基于工作过程的《化工单元操作》信息化教学设计
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摘要：化工职业教育信息化建设是当下面临的一大现实而又紧迫的重要课题。本文针对化工类核心专业课程《化工单元操作》进行基于工作过程的信息化教学设计实践，以“萃取技术”项目教学为例，科学地安排教学过程的各个环节和要素，支持学生的自主探究学习，培养学生的信息素养，提高学生的学习兴趣，从而优化教学效果。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0223-02
近年来，高职院校不断探索和实践课程教学模式改革，兴起了以工作过程为导向的项目化课程教学改革，并且在众多课程和专业建设中取得了较好的效果[1，2]。随着教育信息化的不断推进，基于网络和计算机的信息化教学也如火如荼地开展[3，4]。目前，我国教育信息化的发展还处于粗放型阶段，硬件环境大、投入应用效果低是当代教育信息化发展进程中的主要矛盾。信息技术仅仅作为一种演示工具而存在，对教育的影响远未达到预期的目标。在信息化时代中，如何将信息化技术和手段自然亲切的引入到我们的课堂教学中，如何在课堂教学中适时的利用信息化技术和手段做到高效，又使教学从中独立，形成自己独特的魅力，是摆在高职院校广大教师面前的共同难题。从教学者的角度出发，在学习环境和知识传播方法都已发生改变的背景下，传统的点对面的教学方法已经难以满足现代社会的教学要求，用信息技术改造传统的教学手段，探索一批适合网络学习环境、符合主导知识传播方法的信息化教学方法势在必行。从学习者的角度出发，为适应大数据时代在学习上的需求，真正做到以学习者为中心，实现学习自主化、多元化，抓住学生喜爱网络、对新生事物充满浓厚兴趣及感性思维强于理性思维等特点，借助网络平台等信息技术，开展信息化教育教学方法改革探索与实践具有十分重要的现实意义。本文以《化工单元操作》课程中的萃取技术项目进行信息化教学设计实践，应用信息技术构建信息化环境，获取、利用信息资源，以工作过程为导向科学地安排教学过程的各个环节和要素，支持学生的自主探究学习，培养学生的信息素养，提高学生的学习兴趣，从而优化教学效果。
一、教学设计思路与理念
在该项目教学中，萃取原理及设备为教学重点，萃取塔操作为教学难点。因该内容面临的是大量的实际工程问题，导致知识内容抽象，教学操作难度大，教学效果难监测。因此，本文基于“情境化、精细化、扁平化和集成化”的教学设计理念，根据企业的具体职业岗位职能，遵循学生的认知规律，以企业典型萃取产品为载体，依托世界大学城进行化工仿真空间教学，借助多媒体技术和网络通信技术，将培养工程技术观念与实践技能训练无缝结合。
二、教学过程设计
根据企业的具体职业岗位职能，遵循学生的认知规律，以企业典型产品为载体，用化工仿真软件模拟真实场景，通过在做中教、做中学，培养学生职业行动能力和职业素养。在此理念与思路的指引下，将六课时的教学活动依次设计为：资讯（课前）、计划（课前）、决策（3课时）、实施（2课时）、检查（0.25课时）、评估（0.25课时）、拓展（0.5课时）。
（一）资讯环节
针对互联网时代所赋予现代大学生的特点，我们基于世界大学城联合开发了集授课、资料查询与下载、在线交流、课程考试等众多功能为一体的完全自主学习的情景式“化工仿真教室”。课前，组织学生进入该仿真教室，悠扬的背景音乐响起，一座知识的高楼拔地而起，其每一层楼对应该课程的一个教学模块。点击进入到萃取模块界面，每扇门对应一个学习任务，开启大门便可进入到图、音、文、视、动并茂的知识预习，遇到疑难点可进入图书馆进行资料检索或记录笔记。因该软件独特的角色扮演性、高度的趣味性及适当的挑战性，大大提高了学生自主学习的积极性。
（二）项目需求分析环节
教师布置任务：分小组完成《丙烯酸丁酯生产过程中催化剂（对甲苯磺酸）的分离》工艺设计方案，并提交到世界大学城的个人空间。课堂教学过程中教师通过多媒体展示各小组方案，并与学生探讨完善方案，初步得出完成该工艺需要依次完成的以下任务：①确定回收方法;②选用适宜的萃取剂;③反应溶液中回收对甲苯磺酸的操作流程;④选择萃取设备;⑤计算萃取剂用量;⑥萃取塔的操作。在对不同方案的讨论完善过程中，提高学生发现问题和解决问题的能力，明确本章节的学习目标。
（三）新知识学习环节
教师充分利用“化工仿真教学平台”的网络课程资源，联系具体任务，重点解答“任务实施的理论依据”以及“完成任务所需的理论基础”，并确定项目方案。如：利用多媒体技术展示实际化工生产过程中运用萃取技术的工艺流程，通过空间在线播放典型的萃取设备flash。将萃取过程的基本原理和典型萃取设备的结构及操作流程形象地展现出来，增强学生的感性认识，确保学生形象思维和抽象思维同步进行。为了使学生真实地感受并掌握萃取单元设备的操作方法，教师组织学生在“化工仿真平台”进行《填料萃取塔仿真项目》的操作。在该项目下有实验装置、仪表、组分分析、数据处理、思考题五个界面，学生根据质量评分系统提示先打开总电源开关，再打开重相加料阀加料，并可实时检查操作步骤查看成绩。这样，在网络仿真机上学生能够反复进行开车、停车训练，获得了充分而又安全的动手机会。该软件通过对工艺流程进行深入的剖析，利用二维和三维的动画技术对设备的内部结构、物料流动状况和作用原理等进行形象的描绘。它具有较强交互性和网络实时传输性，提供快门设定、工况冻结、成绩评定、事故设置、报警记录等各项功能，便于教师教学和学生自主学习，完全打破了时间和空间的局限性。
（四）项目实施环节
教师远程组织学生在“化工仿真平台”按《丙烯酸丁酯生产过程中催化剂（对甲苯磺酸）的分离》项目方案实施（同时播放催化剂萃取控制单元仿真项目视频）。学生根据质量评分系统的提示，按灌水―启动换热器―引反应液―引萃取剂―放萃取液―调至平衡步骤，即自主的完成了整个项目的冷态开车。每个小组成员在实施过程中不断探索，必要时可以展开小组讨论，优化实施方案，这使学生不进入工厂就能实际了解化工生产装置的生产和操作过程，巩固所学知识，锻炼独立工作能力和团队协作能力。在化工仿真实施方案时，教师查看学生项目实施的进度及效果，必要时对学生进行适当的远程协助。
（五）项目检查与交流环节
项目实施结束，学生根据质量评分系统进行自检，也可与教师或其他小组成员通过平台进行在线讨论。
（六）评价与总结环节
学生展示项目方案，陈述设计思路，质疑、答疑。结合点评，完善设计作品。教师总评，从专业能力、方法能力和社会能力方面总结学生在任务实施整个过程的成功与不足之处以及改进的方向。
三、教学效果反馈
在以工作过程为导向的项目化教学中，解决了学生可持续发展能力的三个核心问题：一是提升学生自主学习能力及积极主动的工作精神。学生在课堂上的地位有所改变，学生能够真正积极主动的探索知识，而不再是被动的接受知识信息，成为知识信息的主动建构者;二是强化学生团队协作精神，有利于培养创新精神和信息能力的发展，通过在各个环节中的互助互动，培养协作式学习;三是促进学会自我反思，提高自我修正学习态度与行为的能力。对于教师而言，解决了现有学习资源不能满足高职学生自主学习需求的问题，使资源呈现立体化、形象化、碎片化、多元化，增强资源应用的吸引力。应用信息技术构建的信息化环境能使有效时间内传输最大量的信息，有利于环境的创设。学习者可以将学习时间从课堂延伸到课外，将学习地点从教室拓展到校外进行个性化、自主化的学习和全方位、全过程的互动交流。
四、结语
以项目为导向的信息化教学突破了传统教学模式的局限，借助多媒体技术和网络通信技术等探索出了新型的课程教学模式和教学方法，使教学效果实现了质的飞跃，得到了学生、同行人士、企业专家的高度认可。但是如何将教育领域全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展还将是我们需要进一步研究和探索的问题。
参考文献：
[1]刘长春.高职《化工单元操作》项目化教学改革实践[J].化工时刊，2009，（10）：75-77.
[2]龙芳.高职项目化教学课程考核模式研究[J].职业教育研究，2009，（2）：147-148.
[3]章惠，隆平，童孟良.基于职教新干线平台，创新化工仿真教学模式[J].中国教育信息化，2012，（13）：80-82.
[4]童孟良，舒均杰，刘绚艳.基于职教新干线的化工仿真教学平台的研究与实践[J].当代职业教育，2013，（6）：30-32.