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化工制图是职业院校化工专业学生学习的一门重要的专业基础课程。它主要研究的是如何绘制和识读机械图样和化工图样,教学质量将会直接影响到学生对后续专业课程如化工原理、化学工艺、化工设备的学习,为学生今后在工作中解决生产实际问题和未来职业生涯的发展奠定基础。
为了达到国家教育部对高职高专人才的培养目标,使学生掌握化工制图的基本知识,熟悉化工制图国家标准的相关规定,获得绘制和识读图样的能力,在教学过程中应充分贯彻“识图为主,绘图为辅,国家标准为基础”的原则。在实践能力方面,授课时应十分注重培养学生读图能力,使其养成主动学习的良好学习习惯,具备继续学习的能力。此外,还应对学生的职业意识和职业道德的养成进行加强,同时严谨、敬业的工作作风也会为学生未来职业生涯的发展夯实基础,为其日后走上工作岗位做出充分的准备。为了使学生达到既定目标和课程要求,在几个学期的《化工制图》课程的教学实践摸索中,我主要做了如下工作来推进本门课程的教学:
一、及时关注化工制图课程的新动态、新发展,掌握新技术,促进教师自身素质的提高。当今时代,各个学科的知识都在迅速发展膨胀,各学科之间的相互作用力与渗透力的逐渐增强,体现出来的结果是教师掌握的知识在落伍,而身为人师,要提高本门课程的教育教学质量,就必须努力提高自身的专业水平。作为知识的传授与传播者,必须时刻关注本专业的最新发展,研究新问题,学习新技术,防止知识老化与脱节,以适应知识的不断更新和迅猛发展。
二、对课程内容进行整合,教学内容之间的比例重新分配,让学生学而有用。根据学生实际需要与知识基础,合理调节教学内容间的比例关系,突出识图的重要性,做到精讲多练。我将本门课程内容分为三大部分:国家标准介绍与学习、绘图、识图及相关练习。
(1)制图国家标准。图样被称为“工程界的技术语言”,在生产实际和技术交流中起着重要的桥梁作用,只有严格按照国家标准的相关规定进行绘图,才不至于影响图样使用的通用性。从学生作业和课堂练习中可以看出他们对图线的用法把握不好,符号、文字、数字等书写欠规范,画图马虎。我在教学中注意强调国家标准的重要性,指导学生作业时,重视图面质量,并把图线的使用贯穿在整个教学过程中,杜绝不规范制图。
(2)绘图。绘图部分是本门课程的重点,但是就我校毕业生的就业来看工作,学生在工作中应用很少,对绘图基础进行讲解,而对于一些补画三视图和补全漏线题,不予深究,以够用为度。另外,在教学中突出实践教学,要让学生多做必要的练习,发现学生的不足之处,以达到当堂消化和巩固的目的。重点训练学生制图的质量和准确性,鼓励学生探求和实践作图技巧,在实际识图时加以恰当运用;针对学生出现的空间想象能力不足的问题,首先,我在教学中采用了直观性教学,在教学过程中展示模型、教具来帮助学生理解,这可以将抽象的投影关系直观化,使学生易于理解掌握。其次,部分学生空间想象能力十分欠缺,对此要求学生尽量不要根据空间想象,对三视图进行形体分析,将物体分部分来根据三等关系将图线对应起来,分步解决,加强学生的绘图能力。另外,在课余时间还可以让学生动手制作一些简单的模型,便于学生实现物体与其投影的有机结合,为识读化工图样时打下坚实的基础。
(3)识图。识图部分为学习后续专业课程打下基础,通过加大此部分内容所占比例,重点对学生读图能力和方法进行训练,使本门课程易于学习,学而有用。读图部分相对来说较简单,但由于学生尚未学习专业课,图形中的很多结构都没有直观的理解。通过带领学生到实训室中绘图学习,为工艺图和设备图的学习提供很大的便利。另外,添加了焊接、建筑、机械制图的部分内容,拓展知识面。利用习题册中的练习,重点训练学生读图的能力,发现学生的不足之处,并帮助学生总结经验,将其中的一些具有规律性的方法向所有同学推广,求得制图水平的整体提高。
三、结合学生学习实际,对教学过程进行总结、探索。
1、通过几年的教学实际,我总结出学生存在这样的心理:不是因为喜欢这门课而学习,而是因为喜欢任课老师讲课风格而学习,对此,在上课时,我尽量采用幽默风趣的语言,亲近学生。并且相对于其他课程来说,化工制图课理论知识较少,学生感兴趣程度很高,这都使得化工制图课易讲易懂。在实际授课过程中,我十分注意讲课内容的连贯性和因果关系,思路清晰,将讲课内容变难为易。
2、教学中突出重点、突破难点,部分章节采用讨论式教学方式,对于较简单的知识让学生先自学,教师提问学生思考回答,最后教师做补充和点评,保证全部学生投入课堂中不掉队,既能提高学生的自学能力,又能调动学生对于学习的积极性,唯有如此才能保证良好的教学质量。同时在教学中要照顾学生的实际情况:高职学生虽然基础不错,但是班里有一部分是文科生,基础很差,化工制图课是学生接触到的第一门专业课程更是会让学生感到无所适从。学生在上课时会出现注意力不集中、扰乱教学秩序的现象,影响课堂教学效果。因此,我在教学中注重相似内容的比较,对教学内容进行筛选,做到重点突出,对教材中的一些容易忽视、容易混淆的内容,首先让学生就此讨论,最后教师分析讲解,加深记忆。
3.合理调节教学中的比例关系,以学生够用为度。化工制图课程的定位是专业基础课,所以它存在的意义就是为后续专业课程打基础。结合我院学生就业实际,加大识图部分的比重,重点要求学生能够读懂化工设备图和工艺流程图,对于绘制视图的要求是为后面的识图服务。
四、合理的教学方法决定着教学质量的好坏。
结合我院学生文科生占一定比例,且基础不好的实际,我主要采用了以下几种教学方法。
1、只有一个思路清晰的头脑,才能学好化工制图课。
化工制图课规律性很强,但不易总结,在课程中要培养学生严格的绘图识图顺序,只有思路清晰才能使学生真正明白制图的规律,从而学好这门课。空间想象能力对本门课程至关重要,但是只有少数学生这个能力较好,尤其在绘图中体现出来很大的差异。所以,我教育学生不能单纯使用这个方法,根据形体分析,将物体分部分绘制和识读。实践证明,使用这种方法,学生画图的水平有了很大的提高,更重要的是激发了学生学习制图课的兴趣与信心。
2、提高空间现象能力的方法。
(1)增强学生的感性认识,有利于空间想象力的提高。学生在高中时已经学习了立体几何,对于元素及立体的空间形象有一定的感性储备,在课堂教学过程中运用实物、模型以及学生自己制作的模型等教具帮助学生理解教学内容,将抽象的投影关系变得直观,便于学生理解。
(2)空间想象与投影分析有机结合。在读图中,着重训练学生熟练进行投影分析和正确的物、图对应的能力,并将其与丰富的空间想象力有机结合,相互促进,最终使学生达到“想的清楚,画的正确“的要求。
(3)加强实践性环节的训练。作业内容、形式和要求,对学生的学习积极性乃至教学效果会产生很大的影响。在训练空间想象力方面以补画第三试图、补全漏线等作业为主。在学生进行识图时,带领学生到实训室,利用化工设备进行讲解,不仅直观易懂,更增强了各个课程之间的联系,使学生学而能用。
3、对学生进行及时讲评、定期考核
教师必须及时掌握学生的学习情况。除批改作业外,还应及时把握学生在课程学习中遇到的疑难问题,加以辅导,尤其是重点内容要做好定期检查和小测验,以督促学生的学习、总结,使其形成良好的作图习惯。
(2)化繁为简,任务分解。在化工企业和实际生活中,将液体从低处送到高处或从一处送到另一处,最常用的输送方法就是用离心泵进行输送。单纯地布置任务,学生对信息了解并不完整,无从下手,为了使学生能更好地完成该项目,我们将该项目分为装置熟悉及流程图绘制、编制操作规程、阀门挂牌、模拟操作、离心泵开车、离心泵切换、离心泵停车、装置复原等8个项目。
(3)团队合作,完成项目。前四项任务是为学生完成离心泵输送任务必要的准备,在实施过程中,将学生分成多个小组,每套装置由一个小组共同完成规定的项目。首先规定本次实训项目及每个项目规定时间,划分实训小组,指定小组负责人,由小组负责人带领本组成员共同讨论,由团队共同完成装置熟悉、流程图绘制,在此过程中要求学生认识该套装置中所用设备、阀门、管件、仪表控制点,并按要求绘制本次实训项目带控制点工艺流程图,完成后随机抽取1名同学进行汇报,汇报完毕其他同学可以进行补充,在学生汇报基础上,选择正确的工艺流程。确定了正确的工艺流程之后,由各小组按正确的工艺流程图编制离心泵开车、切换、停车操作规程,编制完成后,随机抽取不同小组分别汇报开车、切换、停车操作规程,引导学生选择正确的操作方法,按所编制操作规程进行挂牌,需要开启的阀门挂绿牌,不需开启的阀门挂红牌,避免学生操作失误,结合学生所挂阀门情况,由各小组指派1名学生模拟操作各阀门,当确认无误后,前期准备工作即告完成。在完成前期准备基础上,将每组学生再分到控制台、泵及阀门操作和液位观察及控制3个岗位,由学生分别完成离心泵的开车、切换、停车和复原操作。在操作过程中,要求各组学生将流量调到规定数值,液位控制在规定范围,完成相关操作后,轮换岗位,完成同样操作。上述各项操作均由学生独立完成,教师在此过程中主要起主持人的作用,引导学生向正确的方向进行,为了模拟工厂实际,要求学生在操作时必须戴安全帽,以培养学生养成良好的安全习惯。
(4)总结评价,指导激励。在项目完成全部操作后,由各小组进行评估,指派小组成员对本次任务进行总结,同时对自己和同组其他成员进行点评,并对其他小组前期汇报进行评估,教师适当进行点评和激励。学生在总结过程中,把各小组在工艺流程图绘制、操作规程编制及操作过程中存在的问题和收获与其他同学进行交流和共享,让全班同学共同进步。同时,学生在对同组同学和自己进行评价时,容易发现他人和自己的优点、长处,使学生在学习过程中增强自我调控、自我反馈、交流协作、正确评价自己和他人的能力,促使学生积极、主动地学习,变“要我学”为“我要学”,使学生真正成为学习的主人。在全部操作完成后,充分肯定学生的表现,对集中存在的问题反复强调,激励学生自主学习,大胆探索,形成正确、规范的操作技能,为以后走上工作岗位打下坚实的基础。
2、企业的用工需求是:员工应具有扎实的理论功底,熟练掌握自动控制的原理和方法、自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用、现场仪表的原理及故障处理、DCS、PLC系統软件知识的掌握、计算机网络技术、传感器技术,最好系统学习过与煤化工领域相关的专业课程。
二、技术员调研分析
1、工作内容。参与新建、改造项目的施工,负责质量技术验收,确保施工图纸,资料完备;制定检修计划,负责监督执行;提出备品备件的需求计划及材料计划;做好技术管理工作,根据实际的生产,制定相应的管理制度;收集事故数据,并进行分析;对影响生产的故障,汇报至运行部及中心领导并按指示进行处理。
2、工作流程。巡检,发现问题及隐患,下发问题及隐患整改单,责任班组整改完成,进行质量验收,编制检修计划,编制检修方案。
3、职业生涯规划。三年成长为合格的化工仪表维修工,四年成长为主操,六年成长为班长,十年成长为技术员或副主任。
4、工作中所需职业资格证书。自动化仪表特种作业证,化工仪表维修工证。
5、职业知识和能力。
职业知识:电工学知识、常规仪表(温度、压力、液位)的结构及工作原理、
掌握阀门的相关知识、掌握控制系统的知识、掌握仪表的选型相关知识等、CAD制图绘图、仪表识图知识等、在线分析仪表的工作原理及仪表基础知识及适用场合。
职业能力:分析判断和处理仪表故障的能力、学习能力、公文写作能力、电脑操作能力、安全防护技能、沟通协调能力、创新能力。
三、一线工人调研分析
毕业生求职时所面临的主要困难是工作经验不足、专业基础知识不扎实、动手操作能力差。因此一线工人建议学校应加大实验实训力度,力争学生在校期间具备考取化工仪表维修工的能力;加强对学生顶岗实习过程的指导,力争学生在顶岗实习后就能独立上岗工作。
企业对一线工人的素质要求如下:
很高的学习能力、处理问题的能力、敬业精神和责任心、劳动安全意识和保护意识、对过程控制的理解和掌握能力;较高的技术资料的记录和整理能力、机器设备操作能力、团队合作及协调能力、独立工作能力、效益意识、质量意识、计算机操作能力等。
企业对一线工人的知识要求如下:
化学基础知识、环保与安全知识、化工制图知识、熟读工艺流程图和管道仪表流程图、过程检测技术、化工过程控制装置、DCS(集散控制系统)、总线控制系统知识、计算机网络与接口知识、在线分析仪表知识、PLC可编程控制器的知识、ESD紧急停车系统的知识等。
四、岗位职责调研分析
调研部门及岗位如下:
部门:仪表管理中心:综合管理科、健康环保科、生产设备科、计量科、系统分析及弱电运行部(仪表分析、仪表系统)、动力及空分运行部、气化运行部、净化及合成油运行部、检修运行部 。
岗位:科长、副科长、工程师、技术员、班长等。
科长的岗位职责:①负责组织仪表设备管理制度的修订;②负责仪表大检修项目的审批和组织实施;③参加重大基建、技措工程的方案审定和质量验收工作;④负责审核技术方案及操作规程,组织编写仪表技术改造实施方案。
副科长的岗位职责:①负责所辖装置仪表维护检修及相关技术等工作;②遵照执行中心安全管理规定、安全技术操作规程和安全技术措施,检查、监督各班组规章制度的执行情况;③对员工进行安全教育、技术练兵、技术考核;④负责审核各类设备的检修维护操作规程、检修方案和调试规程等各类规程、方案;⑤组织审核本运行部各类备品备件计划。
工程师的岗位职责:①编制修订仪表生产设备管理制度和仪表设备检修规程、技术方案、阀门检修规程、技术方案;②汇总编制各类检修计划,参与组织实施,并对检修质量进行验收;③根据仪表设备使用的具体情况,适时提出仪表设备技术改进方案。
技术员的岗位职责:①负责各自部门的仪表技术管理工作;②编制各自部门的仪表检修规程、技术方案、检修计划;③定期检查各自部门的各装置仪表运行情况。
班长的岗位职责:①负责本部门各装置仪表岗位安全生产,严格落实本岗位安全生产责任制,指挥协调本班各项安全生产活动;②严格执行岗位操作规程,控制好各部门各装置仪表各项指标;③负责监管、考核本班组目标责任制的落实情况;④负责组织管理本班组各部门各装置仪表设备巡检工作,并对工作开展情况进行监督检查、考核。
论文摘要:以全面推进素质教育为根本目的,以培养学生创新精神、提高学生实践能力为重点,建立《化工原理》课程新的教学体系,力求课程质量和教学质量达到一个新的水平。本文试根据多年课堂教学实践就《化工原理》课程的建设与改革进行分析阐述和总结。
《化工原理》课程是化工专业的一门极为重要的专业基础课,其主要内容是以化工生产中的物理加工过程为背景,依据操作原理的共性,分成为若干单元操作过程,研究各单元操作的基本原理,基本计算和典型设备。它涉及到化工生产中众多的操作和设备。它要求综合运用数学、物理、物理化学等基础知识来分析和解决化工生产过程中的工程问题,在培养化工技术人才中担负着由理及工、由基础到专业的过渡,在培养学生运用工程观点分析解决化工实际问题方面起着重要的作用。该课程有如下教学特点:涉及的知识面广泛。
学生需具有高等数学、制图、物理、物理化学及计算技术等先修课程的基础知识。工程实践性强。要求学生对于化工生产过程及设备有感性认识与了解。各单元操作过程相互独立。遵循的原理和法则各不相同,每一单元操作均可独立讲授、单独使用。设备类型多种多样,且结构复杂。为了便于学生的理解和掌握,需配以大量的挂图或设备模型。各种操作现象抽象,难于理解。老师授课时为解释清楚,需花费大量时间。大量利用公式、半经验公式或关联式进行计算,学生记忆困难。
高职院校的《化工原理》课程改革,必须转变教育思想,从根本上打破学科教育的模式,针对学生基础普遍较薄弱的特点,降低理论要求,建立以职业能力培养为根本的课程体系,打破理论课程与实践课程的界限,加大实践教学比例,突出实践技能的培养。
1课程内容的改革
《化工原理》课程经过近百年的发展完善,形成了一套完整严密的理论体系,这对于注重知识的系统性和全面性的普通高等教育,会给教学带来很大方便,但这种完整的理论体系却不适合高职教育的培养目标的要求,本着“以应用为目的,必需够用为度,加强针对性实用性”的方针,必须对该课程的传统内容实行必要的整合。根据高职高专教学特点,将教学内容分为两个模块,即基本理论知识模块和设备知识模块。
1.1基本理论知识模块
内容包括各单元操作的基本概念、定律、原理阐述,过程设备的基本计算。由于高职教学中理论学时少,学生基础较薄,本模块对原来的理论内容进行合理的精简,例如删除应用性不强的内容:传热中的热辐射、因次分析法等内容,吸收中传质机理的内容等;精简公式的理论推导,甚至直接写出公式:简化流体动力学中的伯努利方程推导,重点讲解该方程的应用和延伸。精简后的基本内容不脱离大纲要求,能够精、深、突出基本概念与共性规律。通过基本内容学习。要求学生掌握化工单元操作中最基本的共性规律知识。同时为了突出该课程的工程实践性,学习用基础理论知识去解决实际工程问题,拓宽的知识面,将与生产实际密切联系的内容适当补充进去,例如在离心泵一节中,分析讨论:如何判断汽蚀的产生?离心泵打不上液体的原因有哪些?在传热中讨论:什么是换热器的“水锤”现象?生产中为什么不采用过热蒸汽加热?在精馏、吸收章节中分析讨论:进料量的大小对精馏塔操作有什么影响?温度或压力变化对塔的产品质量有什么影响?等等。这些内容即将理论联有实际,又是学生工作后要面对的操作问题,有很强的针对性和实用性,容易激发学生的学习兴趣。
1.2设备知识模块
内容包括典型设备的构造、性能、操作原理。本模块主要通过多种实训来强化学生的设备知识,操作技能。通过单元操作仿真实训,加强理论知识的理解和掌握,使学生掌握各个基本单元过程的操作控制和调节方法,培养分析和解决生产操作中各种工程技术问题的能力;通过单元操作实训,使学生对生产设备具备实际操作技能,以便学生日后能对现行的工业生产过程进行管理,使设备能正常运行;通过课程设计使学生综合运用所学基本理论,对化工过程设备进行工艺设计或设备选型,以便学生日后能对现行的生产过程及设备作各种改进以提高其效率,从而使生产获得最大限度的经济效益。
2教学手段的改革
《化工原理》课程是一门工程实践性很强的课程,它涉及众多大型化工设备结构、复杂的操作原理及流程、大量的工程计算。采用传统教科书+黑板的教学模式,教师难讲,学生难学,因此教学手段的改革应是教学改革的重点。为了适应现代教育技术发展的需要,满足教学手段改革的需求,我们开发制作了《化工原理》多媒体电子教案。该电子教案针对高职教学,合理的对教学内容进行整合,精心编写脚本,开放实用的制作平台更有利于教学过程中对其进行修改。
实践证明,由于多媒体教学能够把抽象的概念或过程形象地展示,动态地展示设备结构、操作原理、工艺流程中物料的流动情况,使原本难讲难学的教学内容更直观、生动、形象,降低了教学难度,学习效果显著提高。利用多媒体教学能够精确做图,进行过程分析,并能方便地多次重复再现整个分析过程,减少了教师在课堂上板书时间,从而使教师将精力与时间更多地集中在知识的讲解和与学生的交流上,每节课可以节约25%的时间,利用这段时间对重点内容进行讨论或结合生产实际的操作方法讨论,这既强化了基本知识的应用,又是对教学内容的深化和补充。
3突出实践教学
高职学校的教学特点是实践课时较多。这给学生提供了理论联系实际的极好机会:一方面实践可以加深对该课程理论内容的理解,另一方面可经常用所学理论知识去认识实际,提高解决实际问题的能力。而且,理论教学与实践教学的相互交叉和反复循环,从人类发展规律看,该方式符合人类从实践到认识到再实践再认识的发展规律;从培养学生思维能力角度看,反复的实践活动能锻炼学生理论知识的纵向连贯性思考和横向分类思考,有利于培养学生良好的思维方式,使相关的理论知识转化为个体经验。为了强化学生实际操作的能力,《化工原理》的实践教学由三部分组成:化工单元操作仿真实训、化工单元操作实训、化工原理课程设计。对实训内容、过程、效果进行全程设计与控制,通过实训,使每一各学生成为能熟练操作的合格技术工人,这也是职业教育的优势所在。
3.1化工单元操作仿真实训
采用北京东方仿真控制技术有限公司的DSC仿真培训系统,利用计算机真实地再现生产中的基本单元过程,使学生在一个与化工生产控制室一样的操作环境中,通过亲自动手,反复操作,将所学的理论知识与实际生产紧密地结合在一起,加深理解化工单元过程及设备的基本原理,熟练掌握各个单元过程的实际操作技能,培养分析和解决生产操作中各种问题的能力。实践证明,化工单元仿真实训饵决了学生到现场实习只能看,不能动手,无法达到实习目的的弊端,极大地提高了学生的学习兴趣和能动性,为学生毕业后能迅速上岗操作奠定良好基础。
3.2化工单元操作实训
学生在单元仿真实训之后,对生产中的真实设备进行操作技能的培训,使学生掌握化工单元过程设备的结构、原理以及各种性能数据的测定方法和整理的方法,以便学生日后能根据不同的生产任务进行过程和设备的选择、调节,进而实现过程和设备的最优化操作,提高经济效益。例如在离心泵单元的实训中,布置给学生的实训任务是:已知一管路输送系统的管径、管长、管件和阀门的设置、流体输送量及供液点和终点的操作压力、相对位置,现有一台离心泵,但性能参数丢失,试设计一个实验,核实该泵是否能完成规定的输送任务。这样由学生设计实验内容、流程、要用的仪器、要测定的数据,变被动为主动,激发实训兴趣,提高实训效果。
3,3《化工原理》课程设计
《化工原理》课程设计综合应用《化工原理》和有关先修课程所学知识,以单元操作为主进行设计的实践环节。通过这一环节,学生可以掌握化工设计的基本程序和方法,并在查阅技术资料、选用公式和计算方法,用简洁文字、图表表示设计结果及化工制图等能力方面,得到一次基本的工程实践训练。在课程设计中,寻找一些科研或生产中的实际问题作为题目,使学生有真实的感觉,而且许多生产实际的要求和书本理论有时并不完全相同,有很多实践经验的因素,这更能体现工程实际问题的特点。从工程实际出发,学会分析解决工程技术问题,是《化工原理>课程教学的一项重要任务。
4改进教学方法
课程讲授不仅是传递人类文化知识体系,而且是促进学生认识、能力、技能等全面发展的手段,而讲授方法将直接影响以上各项目标的实现,为此必须改进教学方法。
我国高等职业教育经过20多年的发展,无论是学校数目还是在校生的数量都有了飞速的发展,已成为高等教育一个非常重要的组成部分,为我国的高等教育的改革和发展作出了重要的贡献。但由于高职教育起步较晚,在教育教学思想、培养规格、课程建设、师资水平等方面存在着一些问题,这些问题要通过深化高职教育教学改革来解决,《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)已经为我们指明了方向,高等职业教育在我国是一种高等教育类型,在不断加强理论研究的同时,仍需对专业核心课程的建设和改革投入大气力,把理论研究成果付诸实践。本文以健雄职业技术学院化学工程系核心课程改革实践为背景进行探讨。
一、基于化工行业岗位工作过程的分析,整合核心课程
本系课程团队通过大量翔实的资料分析,认为化工操作技术、化工分析技术、化工试验技术构成化工生产技术类专业的三大核心课程群,而化工操作技术的核心理论是化工原理,以化工原理为中心,有效整合多门课程,打造以化工生产岗位操作技能的训练为主、辅之以适度够用理论知识并关注学生职业发展能力的理实一体化课程,命名为化工操作技术。和后面的一年顶岗实习教育教学构成化工专业的“定岗双元”人才培养模式。
2006年,化学工程系已经整合了化工原理、化学反应过程与设备等课程为化工操作技术,在使用中积累了有益的经验。2008年,在化工操作技术课程组的努力下,有效整合了化工过程及设备(化工原理、化学反应过程及设备的整合)、化工单元操作仿真实训、化工单元操作实训、化工工艺仿真实训、化工过程及设备课程设计、化工工艺设计、化工仪表自动化、化工制图及CAD、信息检索、专业外语等课程资源。将原有的5门实训课程和5门理论课程按化工生产操作岗位工作需要,进行有机整合,按认识规律进行梳理,打破理论与实践的界限,充分体现理实一体化,从根本上断绝了“理实两张皮”的问题;以“能力为本、任务训练、学生主体、职业活动导向、项目载体、课程一体化设计”六个原则来组织课程内容和教学过程,在课程内容和教学过程中渗透素质教育和外语、德育教育,成为课程组的共识。
二、基于关注学生职业发展能力,设计课程项目化教学
课程组以化工原理为基础,把教学内容分为6个模块,每个模块由若干子项目组成,子项目由若干任务组成,以任务驱动教学。课程教学资源来源于企业,由企业提供实训设备,学院提供场地,共同组织对学生进行化工生产技术训练,学院向企业提供合格员工;已经完成课程的整体教学设计和单元教学设计;教学讲义由校企共同编制,每个模块下辖实践训练项目(基本技能和知识)、仿真操作训练项目(操作规程及操作技能和知识)、实践训练项目(操作规程及操作技能和知识)、综合实践训练项目四个项目组成。化工操作技术课程项目分为四个层次:
第一层次是基本实践训练项目。在该类项目实训中,为克服学生的畏惧心理,从对生产设备结构的认识入手,进行设备拆装训练,培训学生熟练使用拆装工具的技能、掌握设备拆装技能,并获得相关的设备知识。根据项目需要引出理论知识。
第二层次为仿真操作训练项目。通过化工仿真实训,快速掌握典型化工生产过程的操作规程和操作技能,能够熟练判断和处理事故,学习化工仪表及自动控制有关知识,能读懂典型化工生产过程的带控制点的流程图。
第三层次是实践训练项目。通过本项目训练,学生要巩固操作技能、化工仪表及自动控制有关知识,同时要学会绘制带控制点的流程图,学会编制操作规程。在该类项目实训中,为克服学生按项目实训指导书“照方抓药”,而忽视对项目实训现象的观察与分析,课程组开发了“事故”实训项目,极大地调动了学生的积极性,提高了项目实训教学效果。
第四层次是综合实践训练项目。开设综合实践训练项目,使学生成为项目的主导,教师引导学生归纳或主动总结实操和仿真中遇到的理论问题,针对项目,对本项目的理论做一个梳理和小结,以项目考核成绩的形式提交作业,提高了学生的创新能力和综合素质。项目中学生的实训结果未必在预计之中,针对学生不同设计方案的可行性,教师应具有基本的判断、评价、启发、解释等指导素质。这种较高的素质要求使项目实训指导教师尤其是缺乏经验的年轻教师得到了锻炼,不仅增强了他们分析和解决问题的能力,更重要的是培养了实事求是的科学作风和严谨的治学态度,通过实训项目教学,可造就一支高水平的双师型教师队伍。
三、基于项目化课程的推进,转变教学方法
课程组认为,项目化教学要实现四个转变。教学方法由“传统的注入式知识教育”,向适应工作要求的项目操作技术训练转变;授课方式注意采用由“连续型细节式授课”,向工作岗位技能要求内容演变;教学形式由“单一的课堂教学”,向项目化情境教学推进;考试方法由“单一的笔试”,向过程考核转变。
上述教学方法的实施,需要借助现代教学技术的应用,制作多媒体系列教学课件是必要的。课件制作应注意以下原则:
1.制作的课件要思路清晰、内容精练、重点突出、视觉效果好。新一轮的教学改革,使枯燥的、复杂的、抽象的内容以形象化和动态演示,使学生更易理解和接受。
2.授课时应用的课件,要遵循“学生为主体,教师为主导”的原则。教师不能简单地把自己当作一个“主持人”,更不能使自己成为乏味的解说员,导致课件的设计者取代教师在课堂中的地位。传统与现代教学方式要取长补短,动静结合、图文相间、师生互动,活跃课程气氛。
3.引导学生利用校园网、教学平台学习。鼓励学生通过校园网进行自主学习,通过网络教学平台与教师、同学开展交流讨论。
课题组把化工总控工职业技能鉴定要求分解到本课程教学过程之中,通过改革实践,2004级、2005级毕业生就业率达到100%,就业对口率100%;有63%的学生从事化工生产技术和控制操作岗位工作。2007、2008年的全国石油与化工职业院校学生化学检验工技能大赛和化学分析工大赛,参赛的选手均获得好成绩。
四、基于“定岗双元”培养模式,融入工学结合
课程组将原有的5门实训课程和5门理论课程按化工生产操作岗位工作需要,进行有机整合,体现理实一体化;以“能力为本、任务训练、学生主体、职业活动导向、项目载体、课程一体化设计”六个原则来组织课程内容和教学过程,并在课程内容和教学过程中渗透素质教育和外语、德育教育;对毕业顶岗实习期间从企业获取的项目进行筛选和精炼,使化工操作技术课程的项目化成为必然结果。课程内容全部由实际问题引出,课程项目全部从企业生产项目中获取,工学结合,学生实践,师生归纳总结,教学互动,以学为主,讲练结合,以练为主,配之以反刍性总结。
把理论综合运用于训练项目之中,使学生感到学有所用。首先,设计题目要有明确的化工工业背景,这样理论联系实际才能有的放矢,才能更好地调动学生的积极性,增强责任感、事业心,才能更加有利于实际能力的培养。其次,要真正做到理论联系实际,在课程设计中安排1-2次现场参观学习的环节。让学生带着问题下厂,目标明确,任务清楚,通过现场调查学习可以获取许多实际知识,提高学生的实际工作能力和专业技能。在计算机辅助设计课程中增加了AutoCAD内容,受到了用人单位的普遍欢迎。对不同层次的学生进行分组、分工并密切配合,培养了学生团结协作的能力。
五、基于能力培养模式,创新考核评价方法
课程在项目设计中,以能力培养为主,确定了课程的考核方式,课程考核从单一、终结性考核转变为以过程评价为主,拟引入第三方评价体系。考核方法是指导教师给出每天的若干考核点成绩,过程考核,得到当天的实训成绩,与学生团队自评和互评成绩按权重得出每个子项目的成绩;考核内容由7个大项目组成,大项目包括若干子项目,按难度和重要程度给出系数,权重平均,过程考核,总评得到成绩。
在考核中,注重能力培养。经过训前预习、训前计划、实训操作和训后总结四个阶段的训练,学生学习主要以实训操作为主,在考核中比重较大;通过综合标定训练项目,实现实践与理论的提升,实现反刍性实训;基于工作岗位的课程教学内容设置,实现了教学内容来源企业;课程的实施不仅丰富或改革了专业教学内容,而且基于过程导向的课程提高了学生的专业能力、方法能力、社会能力,使学生具备很强的职业能力、就业能力和可持续发展能力,课程组把这些能力培养设计成考核点,纳入考核范畴。
六、基于项目化课程整体设计,创新能力培养模式
在项目化课程整体设计中,课程组以能力培养为主,确定课程的基本目标;以企业实际的工作岗位工作过程为基础进行课程教学设计,整合各学科的课程资源,实现教育教学目标;以本系教师对企业的技术服务为根本,促进工学的深度融合和课程内容的合理选择;以建设省级及以上精品课程为建设标准和努力方向,加大改革和研究力度,不断丰富精品课程的内涵。
化工操作实践性很强,具有较大的外延性与较强的渗透性,化工产品、过程开发需要极强的实践性与群体协作性。这就要求化工技能型的培养具有不同于其它学科的特点,即专业宽、能力强、素质高。因而需要在能力和素质的培养上采取更加有效的方法和手段。项目化实训是培养学生创新能力的土壤,是树立实践观念、启迪创新思维、提高综合素质的重要教学环节,也是教学改革的重点和难点之一。近年来,我们根据高职改革的趋势和技能型人才培养的需要,对课程的教学作了整体优化设计,革新教学内容和实施方法,从模式、内容和方式上进行了创新和实践,有效地促进了学生综合素质的提高。
另外,结合教师的科研课题,在专业班遴选优秀生列为培优生,从设计性、综合性单元操作开始,培养学生独立从事科学试验和操作的能力。结合认识实习和仿真实训,培养学生的动手能力、创新能力和解决问题能力;实践操作技能由生产岗位需求确定,知识由实践需要引出。
综上所述,化工操作技术课程的实施是化学工程系“定岗双元”人才培养模式的体现之一,是建立基于工作过程开发课程的探索。化工操作技术对多门课程整合已跨越了单一学科内容,项目化内容设计不拘泥于培养职业能力,任务驱动教学进程,教学情境的设计突破了传统意义的课堂,引入企业绩效管理文化,与项目化课程的过程考核相融合,为化学工程系课程改革拓宽了思路,成为工学结合的突破点。
参考文献:
[1] 姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:科学教育出版社,
2007.
[2] 戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版
项目化改革 目标 思路 方式
【文献编码】doi:10.3969/j.issn.0450-9889(C).2011.11.014
化工单元操作技术是化工类专业的一门很重要的专业基础课程,也是与化工类相近专业(如化工机械、材料、制糖等专业)的一门重要的必修课程。对化工专业毕业生从事岗位的调查发现,岗位所需的能力大多与单元操作的内容有关。本文试根据化工类岗位对化工单元操作技术课程需要完成的能力培养要求,结合实际条件,探讨在化工专业的重点课程化工单元操作技术开展项目化教学改革的思路和做法。
一、化工单元操作技术项目化改革的目标和思路
化工单元操作技术课程的改革目标是改变传统教学的理论和实际分离的做法,通过“学中做”和“做中学”的方式,让学生边做边学,学做合一,切实提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
本课程改革的思路主要有:一是以一个实际生产任务或相似的任务为项目载体,在学生完成项目的过程中实现对学生能力的培养。项目按“方法选择――设备选型――设备安装――操作――故障维护”的思路展开。二是在项目化过程中体现学生的学习主体性,实施任务驱动,同时,强调教师的指导作用,及时纠正学生出现的大方向错误。三是根据现有条件,因地制宜地开展理论和实践相结合的一体化教学。化工类设备投资大、体积大、流程复杂,使得学校很难具备齐全的实训条件,因此,根据现有的条件,因地制宜地开展项目化教学非常有必要。
二、化工单元操作技术课程项目化改革方式
化工单元操作技术课程项目化教学,是以岗位能力为依据,以项目为载体、以工作任务为中心来选择、组织课程内容,并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式。其目的在于加强课程内容与工作之间的相关性,整合理论与实践,提高学生职业能力培养的效率。
项目化教学主要解决传统教学的理论和实践脱节,学到知识而不是形成能力的问题。在实施过程中主要通过精心选择项目、设计实施计划和结合科学合理的考核方式来实现理论和实践相结合,实现岗位能力的培养。以流体输送这一单元操作为例,根据化工类岗位对流体输送的能力要求,选择了为完成输送液体任务选择合适的泵为项目。为完成选泵的项目,将项目细分为输送方式选择、管路设计、管路阻力计算、选择离心泵、安装离心泵、操作离心泵、离心泵故障处理等7个任务。这样可以体现完整的工作过程,项目的推进思路清晰,方向明确,能让学生循序渐进的学习,体现能力培养的逐步成长性。在项目一开始输送方式选择,主要培养学生根据输送要求,结合各输送方式的特点,选择合理、经济的输送方式,这一能力要求比较低,学生都能掌握。管路设计的任务能力要求进一步提高,学生要先对管子的尺寸进行估算,然后才能选择管子、管件和阀门的材质、规格进而才能进行管路的设计。在这一任务里学生除书面材料的认知外,还进行管路拆装,现场认识管路实物,掌握管路铺设的要求和方法,实现理论和实践的有机结合。同时,还要绘制和阅读流程图,实现单元操作和化工制图课程的结合。管路阻力计算是为选泵作准备,学生先根据理论知识计算阻力,然后设计实验现场测量阻力系数,通过这种方式将阻力计算的理论知识与管路阻力系数测量的实训有机结合起来,学生找到理论和实践的对应点,提升了应用能力。在选择离心泵的任务中除计算选型外,还要进行校核,体现本课程的半理论半经验的特点,加强学生的工程观念。安装离心泵的任务主要通过安装高度的计算让学生认识到离心泵安装高度限制的重要性,同时通过分组讨论实际的案例,培养学生判断和处理“离心泵汽蚀”故障的能力。最后两个任务――操作离心泵和离心泵故障处理是流体输送能力培养的重点。这两个任务通过让学生设计现场操作的操作方案、安全应急预案,最后实施方案;同时结合仿真软件强化操作技能,利用仿真软件的指标控制、故障模拟等让学生学会故障分析处理的思路,明确每个输送指标的影响因素,最终掌握离心泵输送系统故障的判断、分析及处理的能力。该能力也是今后化工专业学生所从事岗位的主要工作内容。总之,在教学中应始终坚持以任务为导向,坚持“理论―实践”一体化,突出知识的应用,重点是培养学生的能力。
化工单元操作技术课程教学中应始终以学生作为学习的主体,注重培养他们的自学能力以及分析和解决问题的能力。课程开始前将工作任务及细分的项目整体提供给学生,每个项目在每个小组指定一个负责人,由负责人组织成员对项目进行讨论,整理出完成的思路、所需要收集的资料等,最后给成员分派任务,以小组的形式共同完成。这种方式就要求学生要学会思考和分析问题、团队协作、资料查找和(下转第41页)(上接第34页)自学。在上课前各组要完成相应的项目报告。为培养和提高学生的表达能力,课堂上教师随机指定组员进行项目汇报,并掌握汇报过程中存在的问题,然后针对各组存在的问题进行针对性讲解,最后对项目进行总结,并对涉及的重点知识和难点知识进行讲解和归纳,以强化学生对理论知识的掌握。在项目实施过程中应强调教师的主导作用。在学生完成项目过程中,教师应及时了解他们的思路和进度,对有明显错误的要及时纠正,避免浪费时间;对学生自学难以解决的问题要及时解答,避免因难度过大挫伤学生的学习积极性。
在教学中除通过优化项目设计,尽量引起学生主动学习的积极性之外,还应结合考核、激励、比赛等方式来保持和提高学生的主动性。在考核上具体到个人,每人都会轮流当项目负责人,对整个完成过程进行考核,同时采用小组最低分制,即小组成员最低分就是小组得分,通过这种方式避免南郭先生的出现,激发学生的团队责任感。对表现优秀、进步快的学生及时表扬,提高这些学生的成就感,并在班级中起示范作用。最后利用学生争强好胜的心理,每个项目都限定优秀名额,促进小组之间的竞争。以上手段在实施过程中往往能收到较好的效果,学生的参与度非常高,基本都能积极投入到项目中。
总之,通过项目化教学,可以让学生找到理论知识和实践应用的结合点,加深理论和实践的结合。同时,还可以增强学生的自学能力、团队协作能力、语言表达能力、资料查找分析能力、分析处理问题的能力。课程结束后大部分学生均表示希望以后的课程都能按这种方式展开,可见学生对这一方式是认可的,而从实效来看学生的能力确实比传统教学有了较大的提高。可见项目化教学在代工单元操作课程技术教学中的应用是可行的。
【参考文献】
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[3]朱建梅.课程项目化教学的探索与实践[J].科技创新导报,2008(36)
[4]李季芳等.基于“项目化”实践教学模式的研究[J].计算机教育,2007(9)
《化工机械制造》是高职化机专业的一门重要的专业课,直接影响学生的岗位职业能力。为尽快地达成学生岗位的适应性和熟练的职业能力,提高课程的教学效果,笔者在这门课的教学中进行了探讨。
职业能力目标的建立
《化工机械制造》课程的主要任务是通过典型机器零件和化工设备制造工艺的学习,培养学生能够根据一套图纸及技术要求拟定工艺路线和方案。本课程职业关键能力是建立在识图能力(尺寸、公差、热处理、焊接、检验、标准等技术要求)基础上的机器零件加工工艺的编制能力和化工设备制造工艺的编制能力;为了更好地实现这两大核心职业技能,还需进一步拓展其他能力如焊接工艺、无损检测工艺能力等。
课程教学与职业能力要求紧密结合,教学内容模块化
模块化教学所谓模块化教学方法,即将教学内容分成几个独立的模块进行讲授,然后选择几个大型的综合作业,将这些模块联系起来,达到本课程的教学目的。
模块建立首先根据本课程的职业能力目标将课程分解为三大模块作业(如下图),以极具典型的结构,将每一模块内容分解成若干子模块,通过一系列子模块的工艺过程分析训练,抓住工艺编制的分析思路和一般模式,培养和强化学生的基本职业技能。
子模块间构建联系和区别子模块虽然内容不同,但目标任务相同,都是工艺的编制,因此工艺分析的基本步骤相同,通过一系列单元步骤使各子模块联系起来。每个子模块在遵循一般工艺规律的同时,又具有其结构和技术要求的特殊性。如此建立模块图,目标、任务明确,可以将复杂的工艺问题简单化,同时有利于各子模块间横向的比较和分析,把握工艺重点难点的处理。学习目的明确,层次分明,有利于学生分析能力提高和职业创新能力的培养。
以工程案例为主线,组织模块教学让学生直接面对某一个机器零件或某一台设备,从图纸技术要求出发,分析和实施工作的全过程。学生由始至终接触一项工作的全过程,有利于培养学生的综合应用能力和对未来职业岗位的适应性,不再茫然无知和缩手缩脚,更能适应岗位的要求,而且工作任务明确,学生对此较感兴趣、表现积极和主动。但对教师来说任务却更艰巨,因为这完全打破了教材的体系,以往教材追求知识的系统性和完整性,总是先基础理论后专业实践,现在必须让基础理论和专业实践有机结合,基础理论和知识点的介绍穿插在解决工程问题过程中,教学中以因需施教为原则,学以致用为出发点。化机制造课程是一门知识点杂而乱的交叉学科,涉及许多学科知识如机械制图、金属材料与热处理、公差配合、化工机械结构原理、机械加工及设备、工程标准规范等,这就要求教师具备较全面的知识和对知识融会贯通的能力以及较强的专业实践能力。
教学方法多样化
课堂传授辅以现代教学手段如多媒体、录像教学等《化工机械制造》课程中零件的加工制造过程具有较强的直
观性,要求诸多不同结构零件,有示意图甚至有实物零件,否则十分抽象难懂又枯燥,教师即便知识再渊博也是纸上谈兵,学生毫无兴趣。以往教师只能靠黑板画图、挂图或是投影,清晰度差,且图量有限,又浪费了大量宝贵的课堂时间。而多媒体、现场录像一幅幅生动的零件示意图和结构图,信息量大,图示清晰,可使学生与零件近距离接触,结构和制造过程直观,进一步加深学生对教学内容的认识和理解。
专题报告会教学一方面通过学院聘请的企业有实践经验的工程师讲座、报告,介绍工厂应用实践和最新科研动态,另一方面关注教师专业能力培养和锻炼,输送专业课教师深入一线参与生产实践活动,积累新知识、新技术、新工艺补充到教学内容中去或是以专题讲座的形式拓展学生的前沿知识,让学生了解本行业的发展动态,树立远大的目标理想,积极贮备和积累知识,以更大的热情投入到本课程的学习中。
实习实训基地现场观摩教学现场观摩这一实践环节必不可少,它是对课堂教学的验证和深化。学生通过现场如换热器制造过程的参观,抽象的工序过程变得直观具体,这让他们对每一道工序建立起感性认识,是理论与实践有机的结合,可大大地提高教学效果。
导学法教学专业课教师的导学法教学是很重要的,虽然零件、设备的结构复杂多样,技术要求千差万别,但却是有规律可循的。可以通过图表的方法指导学生学习和掌握一般规律,通过对比分析,突出重点难点的处理。此外,教师应留出时间和问题让学生思考。授之以渔而不是授之以鱼,让学生学会学习,主动参与到课堂教学中,改变长期以来教师一言堂、学生被动接受的局面。如机器零件制造工艺部分,教学中可以通过分析其中一二个零件,从而引入其他零件的加工;可以让不同的学生走上讲台,从结构图和技术要求出发,沿着基本工艺路线,逐一分析,最终拟定正确可行的工艺路线,有利于培养学生的应用能力。
讨论式课堂教学专业课是非常灵活的,解决问题的途径往往有很多,如连杆大头剖分工序的安排,是安排在精加工大小头孔之后还是之前呢?通过课堂讨论,找出最佳路径,同时拓展了学生的思维。对于重点难点的处理,鼓励学生进行讨论、辩论,发表不同的观点,课堂气氛活跃,学生大胆发言,在动口、动脑的同时锻炼了能力,弘扬了创新精神。
建立课程考核环节
职业能力考核环节是本课程改革的一个关键以往考核以试卷形式,只能考核学生的基础理论和技能技巧的记忆能力;而本课程则更加注重分析、应用、组织、解决、创新等多方面能力。通过布置大型综合作业,比如化工机械专业可选择加工、铆焊工艺为一体的化工设备如列管式换热器等,联系本课程训练的知识和技能,方法和步骤,以小组为单元,最后完成给定设备的制造工艺。
中图分类号:F240;G645 文献标识码:A
文章编号:1004-4914(2016)01-245-02
引言
“卓越工程师教育培养计划”是国家在2010―2020年实施的一项重要探索性、创新性的教育模式,其意义在于为国家培养一批创新能力强、实践型、多功能型高质量工程技术人才。这种培养模式有利于我国尽快尽早实现工业现代化,有利于经济的高速发展,增强我国的综合实力。近五年来全国多数高校积极响应国家号召,纷纷结合自身学校情况制定相应的教育发展模式。彻底改变了以往重理论学习轻实践的教育方针,使理论与实践真正地结合在一起,更有益于适应社会发展。因此,探索出更有利于培养学生学习的发展模式具有重大意义{1}。
一、多功能实践型“卓越工程师”培养模式
自从积极响应国家教育部“卓越工程师培养计划”五年来,笔者所在的佳木斯大学农业机械化工程专业卓越工程师培养形成了以下发展模式,如图1所示:
1.基础专业课理论知识的学习。目前我国在农业耕种收过程中如果雇佣农民工作一天费用可达120~300元,不仅费用昂贵而且效率低,还会导致农产品价格上涨,这就促使农业机械不得不大力发展来解决这一矛盾。2015年3月份国家提出“中国制造2025”规划,努力把我国建设成制造强国,其中农业机械装备是国务院部署《中国制造2025》十大领域之一。
俗话说:“术业有专攻”,针对不同专业学生的培养需要选择不同的专业课相关的课本和采用适应本专业的教学模式。与之前的教学相比,除了学习好农业机械及机械结构设计等相关的专业知识外,还需要学习液压传动、电液伺服、机电系统、智能控制和可靠性设计等。因为现在我国大马力拖拉机、各种耕种机械和收获机械大力发展,智能化和多功能程度在不断地提高,比人力和小马力农业机械的生产效率提高许多。这就促使在教学过程中要求学生把机械结构设计、液压传动及控制设计看得同等重要;在满足机械性能和可靠性的基础上还得讲究物美价廉,因此给学生安排了数学模型建立、数据处理相关课程(模糊数学和数值分析等)和现代机械优化设计方法课程;选择何种材料进行加工也是每一位机械专业学生的必修课,必须了解不同材料具有的性能及特性,因此安排学生学习金属材料学、材料分析学课程、理论力学和材料力学等。
2.软件学习前提及要求。在学习软件之前,同学们应该学习机械加工工艺和机械精度设计课程及画法几何的基本内容,这对软件的学习至关重要,在画零件图时知道如何设计每一步加工工序、装夹位置以及精度要求。在教学中首先安排学生学习机械制造工艺学,是让同学们学会分析和解决实际工程问题的一个重要环节,培养学生制定零件加工工艺规程和分析工艺问题的能力,以及设计机床夹具的能力。其次安排学生学习机械精度设计课程,机械精度设计的合理才能满足功能的要求,从制造角度考虑,在满足机械性能和装配的前提下,尽量选择公差范围大,这样不仅易加工省时且降低生产成本。画法几何课程主要是培养学生具有基本的规范制图水平和空间思维能力,对零件二维及三维之间的转化,让学生理解6个基本视图的投影,剖视图、局部视图和不同剖视图的原理及画法。
软件学习主要包括以下几类:(1)CAD二维软件的学习,自从1984年诞生以来,就彻底改变了人们的手工制图。对于一张复杂点的装配图人工制图需要3天左右,自从有了CAD电脑制图,大概需要一天时间就可以完成。(2)三维制图软件有Pro/E、UG和solidworks,本专业采用的是UG软件学习,在实体建模、模具设计和数控加工方面比其它软件更专业、方便、快捷。学生在模具设计课程和数控加工实习中都感觉到UG软件的魅力。(3)有限元静力学分析软件的学习,让同学们学会如何把三维实体模型导入到有限元软件中,然后对其定义参数进行网格划分,施加一定的载荷求解,对结果进行分析,可以根据变形情况知道是否满足设计要求。(4)动力学软件学习的是ADAMS,在UG中把各个零部件装配到一起,然后导入到ADAMS里面进行动态仿真分析,可以得出运动时输出位移、速度、加速度和反作用力曲线,根据振动性能分析产品初期设计的有效性,从而提升品质、加速产品投放市场。
3.实验理论课学习。课程主要安排几个方面:(1)安排学生到生产农业机械相关公司进行实习,通过公司里面工程师给学生详细讲解每台机器的构造及设计创新点,这使学生增长见识,对现代机械获得感性的认识。(2)安排学生到机械加工实训基地进行现场观看,对普通车床、铣床、磨床、刨床和钳工有了新的认识,了解到零件从铸造粗加工半精加工精加工成品的加工工艺流程,加工师傅们很热情地为同学们讲解机床的构造、使用方法和注意事项,凭借自己多年的工作经验对复杂零件的加工心得和同学们一起分享,在师傅的指导下,同学们亲自动手加工一些简单的零件,真正做到理论指导实践,实践中更深刻理解理论知识。(3)安排学生学习《数控技术》知识,主要包括数控发展历史和数控编程,数控加工主要解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题,是实现高效化和自动化加工的有效途径{2}{3}。
二、分析应用环节
1.实例设计。以模具设计为例。模具设计主要分为几类:(1)冷冲压模具设计;(2)注塑模具设计;(3)压铸模;(4)橡胶模等。主要给同学们讲解冷冲压模具设计,设计包括冲裁、弯曲、引伸、翻边、导向装置、弹顶装置、自动送料装置和压力机的选用。
首先,根据自己的产品的形状和尺寸要求进行合理地排样,提高材料的利用率。其次,凸模和凹模的设计,主要根据产品的材料、形状、厚度和要求精度设计凸模和凹模之间的间隙,间隙过小会造成产品出现毛刺、裂口和层片,间隙过大会出现很大的圆角。第三,卸料和压料装置设计,卸料通常采用固定式和弹压式两种,固定式常用语引申工件底部冲孔,弹压式通常和顶杆相配合用于复合模中。第四,压力机的选择,根据工件所需的冲裁力大小、模具最大闭合高度和所需工作台尺寸选择压力机的型号{4}{5}。
2.模拟分析。用CAD软件把模具的各个零部件设计出来,然后再装配到一起,通过装配的过程可以发现各个零件之间的配合是否正确。通过UG软件把各个零件的三维实体画出来,各个零件按照“从里到外,从上到下”的顺序装配到一起。把装配好的实体模型从UG导入到ADAMS软件中,给运动的零件设为运动副,设定符合实际情况的运动速度和加速度,通过观察得出的位移-时间、速度-时间曲线来判断是否与实际情况相符。
3.数控加工。通过对《数控加工技术》的学习,学生掌握了根据工件形状、尺寸、夹紧位置和技术要求,进行工艺程序的设计与计算(包括加工顺序、刀具的选择、刀具与工件相对运动的轨迹和进给速度等)。加工顺序过程中需要考虑机床的选择以及每一步加工中走刀轨迹和进给量等,这直接关系到产品的质量好坏和精度要求,如果加工顺序不当可能会引起工件的不可恢复的变形,从而造成浪费。
4.实际应用。在大四的时候安排学生去公司进行实习半年,实行“考核学分制”。由公司人力资源部分配学生到下面的各个分厂,再由分厂的人员安排学生到各个车间,分配到具体的师傅,每位师傅负责指导1~3个学生,从普通车床、铣床、磨床到数控车床、铣床,去锻冲压车间熟悉产品锻压过程,冷冲压模具和液压模具制造,让学生进行简单的实际操作。每个岗位的实习情况由师傅填写评分表,真正让学生做到“学以致用”。
三、教学总结
从学生在企业的实践情况看出学生理论知识不能够与实际应用相结合,反映出教学中应打破以往的“重理论、轻实践,重知识、轻能力”的教学模式,加强学生在校内实践环节,为学生更好地适应企业实习打好基础。此外,应该改变以往“试卷式”的考核方式,应该把学生的动手能力、实例设计和实践报告等环节按照一定比例算其中一部分成绩。
“卓越工程师”的培养,是以把学生培养成“多功能实践型”为目标,着重培养学生的宽口径知识和动手能力,创新来源于实践,丰富的理论知识和见识,才能对现状进行改进、创新。因此,要求学生加强在校内的实验室学习、课程实例设计及企业的实践环节,充分利用学校和企业两种不同的教育环境和资源,培养学生的动手能力、设计能力和创新能力,增强学生的工程意识和工程素质,构建满足卓越工程师知识、能力和素质要求的实践教学体系,让企业纳入人才培养过程。通过这种新的人才培养模式,不仅要加强校内教学实践,更要把企业综合实践加入课程当中,真正将学生培养成国家新一代“多功能实践型”创新人才。
(基金项目:黑龙江省高等教育学会规划项目:14G135;佳木斯大学教研项目:JYLA2013-16)
注释:
{1}林健.“卓越工程师教育培养计划”学校工作方案研究[J].高等工程教育研究,2010.12(5):30-36
{2}潘艳平,包秋燕,江吉彬.基于卓越工程师培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学,2011(4):213-215
{3}吴江,郑莆燕,任建兴等.关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].人才培养,2011(24):3-4
{4}曲明哲,解海.卓越工程师培养方案与社会需求适应性的研究[J].黑龙江高教研究,2012(8):135-137
{5}肖义平.应用型本科卓越工程师培养探索与实践[J].教育教学论坛,2014(5):205-206
近年来,随着甲醇需求量的强劲增长,世界甲醇的生产能力迅速发展。现在甲醇化工已成为现代工业中的一个重要领域。它广泛应用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业,还可以参与生成甲醇汽油,甲醇有未来主要燃料的后补燃料之称,需用量十分巨大。在中职学校中,《甲醇生产工艺》作为化学工艺专业的一门专业课,学好它有着非常重要的意义,学好它学生不仅对甲醇生产的工艺进行了全面学习,而且对掌握其它工艺的学习有很大的帮助。
1学习情境分析
(1)课程性质定位。本课程属于中职学校化学工艺专业的一门专业课,授课模式为理实一体化教学,以“学生为中心,教、学、做结合。”贯穿于整个教学过程的始终,直接实现了学校专业教育与化工厂实际工作岗位的较好对接。学习此课程之前,学生已经学习了《传质分离技术》、《传热应用技术》、《化工制图》和《化工仪表及自动化》等专业基础课程,为本门专业课程的学习奠定了良好的理论基础。(2)学习内容分析。课程选用化学工业出版社出版的中等职业学校规划教材《甲醇生产工艺》,该教材按甲醇合成的传统生产工序安排教学内容,本课程教学各工序以任务形式体现,介绍了甲醇生产原料气的制备、一氧化碳变换、硫化物脱除、二氧化碳脱除、甲醇合成、粗甲醇的精馏六大任务内容。教学中为了使各种任务能够自成模块,方便一体化课程的讲授与学习。我们对教材内容进行了适当的调整与增减,基本上每个任务都由反应原理、工艺流程、工艺条件、主要设备、仿真操作五个子任务构成。本课程共98学时,期中应知教学48学时,应会教学50学时。(3)学生现状分析。本课程教学对象为中等职业学校化学工艺专业(煤化工方向)二年级学生,学生文化课程基础相对较差,缺乏较浓的学习兴趣和积极性,尤其是面对理论性较强的基础课及专业基础课程,学生对自己的学习能力、学习效率缺乏自信心,对手机游戏、电子小说等比较感兴趣。这些现象的存在使我们感觉到了教学模式改革的紧迫感,感觉到了职业学校教师肩负的责任与重担。(4)教学目标及重点、难点。根据本课程的课程标准和岗位能力要求,制订本课程各任务及子任务的知识目标、能力目标、素质目标等。
2改革思路
随着社会经济的不断发展,我们的社会对中等职业教育的质量要求也在不断提高。中等职业学校必须结合学生学习现状创新教学模式才能适应社会的发展。我们的学情决定了课程改革的方向,在整个教学过程中以学生为主体,教师为指导,进行教、学、做为一体的教学活动。教学过程中,根据教学内容,设计一个生产中的具体问题情境,激发学生的学习兴趣,引导学生带着问题进行学习,采用多种信息化手段如:视频、多媒体课件、现场教学、电脑、手机等等,充分激发学生的学习主动性,提高学生主动参加的积极性、自觉性,逐渐培养学生的自主学习能力。以“任务驱动”和“问题解决”作为学习和研究活动的主线,将课堂应知教学和生产实践相连系,在教学中培养学生的分析问题、解决问题的能力、团队合作能力、实践操作的能力,最终完成子任务所涉及的教学任务和学生综合素质能力的培养。
3改革实施过程
将教学过程设计为3个部分。(1)课前任务驱动。教师通过微信或纸质材料给学生下发任务书,学生通过视频、微课、手机、电脑、教材及教师提供的学习资料完成任务书中的子任务,查找与当前所学内容相关的资料,完成教师下发的任务单,并对自学情况做自我评价;在完成任务的过程中标记出认为较难理解的内容和学习中存在的问题与困惑。在课前,教师了解分析学生的自学情况,适当调整课程内容和学时分配,从而提高课堂教学的针对性和教学效果。(2)引入新课教学。每个任务开始之前,首先,播放煤制甲醇生产概述的视频或Flas让学生了解由原料煤到产品精甲醇的整个生产工艺过程,了解本任务在整个生产过程中的作用。教师在每个任务开始讲授之前简单复习叙述甲醇生产的六个任务(工段)的作用,使学生在复习之前所学内容的同时,也明确本任务在甲醇合成生产过程中的地位及与前后工段的衔接关系。其次:子任务的完成由以下几步构成任务一:各工段的反应原理。任务二:各工段的工艺条件。任务三:各工段的工艺流程。任务四:各工段的主要设备。任务五:各工段的仿真操作。最后,通过对与该任务相关的化工厂实际运行中出现的异常工况的了解,提出问题,引发学生思考并讨论,进而强化、加深学生对本次任务的理解。同时也能提高学生分析问题的能力、激发学生的学习兴趣,提高学习效率。(3)讨论总结效果①分析案例。在以任务为载体的应知知识学习和仿真操作之后,通过对与该任务相关的实际生产中出现的异常工况的学习,各小组对化工厂的异常工况进行分析与讨论,分析故障发生的原因并提出解决、处理的方法,小组之间进行互评,最后教师进行点评。②归纳总结。教师将本任务经常出现的故障列出,让学生通过所学知识分析出故障原因和并提出处理措施,考查学生应用所学知识的能力。各组学生进行讨论之后,并将讨论结果进行整理汇总,并将汇总结果进行汇报,教师进行点评。
4教学效果评价
教学效果评价以《甲醇生产工艺》课程考试与本专业化工总控(中级工)职业资格(国家标准)鉴定结合的职业能力评价、校内实训与校外顶岗实习结合的职业技能评价、学生在学校行为规范、社会和企业对学生反馈意见结合的基本素质评价的“三评合一”学生评价模式为指导,教学效果评价采取学生自评、学生互评和教师评价相结合的方法进行教学评价。
5结语
《甲醇生产工艺》课程教学利用了视频、化工仿真、工厂实例图片、电脑、手机、微课等信息化教学手段,较好地化解了工艺流程、设备结构及岗位操作规程讲解中学生遇到的的难点与困惑,取得了较好的教学效果。通过企业真实案例提出问题,创设问题情境等方式,引发学生思考问题,鼓励学生分析问题,激发了学生的学习兴趣和积极性,提高了学生分析问题、解决问题的能力,发挥了学生在学习中的中心作用,提高了学生独立思考、观察、分析和解决问题的能力,在教师的引导、指导下,学生较好的完成了每个任务下的子任务学习,充分调动了学生的学习积极性,取得了良好的教学效果,受到了学生的欢迎。
参考文献
[1]刘国磊.任务驱动式教学法在教学中的应用[J].职业,2011(8).
为顺应国际教育与科技的发展趋势,培养高素质工程技术人才已成为当前高等工程教育发展中的重点目标。工程教育专业认证制度融入了国际先进的高等教育理念,是提高工程人才培养质量的重要保证,也是我国高等教育参与国际竞争的重要基础。我国的工程教育认证始于2006年5月,由教育部、人事部、中国工程院、中国科协相关行业管理部门和行业协会(学会)代表组成了教育部授权的全国工程教育专业认证专家委员会,2013年1月中国正式提交加入《华盛顿协议》申请,同年6月中国科协代表我国顺利加入《华盛顿协议》,被接纳为预备成员。该协议承认签约国所认证的工程专业(主要针对四年制本科高等工程教育)培养方案具有实质等效性,认为经任何成员国认证的专业的毕业生均达到了从事工程师职业的学术要求和基本质量标准。开展工程教育专业认证旨在构建工程教育的质量监控体系,推进工程教育改革,进一步提高工程教育质量;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系,构建工程教育与企业界的联系机制,增强工程教育人才培养对产业发展的适应性,促进我国工程教育的国际互认,提升国际竞争力。教育部自启动工程教育专业认证试点以来,专业认证工作的认同度不断提高,越来越受到各高校的欢迎,促进了被认证专业的建设与交流,取得了良好的效果。
2以工程教育专业认证为导向的食品科学与工程专业课程体系建设
目前,高等学校制约工程技术人才培养的因素主要是工程教育与企业需求脱节、缺乏自主性的工程实训平台以及实践教学没有落到实处等。近年来,兰州理工大学食品科学与工程专业以工程教育专业认证的标准为导向,根据社会需求和行业引领,定位专业培养目标;并在此基础上认真梳理了毕业要求和课程体系的对应关系,建立符合认证标准的课程体系;通过持续改进的途径保障教学质量。
2.1核心课程体系优化思路围绕食品科学与工程专业规范和认证标准,依据食品科学与工程涉及的主干学科及其发展趋势,结合我校食品科学与工程专业的实际情况,按照工程应用型技术人才培养目标的要求,坚持基础性、综合性、实践性与前瞻性相结合原则,整合或重组食品科学与工程专业核心基础课程和核心专业课程,形成内容先进、观点新颖和结构合理的新型食品科学与工程专业核心课程体系,并创建具有自身特色的新课程。
2.2整合与优化教学内容,理顺课程之间的衔接,构建课程群工程教育指工程技术人员所应接受的全面素质教育,包括道德养成、能力训练、理论知识传授和实践水平提高。现代工程教育观认为工程的、科技的、人文的和社会的教育内容本身都是工程教育的组成部分,作为课程体系,应完整、有机地把这些学科的知识和内容融成一体,形成一个科学的课程系统。因此,课程体系结构的调整首先要确立整体工程观的指导思想,确立整体的课程目标包括毕业生所能达到的知识、能力和素质3个方面。围绕确立的课程目标,在强基础,突出特色;注重通识教育与专业教育的贯通;加强科学教育与人文教育的融合;加强实践能力与创新精神培养的原则下,整体设计专业教育培养方案,搭建多层次多模块的课程体系框架。食品科学与工程专业核心课程体系主要是构建自然科学和工程技术核心课程平台,其中化学类、生物类和机械类课程是贯穿自然科学和工程技术核心课程的三大支柱。食品科学与工程专业核心基础课程是培养学生掌握本专业基础知识、基本理论和基本技能的课程,为学生的知识、能力、素质协调发展奠定宽厚的基础。根据食品科学与工程专业规范和认证标准,我校食品科学与工程专业核心基础课程优化后应包括无机及分析化学、有机化学、物理化学、工程制图基础、化工制图、机械设计基础、化工原理、生物化学、微生物学、食品化学和营养与食品卫生学等课程。食品科学与工程专业核心专业课程是建立在核心基础课程基础之上的、培养本专业学生具备适应未来工作环境所必需的专业知识与技能的课程。根据食品科学与工程专业规范和认证标准,我校食品科学与工程专业核心专业课程优化后应包括食品保藏原理、食品工厂设计与环境保护、食品机械与设备、果蔬加工工艺学、粮油加工工艺学、畜产品工艺学、发酵工艺学、试验设计与统计分析和食品安全与质量等课程;同时根据自身长期人才培养中的积淀和本学科发展的新趋势,将功能性食品、食品分离工程、食品生物技术、食品添加剂和食品资源与环境学等设为核心专业课程,形成专业特色核心专业课程。此外,我校食品科学与工程专业遵循“厚基础、宽口径、重应用、塑特色、求创新”基本思路,以工程教育专业认证标准为导向,结合教育部2012版本科专业目录和学校的办学特点,对学科类课程进行了认真分析与梳理,将相应专业培养方案中的知识、方法和问题等方面具有逻辑联系的若干课程重新规划、整合构建形成课程群,以理顺课程的衔接,减少课程内容的重复,提高教学效率与水平。学科类课程核心课程群建设见表1。以食品化学课程群为例,对于水、蛋白质、糖类、维生素与矿物质等食品中的常量与微量成分,在无机、有机化学中已初步认识其结构与性质,在此基础上,生物化学侧重于各类成分的生理生化性质及代谢与合成过程,食品化学侧重于各类成分在食品加工与贮藏过程中的变化、功能性质及在食品加工与贮藏中的应用,而食品分析则从常规手段及仪器分析、感官评定的角度介绍各类成分的分析与检测,重要的内容则在食品化学与分析试验中通过验证性、综合性及设计性试验加以实践。通过将课程依照“课程群”的布局进行重新规划,由追求单门课程内容的严密完整转变为追求课程群体系的完善,使群内课程之间“由原来的相互隔离转变为相互贯通,由原来的相互重叠转变为相互补充,由原来的相互矛盾转变为相辅相成”,从而达到课时削减但效率反而提高的目的。
2.3优化实践教学体系,建立四级实践教学层次,进一步提高学生综合素质实践教学是大学素质教育的最重要组成部分,是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径,是培养具有创新意识的高素质人才的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。在实践教学的内容组建上,以“知识-能力-素质”为主线,按照能力培养要求建立“基础理论与基本技能培养、专业试验技能训练、工程应用与综合能力培养、研发与技术创新能力的培养”四级实践教学层次。四级实践教学层次间相互联系,各有侧重,有机结合,既突出了专业的工科背景,又形成了由理论到应用、由单项技能到综合能力、由一般应用到科学技术创新逐级提高的实践教学体系。第一层次:基础理论与基本技能培养层次。作为最基本的实践教学层次,主要包括无机及分析化学试验、有机化学试验、物理试验、物理化学试验和化工原理试验等基础课程试验。在试验内容的安排上,除大部分的验证性试验,还有一定量的综合性和设计性试验,在保证基本试验技能和基本方法培养的同时,有利于提高学生分析解决问题的能力。第二层次:专业试验技能训练层次。该层次主要由专业基础类实践课程组成,包括生物化学试验、微生物学试验、食品化学与分析试验、农产品工艺试验、畜产品工艺试验和发酵工艺试验等。在试验内容的设计上,既考虑试验的基础性,注重试验技能与方法的培养,又注意将试验与甘肃特色资源的利用开发紧密联系。通过实践与理论的互补教学、渗透教学,进一步加深学生对专业课程内容的理解和掌握。第三层次:工程应用与综合能力培养层次。通过金工实习、化工原理课程设计、机械设计基础课程设计、认识实习和食品工厂设计课程设计等实践课程对强化学生工科背景、培养工程应用能力、体现学校培养特色起到重要作用。毕业设计(论文)是将大学四年学习知识进行总结和升华的阶段,通过该阶段培养,学生将基础知识、专业基础知识和专业知识有机的结合起来并加以运用,综合能力得到有效提高。第四层次:研发与技术创新能力培养层次。产品设计系该层次的亮点,在第七学期利用三周时间,鼓励学生在教师指导下运用所学知识自主设计、开发产品,通过该环节的训练,激发学生的创新热情,培养学生创新意识,提高创新能力。工程的本质就是创造,因此,必须对工科学生加强创新精神和创新意识的培养。除了鼓励学生参与省级试验示范教学中心开放试验、校级大学生科技创新基金、省级和国家级大学生创业创新训练计划、挑战杯等其他各类创新项目,培养创新能力外,还开设创新课程,包括研究型教学课程与创新案例解析,对培养学生的创新意识,传授创新方法,激发学生学习的主动性和创造性大有裨益。综上,通过层次化的实践教学体系建设,形成了以学生为主体,教师为主导,点面结合、全面开放的完整的食品科学与工程实践教学架构,使学生获得实践能力、工程素养、创新意识和创新能力的培养。