基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的化工原理實驗項目化教學模式研究

譚鳳玉,周曉玉，李 松，李金輝,趙 丹

(六盤水師范學院 化學與材料工程學院，貴州 六盤水 553004)

項目化教學通過實施一個完整的項目而進行的教學活動，其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力[1]。項目化教學以項目目標作為行動導向，以項目課程載體，以學生為主體，由學生自主構(gòu)建知識框架，并與實踐技能融合，成為教學方法研究的焦點。項目化教學的指導思想是將一個獨立的項目或任務(wù)交給學生，教師起輔助作用，讓學生自主把握和完成每一環(huán)節(jié)，增強實踐技能和分析解決工程問題的能力。教學目標從理論知識的學習向培養(yǎng)工程技術(shù)實踐應(yīng)用能力轉(zhuǎn)變，人才培養(yǎng)目標從傳統(tǒng)型向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變。

1 項目化教學的必要性

化工原理實驗是將化工原理課程理論知識轉(zhuǎn)化為實踐操作的橋梁，具有較強的工程應(yīng)用性?；ぴ韺嶒炚n程重視工程基本概念和基本理論，主要研究各種典型單元操作過程中的基本原理及常用設(shè)備的構(gòu)造，設(shè)備選型及工藝計算[2]?；ぴ韺嶒炇且婚T重在強調(diào)實踐性和工程觀的課程，項目教學法與化工原理實驗的有機結(jié)合，教師利用工程技術(shù)優(yōu)質(zhì)資源，開展教學活動、改進教學方法、實施教學評價等，學生利用實踐，提高分析和解決實際問題的能力，充分激發(fā)主動思維和創(chuàng)造思維，使課堂教學結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的“以教為主”向“以學為主”轉(zhuǎn)變，真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

我校于2014年成立了化工原理實驗室，總面積240平方米，擁有篩板精餾塔實驗裝置、傳熱系數(shù)測定實驗裝置、氣體吸收及塔效率測定實驗裝置、流體力學綜合實驗裝置等14套大型化工原理實驗裝置。面對全校開設(shè)了相關(guān)專業(yè)化工原理實驗教學大綱及培養(yǎng)方案要求的單元設(shè)備操作：離心泵曲線、恒壓板框過濾、雷諾實驗、伯努利方程、傳熱、精餾、干燥、吸收、萃取、流體流動等，主要分為專業(yè)基礎(chǔ)型實驗、化工虛擬仿真實驗、綜合應(yīng)用型實驗、設(shè)計型實驗四個層次。近年來，六盤水師范學院積極響應(yīng)高等教育政策，以轉(zhuǎn)型發(fā)展為主，將人才培養(yǎng)目標定位為“應(yīng)用型人才”，著力培養(yǎng)教師、工程師等應(yīng)用型人才。在我院培養(yǎng)應(yīng)用型人才和進行教學示范中心建設(shè)的過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的化工原理實驗教學內(nèi)容及方法無法滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標，需要改革教學模式等而引入項目教學法。

2 項目化教學應(yīng)用研究

化工原理實驗項目化教學，是以實際或者虛擬項目為載體，以完成項目任務(wù)為實踐中心來組織、編排課程內(nèi)容，并以完成項目為主要的課程學習方式，讓學生經(jīng)歷有項目任務(wù)、有產(chǎn)量產(chǎn)出的獨立工作、團結(jié)協(xié)作、成果展示、經(jīng)驗總結(jié)等一系列完整的工作過程[3]。其目的在于加強課程內(nèi)容和工作之間的相關(guān)性，整合理論與實踐，提高學生職業(yè)能力的培養(yǎng)[4-5]。以我院組織學生參加"全國大學生化工實驗大賽"為契機，化工原理實驗項目化教學采用"完整的行動模式"將一個獨立的項目或任務(wù)交給學生去完成，變單一性學習為協(xié)作型學習。

2.1 制定計劃

項目教學法應(yīng)用于我院化工原理實驗課程，主要是以單元設(shè)備操作為主，結(jié)合化工專業(yè)人才培養(yǎng)方案，制定相應(yīng)的教學大綱，編寫教案。分析項目設(shè)計的要素及評價條件，合理制定項目教學法實施前的工作計劃，比如制定調(diào)查問卷， 進行問卷調(diào)查等。以及合理制定項目教學法的具體實施過程、計劃，如項目制定、項目實施規(guī)劃、項目評價體系制定等，有步驟有目的的實施教學。

2.2 項目制定

在制定實驗項目前，對學生進行訪談和問卷調(diào)查，針對化工原理課程所學的單元設(shè)備單獨或者串聯(lián)操作制定相關(guān)實驗項目。精餾利用回流分離混合物得到高純度產(chǎn)品，是化工應(yīng)用中基本的單元操作，大部分有機化工工廠都需要類似的裝置進行液體混合物的產(chǎn)品分離和物料提純。項目以某石油化工廠裂解氣體分離車間為例，通過吸收塔脫除裂解氣中的二氧化碳。液體混合物濃度、吸收劑用量及溫度、進料條件、塔板數(shù)量、進料板位置選擇、塔的操作溫度及壓力條件、產(chǎn)品分離要求等數(shù)據(jù)均來源于實際工廠。設(shè)計六個子項目：

(1)分離方法及單元設(shè)備選擇-吸收；(2)吸收塔基本理論知識的掌握；(3)工藝流程圖繪制；(4)模擬裝置的搭建；(5)吸收塔的實際操作；(6)產(chǎn)品分析測試。

2.3 項目實施

項目實施過程大致如下：(1)明確項目目的、教學內(nèi)容要點及評價規(guī)則；(2)通過自編實驗講義提供必需的資料，進行必備的知識技能學習，比如Aspen Plus，CADWORX等；(3)各個單元設(shè)備操作任務(wù)的學生完成情況；(4)教師考核、綜合評價項目實施效果和總結(jié)反饋信息。

2.4 項目評價

項目評價體系主要內(nèi)容、形式如下：(1)研究思路是否明了、邏輯是否合理；(2)工作態(tài)度是否端正；(3)理論知識掌握是否扎實、操作技能是否熟練；(4)工藝流程的物流走向及設(shè)備進出口模型建立是否合理；(5)工藝流程的操作界面(圖紙層面)是否規(guī)整；(6)流程模擬結(jié)果的可靠性與準確度；(7)對比實際工程生產(chǎn)數(shù)據(jù)，比較工藝優(yōu)化結(jié)果的偏差大?。?8)節(jié)能優(yōu)化是否合理、是否符合環(huán)保要求等；(9)學生自評互評體系；(10)解決工藝問題創(chuàng)新性等其他可靠的評價指標。

2.5 信息反饋

項目信息反饋主要內(nèi)容如下：(1)通過化工原理實驗項目化教學，折射出傳統(tǒng)的教學模式存在的問題；(2)對比項目教學法實施前后，學生對化工原理實驗課程的認知水平是否有所提高和改變；(3)學生是否愿意參加項目化教學模式的課程學習，以及參加后的感受；(4)通過項目化教學，學生的創(chuàng)新能力、實踐能力、工程技術(shù)能力及思維能力的提升作用；(5)通過項目化教學，對培養(yǎng)應(yīng)用型人才的促進作用、課程更新作用以及及學校辦學進程的推動作用。

3 項目化教學效果評價

通過化工原理實驗課程的項目化教學模式和教學內(nèi)容改革研究，激發(fā)了學生對該課程的學習興趣，提高了學習的主動積極性，同時課程的教學效果得到很大提升，促進教學模式改革，極大地推動了我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

3.1 明確教學和學習目標

在項目化教學實施的過程中，教師有明確的教學目標，學生也有專一的學習目標。教師根據(jù)化工專業(yè)人才建設(shè)方案，制定相關(guān)的人才培養(yǎng)目標，構(gòu)建合適的課程結(jié)構(gòu)體系，編制化工原理實驗課程教學大綱，分配教學任務(wù)。學生在學習的過程中，明確項目任務(wù)和實驗?zāi)康?，在完成項目的過程中，不斷提高運用化工原理理論知識和信息技術(shù)手段分析解決工程問題的能力。

3.2 激發(fā)學生主動性學習

在項目化教學過程中，學生帶著有目的的產(chǎn)出任務(wù)去完成項目，激發(fā)學生自主學習的熱情和提高獨立分析實際生產(chǎn)中遇到此類問題的能力。在完成實驗項目的過程中，學生自主查閱及搜集文獻資料、設(shè)計實驗方案、制定實驗計劃、實施實驗方案、改進實驗方案、完成項目任務(wù)、分析問題、總結(jié)經(jīng)驗，始終處于主動的學習地位，其學習能力和分析、解決問題的能力得到大幅度提高。

3.3 提高學生工程技術(shù)能力

近年來，我校以轉(zhuǎn)型發(fā)展為主，結(jié)合地區(qū)礦產(chǎn)資源等區(qū)位優(yōu)勢，積極推進“產(chǎn)-學-研”合作。學生進入企業(yè)學習、實踐鍛煉，把所學的課本理論知識投入到工廠生產(chǎn)過程中，同時，通過實際接觸設(shè)備，使得理論知識得到鞏固和深化，從表象認識上升到動手操作，不斷提升自己的工程認知水平和知識轉(zhuǎn)化的能力。在項目化教學過程中，學生根據(jù)項目任務(wù)，明確項目需要達到的目的，學習必需的理論知識，并將其應(yīng)用到實際項目中。項目完成后，總結(jié)經(jīng)驗并將其轉(zhuǎn)化為實踐技能，用于分析解決實際的工程操作問題。總之，通過項目化實踐教學，學生的工程認知水平和技術(shù)能力得到提高。

3.4 提高儀器設(shè)備利用率

在未實施項目化教學之前，傳統(tǒng)的化工原理實驗?zāi)Ｊ酵Ａ粼隍炞C性和綜合性實驗上。課程結(jié)束后，形成"人走門關(guān)"的現(xiàn)象。在未進行項目化教學之前，化工原理實驗相關(guān)設(shè)備裝置僅在教學時段內(nèi)開設(shè)化工原理實驗，其他時間大部分設(shè)備處于閑置狀態(tài)，儀器使用率較低。在開展項目化教學后，學生可以結(jié)合自己的課程安排，靈活合理地規(guī)劃實驗時間，合理利用相關(guān)化工原理實驗設(shè)備，使其處于運轉(zhuǎn)生產(chǎn)狀態(tài)，儀器裝置的利用率大大提高。

4 結(jié)束語

項目化教學法實施的過程中，融入了虛擬仿真、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，教學質(zhì)量得到大幅提升。學生處于主體地位，獨立分析、思考，通過教師的引導，打破了傳統(tǒng)的“教師講什么，學生就學什么”的教學格局。以學生為核心，以完成項目任務(wù)為目標，激發(fā)學生對該門課程的學習興趣，促進學生在團結(jié)協(xié)作、交際溝通等能力提高，培養(yǎng)學生團體意識和創(chuàng)新精神。通過化工原理實驗課程的項目化教學實踐，教師的教學目標和學生的學習目標都很清晰，學生的主體地位得到體現(xiàn)，提高了學生綜合運用專業(yè)知識解決工程技術(shù)問題的能力。結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，充分利用六盤水地區(qū)豐富的煤炭、礦產(chǎn)資源，努力培養(yǎng)符合社會需求的應(yīng)用型人才。