基于工作過程的《化工單元操作》信息化教學設計

劉絢艷 易衛國 舒均杰 童孟良

摘要：化工職業教育信息化建設是當下面臨的一大現實而又緊迫的重要課題。本文針對化工類核心專業課程《化工單元操作》進行基于工作過程的信息化教學設計實踐，以“萃取技術”項目教學為例，科學地安排教學過程的各個環節和要素，支持學生的自主探究學習，培養學生的信息素養，提高學生的學習興趣，從而優化教學效果。

關鍵詞：化工單元操作;工作過程;信息化;教學設計

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）44-0223-02

近年來，高職院校不斷探索和實踐課程教學模式改革，興起了以工作過程為導向的項目化課程教學改革，并且在眾多課程和專業建設中取得了較好的效果[1，2]。隨著教育信息化的不斷推進，基于網絡和計算機的信息化教學也如火如荼地開展[3，4]。目前，我國教育信息化的發展還處于粗放型階段，硬件環境大、投入應用效果低是當代教育信息化發展進程中的主要矛盾。信息技術僅僅作為一種演示工具而存在，對教育的影響遠未達到預期的目標。在信息化時代中，如何將信息化技術和手段自然親切的引入到我們的課堂教學中，如何在課堂教學中適時的利用信息化技術和手段做到高效，又使教學從中獨立，形成自己獨特的魅力，是擺在高職院校廣大教師面前的共同難題。從教學者的角度出發，在學習環境和知識傳播方法都已發生改變的背景下，傳統的點對面的教學方法已經難以滿足現代社會的教學要求，用信息技術改造傳統的教學手段，探索一批適合網絡學習環境、符合主導知識傳播方法的信息化教學方法勢在必行。從學習者的角度出發，為適應大數據時代在學習上的需求，真正做到以學習者為中心，實現學習自主化、多元化，抓住學生喜愛網絡、對新生事物充滿濃厚興趣及感性思維強于理性思維等特點，借助網絡平臺等信息技術，開展信息化教育教學方法改革探索與實踐具有十分重要的現實意義。本文以《化工單元操作》課程中的萃取技術項目進行信息化教學設計實踐，應用信息技術構建信息化環境，獲取、利用信息資源，以工作過程為導向科學地安排教學過程的各個環節和要素，支持學生的自主探究學習，培養學生的信息素養，提高學生的學習興趣，從而優化教學效果。

一、教學設計思路與理念

在該項目教學中，萃取原理及設備為教學重點，萃取塔操作為教學難點。因該內容面臨的是大量的實際工程問題，導致知識內容抽象，教學操作難度大，教學效果難監測。因此，本文基于“情境化、精細化、扁平化和集成化”的教學設計理念，根據企業的具體職業崗位職能，遵循學生的認知規律，以企業典型萃取產品為載體，依托世界大學城進行化工仿真空間教學，借助多媒體技術和網絡通信技術，將培養工程技術觀念與實踐技能訓練無縫結合。

二、教學過程設計

根據企業的具體職業崗位職能，遵循學生的認知規律，以企業典型產品為載體，用化工仿真軟件模擬真實場景，通過在做中教、做中學，培養學生職業行動能力和職業素養。在此理念與思路的指引下，將六課時的教學活動依次設計為：資訊（課前）、計劃（課前）、決策（3課時）、實施（2課時）、檢查（0.25課時）、評估（0.25課時）、拓展（0.5課時）。

（一）資訊環節

針對互聯網時代所賦予現代大學生的特點，我們基于世界大學城聯合開發了集授課、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習的情景式“化工仿真教室”。課前，組織學生進入該仿真教室，悠揚的背景音樂響起，一座知識的高樓拔地而起，其每一層樓對應該課程的一個教學模塊。點擊進入到萃取模塊界面，每扇門對應一個學習任務，開啟大門便可進入到圖、音、文、視、動并茂的知識預習，遇到疑難點可進入圖書館進行資料檢索或記錄筆記。因該軟件獨特的角色扮演性、高度的趣味性及適當的挑戰性，大大提高了學生自主學習的積極性。

（二）項目需求分析環節

教師布置任務：分小組完成《丙烯酸丁酯生產過程中催化劑（對甲苯磺酸）的分離》工藝設計方案，并提交到世界大學城的個人空間。課堂教學過程中教師通過多媒體展示各小組方案，并與學生探討完善方案，初步得出完成該工藝需要依次完成的以下任務：①確定回收方法;②選用適宜的萃取劑;③反應溶液中回收對甲苯磺酸的操作流程;④選擇萃取設備;⑤計算萃取劑用量;⑥萃取塔的操作。在對不同方案的討論完善過程中，提高學生發現問題和解決問題的能力，明確本章節的學習目標。

（三）新知識學習環節

教師充分利用“化工仿真教學平臺”的網絡課程資源，聯系具體任務，重點解答“任務實施的理論依據”以及“完成任務所需的理論基礎”，并確定項目方案。如：利用多媒體技術展示實際化工生產過程中運用萃取技術的工藝流程，通過空間在線播放典型的萃取設備flash。將萃取過程的基本原理和典型萃取設備的結構及操作流程形象地展現出來，增強學生的感性認識，確保學生形象思維和抽象思維同步進行。為了使學生真實地感受并掌握萃取單元設備的操作方法，教師組織學生在“化工仿真平臺”進行《填料萃取塔仿真項目》的操作。在該項目下有實驗裝置、儀表、組分分析、數據處理、思考題五個界面，學生根據質量評分系統提示先打開總電源開關，再打開重相加料閥加料，并可實時檢查操作步驟查看成績。這樣，在網絡仿真機上學生能夠反復進行開車、停車訓練，獲得了充分而又安全的動手機會。該軟件通過對工藝流程進行深入的剖析，利用二維和三維的動畫技術對設備的內部結構、物料流動狀況和作用原理等進行形象的描繪。它具有較強交互性和網絡實時傳輸性，提供快門設定、工況凍結、成績評定、事故設置、報警記錄等各項功能，便于教師教學和學生自主學習，完全打破了時間和空間的局限性。

（四）項目實施環節

教師遠程組織學生在“化工仿真平臺”按《丙烯酸丁酯生產過程中催化劑（對甲苯磺酸）的分離》項目方案實施（同時播放催化劑萃取控制單元仿真項目視頻）。學生根據質量評分系統的提示，按灌水—啟動換熱器—引反應液—引萃取劑—放萃取液—調至平衡步驟，即自主的完成了整個項目的冷態開車。每個小組成員在實施過程中不斷探索，必要時可以展開小組討論，優化實施方案，這使學生不進入工廠就能實際了解化工生產裝置的生產和操作過程，鞏固所學知識，鍛煉獨立工作能力和團隊協作能力。在化工仿真實施方案時，教師查看學生項目實施的進度及效果，必要時對學生進行適當的遠程協助。

（五）項目檢查與交流環節

項目實施結束，學生根據質量評分系統進行自檢，也可與教師或其他小組成員通過平臺進行在線討論。

（六）評價與總結環節

學生展示項目方案，陳述設計思路，質疑、答疑。結合點評，完善設計作品。教師總評，從專業能力、方法能力和社會能力方面總結學生在任務實施整個過程的成功與不足之處以及改進的方向。

三、教學效果反饋

在以工作過程為導向的項目化教學中，解決了學生可持續發展能力的三個核心問題：一是提升學生自主學習能力及積極主動的工作精神。學生在課堂上的地位有所改變，學生能夠真正積極主動的探索知識，而不再是被動的接受知識信息，成為知識信息的主動建構者;二是強化學生團隊協作精神，有利于培養創新精神和信息能力的發展，通過在各個環節中的互助互動，培養協作式學習;三是促進學會自我反思，提高自我修正學習態度與行為的能力。對于教師而言，解決了現有學習資源不能滿足高職學生自主學習需求的問題，使資源呈現立體化、形象化、碎片化、多元化，增強資源應用的吸引力。應用信息技術構建的信息化環境能使有效時間內傳輸最大量的信息，有利于環境的創設。學習者可以將學習時間從課堂延伸到課外，將學習地點從教室拓展到校外進行個性化、自主化的學習和全方位、全過程的互動交流。

四、結語

以項目為導向的信息化教學突破了傳統教學模式的局限，借助多媒體技術和網絡通信技術等探索出了新型的課程教學模式和教學方法，使教學效果實現了質的飛躍，得到了學生、同行人士、企業專家的高度認可。但是如何將教育領域全面深入地運用現代信息技術來促進教育改革與發展還將是我們需要進一步研究和探索的問題。

參考文獻：

[1]劉長春.高職《化工單元操作》項目化教學改革實踐[J].化工時刊，2009，（10）：75-77.

[2]龍芳.高職項目化教學課程考核模式研究[J].職業教育研究，2009，（2）：147-148.

[3]章惠，隆平，童孟良.基于職教新干線平臺，創新化工仿真教學模式[J].中國教育信息化，2012，（13）：80-82.

[4]童孟良，舒均杰，劉絢艷.基于職教新干線的化工仿真教學平臺的研究與實踐[J].當代職業教育，2013，（6）：30-32.