精馏一体化教学的探索

背景

精馏在化工企业中应用最为广泛单元操作之一, 也是化工工艺专业学生学习的重点内容, 传统的精馏教学模式使得理论和实际操作学习分开, 在教学过程中, 师生有同样的感悟:在学生上理论课的过程中, 学生在课堂感觉枯燥无味、知识模糊, 同时学到的知识不能及时得到应用与巩固。学生到上实践课时, 理论知识没有及时的应用, 可能已经忘得一干二净。这样一来师生用了大量的学习时间, 但是教学效果很差。这就使得我们必须开发理论与实践相结合的“一体化”教学模式。

一、建立三级实训模块体系

1. 教学过程的设计理念

在精馏的教学过程中, 我一直致力于探索新的教学模式以达到更好的教学效果。为了培养具有一定职业工作能力的学生, 我将精馏部分教学内容的设计紧紧围绕化工总控工培养的目标要求, 坚持以就业为导向, 以操作性、实用性为特征, 在教学过程中将理论教学和实践教学相互贯穿、融为一体, 体现了以实训内容为中心、以任务驱动为依据、以模块教学为导向、以课堂设计为载体、以提高学生职业素质为目的的一体化教学模式。

2. 以工作过程为载体的实训模块的三级设置

为使学生能够循序渐进的学好本部分内容, 实现一体化设计思想, 我以工作过程为载体设计了三级实训模块, 形成从低到高、由简到难、从基础知识到培养综合能力逐级提高的多层次模块化教学体系。每个模块都采用提出问题——分析问题——查找资料——解决问题——归纳分析的五步教学环节的加以实现。每级实训模块内容如下:

1) 仿真精馏塔单元实训模块:

仿真精馏塔单元实训模块是利用东方仿真的精馏塔单元仿真模拟石油化工中丁烷精馏分离的操作过程, 以计算机上的精馏塔单元仿真DCS控制系统和模拟现场操作为教学媒介。主要包括流程介绍, 精馏开车, 正常停车, 事故处理等内容, 通过学习及反复练习掌握DCS系统的操作方法, 并锻炼自主学习, 分析问题, 解决问题的能力。

2) 精馏现场操作实训模块:

精馏现场操作实训模块以完成“20%乙醇的水溶液分离操作”工作过程为教学项目内容, 完成开车、正常生产、停车、异常现象的及时处理和产品分析等内容的学习。在该模块学习中, 采用纯手动的操作过程进行真实的乙醇精馏分离操作, 通过操作学生能够直接观察精馏塔内的传质传热过程, 并得到相应的产品, 提高学生的现场观察分析能力和实际操作能力。学生分成若干个项目小组开展学习活动, 通过项目贯穿所学知识, 锻炼学生沟通和团队合作的能力。

3) 粗甲醇双效三塔精馏操作实训模块:

粗甲醇双效三塔精馏操作实训模块是在煤制甲醇流程中的甲醇精馏工段为工作过程进行精馏内容的综合项目实习, 他综合了DCS控制和现场操作两部分内容, 直接模拟了工厂中甲醇精馏工段的全部流程和工作过程, 真正的贴近工作环境和工作方法, 锻炼学生的综合能能力。

二、教学实践

1. 教材编写一体化

精馏塔装置仿真操作教材是由本校主编的校本教材。该教材采用模块式编写, 适合三级模块教学, 并且采用提出问题—解决问题—归纳分析的思路组织教材内容, 引导学生层层发现问题, 自主解决问题。

教材是以实际的精馏塔单元操作过程为依据, 结合计算机模拟仿真技术开发的适合化工生产技术培训和化工工艺专业教学和培训的的软件系统, 并整合精馏的现场操作指导和精馏甲醇生产中的实际应用, 将精馏的基本原理、装置的仿真训练、实际操作和模拟化工生产有机地融合到一起, 做到了“教”、“学”、“做”一体化。

2. 教学内容一体化

根据化工总控工职业岗位和技术领域的任职要求, 结合企业的实际需要, 参照相关职业资格标准, 毕业生需要具备一定的知识、能力和素质, 即精馏流程的认识, 依据规程进行开车, 停车, 及正常生产, 异常现象的及时处理, 相关设备的维护、设备流程操作改进和开发能力及良好的职业素质。根据以上要求, 我们以实训为中心构建了三级实训模块体系, 教学内容由仿真精馏塔单元实训模块、精馏现场操作实训模块、粗甲醇双效三塔精馏操作实训模块组成。教师根据各模块的要求综合教学内容, 重新组织课程, 将理论教学融入到实践教学中, 讲授与实践教学时间比为1∶3, 将教学的切入点始终定位在全程培养和提高学生实践能力上。

3. 学材编写一体化

学材是从学生学习的角度来指导帮助学生完成学习任务的工具, 它不是传统教材的替代品, 而是传统教材的进一步发展, 他甚至可以指导学生早使用教材方面取得更好的学习效果:学生按照学材的要求, 从传统教材及其他专业技术中找到所需的信息, 并完成任务。

学材应主要包括:课业名称;课时数;学习情境和学习任务描述 (包括具体任务、完成形式和基本要求等) ;学习目标;学习内容引导;背景介绍;评价建议;学习建议与说明等内容。学材的编写是我在教学准备环节中的主要任务。

学生通过对学材的阅读, 明白本次课的主要内容及重点难点, 了解自己应达到的目标, 准备在学习过程中需要准备的学习材料等, 然后根据学材提出的层层问题不断深入学习。

4. 教学组织一体化

著名教育学家陶行知曾说过:“教学做是一件事, 不是三件事, 要在做上教, 在做上学”。学生学习的过程实际上就是学生主动获取、整理、贮存、运用知识和获得学习能力的过程, 因此, 我在指导学生学习时, 尽量避免单纯地、直露地向学生灌输某种学习方法。有效的能被学生接受的学法指导应是渗透在教学过程中进行的, 是通过优化教学程序来增强学法指导的目的性和实效性。

在讲解中, 教师先创设与化工生产及生活相关联问题情景, 充分调动学生求知欲, 并以此来激发学生的探究心理。然后将不同的学习内容制定为不同任务, 学生以完成此任务为目标[5], 根据工作页中提出的层层问题, 通过自主探索, 合作探究, 进行完成任务的实践。通过任务驱动法可以使锻炼学生的自主学习、培养创新能力的目标。让学生在探索性实践中自己摸索方法, 观察和分析现象, 从而发现“新”的问题。从而培养学生的发散思维和收敛思维能力, 激发学生的主动学习能力。在实践中要尽可能让学生多动脑、多动手、多观察、多交流、多分析;老师要给学生多点拨、多启发、多激励, 不断地寻找学生思维和操作上的闪光点, 及时总结和推广。

5. 考核评价一体化

课程的考核评价是教学过程的最后一个环节, 也是教学一体化设计能否真正实施的保证。考评模式可以建立一种指标评价体系。指标体系可充分为定量指标和定性指标两种, 把学生应当完成的学习内容和学习过程中所表现出的能力分为不同项目, 赋予评分标准, 并根据学生学习任务的完成情况进行评分。除了老师给予的评价之外, 学生的自我评价和相互评价更为重要, 学生可以通过提前了解评价标准, 了解本次课在知识上, 技能上, 能力上需要达到那些要求, 然后再学习过程中注意学习和锻炼, 在课程结束后, 对照评价表作出对自己的评价和对同学的评价。通过三个评价过程最后结合形成性考核成绩, 这样, 既可以督促学生完成学习任务, 又可避免考核的主观随意性, 同时还提高了学生的自我认识, 培养学生的客观公正的态度。

6. 教师能力一体化

一体化教学对教师提出了新的更高的要求, 一体化教学要求教师不仅有丰富的专业知识讲授专业理论课, 而且有熟练的操作技能指导生产实习, 成为能“文”能“武”的“双师型”教师。既要了解本专业及相关行业的发展趋势, 又要具有运用新知识、新技术、新工艺、新方法开展有效教学及教研能力。教师根据各自的具体情况, 取长补短, 找到“相结合”的最佳结合点、结合方法, 使自身的业务能力、教学水平和教学质量都得到提高。

小结

本课很好体现了“自主、合作、探究”的学习方式, 能使大部分同学都能积极的参与到课堂学习及课堂活动中去。通过采用一体化教学改善了之前单调的教学方法, 改善了课堂的教学环境, 改变了学生普遍厌学的现象。它使学生在轻松愉快的气氛中以体验、实践、合作与交流的方式来学习并运用所学知识。同时也丰富了学生生活, 促进了他们在整个教学活动中主动参与, 培养了他们积极的情感态度, 提高了他们的精馏操作能力, 并且培养积极主动的学习观, 并进一步达到能工作会学习的通用职业素养。通过一体化教学模式的实施同时也锻炼、培养了自己, 增强自己的工作责任心, 促使自己努力钻研业务, 苦练操作技能, 并提高了自己教学水平。