基于任務合作學習的雙線融合教學實踐

馬其坤，勞旺梅，曾 川，張冬梅，楊永紅

(唐山工業職業技術學院建筑化工系，河北 唐山 063299)

“化工單元操作”是化工相關專業的核心課程，在基礎課和專業課之間起著承前啟后、由理及工的橋梁作用。該課程教學內容抽象，實踐性強，采用傳統的教學模式，學生很難明確理解所學理論知識與實際生產崗位之間的聯系，從而學習的積極性不高，重難點難突破困難，教學效率不理想。隨著教學模式改革不斷深入，以實際工作任務為導向的項目化教學取得了較好的效果[1]。但是部分學生在自主學習、合作學習過程中缺乏獨立性和主動性，且教學信息量有限，效率不高[2]。隨著教育信息化的不斷推進，將豐富的學習資源、多元的信息技術與專業教學內容有機融合，構建真實的學習情境和充分體現學生主體地位的學習方式，促使學生通過探究式、互助式的任務自主學習，實現線下課堂教學與線上自主學習的無縫對接，是達到人才培養目標的重要途徑[3]。本文結合疫情期間線上教學實際，以“液體蒸餾”項目為例，積極運用信息化技術變革教學模式和教學方法，創新考核模式，引導學生基于工作任務自主學習、合作探究，從而提高專業技能和職業素養。

1 教學整體設計

1.1 教學內容選取

依托專業建設委員會和專業運行管理委員會，校企合作共同進行職業崗位能力分析，明確課程定位和教學目標。“化工單元操作”課程是以典型單元操作為研究對象，應用基礎學科的有關原理研究其基本原理、典型設備結構、操作與故障分析處理，對其進行設計優化和操作優化?；どa崗位上應用頻率最高、范圍最廣的能力和知識大多集中于此[4]。該課程是學生綜合職業能力培養和職業素質養成的重要支撐，從而確定為應用化工技術專業的專業核心課程。

依據《高等職業學校應用化工技術專業教學標準》[5]、《化工總控工國家職業標準》[6]和學院《應用化工技術專業人才培養方案》等整合序化教學內容，并有機融入思想政治教育元素及化工生產領域的新技術、新工藝、新規范，修訂課程標準，使其體現職業性和實用性要求，符合學生的認知規律，注重勞動教育，弘揚勞動精神、勞模精神的培養。以真實工作過程為載體開發了7個學習項目，并分解為若干工作任務，如圖1所示。蒸餾是化工生產中最典型、應用最廣泛的單元操作。學生通過該項目學習最終以小組為單位完成工業酒精提純項目的方案設計與實施。蒸餾項目任務分解與學時分配如圖2所示。

圖1 課程整體設計框架

圖2 任務分解及學時分配

1.2 教學目標

表1 液體蒸餾項目教學目標

依據專業人才培養目標和課程標準確定了素質、知識、能力三維教學目標，見表1。明確教學重點為精餾的基本原理、精餾工藝操作與故障分析處理。結合近三年學生學習情況分析和學情調查結果，確定教學難點為精餾工藝操作與故障分析處理，以及對精餾過程的設計和操作優化。

1.3 學情分析

本課程面向應用化工技術專業二年級學生。學情分析如圖3所示。通過之前的學習，他們已經了解了化工設備及化工儀表自動化控制相關知識，能夠識別化工圖紙并應用AutoCAD軟件繪制設備及工藝流程圖，會進行原料及產品的成分分析。在本項目之前已經學習了流體輸送、物料換熱和非均相混合物分離相關知識，能夠進行簡單的推導計算。他們形象思維強于抽象思維和邏輯思維，喜歡動手、樂于參與，具有較強的團隊合作意識和愛國情感。但自我約束和控制能力較弱，規則意識和勞動意識不強，實踐經驗不足，缺乏對信息鑒別和整理歸納能力。

圖3 學情分析

1.4 教學策略

為了落實教學目標，結合疫情期間教學實際，將教學過程劃分為理解原理、仿真模擬、實戰演練3關逐級遞進。借助信息化手段優化教學過程，形成基于工作任務的雙線融合教學模式，如圖4所示。每個學習任務包括“課前自主學習-課中任務導學-課后鞏固延伸”三個階段。課中階段在建構主義學習理論指導下[7]，結合教學內容和學生認知規律創新采用行動導向6步教學法，即“引-學-動-練-拓-評”。充分體現“教師為主導、學生為主體”的理念，使學生處于積極學習狀態。學生以小組為單位完成各工作任務過程中，素質、知識、能力等方面都得到提高，最終協作完成工業酒精提純項目的方案設計與實施。

圖4 基于任務合作學習的雙線融合教學模式

化工生產過程復雜，理論知識抽象難懂。學生借助微課、動畫、視頻等資源學習抽象理論，直觀生動；借助化工仿真軟件以現場操作工和化工總控工的角色進行模擬訓練，優化方案；借助實訓裝置進行工廠化實戰演練，提取產品；借助在線教學平臺和騰訊直播群自主學習、評價反饋和師生交流互動。借助智慧職教、愛課程等國家級職業教學資源庫和教師自主開發的“化工單元操作”在線開放課程等豐富的線上資源拓展延伸；借助高校實驗室安全考試系統進行安全知識考核。通過信息化手段的綜合運用，逐步達成教學目標。

2 教學實施過程

本著“工作任務為載體、能力提升為主線”的原則將 16 學時的教學過程序化為課前自主學習、課中任務導學、課后鞏固延伸三個階段。

2.1 課前自主學習

教師提前通過在線教學平臺發布預習任務。蒸餾項目任務書見表2。學生登錄平臺，利用視頻、動畫、微課等資源自主學習，了解精餾的基本原理、工藝流程、設備結構及操作規程等教學相關內容，完成任務并在線測試。如果在學習過程中有疑問，可以通過平臺師生共同交流討論。教師可以通過教學平臺監測學生的學習過程，并針對學生提出的學習問題給予及時的反饋。通過課前測試了解學生對學習任務的掌握情況，并根據學生的學習情況進行教學的針對性地調整和安排教學策略。

按照學生的知識基礎、實踐能力、性格特征、性別和學習設備條件等差異進行分組，使各組實力相當，充分體現“同組異質、異組同質”原則。組內異質為小組成員間的互相幫助、互相促進提供了可能，而組間同質為各小組創設了公平競爭的環境。每組課前借助騰訊QQ創建討論組，并邀請指導教師加入群組，有利于學生團結協作共同完成工作任務，和教師及時了解各組任務完成情況進行針對性指導。

表2 蒸餾項目任務書

2.2 課中任務導學

2.2.1 理解原理 設計方案

課端借助工作案例視頻、熱點新聞、互動問題等形式創設情境、導入新課、發布任務等，引出課堂教學內容，激發學生學習興趣。將教學過程分解為若干環節，充分利用動畫、視頻、圖片、微課等信息化表現形式使氣液接觸狀態、精餾設備結構等抽象問題直觀化。綜合運用在線教學平臺和騰訊直播群組織教學，通過隨堂測試、投票、頭腦風暴、討論、知識競賽、點名提問等平臺模塊與學生互動，系統對學生考勤、課堂參與度和隨堂測試等自動加分激勵學生積極參與。教師適時融入與本崗位相關的新技術、新工藝、新規范，培養學生精益求精、追求卓越的工匠精神和正確的勞動態度。學生以小組為單位進行討論分析，完成設計性或操作性設計。教師隨機指定小組派代表展示，師生共同討論得到優化的方案，并時刻提醒學生作為企業的設計師或工程師一定要遵守職業規范，嚴謹務實，提高安全環保意識和成本意識。課尾借助在線教學平臺對每組及每位同學的課堂表現和任務完成情況進行師評、自評和互評，幫學生樹立自信心，同時使學生對照反思學習中的不足，為以后的學習打下堅實的基礎，為學生的終身發展起到良好的導向作用。教學互動的有效開展有助于增進師生思想情感交流，促進線上教學質量提升。學生在完成每一個任務的過程中逐步了解如何判斷液體均相混合物能否用精餾的方法分離，選擇何種工藝，從而確定出合適的參數設置范圍和設備結構，培養崗位所需的專業技能和職業素養。

2.2.2 仿真模擬 優化方案

有了理論知識儲備后進入仿真模擬模塊。通過訓練在鞏固理論知識的前提下，學以致用，能夠根據需要選擇合適的化工設備、掌握完成分離任務所需的工藝流程，能夠進行工藝的開停車操作與參數調節，對生產中常見異常現象進行分析處理，從而提高專業能力和職業素養。

課端以白酒蒸餾為例引出教學內容，明確實訓目的。學生利用視頻、動畫、圖片等資源了解常用分離設備的結構類型及優缺點，并根據實際生產需要選擇合適的化工設備。通過化工單元操作仿真軟件，引導學生認識精餾工藝流程及主要設備，認知流程中自動化控制系統，提出操作中的注意事項。教師指導學生進行角色分配和任務分配，明確任務分工和實施細則。

由于精餾操作具有高溫高壓、易燃易爆的特點，學生須經過嚴格培訓，掌握操作規程及各參數間的關系，考核合格后方能上崗操作。學生借助騰訊QQ討論組分享屏幕，以小組為單位作為化工總控工借助化工單元操作在線仿真系統精餾塔單元仿真軟件進行開停車操作模擬訓練。學生通過DCS界面作為內操員進行溫度、壓力、流量、液位等各參數的調節，通過現場圖作為外操員進行泵的開停車操作及現場閥門開度調節。學生借助操作質量評分系統中的操作規程反復訓練。趨勢變化曲線和組成分析報表可以直觀了解產品純度及各工藝參數的變化情況，系統自動生成操作成績單。教師利用各騰訊QQ討論組參與小組互動及時了解學生操作情況，進行針對性的指導。

故障處理是化工總控工必須具備的職業技能。教師利用教師站為各小組下發典型故障任務，各小組通過仿真界面討論查找故障，檢查壓力、溫度、流量、液位等參數是否正常，結合各參數間的關系提出解決方案，填寫典型故障案例分析上傳至課程平臺，組間互評。在小組討論無法解決的時候，如“我們組嚴格按照操作步驟做的，為什么還是顯示發生故障呢”，師生結合仿真操作過程分析，從而引出蒸餾操作中異?，F象發生的原因、危害、處理措施及與其他異常現象的區別。教師結合理論知識和實踐經驗適時點評，強化學生對知識點的掌握。這種團結協作、主動探究的學習方式激發了學生的學習興趣，輕松地化解教學難點。

課尾結合實際生產中以焦爐煤氣為原料采用ICI低中壓法合成甲醇工藝，師生共同分析粗甲醇精制工藝的組成及操作特點，鞏固對精餾工藝理論知識的理解，拓展知識面。最后，各小組分別作經驗分享，教師結合學生陳述總結出塔釜溫度、操作壓力、進料狀況、回流流量等工藝參數對精餾操作的影響，并做常見故障及解決方法的總結，從而有效突出開停車操作這一教學重點，化解故障分析處理這一教學難點。利用化工單元操作仿真軟件對各組的操作情況進行評價。對于學有余力的學生可以掃描教師發布的二維碼了解其他液體均相混合物的分離方法。

2.2.3 實戰演練 實施方案

播放企業專家錄制的方案指導意見和操作要求視頻。利用在線教學平臺上的高校實驗室安全考試系統進行安全知識考核。仿真模擬和安全考核合格且方案審核通過的小組進入工業酒精提純項目的實戰演練關。疫情影響學生不能到實訓室利用實訓設備進行實際操作，教師課前將實訓裝置拍攝成360度全景圖片，學生借助全景圖片和實訓指導書直觀了解工藝流程和設備結構。教師利用設備進行實際操作演示，并提出操作要點及注意事項。

學生借助騰訊QQ討論組視頻分享屏幕，以小組為單位，各自明確崗位職責，利用在線仿真系統進行開停車操作，并填寫操作報表，完成工業酒精的提純任務。學生將操作過程質量評分和操作報表上傳至在線教學平臺作為過程評價。教師借助騰訊QQ討論組了解各組操作情況，結合操作中存在的問題進行針對性的指導，鞏固學生的理論知識，培養操作技能，提高學生分析解決問題的能力和團隊合作意識。

2.3 課后鞏固延伸

為了進一步鞏固學習效果，將課堂知識拓展運用，教師設計提出拓展任務，如：如何得到無水乙醇。學生以小組為單位查找資料，借助智慧職教、愛課程等豐富優質資源拓展知識面，編制無水酒精生產的工藝方案并上傳至在線教學平臺。教師和企業專家及時查看學生拓展任務完成情況，全面了解學生對教學內容的掌握情況，并給予評價。同時將課程內容設計成隨堂測試上傳至在線教學平臺，便于學生在課后進行自我檢測，總結提升。

3 考核評價

教師、學生和企業專家多主體參與評價，借助在線教學平臺檢測評價學生學習全過程?；し抡孳浖透咝嶒炇野踩荚囅到y自動給出仿真模擬和安全知識考核成績單。每階段由多個考核點加權合成，得出學生整個項目的綜合測評成績。學習項目評價組成見表4。這種全過程、多元化的考核方式使對學生的評價更加真實客觀。

表3 學習項目評價組成

學生積極參與教學過程，提高了專業技能和職業素養，樹立了正確理想信念、學會了正確的思維方法、培育了正確的勞動觀念、增強了職業榮譽感。學生綜合測評通過率96%，優秀率33.7%?；た偪毓ぢ殬I技能鑒定通過率穩步提升。在各類專業技能比賽中屢獲佳績。教學目標達成情況如圖5所示。教師結合疫情防控需要進行教學改革，通過平臺數據分析了解學生知識點掌握情況和反饋意見，整合教學資源及時調整教學策略，教學滿意度顯著提升，同時提高了自身的信息技術應用能力、專業能力和教科研能力[9]。

圖5 教學目標達成情況

4 反思改進

(1)內外聯動多措并舉 提升教師信息化教學能力

信息化教學能力的實質是教師在真實的教學情境中，運用信息通信技術將學科知識“轉化”成學生有效獲得的一種知能結構體，其目的在于實現技術促進型學習[10]。教師需要具有良好的信息素養，具有應用信息技術創新教育教學的意識、態度、方法與技能，促進信息技術與教學深度融合[11]。這就要求教師不斷自主學習信息化教學相關理論知識并積極探索信息化教學改革與實踐，通過線上培訓交流、專題教研、公開課等形式加強同行間協作交流，分享總結信息化教學心得，反思教學實踐活動中的經驗和不足。通過教師以自主學習為主的知識積累、以教學實踐為主的應用遷移、以協作教學為主的對話交流，逐步提升自身信息化教學水平。同時，學校應加強信息化教學資源、網絡課程平臺、智慧教室建設，為教師信息化教學提供寬松的實踐空間；提供多樣化培訓機會，提升教師信息化教學設計、實施和評價能力。建立多元信息化教學管理評價體系，以賽促教，以賽促改。

(2)優化教學組織設計，培養學生自主學習能力

信息化時代的到來促進了高職院校教學模式的變革，也對學生的自主學習能力提出了更高的要求[12]。高職高專學生來源復雜、知識基礎薄弱，學生的學習行為一直處于被動學習的狀態[13]。因此，教師在傳授專業知識同時要對學生進行學法指導，引導學生制定合理的學習目標和行之有效的計劃，從而有自覺學習的動力。其次，教學設計有利于學生自主學習。課前發布學習任務單和預習測試。課中充分借助各種信息化手段全方位調動學生的學習感官，讓學生通過自學、小組討論、學生展示等形式積極參與課堂，使學生真正成為學習的參與者。學生之間形成良好的學習伙伴關系，自學能力在多次的鍛煉中會得到不斷提升。 課后指導學生繪制思維導圖或知識點大綱等形式進行總結回顧，組織學生到合作企業調研理論聯系實際。最后，從學習態度、學習方法、創新思維、團隊合作、安全環保、勞動精神等多維評價激發學生學習潛能，將過程性考核和終結性考核、學生互評和教師評價等多元主體的評價運用到具體教學實踐中?？傊?，在信息化教育背景下既要不斷完善教學資源和教學平臺，更要深入分析學習者的信息素養和自學能力，解決學習者“想學、會學、能學”等一系列問題，最終探索出高職課堂上行之有效、高度適應的教學模式。

(3)校企合作改革創新，助推新形態教材建設

教材是教學內容的支撐和依據，是實施課程改革的重要載體。加快教材改革與創新，是更新教學內容，推進教學改革，提高人才培養質量的重要措施[14]。推進教材改革和創新需要以課程建設為引領，按照更新教學內容、完善課程標準、開發新形態教材的邏輯順序進行。需要校企共同進行職業崗位能力分析，將化工行業企業轉型升級的新技術、新工藝、新規范等引入課程教學內容和課程標準，校企合作開發符合企業生產實際和化工行業最新發展趨勢、體現勞動精神、勞模精神和工匠精神培養的新型活頁式、工作手冊式等新形態教材，配套開發教學項目、案例和信息化資源，建立動態化、立體化的教材和教學資源體系，并及時調整更新，以緊跟信息技術發展和產業升級情況，適應雙線混合式教學模式需要，引導學生樹立正確的理想信念、培育正確的勞動觀念。