程的开放课程,很多学生选择化学类专业进行学习,主要是为了增加本人的理论知识体系和实验操作能力,而实验和实训课程在当前远程课程资源中又是一个短板,其教学理论有待丰富,教学资源有待充实。作者认为目前可以采用仿真虚拟实验这一手段来达到提高学生实验能力的目的,此手段对于远程教育来说还有一个得天独厚的优势,那就是其学生大多具有实际工作经验,不需从最基本的实验培训做起,所以远程教育的学生对仿真虚拟实验的接受能力和接受程度都会较没有接受过训练的其他学生有很大的提高。然而,虚拟的毕竟不是真实的,有研究表明,学生对虚拟现象的信任程度并不高。这就要求教师既对化学技术了解,又要懂得电脑软件技术,亲身参与,开发出可信度高,学生乐见的仿真虚拟实验系统,让学生通过仿真的药品、仪器进行化学实验操作,以期收到好的教学效果。
三、实现本专业内的学分兑换
兑换式学分是指课程与课程、课程与资格证书(或技能证书之间以学分形式自由兑换。特别是针对与化学相关的专业,证书的取得即是对本人操作能力和职业资格的一种肯定,所以对于此种实践性很强专业,要充分重视资格证书(或技能证书)的重要性。实现学分自由兑换,必须遵循一定的原则方能体现学分兑换的公平、公正性,才能避免弄虚作假。如:①课程与课程、课程与资格证书(或技能证书)之间通过一定的约束可自由兑换;②每门课程都有一个固定的学分,课程之间的优先权不同,一般而言,专业课程大于素质课程大于拓展课程。优先权大的可兑换优先权低的,优先权低的不能兑换优先权大的,同一优先权的可相互兑换;③不同级别的资格证书(或技能证书)按一定的计算方法给定一个学分,取得资格证书(或技能证书)即认同获得相应的学分。资格证书(或技能证书)与课程之间存在对应关系,即:国家级资格证书(或技能证书)等同于专业课程,省市级资格证书(或技能证书)等同于素质课程,行业资格证书(或技能证书)等同于拓展课程。远程教育中的学分兑换是常态的,也是应该积极鼓励和大力宣传的。出发点是:学习者由于内在的需求(如:职业的升迁、求职或兴趣等)开始学习,通过学校与工作之间的交替验证了学习的有效性,则学习者学习的动机就上升到对学习系统性的追求,如学位需求、能力提升和职务升迁上,而学分兑换为这种需求提供了现实的途径,也为公民终身学习、学习型社会的创建提供了一种解决的方案。
四、结语