信息化教学设计在化工类专业课程教学中的应用

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　　[摘    要] 如何将复杂的化工生产工艺和庞大且内部结构不可见的化工设备结构和原理讲解透彻，是化工类专业教师面临的难题。传统课堂因缺乏信息化手段支撑，教学设计质量不高，教学效果并不理想。以2016年全国职业院校信息化教学大赛教学设计赛项作品“精馏单元操作”为例，探讨和交流如何利用信息化资源和手段做好化工类课程的教学设计，从而提升化工类专业课程的教学效果。
　　[关键词] 信息化;化工专业;教学设计;教学大赛
　　doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 089
　　[中图分类号] G434    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）13- 0219- 03
　　0      前    言
　　化工产品千差万别，生产工艺多种多样，化工设备大多采用密闭结构，不能直接观察到设备内部。传统教学由于缺乏信息化手段作支撑，教学设计并不理想，导致课堂教学中学生对化工设备结构、原理和工艺流程的学习效果差，这是化工相关课程教学面临的问题。现以作者参加的2016年全国职业院校信息化教学大赛教学设计赛项获奖作品“精馏单元操作”为例，探讨和交流如何做好化工类课程的教学设计[1]。
　　1      教学分析
　　教学设计的基础工作是做教学分析，教学分析结果直接影响教学目标的完成效果、教学活动开展的科学合理性和教学活动能否达成职业岗位人才培养目标。教学分析应主要从目标分析、内容分析、学情分析、教学重点分析和教学难点分析等几个方面入手[2]。
　　“精馏单元操作”教学设计——教学分析实例如下：
　　（1）教学目标分析
　　根据高等职业学校专业教学标准，确定教学知识目标为：①认识精馏塔结构;②掌握精馏工艺流程。确定教学技能目标为：①能使用DCS控制软件完成精馏操作;②能诊断并处理精馏异常情况。确定教学素质目标为：提升学生规范操作意识和化工生产安全意识。教学目标的确定主要在于培养化工总控工岗位需要的高素质技术技能型人才。
　　（2）教学内容分析
　　精馏作为化工生产中最具技术性、典型性和代表性的单元，根据化工总控工岗位职业资格标准与要求，确定教学主要内容为：精馏单元操作，让学生借助精馏实训装置完成对精馏工艺流程的认知，并掌握精馏塔的操作。
　　教材选用国家“十二五”规划教材《化工原理》及配套的校本教材《化工综合实训》，共计6学时。
　　（3）学情分析
　　本课程的授课对象为应用化工技术专业二年级学生，他们具备一定的化工基础知识和操作技能，乐于接受信息化媒介，喜欢动手操作，但是理论联系实际解决复杂问题的能力较差。
　　（4）重难点分析
　　结合教学目标、教学内容、学情分析和化工生产特点，确定教学重点为精馏塔的操作;教学难点为：精馏操作事故诊断及处理。
　　2      设计思路
　　设计思路又称为教学策略，集中反映了课程的教学思想、教学模式、教学评价模式、教学方法和教学技术手段。做教学设计时应将课堂教学的主体地位归还给学生，教师是一节课的“导演”，设计并掌握课堂的进度，把控课堂的发展。学生是“演员”，学生“演”的好坏，直接决定课程教学效果。课程必须真正做到做中学、做中教，因为只有做中学才是真正的学，只有做中教才是真正的教，这也是职业院校培养学生的落脚点。在设计教学活动时，应包括课前、课端、课中、课尾和课后等五个方面，五个方面的设计应形成闭环。
　　“精馏单元操作”教学设计思路实例如下：
　　根据职业院校学生培养特点及要求，教学中以学生为主体，以学习任务驱动为主线，将6学时的教学活动依次确定为：课前任务准备，课中任务实施和课后任务拓展三个主要环节。根据学生认知规律和教学要求，本节课采用以翻转课堂为基础的混合式教学模式。教学中根据教学环节安排和教学内容，综合采用讨论法、探究法、练习法等多种教学方法。在教学中利用蓝墨云班课教学平台实现教学资源共享，完成课程测试评价。充分利用仿真模拟、微课、Flash动画等信息化教学资源，增加学生学习兴趣，降低学习难度，突破教学重点、解决教学难点。
　　3      实施过程
　　课堂教学实施过程应紧紧围绕既定的教学策略或者教学设计来开展，应采取不同的教学方法和措施充分调动学生的积极性，增加师生互动和生生互动。为保证教学效果及教学环节的完整性，教学实施过程应包括课前准备设计、课中教学活动设计和课后教学巩固提高设计等几个方面，每个方面的安排，教师应对学生的学习情况实时把控，实时掌握学生完成情况。教师应制定科学的教学评价机制，并形成过程评价、任务完成情况评价和课堂学习任务结果评价。为保证评价的科学性，整个评价还应包括教师评价、学生自评、小组互评、软件评价等多种方式。
　　“精馏单元操作”教学设计——实施过程实例如下：
　　（1）课前任务准备
　　课前，教师利用蓝墨云班课APP软件发布学习通知，共享教学课件、精馏塔3D结构动画、精馏工艺Flash等信息化教學资源，学生登录蓝墨云班课教学平台，结合教学课件观看动画和视频，完成对精馏塔结构和精馏工艺流程的初步认知。课程前一天利用问卷星软件设置精馏单元操作相关问题，对学生预习情况进行摸底，适时调整教学安排。
　　（2）课中任务实施
　　课端，通过播放化工企业精馏装置视频使学生身临其境，直观了解今后岗位工作，对精馏塔的结构、面貌形成直观印象。然后，播放吉林石化双苯厂发生的由于精馏操作不当造成的重大生产安全事故案例视频，让学生展开讨论，提高学生的安全意识、规范操作意识和安全生产的社会责任感。 　　为提高教学目标达成度，以学习任务驱动为主线，将主要教学内容分解细化为四个子任务，学生分步骤完成教学目标。
　　子任务1  精馏塔结构认知
　　因精馏塔为全封闭构造，学生不能直接观察到精馏塔塔内情况，不便于学生学习塔体结构、塔盤结构和塔盘装配结构。为此，教师借助图片展示塔盘结构，借助3D flash动画和微视频展示塔体装配结构，学生利用展示的教学资源分组展开讨论，教师重点讲解答疑。认知结束，利用蓝墨云班课推送精馏塔结构测验试题，了解学生掌握情况。综合采用小组讨论法等多种教学方法，学生工程意识得到提升。
　　子任务2  精馏工艺流程认知
　　因工业精馏系统复杂，不便学生认知精馏工艺，为此，借助微课和FLASH动画化静为动，直观展示精馏工艺，降低学习难度;利用装置工艺流程图、工艺流程挂牌视频，化隐形为显性，有效提升学习针对性。学生利用微弹幕软件实时反馈认知情况，教师重点讲解答疑。认知结束，利用精馏工艺流程Flash游戏，强化学生对工艺流程的掌握，游戏通关，即可进入下一学习环节。综合采用探究法等多种教学方法，学生自主学习意识得到提升。
　　子任务3  精馏设备操作
　　实操采用基于DCS控制的精馏实训装置，分离的是由乙醇和水组成的二元体系。因精馏过程存在高温、带压，物料易燃易爆等危险特性，一旦操作不当将造成严重后果。为此，操作前，学生借助微课学习精馏开车前检查、DCS控制等不同岗位的工作任务，借助微视频直观学习塔内物料流动现象，并利用二维仿真软件模拟操作过程，经软件自动评分考核合格后方可进入实操环节。操作中，由教师操作演示后，学生分组分岗位完成操作任务。整个操作过程，由装置自带的评分系统对操作步骤及操作质量进行自动评分。综合采用练习法等多种教学方法，学生规范操作意识得到提升。“做中教、做中学”突破教学重点。
　　子任务4  操作事故诊断及处理
　　因精馏操作事故重现成本高、危险大，为此，学生分组讨论精馏过程可能出现的物料泄漏等常见事故类型，并讨论分析事故产生的原因及处理方法，教师根据讨论情况，重点讲解答疑。借助三维仿真软件随机模拟事故类型，整个模拟过程由软件自动评分。综合采用小组讨论法等多种教学方法，学生分析问题和解决问题的能力得到提升。“学中做、学中测”解决教学难点。
　　（3）课后任务拓展
　　课后教师布置任务：如何利用精馏塔分离由乙醇、丙三醇和正丁醇组成的三元体系。学生根据任务设计相应的操作方法及要求，教师和学生利用微信随时随地展开讨论。学生借助蓝墨云班课提交设计报告，拓展学生职业能力。
　　根据学生课前预习情况、课中任务完成情况和课后任务拓展情况，形成多元化的考评方式。各环节考评比例如下：课前预习测试占比10%;任务1精馏塔结构认知测试占比10%;任务2必须完成;任务3仿真软件操作占比20%，精馏装置操作占比30%;任务4仿真软件操作25%;课后任务占比5%。
　　4      教学反思
　　教学反思是教师对教学成效的反省，让教师知道本堂课程好在哪里，哪个环节还需要改进及怎么改进。教学反思对教学的促进作用不言而喻。撰写教学反思之前，应明确为何思、思什么、往哪思、怎样思，以提升教学反思的效果和质量[3]。
　　“精馏单元操作”教学设计——教学反思实例如下：
　　（1）教学效果
　　依托蓝墨云班课等信息化平台，将相对抽象的原理，不可见的设备内部结构和复杂的工艺流程，利用视频、动画和仿真软件等信息化手段进行展示和模拟，降低了学习难度，激发了学习兴趣，让教学突破重点、解决难点更加简单，极大提高了教学满意度，圆满达成了化工总控工人才培养的目标。
　　（2）创新特色
　　信息化教学设计，构建了精馏单元工艺流程可呈现、虚拟实操可迁移、操作事故可模拟的教学环境，将翻转课堂教学模式与化工专业教学深度融合，解决了传统教学中学生理论和实践脱节，教学效果不明显的难题。
　　5      结    语
　　信息化技术给化工专业教学带来便利，但是无论软件多么先进，智慧教室多么华丽，这仅仅是信息化教学的支撑手段。只有在教学中恰如其分地利用信息化手段才能称为信息化教学，才能真正提高课堂教学效果。
　　主要参考文献
　　[1]闫浩，喻彦，李坤，等.全国职业院校信息化教学大赛案例评析[J].中国多媒体与网络教学学报，2018（10）：111-112.
　　[2]尹成成.基于信息化教学大赛的教学设计与实施[J].教学探讨，2018（32）：198-199.
　　[3]卢启银.指导新教师撰写教学反思七招[J].教学与管理，2018（29）：23-25.
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