基于項(xiàng)目化教學(xué)的《化工設(shè)備基礎(chǔ)》教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：《化工設(shè)備基礎(chǔ)》是化工類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。結(jié)合江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)的辦學(xué)特色和教學(xué)實(shí)踐，基于項(xiàng)目化教學(xué)思路，從課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)定、課程的項(xiàng)目化設(shè)計(jì)、教學(xué)手段和考核方式改革四個(gè)方面對(duì)課改具體環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)備基礎(chǔ);項(xiàng)目化;教學(xué)改革;高職高專

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2014）42-0119-03

現(xiàn)代化工呈現(xiàn)出化工產(chǎn)品生產(chǎn)、機(jī)械設(shè)備操作、電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、信息技術(shù)運(yùn)用一體化的發(fā)展趨勢(shì)，這就需要從事現(xiàn)代化工生產(chǎn)的從業(yè)人員必須具備專業(yè)的相關(guān)知識(shí)。作為以培養(yǎng)一線產(chǎn)業(yè)工人為培養(yǎng)目標(biāo)的高職化工教育，就要擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)能夠勝任現(xiàn)代化工一線工作者的重任?！痘ぴO(shè)備基礎(chǔ)》這門課程主要教授學(xué)生化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)備選型、操作、維護(hù)技能，這些知識(shí)和技能是現(xiàn)代化工一線工作者必不可少的知識(shí)結(jié)構(gòu)[1]?！痘ぴO(shè)備基礎(chǔ)》是高職化工類專業(yè)學(xué)生所學(xué)的唯一涉及材料學(xué)、力學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)、化工設(shè)備等相關(guān)知識(shí)“量大面廣”的專業(yè)基礎(chǔ)課，如何有效地開展該課程的教學(xué)，使本課程更好地為培養(yǎng)勝任現(xiàn)代化工生產(chǎn)的專業(yè)人才服務(wù)，一直是化工設(shè)備教育工作者思考和努力的方向。

我院目前使用的教材是王紹良編著的《化工設(shè)備基礎(chǔ)》，參考教材使用的是王志斌主編的《化工設(shè)備基礎(chǔ)》。課程的教學(xué)內(nèi)容包括力學(xué)基礎(chǔ)、材料學(xué)基礎(chǔ)、傳動(dòng)與聯(lián)接、常用化工設(shè)備、化工管路、化工設(shè)備故障診斷等章節(jié)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是按照教材的章節(jié)編排順序?qū)⒅R(shí)點(diǎn)灌輸給學(xué)生，然后安排期末考試進(jìn)行理論知識(shí)的考核。這種傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端在于課程的理論性太強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)缺乏系統(tǒng)性、理論與實(shí)踐脫節(jié)、考核手段單一，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)效果欠佳、不能學(xué)以致用等[2]。

項(xiàng)目化教學(xué)具有項(xiàng)目載體、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、工學(xué)結(jié)合等特點(diǎn)，受到了國內(nèi)外職業(yè)院校教師的普遍認(rèn)可。實(shí)踐證明，采用項(xiàng)目化教學(xué)可以有效克服傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)的弊端，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性、解決實(shí)際問題的能力、教師的教學(xué)能力也得到了較大的提高[3，4]。正是基于項(xiàng)目化教學(xué)的思路，我們對(duì)《化工設(shè)備基礎(chǔ)》課程開展了教學(xué)改革嘗試，取得了解決問題的一些思路和方法，筆者從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探索。

一、教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

近年來，我院積極推動(dòng)課程教學(xué)體系改革，在實(shí)現(xiàn)具有“現(xiàn)代班組長(zhǎng)”及以上潛質(zhì)的高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，結(jié)合本課程自身特點(diǎn)和學(xué)院的現(xiàn)有教學(xué)條件，分三個(gè)層次制定了教學(xué)目標(biāo)：

1.知識(shí)目標(biāo)：掌握常見材料的特性;掌握常見化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和適用場(chǎng)合;掌握壓力容器的設(shè)計(jì)原理、校核原理;了解化工設(shè)備故障診斷的方法和原理等方面知識(shí);

2.技能目標(biāo)：能根據(jù)具體生產(chǎn)條件選擇合適材料;能根據(jù)具體生產(chǎn)條件選配合適的化工設(shè)備;能根據(jù)具體生產(chǎn)條件進(jìn)行化工設(shè)備的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì);能按照操作規(guī)范正確合理地操作化工設(shè)備;能對(duì)壓力容器進(jìn)行水壓試驗(yàn)校核等。

3.素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生用控制論、系統(tǒng)論的觀點(diǎn)來分析思考問題的能力。

通過本課程的學(xué)習(xí)要讓學(xué)生達(dá)到基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、技能夠用、素質(zhì)達(dá)標(biāo)的水平。知識(shí)目標(biāo)是基本目標(biāo)，是每個(gè)學(xué)生經(jīng)過本課程的學(xué)習(xí)都要達(dá)到的目標(biāo)。技能目標(biāo)是核心目標(biāo)，是要通過項(xiàng)目化教學(xué)，使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用、解決問題的水平，這也是傳統(tǒng)教學(xué)所忽視的地方。素質(zhì)目標(biāo)是終極目標(biāo)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不是靠一門課的學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)的，這是學(xué)生在學(xué)完本專業(yè)所有課程以后要達(dá)到的目標(biāo)，本課程的任務(wù)是為終極目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程結(jié)構(gòu)的調(diào)整與教學(xué)內(nèi)容的改革

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)整，并按項(xiàng)目化教學(xué)思路對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，通過引入從生產(chǎn)實(shí)踐而來的項(xiàng)目，使課堂所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)“零距離”對(duì)接，讓學(xué)生直觀地知道所學(xué)知識(shí)有什么用，怎么用，從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1.模塊一——知識(shí)準(zhǔn)備。主要內(nèi)容包括：（1）子模塊一：化工制圖基礎(chǔ)知識(shí)。這部分知識(shí)是新加入的內(nèi)容，因?yàn)橥ㄟ^教學(xué)筆者發(fā)現(xiàn)，在沒有專門開設(shè)《化工制圖基礎(chǔ)》的情況下，大部分化工類專業(yè)的學(xué)生對(duì)認(rèn)讀化工設(shè)備圖、工藝流程圖存在很大困難，而對(duì)于仿真實(shí)訓(xùn)和現(xiàn)代化工生產(chǎn)而言，能夠認(rèn)讀和繪制簡(jiǎn)單的工藝流程圖是必備技能，為了彌補(bǔ)這一缺陷，我們?cè)黾恿嘶ぶ茍D的一些基礎(chǔ)知識(shí)。通過學(xué)習(xí)南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“均苯四甲酸二酐”的PID圖，來介紹化工設(shè)備簡(jiǎn)圖畫法、化工設(shè)備圖的組成和基本線型的含義、工藝流程圖的認(rèn)讀與繪制等知識(shí)，最后通過讓學(xué)生繪制我院精化實(shí)訓(xùn)工廠涂料生產(chǎn)設(shè)備的PID圖來學(xué)以致用，鞏固知識(shí)，同時(shí)為以后的精化實(shí)訓(xùn)課程打下良好基礎(chǔ)。（2）子模塊二：工程材料。通過引入項(xiàng)目“根據(jù)工藝參數(shù)為壓力容器選材”，讓學(xué)生學(xué)習(xí)在給定具體介質(zhì)、溫度、壓力的情況下選擇合適的壓力容器用材，貫穿介紹常見金屬材料的牌號(hào)知識(shí)，鋼的熱處理知識(shí)，金屬防腐知識(shí)，為模塊二反應(yīng)器的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)提供選材知識(shí)準(zhǔn)備。（3）子模塊三：力學(xué)基礎(chǔ)。通過引入項(xiàng)目“攪拌軸的尺寸設(shè)計(jì)”，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況建立力學(xué)模型、進(jìn)行受力分析的能力，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和校核，最終選擇合適的設(shè)備構(gòu)件尺寸，為模塊二反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供知識(shí)準(zhǔn)備。（4）子模塊四：機(jī)械傳動(dòng)與聯(lián)接。通過引入項(xiàng)目“傳動(dòng)類型的選擇與維護(hù)”，鍛煉學(xué)生根據(jù)實(shí)際需要（傳動(dòng)距離、傳動(dòng)比、使用壽命、成本等）來合理選擇傳動(dòng)類型的能力。（5）子模塊五：壓力容器。通過引入項(xiàng)目“壓力容器壁厚計(jì)算與強(qiáng)度校核”，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)工藝參數(shù)來計(jì)算低壓薄壁容器的厚度的能力以及對(duì)現(xiàn)存設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度校核的能力，為模塊二化工設(shè)備簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)提供知識(shí)準(zhǔn)備。

2.模塊二——典型化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)。這部分內(nèi)容是本課程的核心，是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)備方面核心能力——知識(shí)、技能應(yīng)用能力的部分，也是項(xiàng)目化教學(xué)最集中的地方。（1）子模塊一：塔設(shè)備。引入項(xiàng)目“塔設(shè)備的類型選擇”，引導(dǎo)學(xué)生從生產(chǎn)能力、分離效率、塔壓降、操作彈性、結(jié)構(gòu)、制造及造價(jià)等方面對(duì)板式塔和填料塔進(jìn)行系統(tǒng)的比較，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)具體生產(chǎn)工藝選擇合適塔型的能力（實(shí)例：設(shè)計(jì)一個(gè)生產(chǎn)工業(yè)酒精的精餾塔，相關(guān)參數(shù)給出，請(qǐng)選擇合適塔型）。（2）子模塊二：換熱器。首先介紹換熱器的分類，重點(diǎn)介紹化工生產(chǎn)使用最廣泛的四類管殼式換熱器——固定管板式、U型管式、浮頭式和填料函式，采用對(duì)比教學(xué)法，從流體性質(zhì)、溫度、壓力、允許的壓降范圍、單位換熱面積、管程和殼程清洗難易程度、價(jià)格及安全性等方面系統(tǒng)比較四種換熱器的優(yōu)缺點(diǎn)，然后引入項(xiàng)目——煉油廠擬用一列管式換熱器通過回收某油品的熱量來加熱原油，油品流經(jīng)管程，冷熱流體的平均溫度差為54℃，請(qǐng)選擇合適的列管換熱器。然后指導(dǎo)學(xué)生查閱資料來判斷要不要考慮管程和殼程的清洗和維修方便，要不要考慮溫差補(bǔ)償，要不要考慮設(shè)備耐壓，逐步引導(dǎo)學(xué)生選出合適的換熱器類型。（3）子模塊三：反應(yīng)器。首先介紹反應(yīng)釜的組成、結(jié)構(gòu)和攪拌器的類型，重點(diǎn)介紹攪拌器的分類與選型、機(jī)械密封的分類與選型，然后引入項(xiàng)目——為某PVC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)聚合釜。我們首先采用啟發(fā)式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生從反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)出發(fā)思考設(shè)計(jì)一臺(tái)反應(yīng)釜要考慮哪些方面內(nèi)容，將項(xiàng)目分解成具體的五個(gè)任務(wù)：①根據(jù)工藝條件合理選材：對(duì)模塊一的選材內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。②確定罐體的結(jié)構(gòu)尺寸：學(xué)習(xí)高徑比的確定原理。③確定罐體壁厚：對(duì)模塊一的壓力容器壁厚計(jì)算進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固。④選擇合適的攪拌器：用攪拌器的選型知識(shí)解決實(shí)際問題。⑤選擇合適的軸封裝置：用機(jī)械密封的選型知識(shí)解決實(shí)際問題。（4）子模塊四：化工管路。主要介紹化工管路的組成，重點(diǎn)介紹閥門的分類、結(jié)構(gòu)與性能，然后引入項(xiàng)目——為某段管路選擇合適的閥門。引導(dǎo)學(xué)生從介質(zhì)的屬性（狀態(tài)、粘度、清潔度、腐蝕性）、溫度、壓力、閥門的功用（截止、節(jié)流還是調(diào)節(jié)）、價(jià)格和使用壽命等方面去選擇合適的閥門種類。

3.模塊三——故障診斷知識(shí)。這部分知識(shí)是對(duì)本課程的一個(gè)補(bǔ)充，不是本課程的重點(diǎn)，但考慮到后續(xù)課程要用的溫度傳感器方面的知識(shí)，所以我們重點(diǎn)介紹了幾種溫度傳感器的原理、使用特點(diǎn)，然后通過一個(gè)項(xiàng)目來訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)工藝條件和使用精度要求在熱電阻、熱電偶和紅外測(cè)溫儀之間進(jìn)行合理選擇的能力。

三、考核方式改革

實(shí)行過程考核與期末考試相結(jié)合，徹底打破“一考定終身”的傳統(tǒng)考核模式。在每個(gè)大項(xiàng)目完成后，教師都下達(dá)任務(wù)書——即給出類似的項(xiàng)目，學(xué)生利用課余時(shí)間完成任務(wù)書，并形成任務(wù)報(bào)告書上交給老師，教師結(jié)合出勤情況、項(xiàng)目參與情況、預(yù)習(xí)作業(yè)完成情況和項(xiàng)目完成情況（知識(shí)應(yīng)用能力、資料搜集能力、項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力及報(bào)告書寫能力等）給出該項(xiàng)目的成績(jī)。所有項(xiàng)目的成績(jī)的平均值作為過程考核成績(jī)，最終成績(jī)=過程考核成績(jī)×60%+期末成績(jī)×40%。

四、存在問題及解決方法

1.存在問題：本課程開展項(xiàng)目化教學(xué)后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了明顯提高，實(shí)際應(yīng)用能力得到了提升，但在實(shí)際教學(xué)過程中有些問題還有待解決，主要體現(xiàn)為：（1）部分學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，方案設(shè)計(jì)有一定難度，存在抄襲現(xiàn)象。（2）部分學(xué)生查閱資料和獨(dú)立思考的能力有限。（3）設(shè)計(jì)的項(xiàng)目實(shí)施方案雷同現(xiàn)象較多。（4）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐教學(xué)較少，學(xué)生缺少實(shí)操機(jī)會(huì)。

2.解決方法：針對(duì)上述問題，在以后的教學(xué)工作中，擬采取以下方法改善教學(xué)效果。（1）不能只注重項(xiàng)目化，而忽視了基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，要做到基礎(chǔ)知識(shí)夠用，即應(yīng)讓學(xué)生掌握解決項(xiàng)目化問題的充足的基礎(chǔ)知識(shí)，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平，調(diào)整基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容。例如，針對(duì)近年新生中文科生所占比例升高的情況，必須調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容安排，比如力學(xué)中的一些基本概念和理論，就要給學(xué)生“補(bǔ)課”，否則，就會(huì)出現(xiàn)部分同學(xué)上課如聽“天書”的現(xiàn)象。（2）加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，對(duì)于學(xué)習(xí)困難的學(xué)生給予一定的輔導(dǎo)。通過及時(shí)批改學(xué)生的任務(wù)報(bào)告書，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的學(xué)習(xí)困難，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即解決，不使問題積累。（3）分組教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考。例如，針對(duì)抄襲現(xiàn)象，可在下達(dá)任務(wù)書的時(shí)候采取差別化措施，即整個(gè)班級(jí)的任務(wù)書的大體框架是一樣的，但具體到每個(gè)小組的任務(wù)書在某些條件上會(huì)有差別，這樣一來可以有效遏制抄襲現(xiàn)象。（4）加強(qiáng)與化工企業(yè)的合作，為學(xué)生創(chuàng)造過多的實(shí)操機(jī)會(huì)。我們與江陰的很多本地企業(yè)（邁康升華、四環(huán)生物等）建立了良好的合作關(guān)系，學(xué)生可以到這些企業(yè)參觀、實(shí)習(xí)。（5）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，建設(shè)更好的實(shí)操環(huán)境。2011年以來，我們對(duì)精化實(shí)訓(xùn)工廠進(jìn)行了改建工作，擬用三到四年時(shí)間，建成反應(yīng)器、換熱器、塔設(shè)備、管路系統(tǒng)、分散器、干燥器齊備的實(shí)訓(xùn)基地，可以為本課程提供比較完備的實(shí)操環(huán)境。

五、結(jié)束語

基于項(xiàng)目化的教學(xué)改革，既充滿了挑戰(zhàn)，也為從事教育的教師提供了提升自我和施展才華的平臺(tái)，在今后的教學(xué)工作中，我們將在項(xiàng)目化教學(xué)的思想指導(dǎo)下，不斷探索、創(chuàng)新，著手編寫基于項(xiàng)目化模式的校本教材，積極思考《化工設(shè)備基礎(chǔ)》與《化工單元操作》兩門課程的整合方案與措施，為現(xiàn)代化工生產(chǎn)培養(yǎng)更多的專業(yè)應(yīng)用型人才。

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作者簡(jiǎn)介：閆國倫（1981-），男，江蘇贛榆人，江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院化紡系教師、講師、專業(yè)學(xué)位：無機(jī)化學(xué);研究方向：化工設(shè)備教學(xué)研究、化工原理教學(xué)研究、精細(xì)化學(xué)品工藝研究。