周國保 古臻文

(江西省化學(xué)工業(yè)學(xué)校，江西 南昌 330012)

1.引言

《化學(xué)反應(yīng)器》是中職化學(xué)工藝類專業(yè)的核心課程，在沒有化學(xué)反應(yīng)器實(shí)訓(xùn)裝置的情況下，教學(xué)實(shí)施一般采用理論、實(shí)踐教學(xué)分開安排，理論教學(xué)被安排在第二年，實(shí)踐教學(xué)被安排在頂崗實(shí)習(xí)階段，由于學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練相隔時間較長，教學(xué)效果不夠理想。隨著教學(xué)設(shè)施不斷改善，一些中職學(xué)校陸續(xù)添置了化學(xué)反應(yīng)器實(shí)訓(xùn)設(shè)備，如何利用新添置的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，加強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)器的理論、實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合、發(fā)揮化學(xué)反應(yīng)器實(shí)訓(xùn)設(shè)備的最大功效、提高化學(xué)反應(yīng)器這門課的教學(xué)效果，筆者做過一些嘗試和探索?，F(xiàn)呈上一個利用間歇反應(yīng)操作實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行間歇反應(yīng)器一體化課程開發(fā)的案例。

2.間歇反應(yīng)器一體化課程開發(fā)

2.1 開發(fā)思路

第一，采用任務(wù)式結(jié)構(gòu)組織課程內(nèi)容。第二，采用并行與串行結(jié)合安排課程順序。第三，充分利用現(xiàn)有資源。一體化課程的開發(fā)不排斥現(xiàn)有教材和現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。

2.2 開發(fā)方向

第一，在任務(wù)設(shè)置上可增加正常操作技能訓(xùn)練內(nèi)容，并結(jié)合考核指標(biāo)評價(jià)教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容與工作崗位要求的一體化。第二，采用任務(wù)驅(qū)動開發(fā)課程，在學(xué)生接受任務(wù)、分析任務(wù)、制訂方案、解決任務(wù)、評價(jià)總結(jié)等環(huán)節(jié)中，核心是學(xué)生制訂方案，使教學(xué)過程與崗位工作過程一體化。第三，采用與企業(yè)相近的間歇反應(yīng)設(shè)備，使教學(xué)設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備一體化。第四，配套開發(fā)學(xué)生完成任務(wù)好壞的定量評價(jià)指標(biāo)，訓(xùn)練結(jié)束，教師可以方便地定量評價(jià)學(xué)生工學(xué)結(jié)合的學(xué)習(xí)效果，使教學(xué)評價(jià)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一體化。第五，教師不但能按確定的方法操作實(shí)訓(xùn)裝置、處理生產(chǎn)故障，而且能像企業(yè)崗位能手一樣在接受任務(wù)后能自行制訂操作方案、解決任務(wù)，以便學(xué)生在工學(xué)結(jié)合教學(xué)過程中進(jìn)行模仿，使專業(yè)教師與企業(yè)師傅一體化。

2.3 一體化課程的定位

根據(jù)中職化學(xué)工藝類專業(yè)就業(yè)崗位的典型工作任務(wù)分析，《化學(xué)反應(yīng)器》學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程時間一般三周(合84課時)，課程目標(biāo)為通過對化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的圖紙識讀、實(shí)訓(xùn)裝置或仿真軟件的操作，掌握釜式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、沸騰床反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理;熟悉反應(yīng)器各部件的配置及作用;了解反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)、質(zhì)量傳遞和能量傳遞的基本特點(diǎn);能進(jìn)行反應(yīng)器的開、停車操作;對運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象進(jìn)行正確的判斷和處理。

間歇反應(yīng)器一體化課程作為《化學(xué)反應(yīng)器》學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的子課程，教學(xué)目標(biāo)是掌握釜式反應(yīng)器裝置圖紙識讀，了解釜式反應(yīng)器基本結(jié)構(gòu)、工作原理、各部件的配置及作用、質(zhì)量傳遞和能量傳遞基本特點(diǎn)，掌握釜式反應(yīng)器開、停車操作和運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象判斷和處理。教學(xué)時間安排5天教學(xué)(30課時)。

2.4 一體化課程知識點(diǎn)與技能點(diǎn)的分析

經(jīng)分析，間歇反應(yīng)器一體化課程包括的知識點(diǎn)與技能點(diǎn)，如表1所示。

表1 間歇反應(yīng)器一體化課程包括的知識點(diǎn)與技能點(diǎn)

2.5 一體化課程中任務(wù)設(shè)計(jì)與目標(biāo)

根據(jù)間歇反應(yīng)器一體化課程的定位與內(nèi)容分析，形成間歇反應(yīng)器一體化課程中任務(wù)設(shè)計(jì)與考核目標(biāo)，如表2所示。每項(xiàng)任務(wù)，都涉及情感安全等目標(biāo)，包括其一，工作態(tài)度:愉快接受任務(wù);有負(fù)責(zé)的、積極的、自信的、建設(shè)性的態(tài)度;善于合作和欣賞、樂于助人;其二，安全意識:做到防觸電、防靜電、防燙、腐蝕防護(hù)、防火，防爆、防中毒;無安全事故;其三，綜合能力:學(xué)習(xí)能力、接受能力、交流能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、觀察判斷能力、身體體能。

表2 間歇反應(yīng)器一體化課程中任務(wù)設(shè)計(jì)與目標(biāo)

任務(wù)四加熱、回流與冷卻2知識點(diǎn):溫度計(jì)套管，換熱裝置，換熱方法，加熱劑和冷卻劑。認(rèn)識釜的換熱裝置(夾套)和冷凝器外冷裝置。了解加熱劑和冷卻劑。技能點(diǎn):電加熱、熱水輸送加熱、釜的夾套冷卻、冷凝及回流操作。利用電加熱將水、物料加熱;利用夾套冷卻。操作冷凝器，冷凝液降溫并回流。任務(wù)五加熱、真空蒸餾2知識點(diǎn):壓力、沸點(diǎn)、真空蒸餾。 了解壓力與水沸點(diǎn)關(guān)系，了解簡單蒸餾，了解真空下簡單蒸餾。技能點(diǎn):真空泵操作，使釜壓置真空，熱水輸送加熱、真空蒸餾。操作真空泵真空度。真空蒸餾甘油水溶液，在規(guī)定時間獲得一定量冷凝液。任務(wù)六攪拌、放料 2知識點(diǎn):攪拌裝置，軸封裝置，傳動裝置，壓料管，放料閥。了解攪拌裝置類型，軸封類型、減速機(jī)類型、壓料管及壓料、放料閥類型。技能點(diǎn):攪拌操作(攪拌速度)、放料操作。按要求操作攪拌裝置，使釜內(nèi)物料達(dá)到均相。通過底閥放出一定量物料。任務(wù)七水模擬間歇反應(yīng)4知識點(diǎn):間歇反應(yīng)釜操作要點(diǎn)。間歇釜的日常維護(hù)。了解反應(yīng)條件、反應(yīng)終點(diǎn)、出料方式(真空蒸出)，操作要點(diǎn)，日常維護(hù)。技能點(diǎn):模擬間歇反應(yīng)操作。 按規(guī)定的條件和要求實(shí)現(xiàn)間歇反應(yīng)操作，收集規(guī)定質(zhì)量的產(chǎn)品。任務(wù)八酸堿中和反應(yīng)2知識點(diǎn):中和反應(yīng)操作條件。 了解酸堿物料、中和條件和反應(yīng)終點(diǎn)。技能點(diǎn):酸堿中和反應(yīng)操作。 按規(guī)定的條件和要求實(shí)現(xiàn)中和反應(yīng)操作，收集規(guī)定數(shù)量和質(zhì)量的中和物料。任務(wù)九乳液型化妝品生產(chǎn)6知識點(diǎn):乳化操作條件、乳液型化妝品生產(chǎn)步驟。了解物料、乳化條件、乳化劑選擇、防腐劑、香精加入條件，制訂實(shí)施方案。技能點(diǎn):乳化操作、乳液型化妝品生產(chǎn)操作。按要求，選擇條件，生產(chǎn)規(guī)定質(zhì)量的乳液型化妝品。任務(wù)十間歇法生產(chǎn)乙酸乙酯6知識點(diǎn):酯化反應(yīng)條件、乙酸乙酯生產(chǎn)方法。了解酯化反應(yīng)條件、乙酸乙酯生產(chǎn)方法，制訂實(shí)施方案。技能點(diǎn):酯化反應(yīng)操作、粗乙酸乙酯生產(chǎn)操作。 按要求，選擇條件，生產(chǎn)規(guī)定質(zhì)量的粗乙酸乙酯。

2.6 考核指標(biāo)的設(shè)置與考核指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的確定

對于間歇反應(yīng)器的傳統(tǒng)課程，理論教學(xué)評價(jià)一般采用考題和面試方式;實(shí)踐教學(xué)評價(jià)主要以觀察學(xué)生開、停車操作情況及課業(yè)或操作工藝卡完成情況進(jìn)行。然而，間歇反應(yīng)器的一體化課程實(shí)施中，教學(xué)評價(jià)不僅包括對知識點(diǎn)的考核，而且更加突出對教學(xué)任務(wù)的驗(yàn)收，牽涉考核指標(biāo)設(shè)置與標(biāo)準(zhǔn)的確定。

考核指標(biāo)分為任務(wù)過程指標(biāo)和任務(wù)結(jié)果指標(biāo)。前者一般為任務(wù)執(zhí)行中涉及的工藝參數(shù)，如原料加料流量、釜內(nèi)溫度、壓力等。后者一般為學(xué)生完成任務(wù)后呈現(xiàn)的數(shù)量現(xiàn)象或結(jié)果參數(shù)，如氮?dú)庵脫Q后達(dá)到氧含量、加料后液位、加熱后溫度，冷卻后溫度，中和后pH值、攪拌后不同時間放出物料pH值的相對誤差(RSD)，得到產(chǎn)品的含量、數(shù)量，酯化產(chǎn)物得率等?？己酥笜?biāo)的設(shè)置往往與任務(wù)的劃分一體化考慮。例如，“攪拌、放料”任務(wù)中，技能點(diǎn)涉及攪拌操作(攪拌速度)和放料操作，如何評判學(xué)生完成攪拌任務(wù)的好壞?根據(jù)“按要求操作攪拌裝置，使釜內(nèi)物料達(dá)到均相?！奔寄苣繕?biāo)，可以設(shè)置攪拌后不同時間放出物料PH值的相對誤差(RSD)作為任務(wù)結(jié)果考核指標(biāo)。水狀物料是否均勻，很難從外觀看出，但若在水中加入少量固堿，攪拌不好就難達(dá)到各處PH值一致，因而攪拌后均勻效果就可以借助PH值的相對誤差(RSD)來衡量，這種指標(biāo)需要設(shè)置并開發(fā)出來。

任務(wù)可以設(shè)置為單因素訓(xùn)練或多因素綜合訓(xùn)練。單因素訓(xùn)練，就是在任務(wù)(N個影響因素)中讓學(xué)生固定(N－1)個因素，同時改變一個因素來完成任務(wù)，其結(jié)果與可變因素呈一一對應(yīng)關(guān)系，考核指標(biāo)一般取任務(wù)結(jié)果，并以最適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)。例如，“水模擬間歇反應(yīng)”任務(wù)中，當(dāng)?shù)獨(dú)獗Ｗo(hù)、攪拌速度、回流量、溫度、壓力、原料配比等操作條件框在一個范圍、反應(yīng)終點(diǎn)固定，而讓真空蒸出的真空度連同冷凝器冷卻水流量改變，蒸出物料快慢與真空度就呈一一對應(yīng)關(guān)系。如果把“10分鐘內(nèi)蒸出物料量”標(biāo)準(zhǔn)定為X0(mL)，高于、低于該標(biāo)準(zhǔn)都扣分(其他因素固定是評判的起碼要求)，那么學(xué)生在訓(xùn)練中會主動思考將真空度提高好還將真空降低好，并以X0為標(biāo)準(zhǔn)去盡力調(diào)節(jié)好真空度。多因素訓(xùn)練，就是在任務(wù)(N個影響因素)中讓學(xué)生固定M(M＜N)個因素，同時改變(N－M)個因素來完成任務(wù)。評價(jià)中可以同時設(shè)置過程考核指標(biāo)和結(jié)果考核指標(biāo)，前者一般是對任務(wù)中關(guān)鍵因素操作的水平進(jìn)行考核，依據(jù)任務(wù)性質(zhì)和工藝本身要求制訂標(biāo)準(zhǔn)，如將反應(yīng)釜內(nèi)溫度定為過程考核指標(biāo)，根據(jù)工藝要求可將標(biāo)準(zhǔn)定為85±0.5℃;后者一般對任務(wù)的綜合效果進(jìn)行考核，可依據(jù)對任務(wù)預(yù)先進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)來制訂標(biāo)準(zhǔn)。例如，在“間歇法生產(chǎn)乙酸乙酯”任務(wù)中，設(shè)置“1小時后粗乙酸乙酯對乙酸的收率”作為任務(wù)結(jié)果考核指標(biāo)，根據(jù)預(yù)先實(shí)驗(yàn)確定標(biāo)準(zhǔn)定為48%。

任務(wù)目標(biāo)一旦定量化，工學(xué)結(jié)合就會更加緊密——學(xué)生在做的過程，需要思考如何做得更好，需要理論支撐，這時工學(xué)結(jié)合成為客觀需要，而不是生搬硬套。

3 間歇反應(yīng)器一體化課程開發(fā)成效

3.1 間歇反應(yīng)器一體化課程資源完善和實(shí)施成效

根據(jù)間歇反應(yīng)器一體化課程中任務(wù)設(shè)計(jì)與目標(biāo)，完善間歇反應(yīng)操作實(shí)訓(xùn)裝置的配套設(shè)施及檢測工具。圍繞間歇反應(yīng)操作實(shí)訓(xùn)裝置建成一體化教室，編寫間歇反應(yīng)器一體化課程的教材，提高教師團(tuán)隊(duì)對間歇反應(yīng)器一體化課程的熟悉程度。利用開發(fā)的間歇反應(yīng)器一體化課程、采用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)，比傳統(tǒng)課程教學(xué)更受學(xué)生歡迎。由于引入量化考核指標(biāo)和綜合評價(jià)指標(biāo)，學(xué)生訓(xùn)練目標(biāo)明確，工學(xué)結(jié)合更加緊密，學(xué)生技能和綜合能力比傳統(tǒng)課程教學(xué)明顯提高。

3.2 間歇反應(yīng)器一體化課程開發(fā)意義

間歇反應(yīng)器一體化課程開發(fā)，形成間歇反應(yīng)器一體化課程，由于具有促進(jìn)教學(xué)過程工學(xué)結(jié)合，提高學(xué)生專業(yè)技能、學(xué)習(xí)積極性、紀(jì)律性、自主學(xué)習(xí)能力等方面的成效，因而本案例在中職化學(xué)工藝類專業(yè)課程建設(shè)中，對其他一體化課程開發(fā)有一定借鑒意義。

［1］中國化工教育協(xié)會編.全國中等職業(yè)教育化學(xué)工藝專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］楊雷庫主編.化學(xué)反應(yīng)器［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.