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高職教育是為國家現代化建設培養具有良好的職業道德、一定的科學文化知識和現代生產技能的管理人員及技術工人的職業教育機構。因此,在搞好相關專業理論知識教學的同時,更要注重對學生進行操作技能的訓練,以增強他們的動手能力,拉近學校與企業、學生與職工之間的距離,這是高職教育的一個鮮明特征。
為了使高職的教學工作更充分地實現這一特征,走教學一體化的路子勢在必行。目前一體化教學在實際運用中有兩種形式 ,即課程一體化教學和教師一體化教學。所謂課程一體化教學就是由不同教師分別擔任理論性強的教學和實際操作要求高的教學。教師一體化教學就是將理論與實際合二為一,即與教學、與課程相關的所有授課內容均由一位教師擔任。這對理論實際的有效結合、融會貫通是至關重要的。教師可根據教學計劃要求,拆細教學課題;對課題中理論實際的比例、教學手法、教學形式等根據學生以及教學條件加以調整以期達到最佳的教學效果。一體化教學的這兩種形式均可使用,課程一體化對教師的全面要求相應比教師一體化要求低,因此職業學校應側重運用教師一體化教學。
1、高職學生的學習現狀分析
根據多年的教學經驗,我們教師可以反思一下,學生在學習《化工單元操作》的各項實訓項目時,是否真的有興趣,學的過程是否充滿樂趣,并在樂趣中真正學到知識,并深刻掌握了其中的原理及要點,真正到了企業中的生產環境是否可以勝任該崗位?回答是否定的,因此就要求教師在教學的過程中不斷探索新教學的方法,實現“一體化”教學,達到理論與實踐的真正統一。
2、“一體化”教學的必要性
過去很多年,高職教學傾向于理論課教師專職帶理論課,實訓課教師專職只帶實訓課,一旦讓專職帶理論課的教師去帶實訓課,帶理論課的教師便會措手不及,而且根本就不知道如何去帶;而帶實訓課的教師大多是從工廠及企業請來的老師傅,如果讓他們來帶理論課,似乎根本不切合實際。因此,很多高職及中職學校在近幾年開始從企業招聘一些具有工程師資格的優秀人才來到學校來擔任教師,這些教師都是大學本科畢業并具有多年的現場工作經驗,到了學校之后可以很快的適應職業院校的理論課教學,并經過簡單的培訓便可進行實訓課教學,這在很多實訓課的教學中是非常重要的,并可實現“一體化”教學。
3、“一體化教學”在《化工單元過程及操作》“精餾”單元的重要性
在以往的“精餾”實訓中,理論課教師只是單純的給學生講解精餾的理論知識及相關計算,但是學生在學習完之后只是掌握了理論知識,而并不知道精餾設備具體的構造及各部件的用途,更不會操作精餾設備,因此只是“紙上談兵”。而當進行“精餾”實訓學習時,大部分學生已將精餾塔的基本知識忘記,實訓的時間又非常緊,因此實訓課教師也只能粗略的給學生們回顧一下,便開始實際操作的練習,許多學生在練習的過程中只是單純的按照步驟操作,并沒有熟悉“精餾”過程的工藝流程,單純的靠“死記硬背”來進行操作,結果學完之后仍是“一知半解”。
近年來,許多高職加快了一體化教學的步伐,并取得了可喜的成果。實踐證明,推行一體化教學,把專業理論和生產實習這兩種教學任務集于一人,有諸多好處,是一件既勢在必行又勢在可行的事情。可以避免理論課與實習課脫節的現象。這里所說的脫節,有兩種突出表現;一種理論課教師和實習課教師對各章節重點、難點問題的把握往往不一致,給學生帶來一定困難,而實行一體化教學則完全可以在這些問題上保持一致性,使理論教學與實習教學成為一個有機的整體。另一種是往往出現理論課與實習課間隔時間過長或實習教學先于理論教學的情況,這都不符合循序漸進的教學原則。當理論教學與實習教學時間過長時,在學生實習前還得再次講解已經學過的理論知識,造成課時的浪費。當實習教學先于理論教學時,因學生還沒有學習相關的理論知識,實習起來不僅很費勁,而且也很難取得良好的實習效果。實行一體化教學則可以有效地解決這個問題。因為理論教學與實習教學的脫節和錯位,大多是由理論課教師或實習課教師的特殊情況而不能按教學計劃實施教學造成的。在推行一體化教學的情況下,如果教師有特殊情況,理論教學和實習教學可以同時推遲或同時提前,不會發生脫節或錯位的問題。
這些年我在“精餾”教學中探討了我的一套教學方法,“精餾”單元一體化教學設計的思路與方案是通過課堂內的開放式互動教學與課堂外的計算機仿真、實訓教學以及工廠實習的現場教學等動態教學方法相結合,使理論知識的學習與操作謝練有效地融為一體。
3.1課堂內的開放式互動教學在精餾教學中的應用
在教學過程中,我既擔任理論課教學的教師,又同時擔任該班“精餾”實訓課的教師,在“精餾”的理論教學過程中,我結合學校的精餾設備的資源,帶領學生參觀精餾設備,并在現場講解精餾的原理及各部件的用途,這樣學生便會產生濃厚的學習興趣,高職學生動手能力非常強,結合實物學生學習的效果非常好。在教學的過程中,我會將學生分為幾組,并選出組長,給每個小組提出不同的問題,讓他們去討論,在討論答案的過程中,學生不僅學會了主動思考的習慣,并對這門課產生了濃厚的興趣,這便是課堂內的開放式互動教學的效果。
3.2課堂外的計算機仿真在精餾教學中的應用
我們采用的是北京東方仿真公司的《化工單元過程及操作》的仿真軟件,通過DCS系統真實模擬工廠的操作環境,學生的學習興趣非常濃厚,在學習仿真操作的初期,要使學生熟悉工藝流程,有了前面精餾理論知識的學習作為鋪墊,學生可以很快的將理論與仿真操作系統的實際結合起來,因此學習的效率得以提高,并可以在后續冷態開車,事故處理中根據精餾的原理來進行分析,而不僅僅是依靠提示步驟“死記硬背”,這樣學生在學習起來變得更加輕松,而教師在教的過程中也感覺輕松許多。在實際的精餾仿真操作過程中,學生更多的像是在經歷一次次新奇的體驗,因為,在有些步驟的操作過程中,為了在最短的時間內,取得最高的效率,便需要教師在引導學生的過程中,使學生養成自己去探索的習慣。實踐證明,凡是在學校學習過DCS仿真操作的學生,到了企業可以很快的適應真實的操作環境,能夠更快的適應工作崗位的需求。
3.3實訓教學在精餾教學中的應用
有了計算機仿真教學作為鋪墊,下一步便是利用學校真實的精餾操作設備,帶領學生從計算機仿真系統中走出來,真正的進行精餾裝置的操作。
在精餾實訓教學重,我們采用的原料液是“乙醇和水”,實訓思路如下:
在實際操作過程中,有很多參數是需要學生在教師的引導下,自己逐步去探索調整的,因此就需要教師在關鍵的地方進行提示,并在必要時親自去調整并演示,這樣在不斷調整探索的過程中,學生掌握了只要是在控制的范圍內,怎樣操作可以使效率達到最高,而這一點結合前面精餾仿真操作意義非常重大,精餾仿真操作的過程中,學生遇到同樣的問題時,比如在塔釜加熱的過程中,教師要求在最短的時間內將塔釜的溫度加熱到一定的溫度,有些學生會按部就班的逐步將塔釜的電壓升高,這樣升溫所需時間較長;但有些同學在做幾遍之后,便會想到更快捷的方法,比如先快速升高電壓,當溫度快接近所規定的溫度后,再降低電壓值,這樣既達到了規定的塔釜溫度,又節約了寶貴的時間。比較這兩種同學的做法不難發現,后一種同學善于思考問題,如果在真正的企業生產環境,既可以很快的適應工作崗位,又可以為企業贏得更大的經濟效益。教師在實訓過程中只需起到引導與總結的作用,而更重要的是學生的自我學習,學生在自發學習的過程中,真正的學到了經驗與知識。
3.4工廠實習的現場教學在精餾教學中的作用
【中圖分類號】G423.06 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)8 -0083-01
一個專業的人才培養目標必須通過其對應的課程來實現,所以課程體系的質量直接影響人才培養的質量,也直接反應一個專業建設的特色與個性。隨著中職教育的發展和企業對中職學生的定位改變,原“學科中心”的課程體系越來越不適應市場的需要,也不符合現在中職學生的學習現狀。近年來,在“工學結合、校企合作”的人才培養模式下,構建以工作過程為導向的學習領域課程體系,已經形成了職教界的共識。然而在化學工藝專業課程體系構建上,有的學校仍舊存在換湯不換藥的現象;有的則過度強調企業對學生的快速頂崗要求,忽視學生職業生涯的持續發展[1] 。如何構建一個適合現在學生情況,也符合市場需求和社會期望的課程體系,是中職化學工藝專業教學改革的關鍵。下面將從四個方面來談化學工藝專業課程體系的構建。
一、確定專業課程體系的構建依據
由于專業課程體系是為實現專業人才培養目標服務的,所以課程體系的構建必須以專業人才培養目標為依據。中職化學工藝專業的人才培養目標就是為化工生產企業培養生產和管理一線的高素質勞動者。這一目標決定了專業課程體系必須滿足職業教育的職業性需求和社會性需求[2]。
職業性需求即職業教育要滿足市場的需求,為市場輸送合格的勞動者。因此課程體系的內容首先要根據專業畢業學生所對口職業崗位的工作要求來確定。同時,社會性需求是指職業教育要發揮教育的主體作用承擔起為社會培養合格公民的職責。課程體系內容的選取除了要包含能促進學生職業能力的發展的內容之外,還必須能促進學生的品德素質、智能素質、身體素質、心理素質、審美素質等的整體提升,從而促進人的全面發展。
二、選擇專業課程模式
專業課程體系改革的目標首先是要滿足企業的需求,實現學校教學與實際工作的無縫對接,要求學生能夠用在學校期間通過系統的學習和訓練,具備一定的工作能力和基本工作經驗[3]。要實現這一目標,專業課程就必須基于實際工作過程構建學習領域的課程模式。化學工藝專業構建學習領域課程必須打破原學科體系的束縛,以化工生產過程為導向,選取化工生產中的實際工作任務作為學習的載體,讓學生在盡量真實的職業情境中學習如怎么工作。
以學習精餾操作為例,在傳統的課程模式下,學生先學習精餾的原理、精餾的計算、在學習精餾塔設備、最后進行精餾操作實訓。然而,學生在進行精餾操作時,并不能將理論知識與實際操作(工作)聯系起來,出現理論知識不能指導實際操作,甚至不會操作,學生感覺儲備了大量的知識用不上,極大的影響了學生的學習積極性。而在學習領域課程模式下,學生直接在精餾實訓場所,以分離乙醇水溶液為任務,按照 “精餾生產準備――精餾正常開車――精餾生產運行控制――精餾生產正常停車” 的企業生產過程,逐一完成任務。在這一過程中,學生在你認識工藝流程時,學習工藝流程圖的識讀方法,在對設備進行檢查時,學習設備的結構,在進行精餾運行控制時學習精餾操作的原理及影響因素。這樣學生就能現學現用,實現理論和實踐的融合,真正實現在“工作中學習,學習的內容是工作” [4]。
三、通過職業與工作任務分析構建專業課程體系
學習領域的課程模式要求每一門課程必須是一個個具體的工作領域轉化而成的,即是一個真實的綜合性的工作任務。因此,要確定化學工藝專業的課程體系,就必須對專業畢業生從事的職業進行分析。
首先,通過大量的企業調研和畢業生問卷調查,分析總結出來化學工藝專業畢業生主要的工作崗位(群)和工作任務,在此基礎上進一步分析工作任務的工作要求、工作流程、工作方法、組織方式和使用工具,以及完成具體工作任務所需的知識、技能和關鍵能力等,為下一步提煉典型工作任務做準備。
然后,召開企業實踐專家座談會,列舉出實踐專家的成長歷程中從事的具有代表性、挑戰性和發展性的工作任務,并在此基礎上,通過討論歸納出典型工作任務,并對其進行描述和排序,最終確定化學工藝專業典型工作任務包括:流體輸送操作控制與設備維護、換熱操作控制與設備維護、沉降過濾操作控制與設備維護、干燥操作控制與設備維護、吸收―解吸操作控制與設備維護、精餾操作控制與設備維護、反應器操作控制與設備維護、化工安全與環保設施的使用等。
在典型工作任務確定后,接下來通過深入企業現場觀察、職位問卷分析、資料收集等方法進行調研,并對調研情況進行分析、匯總和歸納,最終得到包含了典型工作任務名稱及崗位、工作過程、工作對象、工具、方法與工作組織方式、所需要的專業能力和關鍵能力等內容的典型工作描述。并根據典型工作任務描述確定專業的學習目標和學習內容。在此基礎上,按照職業成長經歷和工作邏輯,兼顧教學組織實施與教學條件等因素,對學習內容進行整合和排序,最終確定出專業學習領域及對應的學習領域課程門類,并由此構成專業核心課程體系。
最后,根據到區域化工企業的類型差異,在核心課程的基礎上開設2-3個專業方向供學生選擇。同時考慮學生職業生涯發展的持續性和多樣性,開設化工產品營銷,生產組織管理等課程,再加上公共基礎文化課程,就共同構成了化學工藝專業的課程體系(如下圖)。
圖 中職化學工藝專業工學結合一體化課程體系
四、專業課程體系實施的建議
課程體系構建之后,為了能夠保證教學效果,順利實現專業人才培養目標,在課程實施前還必須做好學習領域課程的開發、實習實訓基地的建設、管理及運行機制的完善、雙師型師資隊伍的建立等工作。同時,在實施過程中要采取以學生為中心的行動導向教學模式,對學生評價時要建立以專業技術標準和職業素質為基礎的考核評價辦法,注重差異化評價,激發學生的學習興趣和學習成就感。只有這樣,才能保證課程體系的有效實施,促進學生人文素養和綜合職業能力的全面提高。
參考文獻:
[1]柳燕君.以工作過程為導向的課程模式研究與課程開發實踐[J].中國職業技術教育,2009(9).
【Abstract】The Principles of Chemical Engineering is the core course for students studying in chemicals; Also, it is an application course with the focuses of practicality and engineering questions, both theory and practice are equally important. Taking the distillation section as an example , in view of the existing problems in teaching The Principles of Chemical Engineering, the theory of teaching infiltrates into practical issues and theoretical knowledge existing in practice teaching is put forward. Using the method of theory、experiment、course design、chemical process simulation and production practice as much as possible to teaching effectiveness.
【Key words】The principles of chemical engineering; Distillation; Teaching method
化工原理是化工及相關專業的專業基礎課,以流體流動與設備、傳熱及傳質分離技術為重點的各單元操作廣泛地應用于化工、石油、輕工、食品、冶金工業等行業,是解決工程實際問題的重要工具之一[1]。如何讓學生更好地掌握這么課程并能應用于實踐成為了一個重要課題。本文以精餾單元操作為例,討論化工原理課程教學的具體方法。
1 基礎理論知識的積累
蒸餾是最早實現工業化用來分離液體混合物的典型單元操作,廣泛應用于食品、輕工、煉油、化工及環保等領域。精餾操作由于其回流裝置,一度被認作最完美的單元操作。為了日后能夠分析和解決化工生產中的有關實際問題,就必須掌握必要的基礎理論。如精餾的原理、氣液相平衡關系、理論板與實際板概念、恒摩爾流假設、全塔物料衡算、操作線方程、理論塔板數的確定方法、進料熱狀況參數及其對理論塔板數的影響、最小回流比及適宜回流比的選擇及影響、確定塔高及塔徑的方法、板式塔的不正常操作及其影響等。
2 精餾塔的操作實驗
化工及相關專業學生在掌握了必要的理論知識的基礎上,要理論結合實際,具備實驗研究的能力,包括影響重要工程因素的分析和判斷能力;實驗方案和實驗流程的設計能力;進行實驗操作、觀察和分析實驗現象的能力;正確選擇和使用有關設備及測量儀表的能力。
學生通過精餾塔的操作實驗,不僅可以對精餾塔內構件有直觀的認識,還可以直接動手操作及調節。在達到一定質量指標和產量指標的前提下,進行精餾過程的穩定操作,同時還可以觀察到液沫夾帶、漏液、溢流液泛等現象,并獨自思考動手解決這些問題。除此之外,還可以人為地調節由于塔頂采出率D/F過大所引發的現象及調節方法;塔底采出率W/F過大所引發的現象及調節方法;進料條件變化所引發的現象及調節方法;分離能力不夠所引發的現象及調節方法等[2]。讓學生對精餾操作積累全方位的實操經驗,并且使基礎理論知識得到一次升華。
3 以實驗數據為基準進行課程設計
精餾過程工藝設計是化工及相關專業必選的課程設計內容,是對精餾操作綜合性和總結性的教學環節。通過設計可以加強對學生實踐能力的培養,提高學生的工程實踐能力、分析和解決工程實際問題的能力[3]。如何讓學生真正成為設計的主體,獨立思考、設計、總結設計內容而不僅僅參考所謂的“模板”而完成設計成為首要問題。
通過精餾實驗所得數據精餾課程設計,反過來驗證實驗所用精餾塔。這一思路雖然限制了設計題目的廣泛性,卻與實驗環節有了連接,一方面促進學生實驗的積極主動性,另一方面為學生設計出的精餾塔的準確與否提供了依據。通過給定物系、指定條件下進行一系列的、較為全面的化工工藝過程的計算,得出理論塔板數、進料板位置、塔板效率、塔高等一系列參數,并與實驗所用的精餾塔進行對比,讓學生自主分析誤差存在的原因。力求通過這一環節的訓練,不僅讓學生受到一次化工專業設計方面的基本訓練,更培養了學生理論聯系實踐、自主分析和解決問題的能力,使學生對精餾操作的感性和理性認識得到一次升華。
4 精餾塔的仿真操作訓練
化工仿真實訓系統再現了一個真實的化工過程,通過仿真實習,能使學生更深入地了解生產裝置的工藝流程;理解理論與生產實際相結合,是最貼近企業生產的教學環節。學生通過仿真操作不僅可以觀察到精餾塔的構造及其工藝流程,還可以觀察到精餾塔內的流體力學狀態,進而能夠獨立地進行精餾開、停車,能進行實際操作達到規定的工藝要求和質量指標,能及時發現并處理系統的異常現象與事故,并且判別工藝故障及進行適當的處理。
學生通過操縱和管理生產中流量、溫度、壓力、液位、組分等數據的生成和變化,認識到精餾操作過程及其原理;同時,掌握了一些常見事故的處理方法,減少突發性事故和誤操作,為企業培養高水平技術人員奠定基礎。
5 開展化工總控工職業資格取證培訓
開展化工總控工職業資格取證培訓工作是化工產業技術進步發展的需要。2014年教育部正在醞釀啟動高校轉型改革,尤其是專升本的普通高校將近有一半要轉型職業教育,培養職業技能型人才的高校比例將大幅度提高。在這一大背景下,開展化工職業取證培訓的工作便顯得尤為重要,一方面,開展全方位的各層次的化工工種資格取證培訓與考核,能夠培養出一批適應于當今化工產業發展的高技能人才;另一方面,學生能夠快速的適應企業發展的要求,對自己未來的崗位做好充足的準備。做為總控工考核的內容,精餾單元操作也是一大重點,尤其是在上機實際操作的考試中經常做為常考或必考科目。通過考核,學生可以掌握精餾操作規程、工藝技術規程、精餾塔設備及附屬結構檢查知識、精餾生產控制指示及調節知識、巡回檢查知識等。對精餾操作工藝有了全面的、深刻的了解。強化學生職業能力的培養。
6 校外生產實習
生產實習是高等工科院校理論聯系實際,培養人才計劃的一項重要實踐環節,是理論與實踐相結合的有效方式。使學生接觸工人,了解工廠,熱愛自己的專業,擴大視野,提供感性認識的重要手段。通過生產實習,在工廠與工人接觸,學習工人的優秀品質。在實習過程中對所學專業在國民經濟中作用加深認識,培養事業心、使命感和務實精神,這更好的適應從學生到工作者做好準備;通過觀察和分析化工產品生產過程,學習本專業的生產實踐知識,對化工生產加深感性認識和理解;理論聯系實際,用已學過和理論知識去分析實習場所看到地實際生產技術,使理論知識得以充實、印證、鞏固、深化,體會書本知識的必要性,提高解決實際工程問題的能力;得到一次綜合能力的訓練和培養,在整個實習中,充分發揮學習的主動性和積極性。在生產現場虛心請教,積極思考,多方了解,在有限的實習時間里,使各方面的能力都得到鍛煉。
【參考文獻】
[1]楊祖榮.化工原理[M].北京:高等教育出版社,2004.
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。
“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。
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、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改革教學方法,提高教學效果
教學是一門藝術,教師有好的教學方法,才能使學生對所學的課程感興趣。傳統教學中主要存在以下問題:①工學結合不到位,重理論、輕實踐,與實際生產結合不緊密。②教學方法單一,以課堂講授為主,學生被動的接受。③教學評價指標單一,以期末考試成績評價為主,忽略了過程的評價。針對這些現狀,本課程采用了項目驅動教學法教學。
2.1項目驅動教學法的教學設計項目驅動教學法,起源于德國職業教育在20世紀80年代推行的一種教學模式,師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動。項目驅動教學法是以企業案例為核心,根據課程教學目標選取具有代表性的案例,將所要講授的知識隱含在典型案例中,以案例引導學生自主學習。物理化學是一門實踐性很強的學科,學生通過實踐獲取知識是高職院校學生學習的重要途徑。在項目驅動教學法中,教學項目的設計是整個教學的關鍵,直接影響教學效果,因此教師應緊扣教學內容,依據高職學生的專業特點,經仔細分析研究,設計出包含關鍵理論知識的實踐項目。例如:乙酸乙酯皂化反應的速率常數測定、碳鋼在碳酸銨溶液中的極化曲線測定繪制、環己烷-無水乙醇二元液系沸點組成圖的繪制、乙烯基正丁基醚與正丁醇有效分離等。通過實驗測定與理論計算的比較、分析,找出產生誤差的原因,使學生在實踐中掌握相關理論知識。
2.2項目驅動教學法的實施項目驅動教學法把教學過程分成四個階段:理論教學、實訓過程、分析總結和過程評價。理論教學:引入案例,提出問題,講解案例需要的相關理論知識,使學生對所學知識的實際用途有所了解,激發學生的學習興趣,使學生感到學有所用。實訓過程:作為教學內容實施的載體,主講教師將實訓項目分解成若干個任務,按照企業的工作方法和管理模式,對學生分組,在具體任務的驅動之下,充分發揮學生的主動性與創造性,學生根據任務查閱資料,相互交流、討論,提出具體實施方案,在完成方案的過程中,及時發現問題,分析解決問題,通過這樣一個完整過程,達到教學目標要求。分析總結:教師通過指導觀察,對實驗方案及學生普遍出現的問題進行點評、總結,同時用相關理論對案例進行剖析,提高學生對理論知識點的理解。過程評價:考察學生從方案設計、實訓過程到結果分析,包括理論知識、實驗室安全管理等方面是否完成學習任務、實現教學目標,教師根據完成情況給出客觀評價。
3將多媒體教學與傳統教學模式結合,提高教學質量
傳統教學由于板書占據時間長,課堂信息量較少。用PPT課件和Flas上課,內容生動、形象、直觀、豐富,課堂教學容量大,提高了課堂效率,但由于物理化學許多問題抽象、邏輯性強、公式復雜,多媒體表達文字顯示速度快,學生思維跟不上,不適宜所有內容都用多媒體授課。建議采用多媒體與板書結合的方式授課,使學生有充分的時間消化、吸收,師生互動,提高教學質量。
4建立全面、可控的考核體系
《物理化學》課程考核采用理論考核和過程評價相結合的方式,具體考核方式如下。理論考核:采用閉卷、筆試方式,占總成績的60%。主要進行基本知識、基本原理、分析理解能力、數據綜合運算能力的考查。過程評價:占總成績的40%。包括學習積極性和階段學習效果評價(日常考勤、課堂表現、實訓項目的設計),自主學習能力評價(獨立操作能力、實訓報告、課堂作業),表述能力評價(課堂發言、實驗結果討論、分析答辯),職業道德、團隊協作能力評價。
2豐富了教學形式
技能的訓練必須讓學生親自動手進行操練,不斷摸索和總結,結合實踐進行基本知識和基本原理的學習,使理論與實踐真正緊密結合。為了提高學生的實踐技能,采取多種教學方法相結合的形式。
2.1項目化教學
以職業技能大賽賽項為模板,重新編排理論和實訓教學內容,開發出多個教學項目,讓學生"學中做、做中學"將理論和實踐有機的結合起來,真正實現了項目化教學。
2.2開放式教學
建設"開放"實訓室。以勤工助學崗位固定幾名學生作為實訓室衛生員,協助教師管理實訓室,做到從早上8點到晚上9點對學生開放(有教學任務的時間段除外)。并鼓勵學生大膽創新,勇于實踐。學生只要不發生危險事故,在征得指導老師的許可后,可以按照自己的思路來操作實訓設備。
2.3研討式教學
每次實訓后,教師主持召開小型專題研討會,進行經驗交流,共同提高技能。通過分析詳細成績單(電腦評分系統給出),對偶然出現的高分成績,尋找其規律,并對新工藝,新方法進行實施方案的討論。
2.4視頻錄制法教學
對以往典型操作制作實訓視頻,便于經驗分享。學習實驗成功視頻中的規范操作。找出錯誤的操作、參數設置,加深印象,避免重復犯錯。從2010年開始對《乙醛氧化制醋酸仿真工藝》和《乙醇精餾操作實訓》兩個項目進行錄制視頻,學生在原有視頻基礎之上,創新后再錄制新的視頻。至今已錄制視頻8套,取得不俗的效果。
3指導進行教學改革
以石化類職業技能大賽的競技標準和參賽經驗,針對性地加入《化工生產技術實訓》,《工業分析與檢驗技術實訓》等與大賽內容、標準相一直為期一周的實訓項目。按照大賽各課程理論知識的分值比例,合理的增減相關課程的課時,及時完善教學計劃。由"在教室講技能"轉為"在實訓室講理論",整合教學資源,設計出多媒體仿真機房、理實一體化實訓室。以就業為導向,以職業技能大賽為指導,開展教學改革,在改的教學課程有《化工生產技術》、《流體輸送控制與設備維護》、《工業分析》、《分析化學》、《應用化工技術專業基本技能訓練》、《化工產品質量控制》、《基礎化學》。
4提高了學生職業技能的素質
學校確立"以賽促學,以賽促教"教學目標。建立大賽管理體制,搭建校內大賽平臺,促成"校-省-國"大賽三梯度,實現選拔精英,輻射大眾的目的,并出臺了《校外競賽獎勵辦法》。通過往屆獲獎成果、獎勵宣傳使技能大賽成為同學們談論和關注的焦點和熱點,在校園里營造了"學技術,練技能"的良好氛圍,形成優良的學風。在2012年的第二屆校級職業技能大賽中,涌現出一批技能上不分伯仲的選手,最后只能通過綜合素質的表現,層層選拔出參加省賽和國賽的選手。通過職業技能大賽能以點帶面地促進學生整體實訓操作水平,提高了學生的學習積極性。石化類技能大賽都是多人形成團隊相互配合才能完成的,無疑增強了學生的職業素質。同時,參賽學生的心理素質在大賽中得到了很好的鍛煉。通過職業技能大賽的洗禮,提升了學生的綜合素質的,為學生將來的職業發展奠定了良好的基礎。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)41-0136-02
化學反應過程是化工生產過程的核心,流程中反應器的投資不一定最大,但反應器的設計精度、操作控制精度均要高于其它設備,是決定最終產品產量和質量的關鍵部位。化學反應工程是一門研究工業反應過程的開發和反應器設計、優化、放大的工程學科。目標是通過學習培養學生分析、解決工業反應器設計、操作和控制中遇到的實際工程問題的能力。化學反應工程是人類從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的,它離不開科學實驗和生產實踐。學生在學習時普遍感到理論抽象、數學推導繁瑣、工程問題多,不少學生認為化學反應工程課程是大學中最難學習的課程之一。本科生的工程背景知識不足,僅靠理論教學難易將反應工程基本原理與工業反應過程有效結合,難易將知識內化為學生的能力。開好這樣一門課程,改革實踐教學是深化書本理論知識、強化工程應用能力的有效途徑之一。為此,青海大學化工學院(以下簡稱“我院”)在加強實踐性教學方面進行了一系列的探索,采取加大課程實驗、開設課程設計、開展反應器操作仿真實訓、鼓勵學生參加科研活動等一系列改革措施,取得良好的教學效果,顯著加深了學生對化學反應工程基本原理的理解,有效提高了學生在反應器設計、科學實驗研究、反應器操作等方面的實踐動手能力。
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。
2001年石家莊市提出了建設“藥都”的目標:計劃將本市建成國內最大的抗生素、維生素生產基地以及國內外具有一定優勢的半合成抗生素、生物制藥基地與中藥現代化基地,形成在國內有較高知名度的“藥都”。按照高等職業教育“能力本位觀”的要求,針對制藥行業一線職業崗位群對知識、能力、素質的實際需求進行調研,發現在大量需求化學制藥生產、運行、管理崗位的同時,圍繞制藥技術的設備維護崗位和藥品營銷崗位也成為制藥行業人才需求增長點。基于上述市場調研結果,石家莊職業技術學院經過專家指導委員會論證,確定了以化學制藥技術為主體,制藥設備維護和醫藥營銷為兩翼的“一體兩翼”課程體系架構,這種“一體兩翼”課程體系按類型由實踐和理論兩個教學部分組成。
1.實踐教學體系構成
(1)基本技能模塊。具有良好文化修養、美學修養、紀律觀念、具有較強自學基礎和能力、科學鍛煉身體的基本技能:通過政治理論與道德修養、軍訓、體育等實訓課程來形成;計算機、英語應用能力:通過英語課的聽說訓練、上機實訓來形成。(2)職業基本技能模塊。具有基礎化學實驗知識的學習、操作、分析、設計能力;化工生產設備認知、操作、設計、維護等基本能力;化工生產系統基本參數測量及自動控制的基本能力;識、讀企業生產設備圖和工藝流程圖的基本能力;化工生產過程中進行零件加工、設備維修及檢修的基本能力;藥品生產過程關于原料、中間體、產品的分析檢測的基本能力;通過基礎化學實驗、化工機械實訓、化工儀表及自動化實訓、藥物合成實驗及藥品分析實驗來形成。(3)雙證書模塊。中級分析工證書:化學實驗的基本操作技能;實驗室常用設備的使用、保養;常用試劑的配制方法,實驗數據的處理能力;通過分析工培訓來形成。(4)主體核心技能模塊。具有化學合成藥物生產的實用基本技能、工藝生產控制的基本能力、工業生產認知基本能力。(5)設備維護方向技能。具備常見化工制藥機械的有關維護、維修、安全使用等基本能力。(6)醫藥營銷方向技能。具備各種醫藥產品的營銷策劃、推銷能力等。“一體兩翼”所需的能力通過專業技能測試、生產頂崗實習、工作實習等形成。
2.理論教學體系構成。以職業崗位群需求為中心設置課程體系。一個“主體”:化學制藥技術工藝操作控制方面以有機化學、化工原理、藥物合成反應、藥物分析與檢測技術、制藥工藝學、工業藥劑學、制藥工程設備、藥事管理等課程為主。“兩翼”:設備維護方面以化工機械基礎、化工儀表及自動化、制藥機械和設備維護為主;藥品營銷方面以藥理學、藥物化學、藥品營銷學為主。這種課程體系的架構增強了專業培養的靈活性、適應性,突出了人才培養的針對性和實用性,滿足了社會經濟發展對人才的需求。
二、“實境育人”教育教學方法
1.校內“實境育人”環境。校內實訓基地不斷地改善實驗、實訓條件。在原有化學基礎實驗室、化工原理實訓室、有機合成實訓室、分析測試實訓室、純化水實訓室的基礎上,又建成了制藥專業中試車間,改造了純化水實訓室,又新上純水自動化灌裝線一套。
制藥專業中試車間,按照“教學、實用、安全、規范”四大原則進行安裝設計,車間內部分為動力區和生產區,公用工程齊全,蒸汽、冷凍鹽水、壓縮空氣、循環冷凍水等全部按照制藥廠實景要求安裝,是一個小型化的制藥車間,實現了院校與企業工廠的“零距離”接觸,為學生課程實習、頂崗實習提供了一個完整的校內實境教學平臺。在車間內不僅可以進行加熱、制冷、高壓等反應操作,還可以進行固液分離、流體輸送、干燥、精餾等操作,并可以進行化工原理、化工儀表及自動化、化工機械、化學反應工程等多門課程的現場教學,是一個完整的實境教學基地。
為了使實驗、實訓設備更加貼近教學,提高學生的綜合實力,學院又購置了14個單元的化工仿真車間,在此化工仿真車間學生可以模擬例如離心泵、換熱器、壓縮、吸收、精餾、間歇反應、連續反應、加熱爐、常減壓蒸餾等操作。仿真車間涉及的仿真軟件都具有真實的工業背景,工藝流程、設備結構和自控方案都來源于實際;精選的單元操作內容都是制藥工業中最常見的;操作與控制界面先進;突出操作實踐。仿真車間的建成和使用,在實境教學中也發揮了巨大的作用。
2.校外“實境育人”環境。加強校內實驗實訓條件建設的同時,根據學生職業能力培養的要求,充分利用社會資源,依托行業優勢,加強校外實習實訓基地的建設。近幾年,化學制藥技術專業先后選擇了一批技術裝備先進,管理科學規范,生產規模適度的生產企業,采用多種方式與之合作,共建校外實訓基地。
采用走出去的方式與石家莊某制藥廠合作,共建藥物制劑實訓基地。專業課的課程實驗、工程實驗、畢業設計均可在工廠由專業教師和工程技術人員共同指導完成,學生以工人的身份在生產一線跟班勞動,在生產實踐中學習,使學生對藥品生產過程的工藝、設備、車間布置、勞動組織、產品物流、市場狀況、環保要求和新材料、新工藝研究開發等有全面的了解和認識,為“零距離”就業奠定基礎。通過與多家企業建立教學、研發和技術服務的關系,使產學研合作模式初步形成,極大地促進了化學制藥專業的發展,達到了校企合作,互惠雙贏的目的。
3.“實境育人”的實踐教學體系。強化實踐教學,使學生的大部分精力放在提高自身技術操作水平和技術改造水平,主動適應社會的需要。把實踐教學內容貫穿于整個教學過程中,形成“工學結合”的實踐教學內容體系,建立了相對獨立的六步走實踐教學體系:即進行化學實驗的基本訓練和對生產企業的體驗實習、進行職業基礎課程的實訓和雙證書培訓、進行職業技術課程的實訓與實習、頂崗實習、進行專業技能的訓練與測試、進行工作實習或畢業設計。環節中滲透愛崗敬業、艱苦樸素、吃苦耐勞等人文素質的教育。
三、“一體兩翼、實境育人”課程體系實施的保障機制
1.規章制度建立與執行。學院積累多年教學管理經驗并遵循教育規律,制定和形成了教學管理規范和教學管理制度,制定了教學管理文件匯編,使教學管理規范化和科學化。我系根據各專業特點,進一步完善和健全系級教學管理制度,建立健全學生管理規章制度,并聘請了6位具有高級職稱、實踐經驗豐富的知名專家成立了“專業指導委員會”。教學工作嚴謹、規范,嚴格執行各項教學管理制度,形成了一套行之有效的教學質量監控體系。
2.實力雄厚,愛崗敬業的教學師資隊伍。化學制藥技術專業現有專任教師17人:其中教授2人,副高職5人;具有雙師素質教師13人;碩士研究生8人;院級骨干教師8人。本專業教師在高職教育的改革中邊探索邊總結提高,取得了良好的教學成績。
3.教學質量標準健全。制定《教學管理規范》,對課堂教學、實習、實訓等各教學環節都制定了標準和要求。還根據學生提前就業所帶來的對教學過程的影響,在廣泛調研的基礎上制定了“關于加強畢業設計(畢業論文)工作的意見”、“提前就業學生教學要求”、“學生工作學期教學組織和管理辦法”等文件,及時解決教學過程中出現的問題,適應新時期教學需要。
四、“一體兩翼、實境育人“課程體系的成效
1.實踐能力大幅度提高。課程體系能滿足培養目標對職業能力培養標準的要求,并能根據技術發展的實際予以更新。這套完整的課程體系從化學制藥專業2001級開始策劃建立并實施。幾屆學生下來,學生的實踐動手能力得到很大提高。
2.高就業率。幾年來,已經有400多名學生在校內外實訓基地完成實習實訓任務,基本實現了“工學結合”的教育模式,學生“零距離”上崗。一次就業率達95%以上。
3.實質性辦學。有校內的實訓車間作基地,與多家企業實現資源共享、信息共享,建立了緊密的合作關系,并與幾家企業開展實質性聯合辦學的探索實踐。
4.高就業質量。由于企業參與教學全過程,培養的學生符合企業的用人要求,因此,畢業生更加適銷對路。并受到用人單位的一致好評。
二、學生職業素質的培養路徑
(一)健全非專業素質教育體系,培育學生公共素質
學院公共教學部、團委及各二級學院協力不斷優化非專業素質教育體系。例如:思政課程,讓學生樹立社會主義核心價值觀,培育學生愛國等品行素質;職業生涯規劃課程,讓學生認識自我,認識職業,對擇業更加理性;心理健康課程,提高學生心理素質;勞動課程,養成學生吃苦耐勞素質;體育俱樂部,學生選擇自己感興趣的體育項目,鍛煉健康體魄;非專業社團,重點培養學生特長素質,如攝影、圍棋和茶藝等。
(二)深化專業教學改革,為專業素質培養奠定基礎
行業、企業參與教學體系構建;以工作過程為導向,優化課程設置和教學內容;改革教學方式,推行“學、教、做”一體化教學模式,讓學生掌握一定的專業知識和操作技能,為學生行業基本素質和崗位素養奠定基礎。
(三)“遞進式”實踐教學體系,職業素質培養的“始發站”
職業素質培養和職業活動不能割裂,要注重在校內實訓過程中培育學生職業素質。學院應用化工技術專業校內實踐教學體系包括基本技能、專業技能和綜合技能實訓,在實訓過程中,不僅學生的技能得到遞進式提高,職業素質的培養也應該是螺旋式發展。1.基本技能實訓。化工技術類專業學生進行實驗操作所需的基本技能,內容包括玻璃儀器的洗滌、稱量工具的使用、精密量器的選用、實驗室的安全及應急處理等,在實訓中要引導學生逐步認識所學專業特點,使學生形成對化工行業的認同感并具備扎實的基本技能。通過實驗室常見事故的預防與處理培育學生安全意識;通過實訓室設備的近距離接觸,跟化工專業有關的生活中常見的項目檢測,引導學生培養職業認同感;通過實訓過程中的相互幫助,感受到合作意識和溝通能力的重要性;通過玻璃儀器、稱量工具等的規范操作,培養學生嚴肅認真的科學態度。2.專業技能實訓。主要項目有化工識圖與繪圖實訓、管路拆裝、化工儀表與自動控制實訓、化工單元設備的手動和自動操作實訓、化工單元仿真培訓等,重點培養學生行業素質包括安全意識、責任意識、團結協作能力、溝通能力等方面的素質。通過認識、體驗化工單元設備的大型化、自動化,進一步培養學生對化工行業的職業認同感;通過充分了解設備特性,規范操作,養成安全意識;通過分組實訓,認識到只有小組成員間相互協作、溝通才能完成任務,養成協作、溝通的習慣。3.綜合技能實訓。主要項目有丙烯酸甲酯合成、乙醛氧化制乙酸等工藝仿真操作。通過對設備的開停車操作、正常運行和事故處理等模擬操作,實現了對整個化工工藝過程、DCS控制的演示。通過認識自動控制系統、自動信號與聯鎖保護系統等,降低學生對化工行業安全的擔憂,提升學生的職業認同感;通過設備與設備之間的相互影響,強化安全意識;通過現場操作和DCS配合,領悟溝通、協作的重要性;通過事故處理,提高學生應急事故的應變能力。通過實訓,進一步拉近學校學習和企業實習的距離,使學生對將來的工作有一個深入的了解。綜合技能實訓是對專業技能實訓的綜合和升華,針對學生職業素質的培養,除了繼續對行業素質進行養成之外,要注意崗位素質的培養,通過工藝過程仿真實訓,認識不同的崗位職責,理解不同工種、相同工種不同崗位對職業素質要求的不同。綜合實訓對學生職業素質的進一步提高起著關鍵作用,在校內實踐和校外頂崗實習兩者之間起著“承上啟下”的作用。
(四)各層級職業技能大賽,學生職業素質培養的“加油站”
職業技能大賽在注重考察學生利用所學知識和技能解決實際問題能力的同時,也對學生的職業素養比如心理素質、溝通和協作意識、安全意識、規范操作、敬業精神和自信心等提出了具體要求。通過組織學生參加不同層級的職業技能比賽,鍛煉學生接受挑戰的心理能力,充分認識溝通、協作職業素質的重要性。實踐證明,逐漸成熟的各層級職業技能比賽,可以成為學生重塑信心和堅定職業遠景的得力載體[2]。1.建設專業社團,有利于選拔人才。組建綠色化工生產、火眼金睛、化工生產設備維護等專業社團。從大一入學后,選拔學生,組建社團,在專業教師的指導下,逐漸參與洗滌劑的生產、實訓設備的管理和維護等項目,優秀者作為實訓指導教師的助手參與實訓教學,并作為各級大賽的種子選手。通過社團組織的相關活動,學生在提高操作技能的同時,還能培養自主學習的能力、協作和溝通能力、自我管理能力和創新能力。2.廣泛開展校級比賽,營造人人參與的良好學習氛圍。學院層級的比賽由專業社團組織,可以提高學生組織能力;比賽沒有名額的限制,參與面比較廣;賽項參考省賽、國賽,為省賽和國賽選拔隊員。例如化工管路拆裝大賽是團隊操作項目,既考核學生拆裝工具的正確選擇和使用、管路的拆裝順序、閥門、法蘭等的拆裝等操作技能,又對職業素質提出了具體要求,團隊協作的好壞直接影響拆裝的質量和速度;細節問題比如物件的整齊擺放、考核場所衛生等也納入了考核標準。通過大賽,以賽促學,以賽促練,提升參與學生的操作技能和職業素質。3.積極參加省賽,鍛煉隊伍。通過公正的賽前選拔、有效的賽前訓練、緊張的現場參賽、全面的賽后總結,學生的操作技能和職業素養得到顯著提高。以化工生產技術大賽為例:精餾實操環節三個學生分工合作、各司其職,既要規范操作、保證精餾設備安全運行,又要保證濃度達標的同時最大程度體現產量,充分體現了化工企業最看重的協作、溝通和安全等職業素質;仿真環節階段重點考核學生解決問題、分析問題的能力。
(五)化工博物館是職業素質培養的“中轉站”
化工博物館分為內館和外館兩部分,內館中展示化工發展史和企業捐贈的儀表和閥門等;外館將框架結構施工,對企業贈送聚合釜等大型設備安裝,真實還原企業的生產環境。要挖掘化工博物館的育人功能,培養學生職業素質。內館的化工發展史,培養學生職業自豪感和認同感;通過化工博物館還可以培育安全意識,進入博物館參觀或學習之前,都必須先接受安全教育課程,進入外館,必須佩帶安全帽,扶著樓梯上二層平臺參觀,對能接觸到管線、閥門和開關等不能隨便亂動,通過上述規定,安全的理念滲透到每個人意識、每一步動作。使化工博物館成為培育學生職業素養的“中轉站”。
(六)校內企業是職業素質培養的“中試基地”和“練兵場”
與第三方檢測企業青島中一監測有限責任公司合作,在院內投資建設分公司,負責學院所在區域西海岸經濟新區的業務。校企雙方簽署協議,企業負責管理和經營;校方安排指導教師和實習學生;通過合作,達到校企雙方互利共贏。校方提供場地、人力和智力,企業節省了經營成本;學校可以更加自由的安排多批次的學生進行頂崗實習,有利于校方的教學安排。校方以校內企業作為“中試基地”,檢驗在校內實踐過程中職業技能和素質培養的情況,查找不足,及時采取措施。也作為學生外出頂崗實習之前“練兵場”,讓學生逐漸適應“學生”向“員工”身份的轉變,為第三學年的頂崗實習打下基礎。
(七)頂崗實習是職業素質培養“終點站”
頂崗實習階段,學生分配在不同的企業、不同的崗位,所要求的崗位技能和素質不盡相同,學校要采出措施,避免“放羊”現象的發生。專業導師制的實行,有利于學生頂崗實習過程中崗位素質的培養。學院要求學生在每周總結中要體現崗位素質的學習情況;各導師在批閱周記、專業指導、畢業答辯過程中要注意崗位素質的提煉、總結;注意和企業指導教師交流學生崗位素質的不足。這個階段對學生職業素養的培養來說最為關鍵,是職業素質培養的提升階段。
(八)企業文化和校園文化的無縫融合,是職業素質培養的“催化劑”
對于化工專業而言,用企業文化規范學生的行為,讓學生在實訓過程中,感受和學習企業文化,有利于學生進入企業后的角色轉換。實訓室的文化建設要具有學習、警示和職業素質培養的功能。1.學習功能。主要實訓項目、設備功能、帶控制點的工藝流程圖、操作說明等全部上墻,有利于學生操作技能的提高。2.警示功能。利用警句、警示牌、洗眼器、急救藥箱和滅火器等,提醒操作者注意安全,培育安全意識。3.職業素質培養功能。實訓室職業氛圍營造要體現化工企業對產品質量“管理嚴格”,對化工設備“規范操作”,和班組同事“協作溝通”,對化工過程“安全生產”,對環境“責任關懷”的要求,具有職業素質培養功能。
三、保障措施
(一)健全素質培養機構,提高學生職業素質
學院成立公共教學部、知行書院,健全校內非專業素質教育體系,為化工技術類學生公共素質教育提供了保障;教務處加強實踐教學管理;團委管理社團,社團活動注重向專業化、職業性、技能型方向發展。為學生行業素質和崗位素質的培養打下基礎。
(二)加強與企業溝通聯絡,攜手實現共贏
高職院校學生職業技能和素質的培養離不開校企合作,但是企業的主要目的是盈利,對于校企合作積極性不高,所以目前校企合作主要靠領導的人脈。為了使校企合作健康、穩定的深入發展,學院主要采取以下辦法:一是建立聯絡機制,成立校企合作處,加強與政府有關部門、行業協會和企業的聯系和溝通,協助各二級學院接觸、了解、掌握相關企業單位的情況;二是服務機制,學院舉辦青島市中小企業產學研對接洽談會,營建協同創新、融合發展的平臺,企業提供項目,學院提供科研支持,共贏發展。
(三)推進技能競賽月,同步提升技能和素質
為深入推進技能大賽常態化,以培養學生職業技能和素養為目標,以賽促學,以賽促教,進一步提高人才培養的質量和水平,使更多的學生有機會參加校級培訓和選撥,學院規定每年11月份為技能競賽月,將院級比賽覆蓋到所有專業、所有學生,參與面廣泛。比賽項目對接市賽、省賽和國賽,為上一級大賽選撥精英人才。深化與企業合作深度,由企業贊助大賽經費,派出專家參與大賽命題和比賽過程,為其選撥人才。廣泛宣傳技能競賽月中獲獎的學生,激發學生學習興趣,鼓勵學生提升操作技能和職業素質。
(四)“下午茶”座談會,鼓勵更多學生走向成功
院長親自和省級以上競賽獲獎師生在T-garden共飲下午茶,鼓勵師生;學院將學生獲獎的事跡進行宣傳,用他們的勵志成長經歷感染、教育更多的學生,引導更多的學生參與,走向成功。
四、培養成效
(一)職業技能大賽獲得佳績
學院榮獲獲第三屆“隆騰杯”山東省大學生化工過程實驗技能競賽二等獎;首屆山東省化工生產技術技能競賽,學院代表隊獲得團體二等獎;2014年山東省職業院校技能大賽(高職組)“工業分析檢驗”項目競賽,獲團體三等獎。
(二)就業能力突出
2014屆應用化工技術專業畢業生135人,畢業生網簽率為54.8%(全院平均46.1%)。正式就業率為90.37%(全院平均88.81%),整體就業率為98.52%(全院總體就業率為97.47%)。