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高職課程信息化教學設(shè)計的實踐探討
高職課程信息化教學設(shè)計的實踐探討
陶燕，周少麗，王博濤
�。兾髂茉绰殬I(yè)技術(shù)學院，陜西咸陽712000）
摘要：對高職《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》課程中“魯奇低壓法甲醇合成工藝”教學單元采用信息化教學手段和教學方法進行了教學設(shè)計，很好地化解了教學的難點，提高了教學效果，為《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》課程的信息化改革提供了一定的參考經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：高職；甲醇生產(chǎn)技術(shù)；信息化教學設(shè)計
基金項目：陜西省教育廳重點課題“煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實踐”（13Z06）；陜西能源職業(yè)技術(shù)學院教研課題（2014）
作者簡介：陶燕（1982-），女（漢），陜西咸陽人，講師，碩士研究生，研究方向：應(yīng)用化工及煤化工方向。
甲醇是一種重要的有機化工原料，也是能源的一種替代品，經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化，可生成多種化工原料，如甲醛、醋酸、二甲醚等。魯奇低壓法是工業(yè)上合成甲醇常用的一種方法，對煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)及相近專業(yè)的學生來說，掌握其工藝流程、工藝條件、合成設(shè)備及合成崗位操作尤為重要。
一、教學分析
1.課程定位。本設(shè)計教學內(nèi)容選自煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)核心課程《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》，此課程為理實一體化課程，工學結(jié)合特色鮮明，貫穿于整個理論教學、實訓實習和職業(yè)資格培訓與鑒定的過程中，直接實現(xiàn)與工作崗位的零距離對接。此課程之前，學生已經(jīng)學習了化工原理、化工制圖、化工設(shè)備和化工儀表等專業(yè)基礎(chǔ)課程，為該課程的學習奠定了理論基礎(chǔ)。
2.教材分析。課程選用化學工業(yè)出版社高職高�！笆晃濉币�(guī)劃教材《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》，該教材按甲醇傳統(tǒng)生產(chǎn)工序安排教學內(nèi)容，介紹了甲醇原料氣制取、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及粗甲醇精制等內(nèi)容。本單元教學選取教材中的第六章—甲醇合成中的魯奇低壓法甲醇合成工藝。教學中，為了使各種工藝方法能夠自成一個模塊，我們對教材內(nèi)容進行了調(diào)整，本單元的教學內(nèi)容包括魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件、合成主要設(shè)備、合成崗位操作三部分內(nèi)容。共4學時，其中理論教學2學時，實踐教學2學時。
3.學情分析。本課程教學對象為煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)二年級學生，學生理論基礎(chǔ)較差，缺乏學習興趣和學習積極性，尤其厭煩枯燥的理論知識，對自己的學習能力缺乏自信，空間思維能力較差，喜歡玩游戲，喜歡形象直觀的事物。學生具備一定的計算機操作能力，能夠熟練地運用搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)及教師提供的網(wǎng)絡(luò)學習平臺等多媒體手段獲取一定信息，為本課程信息化教學的實施奠定了基礎(chǔ)。
4.教學目標及重點難點。根據(jù)本課程的課程標準和崗位能力要求，本單元教學的教學目標：
知識目標：掌握魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、工藝條件、主要設(shè)備結(jié)構(gòu)與作用。
能力目標：能夠正確進行魯奇低壓法甲醇合成崗位工藝操作，包括開車、緊急停車、正常停車及常見事故處理。
素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)、自主學習能力、團隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識及分析問題解決問題的能力。
重難點：
重點：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、主要設(shè)備的作用。
難點：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、合成崗位操作。
二、設(shè)計思路
以建構(gòu)主義理論為指導，在整個教學過程中以學生為主體，教師為指導，通過設(shè)計一個生產(chǎn)中的具體問題情境，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生帶著問題進行學習，(www.htc668.com)采用多種信息化手段，充分激發(fā)學生的主動性，提高學生主動參與的積極性和自學能力。以“任務(wù)驅(qū)動”和“問題解決”作為學習和研究活動的主線，將課堂理論教學和生產(chǎn)實踐相聯(lián)系，在教學中培養(yǎng)學生的分析解決問題能力、團隊協(xié)作能力、動手實踐的能力，最終完成本設(shè)計的教學任務(wù)和學生素質(zhì)能力的培養(yǎng)。
三、教學過程
將教學過程設(shè)計為4個部分。
1.課前預習。教師通過網(wǎng)絡(luò)學習平臺下發(fā)課程導學和學習評價表，學生通過因特網(wǎng)檢索及教師提供的學習資料進行學習，搜集與魯奇低壓合成法相關(guān)的信息和資料，并填寫任務(wù)完成單，對自學情況做自我評價，列出認為較難理解的內(nèi)容和學習中存在的問題，教師總結(jié)分析學生自學情況，適當調(diào)整課程內(nèi)容和學時分配，從而提高課堂教學的針對性和教學效果。
2.引入新課。首先，通過播放煤制甲醇生產(chǎn)概述的Flash動畫使學生了解從原料到產(chǎn)品甲醇的整個生產(chǎn)過程，了解本單元內(nèi)容在整個生產(chǎn)過程中的作用。教師簡單敘述甲醇生產(chǎn)的五個工段，使學生在復習之前所學內(nèi)容的同時，也明確甲醇合成工段在整個甲醇合成生產(chǎn)過程中的地位及與前后工段的銜接關(guān)系。
其次，通過某化工廠的實際案例，提出問題，引發(fā)學生思考并討論，進而引出本節(jié)課的學習任務(wù)。
“某化工廠采用魯奇低壓法合成甲醇，甲醇合成塔滿負荷正常生產(chǎn)中，合成塔催化劑床層溫度上升，操作人員進行調(diào)節(jié)時不精心，違章作業(yè)，造成溫度反復波動，催化劑溫度從325℃上升到680℃~720℃，將剛投產(chǎn)的4.2t催化劑全部燒毀，造成全廠停產(chǎn)11天，損失98萬元”。
合成塔催化劑床層溫度為什么會上升？正常的操作溫度應(yīng)該是多少？假設(shè)你是車間的技術(shù)人員，應(yīng)該怎么及時判斷并處理這個事故，避免不必要的損失？
要解決這個問題，就必須了解魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件、合成設(shè)備及合成崗位操作，也就是本單元教學的三個學習任務(wù)。
3.任務(wù)分解。
任務(wù)一：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件
化工工藝流程一般較為復雜，涉及到的設(shè)備較多，物料路線復雜，其講解是傳統(tǒng)課堂教學的難點之一。因而我們使用Flash動畫來展示整個工藝流程，讓原本靜態(tài)呈現(xiàn)的設(shè)備、管路動起來，以解決這個教學難題。通過鼠標操作，學生能夠看到合成原料在備和管路間的走向和變化，并了解各設(shè)備內(nèi)反應(yīng)的工藝條件。
設(shè)計了設(shè)備之間連線的游戲和互動問答，設(shè)備連線游戲要求學生按照一定的工藝流程順序在設(shè)備之間進行連線選擇，連線錯誤就會出現(xiàn)提示，正確則出現(xiàn)物料流動現(xiàn)象，互動問答是主要考查學生對不同管線中物料組成的掌握，學生選擇錯誤，系統(tǒng)提示錯誤并顯示正確答案，通過這樣的互動小游戲，激發(fā)學生學習興趣，加深其對工藝流程學習的記憶。
任務(wù)二：合成工藝設(shè)備
魯奇低壓法甲醇合成工藝設(shè)備主要包括魯奇管殼型甲醇合成塔、冷凝器、甲醇分離器等，其主要工作原理和結(jié)構(gòu)比較復雜，是本節(jié)課的難點之一。在傳統(tǒng)的教學中，僅僅通過一張平面結(jié)構(gòu)圖來講解，枯燥乏味，教學效果差。在工藝流程Flash動畫中，學生可以通過鼠標移動看到各設(shè)備的作用。此外，利用三維模型將合成塔、甲醇分離器和冷凝器的主要部件、工作過程和工作原理形象、直觀地展示出來。例如在合成塔中，將原料氣的進塔、塔內(nèi)的反應(yīng)和產(chǎn)品的出塔以動畫形式展現(xiàn)出來，幫助學生了解設(shè)備內(nèi)部工作過程和工作原理，很好地化解了設(shè)備講解的難點。
任務(wù)三：合成崗位虛擬仿真操作
合成崗位的操作能力是本教學單元的能力目標，主要包括甲醇合成的冷態(tài)開車、正常停車、緊急停車和事故處理等崗位操作步驟，是學生在學習掌握了合成的基本理論后的實踐過程。但是，現(xiàn)代化學工業(yè)高度的自動化、連續(xù)化和集成化，加上化工企業(yè)易燃、易爆、危險性大的特點，學生下廠實習，難以深入實際，更無法親身體驗工業(yè)裝置的開、停車與事故處理，學生的動手能力得不到實質(zhì)性的訓練。因此，這部分教學可以利用虛擬仿真軟件來解決這個難點。該軟件完全模擬甲醇合成工段的實際生產(chǎn)過程，在計算機上建立虛擬的操作環(huán)境，其控制原理、手段、界面和操作場景都和現(xiàn)代化工生產(chǎn)實時控制極為相似。
首先播放軟件操作演示視頻，指導學生掌握軟件操作過程和方法。
學生登陸軟件后可根據(jù)系統(tǒng)提示反復進行開車、停車及事故處理操作，每操作一步，計算機都能通過后臺模型的運算將操作后的現(xiàn)象以及工藝參數(shù)的變化進行實時、動態(tài)化的顯示，并對每一步操作進行打分，最后統(tǒng)計出總分。教師可以設(shè)置操作故障點，考查學生發(fā)現(xiàn)和排除故障的能力，從而全面考查學生對甲醇合成工藝流程、工藝條件、設(shè)備操作的掌握。
通過仿真手段，使學生能真實感受實際操作過程，解決課堂教學理論與實踐脫節(jié)這一難題。本任務(wù)以學生操作練習為主，教師講解為輔，真正實現(xiàn)做中教，做中學。
4.討論總結(jié)。
�。�1）分析案例。在學習了理論知識和仿真操作之后，學生分組對之前的案例進行討論，分析故障發(fā)生的原因并提出解決方法，小組之間進行互評，最后教師進行點評。
�。�2）歸納總結(jié)。教師將魯奇低壓法甲醇合成生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的故障列出，讓學生寫出故障原因和處理措施，學生代表將總結(jié)結(jié)果進行匯報，教師點評，考查學生靈活運用所學理論知識的能力。
四、教學評價
教學評價采取教師評價和學生自評相結(jié)合、過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方法。不僅要考查學生的學習情況，對學生的態(tài)度、興趣、參與程度也要進行評價，主要包括三個部分。
1.學習評價表。課后按預定的學習評價表開展自我評價和教師評價，根據(jù)評價結(jié)果反思學習過程，改進學習策略或調(diào)整學習活動。
2.仿真軟件操作測試。仿真軟件測試在課堂上完成，教師可以通過軟件后臺設(shè)置測試題目，包括仿真工藝操作和問答題兩部分，考查學生對甲醇合成的原理、工藝流程、主要設(shè)備及崗位操作的掌握程度。
3.網(wǎng)絡(luò)學習平臺在線測試。學生課后可登陸甲醇生產(chǎn)技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)學習平臺的題庫，進行自我測試，滿足學生課后的自主學習。
五、結(jié)論
本單元教學利用了Flash動畫、仿真、圖片、因特網(wǎng)等信息化教學手段，很好地化解了化工工藝流程、設(shè)備及崗位操作講解的難點，取得了較好的效果。通過企業(yè)真實案例提出問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學生思考，激發(fā)了學生學習興趣和積極性，體現(xiàn)了學生學習中的主體性，提高了學生獨立思考、分析、觀察和歸納問題的能力，在教師的引導下，很好地完成了本單元的學習任務(wù)。
參考文獻：
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