基于工作過(guò)程的《化工單元操作》信息化教學(xué)設(shè)計(jì)

劉絢艷 易衛(wèi)國(guó) 舒均杰 童孟良

摘要：化工職業(yè)教育信息化建設(shè)是當(dāng)下面臨的一大現(xiàn)實(shí)而又緊迫的重要課題。本文針對(duì)化工類(lèi)核心專(zhuān)業(yè)課程《化工單元操作》進(jìn)行基于工作過(guò)程的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐，以“萃取技術(shù)”項(xiàng)目教學(xué)為例，科學(xué)地安排教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素，支持學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而優(yōu)化教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：化工單元操作;工作過(guò)程;信息化;教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）44-0223-02

近年來(lái)，高職院校不斷探索和實(shí)踐課程教學(xué)模式改革，興起了以工作過(guò)程為導(dǎo)向的項(xiàng)目化課程教學(xué)改革，并且在眾多課程和專(zhuān)業(yè)建設(shè)中取得了較好的效果[1，2]。隨著教育信息化的不斷推進(jìn)，基于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的信息化教學(xué)也如火如荼地開(kāi)展[3，4]。目前，我國(guó)教育信息化的發(fā)展還處于粗放型階段，硬件環(huán)境大、投入應(yīng)用效果低是當(dāng)代教育信息化發(fā)展進(jìn)程中的主要矛盾。信息技術(shù)僅僅作為一種演示工具而存在，對(duì)教育的影響遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。在信息化時(shí)代中，如何將信息化技術(shù)和手段自然親切的引入到我們的課堂教學(xué)中，如何在課堂教學(xué)中適時(shí)的利用信息化技術(shù)和手段做到高效，又使教學(xué)從中獨(dú)立，形成自己獨(dú)特的魅力，是擺在高職院校廣大教師面前的共同難題。從教學(xué)者的角度出發(fā)，在學(xué)習(xí)環(huán)境和知識(shí)傳播方法都已發(fā)生改變的背景下，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)面的教學(xué)方法已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代社會(huì)的教學(xué)要求，用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的教學(xué)手段，探索一批適合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境、符合主導(dǎo)知識(shí)傳播方法的信息化教學(xué)方法勢(shì)在必行。從學(xué)習(xí)者的角度出發(fā)，為適應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代在學(xué)習(xí)上的需求，真正做到以學(xué)習(xí)者為中心，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)自主化、多元化，抓住學(xué)生喜愛(ài)網(wǎng)絡(luò)、對(duì)新生事物充滿濃厚興趣及感性思維強(qiáng)于理性思維等特點(diǎn)，借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等信息技術(shù)，開(kāi)展信息化教育教學(xué)方法改革探索與實(shí)踐具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以《化工單元操作》課程中的萃取技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行信息化教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐，應(yīng)用信息技術(shù)構(gòu)建信息化環(huán)境，獲取、利用信息資源，以工作過(guò)程為導(dǎo)向科學(xué)地安排教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)和要素，支持學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而優(yōu)化教學(xué)效果。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路與理念

在該項(xiàng)目教學(xué)中，萃取原理及設(shè)備為教學(xué)重點(diǎn)，萃取塔操作為教學(xué)難點(diǎn)。因該內(nèi)容面臨的是大量的實(shí)際工程問(wèn)題，導(dǎo)致知識(shí)內(nèi)容抽象，教學(xué)操作難度大，教學(xué)效果難監(jiān)測(cè)。因此，本文基于“情境化、精細(xì)化、扁平化和集成化”的教學(xué)設(shè)計(jì)理念，根據(jù)企業(yè)的具體職業(yè)崗位職能，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以企業(yè)典型萃取產(chǎn)品為載體，依托世界大學(xué)城進(jìn)行化工仿真空間教學(xué)，借助多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將培養(yǎng)工程技術(shù)觀念與實(shí)踐技能訓(xùn)練無(wú)縫結(jié)合。

二、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

根據(jù)企業(yè)的具體職業(yè)崗位職能，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以企業(yè)典型產(chǎn)品為載體，用化工仿真軟件模擬真實(shí)場(chǎng)景，通過(guò)在做中教、做中學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)行動(dòng)能力和職業(yè)素養(yǎng)。在此理念與思路的指引下，將六課時(shí)的教學(xué)活動(dòng)依次設(shè)計(jì)為：資訊（課前）、計(jì)劃（課前）、決策（3課時(shí)）、實(shí)施（2課時(shí)）、檢查（0.25課時(shí)）、評(píng)估（0.25課時(shí)）、拓展（0.5課時(shí)）。

（一）資訊環(huán)節(jié)

針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所賦予現(xiàn)代大學(xué)生的特點(diǎn)，我們基于世界大學(xué)城聯(lián)合開(kāi)發(fā)了集授課、資料查詢與下載、在線交流、課程考試等眾多功能為一體的完全自主學(xué)習(xí)的情景式“化工仿真教室”。課前，組織學(xué)生進(jìn)入該仿真教室，悠揚(yáng)的背景音樂(lè)響起，一座知識(shí)的高樓拔地而起，其每一層樓對(duì)應(yīng)該課程的一個(gè)教學(xué)模塊。點(diǎn)擊進(jìn)入到萃取模塊界面，每扇門(mén)對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，開(kāi)啟大門(mén)便可進(jìn)入到圖、音、文、視、動(dòng)并茂的知識(shí)預(yù)習(xí)，遇到疑難點(diǎn)可進(jìn)入圖書(shū)館進(jìn)行資料檢索或記錄筆記。因該軟件獨(dú)特的角色扮演性、高度的趣味性及適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性，大大提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

（二）項(xiàng)目需求分析環(huán)節(jié)

教師布置任務(wù)：分小組完成《丙烯酸丁酯生產(chǎn)過(guò)程中催化劑（對(duì)甲苯磺酸）的分離》工藝設(shè)計(jì)方案，并提交到世界大學(xué)城的個(gè)人空間。課堂教學(xué)過(guò)程中教師通過(guò)多媒體展示各小組方案，并與學(xué)生探討完善方案，初步得出完成該工藝需要依次完成的以下任務(wù)：①確定回收方法;②選用適宜的萃取劑;③反應(yīng)溶液中回收對(duì)甲苯磺酸的操作流程;④選擇萃取設(shè)備;⑤計(jì)算萃取劑用量;⑥萃取塔的操作。在對(duì)不同方案的討論完善過(guò)程中，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，明確本章節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（三）新知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

教師充分利用“化工仿真教學(xué)平臺(tái)”的網(wǎng)絡(luò)課程資源，聯(lián)系具體任務(wù)，重點(diǎn)解答“任務(wù)實(shí)施的理論依據(jù)”以及“完成任務(wù)所需的理論基礎(chǔ)”，并確定項(xiàng)目方案。如：利用多媒體技術(shù)展示實(shí)際化工生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用萃取技術(shù)的工藝流程，通過(guò)空間在線播放典型的萃取設(shè)備flash。將萃取過(guò)程的基本原理和典型萃取設(shè)備的結(jié)構(gòu)及操作流程形象地展現(xiàn)出來(lái)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，確保學(xué)生形象思維和抽象思維同步進(jìn)行。為了使學(xué)生真實(shí)地感受并掌握萃取單元設(shè)備的操作方法，教師組織學(xué)生在“化工仿真平臺(tái)”進(jìn)行《填料萃取塔仿真項(xiàng)目》的操作。在該項(xiàng)目下有實(shí)驗(yàn)裝置、儀表、組分分析、數(shù)據(jù)處理、思考題五個(gè)界面，學(xué)生根據(jù)質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)提示先打開(kāi)總電源開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)重相加料閥加料，并可實(shí)時(shí)檢查操作步驟查看成績(jī)。這樣，在網(wǎng)絡(luò)仿真機(jī)上學(xué)生能夠反復(fù)進(jìn)行開(kāi)車(chē)、停車(chē)訓(xùn)練，獲得了充分而又安全的動(dòng)手機(jī)會(huì)。該軟件通過(guò)對(duì)工藝流程進(jìn)行深入的剖析，利用二維和三維的動(dòng)畫(huà)技術(shù)對(duì)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物料流動(dòng)狀況和作用原理等進(jìn)行形象的描繪。它具有較強(qiáng)交互性和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸性，提供快門(mén)設(shè)定、工況凍結(jié)、成績(jī)?cè)u(píng)定、事故設(shè)置、報(bào)警記錄等各項(xiàng)功能，便于教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)，完全打破了時(shí)間和空間的局限性。

（四）項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)

教師遠(yuǎn)程組織學(xué)生在“化工仿真平臺(tái)”按《丙烯酸丁酯生產(chǎn)過(guò)程中催化劑（對(duì)甲苯磺酸）的分離》項(xiàng)目方案實(shí)施（同時(shí)播放催化劑萃取控制單元仿真項(xiàng)目視頻）。學(xué)生根據(jù)質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)的提示，按灌水—啟動(dòng)換熱器—引反應(yīng)液—引萃取劑—放萃取液—調(diào)至平衡步驟，即自主的完成了整個(gè)項(xiàng)目的冷態(tài)開(kāi)車(chē)。每個(gè)小組成員在實(shí)施過(guò)程中不斷探索，必要時(shí)可以展開(kāi)小組討論，優(yōu)化實(shí)施方案，這使學(xué)生不進(jìn)入工廠就能實(shí)際了解化工生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)和操作過(guò)程，鞏固所學(xué)知識(shí)，鍛煉獨(dú)立工作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在化工仿真實(shí)施方案時(shí)，教師查看學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施的進(jìn)度及效果，必要時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪h(yuǎn)程協(xié)助。

（五）項(xiàng)目檢查與交流環(huán)節(jié)

項(xiàng)目實(shí)施結(jié)束，學(xué)生根據(jù)質(zhì)量評(píng)分系統(tǒng)進(jìn)行自檢，也可與教師或其他小組成員通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行在線討論。

（六）評(píng)價(jià)與總結(jié)環(huán)節(jié)

學(xué)生展示項(xiàng)目方案，陳述設(shè)計(jì)思路，質(zhì)疑、答疑。結(jié)合點(diǎn)評(píng)，完善設(shè)計(jì)作品。教師總評(píng)，從專(zhuān)業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力方面總結(jié)學(xué)生在任務(wù)實(shí)施整個(gè)過(guò)程的成功與不足之處以及改進(jìn)的方向。

三、教學(xué)效果反饋

在以工作過(guò)程為導(dǎo)向的項(xiàng)目化教學(xué)中，解決了學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的三個(gè)核心問(wèn)題：一是提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及積極主動(dòng)的工作精神。學(xué)生在課堂上的地位有所改變，學(xué)生能夠真正積極主動(dòng)的探索知識(shí)，而不再是被動(dòng)的接受知識(shí)信息，成為知識(shí)信息的主動(dòng)建構(gòu)者;二是強(qiáng)化學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新精神和信息能力的發(fā)展，通過(guò)在各個(gè)環(huán)節(jié)中的互助互動(dòng)，培養(yǎng)協(xié)作式學(xué)習(xí);三是促進(jìn)學(xué)會(huì)自我反思，提高自我修正學(xué)習(xí)態(tài)度與行為的能力。對(duì)于教師而言，解決了現(xiàn)有學(xué)習(xí)資源不能滿足高職學(xué)生自主學(xué)習(xí)需求的問(wèn)題，使資源呈現(xiàn)立體化、形象化、碎片化、多元化，增強(qiáng)資源應(yīng)用的吸引力。應(yīng)用信息技術(shù)構(gòu)建的信息化環(huán)境能使有效時(shí)間內(nèi)傳輸最大量的信息，有利于環(huán)境的創(chuàng)設(shè)。學(xué)習(xí)者可以將學(xué)習(xí)時(shí)間從課堂延伸到課外，將學(xué)習(xí)地點(diǎn)從教室拓展到校外進(jìn)行個(gè)性化、自主化的學(xué)習(xí)和全方位、全過(guò)程的互動(dòng)交流。

四、結(jié)語(yǔ)

以項(xiàng)目為導(dǎo)向的信息化教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限，借助多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等探索出了新型的課程教學(xué)模式和教學(xué)方法，使教學(xué)效果實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，得到了學(xué)生、同行人士、企業(yè)專(zhuān)家的高度認(rèn)可。但是如何將教育領(lǐng)域全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)促進(jìn)教育改革與發(fā)展還將是我們需要進(jìn)一步研究和探索的問(wèn)題。

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