关键词:工作过程;工艺类课程;工作环境;模拟
“基于工作过程”这一概念在职业院校中已经得到认可,是指把工作与学习结合在一起的学习过程,即学习的内容是工作,工作的过程是学习,是工作人员在工作情境中为完成一项工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作行动程序。工作过程符合职业成长规律,既从完成简单工作任务到完成复杂工作任务的能力发展过程,具有工作过程完整性特征,逐步将学生从较低发展阶段有序、有效地带入到更高的发展阶段。显然,设计符合职业发展规律的系列工作过程学习任务,对课程实施很关键,而完成这一学习任务所需要的实训场所尤为重要。各职业院校在课程实施方面都在积极地探索,在电子软件、机械加工等专业开发实施得较成功,而在化工类课程建设及实施方面难度较大。主要是因为化工产品生产不适合单兵作战,需要团队合作,因而从过程操作到过程考核都很难规范。尤其操作过程是难点,不会有任何生产化工产品的企业允许学生在现场进行操作训练,这就给化工类专业学生职业技能提高提出了难题。工作过程难以实现,职业能力自然难以提高。为此,我院化工系多年来在课程实施上进行了大量的探索尝试。
学习情境设计
学习情境是指学习的真实环境,从基于工作过程角度讲,是一个真实的工作环境,情境化教学是基于工作过程的。学习情境有两种情况。
真实的工作环境对于工艺类专业来讲,就是要有生产车间、化工单元实训装置,以及化工产品生产模拟实训装置。理想的状态是有具体产品,既可解决学生实训问题,又可以创造价值。化工类专业学生职业能力的核心是具备一线工作人员应具备的“外操”、“内操”岗位知识及技能。从实训装置来讲,至少应该有dcs控制系统(“内操”训练)及常见的反应设备:反应釜、塔设备、换热器、各类泵、二次仪表等(“外操”训练)。通过生产化工产品的过程训练,提高学生的职业能力。这种环境适合于项目化教学,可以某个化工产品生产过程为学习项目进行学习。目前,国内有多家生产实训装置的企业,有两个方向:一是具有真实生产过程装置的,有的与实际生产一致,能让学生体会真实的生产过程,有的是同比缩小,真实性不强;另一种是称为仿真工厂的装置,生产过程通过模拟信号完成,安全性较大,但真实性不够,各种数据都是系统自动计算出来的,仿真工厂的造价相对高些。我们认为,建设一套既具有真实生产情境,又具备培训功能的装置是最理想的。国内有关装置如乙酸乙酯生产等装置,均能满足实训要求,实训装置具有模拟工厂情境、故障模拟、dcs控制等特点,与现代化工产品生产基本一致,能达到训练学生操作技能的目的。除具有真实的生产车间外,小型实验装置也属真实生产环境模拟范畴。作为工艺类专业,进行小型装置实训也是十分必要的,虽然过程与实际生产有较大差距,但通过某产品合成过程,可以掌握产品生产的基本程序及生产原理。
模拟工作环境化工生产具有高温、高压、易燃、易爆、毒性大等特点,生产现场实习受到诸多限制,不会有企业允许学生在现场进行真实的操作训练。即使是岗前培训的企业员工,也是在师傅带领下跟着观察,只能看不能动,逐步在师傅指导下进行操作。因此,在学院内进行虚拟生产训练显得十分必要。这种模拟与仿真工厂的区别是没有真实的设备,完全是虚拟的,是通过电脑程序模拟生产过程,但在模拟过程中可以引入企业的生产工艺、技术管理、运行模式及安全环保要求等企业元素,模拟生产情境进行教学。
工艺类课程实施步骤
学生要掌握能力目标与知识目标,这两个目标要从多个角度实现。
课前准备基于工作过程的课程实施与以往授课有较大的不同,课堂不再以教师为主体,而应以学生为主体。那么,教师的作用是什么呢?教师是教学的组织者、控制者、指导者。因此,对授课教师提出了更高的要求,教师课前准备工作量较以往增大了几倍。首先,教师要进行课程的各种设计:职业技能目标设计、职业知识目标设计、素质目标设计、课程内容设计、师生行为设计、教学单元设计、学习任务分解设计等。其次,教师要准备教学素材,包括课件、学习材料、教案、参考资料、使用网站、样本等;再次,教师要有职业能力积累过程,要求教师具有扎实的专业理论和实践知识及相关能力,具备基于工作过程的教学设计及组织能力,具有生产工艺流程与设备的识图与绘图能力,掌握岗位操作法,具有化工产品生产工艺控制与维护能力,具有化工产品生产过程的实践经验。教师只有在课下进行了大量的准备工作后,才能保证课堂中以学生为主的教学形式,才能保证授课质量。
课堂教学工艺类课程授课主要是针对化工产品生产过程,从基于工作过程来讲就是要完成化工产品生产中岗位工作任务。如前所述,工艺类课程适合于项目教学,即针对某个化工产品生产过程进行教学。把某个产品生产过程细化成多项工作任务,围绕各项工作任务进行学习。以醋酸生产工艺过程为例。针对“醋酸产品认识与合成路线的选择”这一任务,虚拟某设计公司接到一份关于在国内建设年产30万吨醋酸生产装置的设计合同,合同要求设计出醋酸生产的工艺,包括合成路线选择、设备选择、工艺流程确定等,公司董事会成员(上课教师)经过会议研究决定接受这份合同,完成设计任务。本次课的能力目标是:能正确认识醋酸的性质、用途和生产方法;能利用各种资源查阅信息并进行加工处理;能分析醋酸的国内外生产情况;能正确分析评价各生产方法的优缺点,选择适宜的醋酸合成路线。授课步骤是:利用网络资源查阅醋酸生产的相关文献;学生独立加工整理查阅的资料;小组讨论分析生产醋酸各种工艺路线;小组汇报查阅结果,并形成方案;教师总结;学生修改方案;学生、教师进行评价;学生、教师归纳总结,在学生能力提高的同时,将应知应会知识系统化。每次授课前要下发任务单及学习材料,本次课结束后教师要布置下一次课的任务。
模拟操作化工生产的特殊性,使学生到真实的职业环境中学习受到限制,特别是一些现场难以观察和实际操作的工艺过程。那么,如何培养学生较强的实践动手能力呢?引入化工仿真模拟操作,不失为一个解决问题的好方法。因为在化工仿真操作中,可以实现对装置的开车、故障处理和停车操作,真实地再现生产过程,并且可以通过反复训练提高学生的实践技能,而这是在真实生产中不可能实现的。另外,在仿真操作过程中,学生置身于职业环境中,促使学生主动思考,同时,操作过程也是学生遵守职业纪律和操作规范、提高质量意识和环保意识等职业道德和职业素质的形成过程。另外,利用仿真软件进行模拟操作,对于学生的成绩评定也有完善的考核标准,可以通过授权方式屏蔽操作指导,使学生独立完成操作,还可以增加考核的随机性,培养学生的解决问题能力和应变能力。无论学院实训条件好坏,模拟操作是提高学生实践技能必不可少的。因此,开发仿真软件十分重要。应该面向地方企业生产的产品开发,这样也能为现场教学提供条件。前面提到的醋酸生产的工艺已经有了仿真软件,因而,在授课时,仿真操作是教学过程中关键的过程,学生成绩也好评定。
现场教学基于工作过程,大多时间应该在生产现场完成工作任务。然而,化工生产的特殊性使得这一点难以实现。学校有某个化工产品生产车间当然好,可以实施现场教学。但一个产品工艺局限性大,无法包容常规生产工艺的所有特征。通常情况下,工艺类专业需选择几个典型产品工艺进行教学,而一个学校不可能为此建设大量的生产车间。因此,选择当地现有的产品进行教学就显得十分必要,也符合工学结合的方针。可以到真实生产环境中进行2～4次现场教学。当然,这种教学的缺陷是无法进行真实操作,只能针对现场设备进行讲解。
考核过程工艺类专业不同于机械及电子类专业,可以让学生独立完成某个设计及制备出相应产品,即使有化工产品生产车间,也不能让每个学生单独操作合成出产品,至少需要3～5人合作完成整个操作过程,这样,考核基准就很难把握。通常情况下是以小组考核的方式进行,在以团队协作方式完成任务的基础上,以组内处于中等水平的学生为基准,然后优秀学生上浮,较差学生下浮。
“教学做”一体化是基于工作过程所倡导的,有“教学做”一体化实训装置,学生的职业能力提高自然会快些。但作为工艺类专业,如果一味地追求真实的生产环境下教学,对大多院校来说,都是不大现实的,甚至会把工艺课程实施推向死路。这里所说的基于工作过程的“教学做”一体化既包含真实情境下的教学过程,也包含虚拟情境下的教学,二者应该有效结合,即使有“教学做”一体化场地,也不可能所有时间都在现场学习。因此,设计好教学单元,把工作任务分解好,把化工生产过程模拟好,再结合现场教学,使学生理解岗位工作任务所需要的职业知识,完成岗位工作任务,也是基于工作过程所追求的境界。
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