王良廣,馬 娟,杜 藝,程勁松
(安順學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,貴州 安順 561000)
“地方性,應(yīng)用型”已成為地方本科院校人才培養(yǎng)的目標(biāo),實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)成為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主抓手。在加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)上各地方高校采用了不同的方式,硬件設(shè)施良好、辦學(xué)資源充足的地方高校將加強(qiáng)校企聯(lián)合辦學(xué)和建設(shè)實(shí)習(xí)基地作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主抓方向;對(duì)于辦學(xué)資源相對(duì)薄弱的一些地方院校,則把強(qiáng)化校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件作為培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效途徑。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式需要的儀器設(shè)備多、場(chǎng)地大、投資費(fèi)用高,并且在教學(xué)過(guò)程中還存在著實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)多,教師的獲得感和學(xué)生培訓(xùn)效果差等問(wèn)題[1-4]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有經(jīng)費(fèi)投入低、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地需求小、實(shí)驗(yàn)設(shè)施套數(shù)充足、安全性高、教學(xué)過(guò)程靈活性高等優(yōu)點(diǎn)而受到青睞[5-7]。近幾年內(nèi),國(guó)家級(jí)的、省部級(jí)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心或平臺(tái)遍地開花,而數(shù)量眾多的地方院校也不甘落后,紛紛建立起了各自的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)?;ぬ摂M仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式被地方高校廣泛采用,該教學(xué)模式雖然解決了傳統(tǒng)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些問(wèn)題,但是仍存在一些問(wèn)題,如實(shí)驗(yàn)教材不健全、傳統(tǒng)的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)模式不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,這些問(wèn)題影響了應(yīng)用型人才培養(yǎng)的效果。并且近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)了關(guān)于取消在校大學(xué)生清考的規(guī)定,緊跟著一些高校對(duì)在校的問(wèn)題大學(xué)生進(jìn)行了集中清理。可以看出,當(dāng)前國(guó)家對(duì)大學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量要求越來(lái)越高,并且社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。針對(duì)如何才能夠培養(yǎng)專業(yè)能力扎實(shí)、全面,符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才,作者在化工仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方面進(jìn)行了一些思考和試探。
地方高校使用的化工仿真實(shí)驗(yàn)軟件均是從相關(guān)企業(yè)購(gòu)買,因而教師和學(xué)生使用的化工仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料也是由相應(yīng)企業(yè)提供,這些來(lái)自企業(yè)的化工仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料與教學(xué)教材在知識(shí)體系和知識(shí)結(jié)構(gòu)框架方面有著本質(zhì)的差別,影響教學(xué)效果。目前能夠滿足化工仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教材少之又少,并且這些教材在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置上與各地方高校所開設(shè)的化工仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的切合度低,不能滿足地方高校的需求。為解決學(xué)生對(duì)化工仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)資料的需求,一些地方高校將企業(yè)提供的化工仿真操作手冊(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改后作為學(xué)生的學(xué)習(xí)資料,但是這些修改后的資料在知識(shí)體系和內(nèi)容上仍存在較大的問(wèn)題,在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因而構(gòu)建一本適合本校學(xué)生的教材或者講義,是提升化工仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和質(zhì)量的保障。作者從以下幾個(gè)方面著手,編制出了適用于本?;I(yè)學(xué)生的化工仿真實(shí)驗(yàn)講義。
明確本?;I(yè)學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)需求。通過(guò)對(duì)本院近4年畢業(yè)的化工專業(yè)學(xué)生的就業(yè)去向和就業(yè)渠道調(diào)研,掌握了多數(shù)化工專業(yè)畢業(yè)學(xué)生從事的化工行業(yè)及類型,綜合分析這些化工行業(yè)主要涵蓋的化工單元,進(jìn)而將這些化工單元操作作為我們的化工仿真講義的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
明確化工單元的關(guān)鍵操作。結(jié)合化工仿真實(shí)驗(yàn)企業(yè)提供的操作手冊(cè),明確哪些是這些化工單元在操作中的關(guān)鍵步驟或者關(guān)鍵控制參數(shù),哪些是常規(guī)型的操作或者輔助型操作,將關(guān)鍵步驟和關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行明確和強(qiáng)調(diào),能夠讓學(xué)生在預(yù)習(xí)中加以重視。
明確單元操作的規(guī)范性。針對(duì)選入實(shí)驗(yàn)教材的項(xiàng)目,要求相關(guān)教師到企業(yè)調(diào)研,與從事該設(shè)備或者該工段操作的師傅交流學(xué)習(xí),并且進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作,確認(rèn)項(xiàng)目所制定的仿真實(shí)驗(yàn)操作是否正確。在該過(guò)程中,可以邀請(qǐng)學(xué)生共同參與,并誠(chéng)懇的聽取學(xué)生的意見和建議,共同制定出在形式上符合教學(xué)過(guò)程、在內(nèi)涵上切合生產(chǎn)實(shí)際、在使用中符合學(xué)生的思維方式的化工仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
構(gòu)建培養(yǎng)能力型的實(shí)驗(yàn)體系。對(duì)選入化工仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的項(xiàng)目進(jìn)行研究分類,要求每一類要專注學(xué)生某一方面能力的培養(yǎng),這樣避免了學(xué)生能力培養(yǎng)的重復(fù)性和片面性。我們編寫的化工仿真實(shí)驗(yàn)講義中,把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分成了能力鍛煉型、能力提升型和能力考查型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。能力鍛煉型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力和規(guī)范學(xué)生操作的正確性,該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是根據(jù)化工仿真實(shí)驗(yàn)的總體要求來(lái)確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,也是我們?cè)诮虒W(xué)中最重視、要求最嚴(yán)格的。能力提升型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,在復(fù)雜程度上要比能力鍛煉型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目高一些,這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常是綜合了2~4個(gè)簡(jiǎn)單的單元操作,主要目的是鍛煉學(xué)生的規(guī)范性操作,以及對(duì)多個(gè)單元操作系統(tǒng)性的鍛煉。該類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般會(huì)多設(shè)置一些,學(xué)生可以根據(jù)自己的特點(diǎn)進(jìn)行選擇,但總的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)要達(dá)到要求。能力考查型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,側(cè)重考察學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力,該類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是一個(gè)完整的化工生產(chǎn)流程,要求學(xué)生能夠獨(dú)立完成冷態(tài)開車、停車以及常見的故障排查,并且冷態(tài)開車后保證生產(chǎn)工藝參數(shù)在合理的范圍內(nèi)波動(dòng)。該類實(shí)驗(yàn)也是設(shè)立多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生選擇其中一個(gè)完成即可,同時(shí)該類實(shí)驗(yàn)作為考試實(shí)驗(yàn)。
在化工仿真實(shí)驗(yàn)操作中,作者采用以“學(xué)生為中心,教師為輔助”的教學(xué)過(guò)程,目的在于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。如在液位控制仿真實(shí)驗(yàn)中,要求學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)和操作提示獨(dú)立完成向儲(chǔ)液灌內(nèi)輸液,并保持液位穩(wěn)定在50%的開車操作。在學(xué)生的操作過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)存在的主要問(wèn)題如下:未完全開啟自動(dòng)化控制閥的前后截止閥;離心泵的啟動(dòng)不正確;當(dāng)儲(chǔ)液灌的液位到50%時(shí)不知道如何去控制液位穩(wěn)定;自動(dòng)化閥門忘記或不能及時(shí)投自動(dòng)化控制。針對(duì)學(xué)生在操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,教師在講解中詳細(xì)分析并多次強(qiáng)調(diào),讓學(xué)生有針對(duì)性的學(xué)習(xí)和掌握。學(xué)生在理解為什么要提前開啟自動(dòng)化閥門的前后截止閥、泵的啟動(dòng)順序和如何控制液位穩(wěn)定等要點(diǎn)后,開始練習(xí)并熟悉冷態(tài)開車的操作,直到學(xué)生能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成冷態(tài)開車并保持工藝點(diǎn)參數(shù)穩(wěn)定。
針對(duì)化工單元仿真實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn),作者將化工仿真操作歸納為4字要點(diǎn),即:準(zhǔn)、泵、控、投。準(zhǔn)是指準(zhǔn)備工作,也就是在開車前要把自動(dòng)化控制閥的前后截止閥全部打開;泵是指泵的正確啟動(dòng)方式,啟動(dòng)泵時(shí)要通過(guò)物料流向搞清楚哪個(gè)是泵的入口閥,哪個(gè)是出口閥;控是指工藝參數(shù)控制點(diǎn),當(dāng)參數(shù)接近工藝點(diǎn)時(shí),要進(jìn)入微調(diào)控制,不能偏離工藝參數(shù)規(guī)定值過(guò)大;投就是根據(jù)控制要求將自動(dòng)化閥門投自動(dòng)化控制或者串級(jí)控制等,每個(gè)工藝點(diǎn)到達(dá)了規(guī)定值要及時(shí)投自動(dòng)化控制。通過(guò)對(duì)化工仿真實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)的分解和學(xué)生在操作練習(xí)中對(duì)4字要點(diǎn)的理解和把握,學(xué)生的分析動(dòng)手能力得到快速的提升。
培養(yǎng)應(yīng)用型人才,提升學(xué)生的實(shí)踐能力,關(guān)鍵是加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練。傳統(tǒng)的實(shí)踐評(píng)價(jià)方式存在以下問(wèn)題:評(píng)價(jià)機(jī)制不健全,評(píng)價(jià)方式過(guò)于簡(jiǎn)單,主觀性因素和情感因素影響嚴(yán)重成績(jī)?cè)u(píng)定。只有對(duì)不合理的評(píng)價(jià)機(jī)制進(jìn)行本質(zhì)性的變革,才能提升學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課本身的興趣和積極主動(dòng)性。
完善化工仿真實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)我院化工專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況和化工仿真實(shí)驗(yàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)的需求,我們將每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)分為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)(10%)、自主操作(30%)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程(40%)和實(shí)驗(yàn)總結(jié)(20%)四個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)主要檢查學(xué)生是對(duì)否提前預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn),預(yù)習(xí)中是否明確了實(shí)驗(yàn)的原理和仿真操作的關(guān)鍵點(diǎn)以及關(guān)鍵工藝參數(shù)等內(nèi)容。自主操作主要考查學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí),能否獨(dú)立完成這個(gè)化工仿真的冷態(tài)開車,對(duì)于其中的關(guān)鍵工藝參數(shù)是否知道如何控制。通過(guò)學(xué)生們的自主操作,可以進(jìn)一步了解學(xué)生們的預(yù)習(xí)效果,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化工操作的規(guī)范化意識(shí)和安全意識(shí)。對(duì)于學(xué)生在操作中出現(xiàn)的問(wèn)題,需要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師進(jìn)行一一指導(dǎo),這樣既可以針對(duì)每個(gè)學(xué)生出現(xiàn)的具體問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo),也可以讓學(xué)生對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題加深印象和理解。實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)就是學(xué)生對(duì)化工仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了多次操作練習(xí)后,對(duì)其操作規(guī)范性、熟練程度和流程運(yùn)行中關(guān)鍵工藝參數(shù)穩(wěn)定情況的評(píng)價(jià)。為了進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)和對(duì)化工流程的認(rèn)知,要求學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)總結(jié)。實(shí)驗(yàn)總結(jié)主要是要求學(xué)生手繪每個(gè)化工仿真實(shí)驗(yàn)的工藝流程圖,明確哪些是關(guān)鍵設(shè)備,哪些是輔助設(shè)備,標(biāo)注所有的自動(dòng)化的閥門、手動(dòng)閥門等,并掌握該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵工藝參數(shù)以及維持該參數(shù)穩(wěn)定的關(guān)鍵是什么。
強(qiáng)化師資的專業(yè)素質(zhì)。師資的專業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)決定了學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和職業(yè)操守。因此建立專業(yè)知識(shí)扎實(shí)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)、職業(yè)素質(zhì)過(guò)硬的化工仿真實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系的建設(shè)起到了保障作用。專業(yè)知識(shí)和工程實(shí)踐能力的培訓(xùn)可以通過(guò)組織教師集中學(xué)習(xí)、參加培訓(xùn)和深入企業(yè)鍛煉等方式實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于教師職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),除了組織教師學(xué)習(xí)外,還建立簡(jiǎn)單有效的學(xué)生申訴制度,針對(duì)一些對(duì)成績(jī)不滿意的學(xué)生,組織相關(guān)的教師對(duì)該學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行重新評(píng)價(jià),如果該老師在學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)中確實(shí)存在問(wèn)題,則會(huì)根據(jù)問(wèn)題的嚴(yán)重程度對(duì)該教師進(jìn)行相應(yīng)的處罰。這樣既可以規(guī)范教師的行為,又可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
依據(jù) “地方型,應(yīng)用型”人才目標(biāo)的培養(yǎng),作者對(duì)化工仿真實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)行了一些改革嘗試。在教學(xué)教材方面,在化工生產(chǎn)調(diào)研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,對(duì)化工仿真指導(dǎo)手冊(cè)進(jìn)行了詳修改和完善,編制出了與企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合度高的、適合本院學(xué)生的內(nèi)部教材。在對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上,制定出了能力培養(yǎng)型、能力提升型和能力考查型實(shí)驗(yàn)體系,三類實(shí)驗(yàn)緊密相扣、循序漸進(jìn),為學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系的完善,制定出了應(yīng)用能力考察全面、針對(duì)性強(qiáng)、既能能夠提升教師的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng),又能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)評(píng)價(jià)體系。