宋 陽,段益琴,吳明珠,劉云霞
(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與制藥工程學(xué)院,重慶 401120)
《化工原理》是高職化工類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程在引導(dǎo)學(xué)生建立工程概念、研究化工工程等方面都有著重要作用,同時更有利于幫助學(xué)生完成從學(xué)生到技術(shù)人員的轉(zhuǎn)變[1]。該課程在化工、制藥等高技能人才培養(yǎng)中承擔(dān)著教授學(xué)生科學(xué)知識、培養(yǎng)學(xué)生工程技術(shù)能力的雙重任務(wù)[2]。《化工單元操作與仿真》是應(yīng)用化工技術(shù)、藥品生產(chǎn)技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的職業(yè)知識和技能課程,屬工程科學(xué),是化學(xué)工程學(xué)科的重要基礎(chǔ)單元,直接服務(wù)和應(yīng)用于化工生產(chǎn)第一線[3]。如果說《化工原理》是一門由科學(xué)理論通向工程理論的重要橋梁課程,那么《化工單元操作與仿真》便是將橋梁課程的理論知識應(yīng)用于工程生產(chǎn)實際中,兩門課相輔相成、相互促進。
2017年由教育部高等學(xué)?;ゎ悓I(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和中國化工教育協(xié)會聯(lián)合舉辦了全國大學(xué)生化工實驗大賽[4]。大賽內(nèi)容包括化工原理理論筆試、實操實驗和仿真實驗比賽。將相應(yīng)的化工實驗大賽的內(nèi)容融入到化工原理的實際教學(xué)過程中,真正做到用競賽促進教學(xué)改革、用競賽促進學(xué)生學(xué)習(xí)[5]。
《化工原理》與《化工單元操作》目前在高職院校屬于兩門課程,目前的授課模式是利用1-14周的時間學(xué)生先重點學(xué)習(xí)理論課,然后15-16周學(xué)習(xí)《化工單元操作與仿真》,其中15周為單元操作實訓(xùn)周,16周為化工仿真周。17-19周再回到教室進行理論總結(jié)和整體復(fù)習(xí)。
可以看出這樣的授課模式存在著一定的問題,前14周中都屬于理論知識的學(xué)習(xí),而《化工原理》課程主要講解單元操作的基本原理及其設(shè)備的設(shè)計和操作,教學(xué)內(nèi)容包含了大量的方程、公式和圖表,知識點晦澀難懂、學(xué)習(xí)難度大。15周或16周中《化工單元操作與仿真》主要在實訓(xùn)室和仿真室熟悉掌握各單元操作項目所對應(yīng)的仿真和設(shè)備操作。學(xué)生一周都在實訓(xùn)室做各個化工單元操作實訓(xùn)或者在一周內(nèi)集中在化工仿真室做完所有的化工仿真。這樣的授課模式雖然利于管理,但連續(xù)一周讓學(xué)生做相似或者類似的事情,一般化工仿真或者化工單元操作實訓(xùn)周的第一天學(xué)生積極性較高,隨后幾天就會出現(xiàn)懈怠,慢慢學(xué)生的厭倦感也油然而生,所以化工單元實訓(xùn)以及化工仿真周結(jié)束后,學(xué)生并沒有完全理解《化工單元操作》的內(nèi)容,教學(xué)效果也大打折扣。那么如果能參照大賽的內(nèi)容,試想在上課的時候就把《化工原理》的理論知識和《化工單元操作與仿真》兩門課有機結(jié)合,在授課過程中不斷變換空間,是否會得到意想不到的結(jié)果呢?
我們以離心泵為例,離心泵是《化工原理》課程中流體輸送章節(jié)的重要組成部分。該部分知識點主要包括離心泵的工作原理和主要部件,離心泵的基本方程式,離心泵的主要性能參數(shù)與特性曲線,離心泵的汽蝕現(xiàn)象、氣縛現(xiàn)象,離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)以及離心泵的類型、選擇與使用等。這部分內(nèi)容概念較多,知識點比較繁雜,知識點之間聯(lián)系不夠緊密,常常會出現(xiàn)“學(xué)完泵不會用泵”的現(xiàn)象[6]。
《化工單元操作與仿真》中“離心泵”的化工仿真內(nèi)容則是熟悉仿真軟件界面,掌握離心泵的開車、停車等操作,掌握離心泵的基本故障處理原則。設(shè)備操作內(nèi)容則是離心泵的特性,熟悉離心泵的操作,離心泵的工作原理,離心泵主要參數(shù)的測定方法,并測量一定轉(zhuǎn)速下,離心泵的揚程H、軸功率N、效率η與流量Q之間的對應(yīng)關(guān)系,理論課中抽象的離心泵特性曲線,即H~Q、N~Q、η~Q通過學(xué)生自己測量而得,記憶也隨之加深。
上課方式改變?yōu)槭紫仍诮淌抑v述1節(jié)課的基礎(chǔ)理論課,通過圖片、多媒體等媒介向?qū)W生介紹離心泵的用途、結(jié)構(gòu)以及工作原理。然后變換空間,利用3節(jié)課的時間到化工操作實訓(xùn)室親眼見到所學(xué)裝置,熟悉離心泵的操作,并測得離心泵特性曲線,下午利用3節(jié)課的時間到化工仿真室親自操作,控制儀表,學(xué)會開車、停車,掌握汽蝕、氣縛等現(xiàn)象的處理辦法,在最后1節(jié)課再將理論與操作的知識進行總結(jié)歸納。
利用一天的集中學(xué)習(xí)將看得見摸得著的化工操作設(shè)備、化工仿真操作與枯燥的《化工原理》理論知識與《化工單元操作與仿真》有機結(jié)合起來,增強學(xué)生對工作原理、公式、圖表的理解,使授課內(nèi)容更加深刻具體,更具說服力,同時也可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,堅定學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的信心[7]。
在集中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上再開展自主學(xué)習(xí),將5-7個學(xué)生分為一組,全班分成5個小組,開展分組討論與匯報,給學(xué)生留下7個備選選題,比如:離心泵的型號及命名、離心泵的流量調(diào)節(jié)、往復(fù)泵的介紹、齒輪泵的介紹、螺桿泵的介紹、旋渦泵的介紹、軸流泵的介紹等,選題內(nèi)容要相對簡單,但是涉及的范圍盡可能廣泛。每組學(xué)生選出組長,自行選擇想完成的選題,給學(xué)生一周的時間,學(xué)生可以通過電腦網(wǎng)絡(luò)下載圖片、視頻,可以利用中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫進行文獻檢索,甚至可以走訪相關(guān)企業(yè)進行資料收集,課上每組有15分鐘的PPT展示時間,讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)的內(nèi)容,同時讓學(xué)生成為課堂的中心,甚至擔(dān)任教師的角色來進行講述,通過以學(xué)促教的方式繼續(xù)學(xué)習(xí)關(guān)于離心泵的相關(guān)內(nèi)容,不但讓學(xué)生學(xué)習(xí)了專業(yè)知識,還鍛煉了學(xué)生的語言表達能力、團隊協(xié)作能力等。最后教師利用20分鐘的時間對5組學(xué)生的成果進行點評、對相應(yīng)知識點進行補充,與此同時讓其他組的學(xué)生來進行打分,去掉一個最高分一個最低分后的平均分將可作為對學(xué)生的平時成績,也可作為期末考試總成績中的一部分。將《化工原理》與《化工單元操作與仿真》有效有機的結(jié)合在一起,不但有利于增強學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同度,還可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
混合式教學(xué)過程中,教師不再是教學(xué)活動的唯一中心,教室不再是教學(xué)活動的唯一場地,通過變換空間地點,將枯燥無味的《化工原理》理論知識與生動有趣看得見摸得著的《化工單元操作與仿真》中的設(shè)備、軟件緊密結(jié)合在一起,混合式教學(xué)法的實施也讓學(xué)生明白所學(xué)理論知識能解決實際問題,由書本知識到化工設(shè)備以及化工仿真,讓學(xué)生在一天內(nèi)就可以將學(xué)到的知識付諸于實踐,激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確,從而教學(xué)效果也更加明顯。同時開展自主學(xué)習(xí)模式,讓教師從傳統(tǒng)教學(xué)的主角變?yōu)榻虒W(xué)活動的組織者、監(jiān)督者和學(xué)習(xí)輔導(dǎo)者,讓學(xué)生從傳統(tǒng)教學(xué)的配角變?yōu)榻虒W(xué)活動的實踐者、參與者和學(xué)習(xí)主導(dǎo)者?!痘ぴ怼放c《化工單元操作》有機結(jié)合在一起的混合式教學(xué)法,更有利于培養(yǎng)出理論和實踐有機結(jié)合的現(xiàn)代化工人才。