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化工原理实验项目化教学模式研究
编辑:admin   时间:2019-07-15 14:38

项目化教学通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目化教学以项目目标作为行动导向,以项目课程载体,以学生为主体,由学生自主构建知识框架,并与实践技能融合,成为教学方法研究的焦点。项目化教学的指导思想是将一个独立的项目或任务交给学生,教师起辅助作用,让学生自主把握和完成每一环节,增强实践技能和分析解决工程问题的能力。教学目标从理论知识的学习向培养工程技术实践应用能力转变,人才培养目标从传统型向应用型人才转变。
1 项目化教学的必要性
化工原理实验是将化工原理课程理论知识转化为实践操作的桥梁,具有较强的工程应用性。化工原理实验课程重视工程基本概念和基本理论,主要研究各种典型单元操作过程中的基本原理及常用设备的构造,设备选型及工艺计算。化工原理实验是一门重在强调实践性和工程观的课程,项目教学法与化工原理实验的有机结合,教师利用工程技术优质资源,开展教学活动、改进教学方法、实施教学评价等,学生利用实践,提高分析和解决实际问题的能力,充分激发主动思维和创造思维,使课堂教学结构由传统的“以教为主”向“以学为主”转变,真正培养学生的创新能力和实践能力。
我校于2014年成立了化工原理实验室,总面积240平方米,拥有筛板精馏塔实验装置、传热系数测定实验装置、气体吸收及塔效率测定实验装置、流体力学综合实验装置等14套大型化工原理实验装置。面对全校开设了相关专业化工原理实验教学大纲及培养方案要求的单元设备操作:离心泵曲线、恒压板框过滤、雷诺实验、伯努利方程、传热、精馏、干燥、吸收、萃取、流体流动等,主要分为专业基础型实验、化工虚拟仿真实验、综合应用型实验、设计型实验四个层次。近年来,六盘水师范学院积极响应高等教育政策,以转型发展为主,将人才培养目标定位为“应用型人才”,着力培养教师、工程师等应用型人才。在我院培养应用型人才和进行教学示范中心建设的过程中,发现传统的化工原理实验教学内容及方法无法满足应用型人才培养的目标,需要改革教学模式等而引入项目教学法。
2 项目化教学应用研究
化工原理实验项目化教学,是以实际或者虚拟项目为载体,以完成项目任务为实践中心来组织、编排课程内容,并以完成项目为主要的课程学习方式,让学生经历有项目任务、有产量产出的独立工作、团结协作、成果展示、经验总结等一系列完整的工作过程。其目的在于加强课程内容和工作之间的相关性,整合理论与实践,提高学生职业能力的培养。以我院组织学生参加"全国大学生化工实验大赛"为契机,化工原理实验项目化教学采用"完整的行动模式"将一个独立的项目或任务交给学生去完成,变单一性学习为协作型学习。
2.1制定计划
项目教学法应用于我院化工原理实验课程,主要是以单元设备操作为主,结合化工专业人才培养方案,制定相应的教学大纲,编写教案。分析项目设计的要素及评价条件,合理制定项目教学法实施前的工作计划,比如制定调查问卷,进行问卷调查等。以及合理制定项目教学法的具体实施过程、计划,如项目制定、项目实施规划、项目评价体系制定等,有步骤有目的的实施教学。
2.2项目制定
在制定实验项目前,对学生进行访谈和问卷调查,针对化工原理课程所学的单元设备单独或者串联操作制定相关实验项目。精馏利用回流分离混合物得到高纯度产品,是化工应用中基本的单元操作,大部分有机化工工厂都需要类似的装置进行液体混合物的产品分离和物料提纯。项目以某石油化工厂裂解气体分离车间为例,通过吸收塔脱除裂解气中的二氧化碳。液体混合物浓度、吸收剂用量及温度、进料条件、塔板数量、进料板位置选择、塔的操作温度及压力条件、产品分离要求等数据均来源于实际工厂。设计六个子项目:
(1)分离方法及单元设备选择-吸收;(2)吸收塔基本理论知识的掌握;(3)工艺流程图绘制;(4)模拟装置的搭建;(5)吸收塔的实际操作;(6)产品分析测试。
2.3项目实施
项目实施过程大致如下:(1)明确项目目的、教学内容要点及评价规则;(2)通过自编实验讲义提供必需的资料,进行必备的知识技能学习,比如AspenPlus,CADWORX等;(3)各个单元设备操作任务的学生完成情况;(4)教师考核、综合评价项目实施效果和总结反馈信息。
2.4项目评价
项目评价体系主要内容、形式如下:(1)研究思路是否明了、逻辑是否合理;(2)工作态度是否端正;(3)理论知识掌握是否扎实、操作技能是否熟练;(4)工艺流程的物流走向及设备进出口模型建立是否合理;(5)工艺流程的操作界面(图纸层面)是否规整;(6)流程模拟结果的可靠性与准确度;(7)对比实际工程生产数据,比较工艺优化结果的偏差大小;(8)节能优化是否合理、是否符合环保要求等;(9)学生自评互评体系;(10)解决工艺问题创新性等其他可靠的评价指标。
2.5信息反馈
项目信息反馈主要内容如下:(1)通过化工原理实验项目化教学,折射出传统的教学模式存在的问题;(2)对比项目教学法实施前后,学生对化工原理实验课程的认知水平是否有所提高和改变;(3)学生是否愿意参加项目化教学模式的课程学习,以及参加后的感受;(4)通过项目化教学,学生的创新能力、实践能力、工程技术能力及思维能力的提升作用;(5)通过项目化教学,对培养应用型人才的促进作用、课程更新作用以及及学校办学进程的推动作用。
3 项目化教学效果评价
通过化工原理实验课程的项目化教学模式和教学内容改革研究,激发了学生对该课程的学习兴趣,提高了学习的主动积极性,同时课程的教学效果得到很大提升,促进教学模式改革,极大地推动了我校应用型人才的培养。
3.1明确教学和学习目标
在项目化教学实施的过程中,教师有明确的教学目标,学生也有专一的学习目标。教师根据化工专业人才建设方案,制定相关的人才培养目标,构建合适的课程结构体系,编制化工原理实验课程教学大纲,分配教学任务。学生在学习的过程中,明确项目任务和实验目的,在完成项目的过程中,不断提高运用化工原理理论知识和信息技术手段分析解决工程问题的能力。
3.2激发学生主动性学习
在项目化教学过程中,学生带着有目的的产出任务去完成项目,激发学生自主学习的热情和提高独立分析实际生产中遇到此类问题的能力。在完成实验项目的过程中,学生自主查阅及搜集文献资料、设计实验方案、制定实验计划、实施实验方案、改进实验方案、完成项目任务、分析问题、总结经验,始终处于主动的学习地位,其学习能力和分析、解决问题的能力得到大幅度提高。
3.3提高学生工程技术能力
近年来,我校以转型发展为主,结合地区矿产资源等区位优势,积极推进“产-学-研”合作。学生进入企业学习、实践锻炼,把所学的课本理论知识投入到工厂生产过程中,同时,通过实际接触设备,使得理论知识得到巩固和深化,从表象认识上升到动手操作,不断提升自己的工程认知水平和知识转化的能力。在项目化教学过程中,学生根据项目任务,明确项目需要达到的目的,学习必需的理论知识,并将其应用到实际项目中。项目完成后,总结经验并将其转化为实践技能,用于分析解决实际的工程操作问题。总之,通过项目化实践教学,学生的工程认知水平和技术能力得到提高。
3.4提高仪器设备利用率
在未实施项目化教学之前,传统的化工原理实验模式停留在验证性和综合性实验上。课程结束后,形成"人走门关"的现象。在未进行项目化教学之前,化工原理实验相关设备装置仅在教学时段内开设化工原理实验,其他时间大部分设备处于闲置状态,仪器使用率较低。在开展项目化教学后,学生可以结合自己的课程安排,灵活合理地规划实验时间,合理利用相关化工原理实验设备,使其处于运转生产状态,仪器装置的利用率大大提高。
4 结束语
项目化教学法实施的过程中,融入了虚拟仿真、互联网等信息技术,教学质量得到大幅提升。学生处于主体地位,独立分析、思考,通过教师的引导,打破了传统的“教师讲什么,学生就学什么”的教学格局。以学生为核心,以完成项目任务为目标,激发学生对该门课程的学习兴趣,促进学生在团结协作、交际沟通等能力提高,培养学生团体意识和创新精神。通过化工原理实验课程的项目化教学实践,教师的教学目标和学生的学习目标都很清晰,学生的主体地位得到体现,提高了学生综合运用专业知识解决工程技术问题的能力。结合我校应用型人才培养目标,充分利用六盘水地区丰富的煤炭、矿产资源,努力培养符合社会需求的应用型人才。


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