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高职精细化工技术教学改革研究

 论文栏目:化工技术论文     更新时间:2018/3/9 10:21:02   

摘要:中试放大环节在精细化工产品的整个生产过程中起着举足轻重的作用,直接关系到产品的产业化生产能否实现。作者通过对学习者的认知水平、专业认知结构、学习方式等方面的分析,论证了在高职层面进行中试放大能力的培养是可行的,能使得学生建立正确的专业认知结构,对提升学习者的创新能力和学习兴趣都具有很大的帮助。作者还根据自身教学改革过程中的实践经验,对如何培养学生的中试放大能力提出了一些建议,是一种有益的探索和尝试。

关键词:高职;精细化工;中试放大;教学改革

经过三十多年的发展,中国高等职业教育取得了巨大成就,高职院校数量已经占据了中国高等教育的半壁江山,高职院校培养的高技能人才在各行业中承担着重要的角色,高职教育是高等教育的一种重要类型已经成为广泛的共识。2006年教育部发布《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》,高职院校的教学改革重点转移到了内涵建设,加大课程建设与改革的力度[1]。2015年,教育部印发《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018)》,要求将学生的创新意识培养和创新思维养成融入教育教学全过程,为高等职业教育的发展提出了更高的要求。中国高等职业教育已由硬件建设转为内涵建设,教学改革已从宏观深入到了微观。而在内涵建设上,微观层面的课程建设和改革、课堂改革是第一战场,直接决定了人才培养质量的高低。精细化工是石油和化学工业的深加工,精细化工产品具有针对性强、科技含量高、附加值高、注重技术创新的特点。一个精细化工产品的研发过程一般要经过实验室小试、中试放大和工业化生产三个阶段。根据精细化工技术专业实践性和创新性强的特点,形成了以企业调研为基础、以工作过程为主线、以能力培养为中心的课程开发模式。教学过程中充分利用信息技术,灵活利用“第二课堂”、“翻转课堂”等教学形式,调动学生学习兴趣和积极性,提升课堂教学质量。众多研究者针对上述方面进行了有价值的探索和尝试,取得了一定的成果[2-5]。分析目前精细化工技术专业的教学改革成果,我们可以发现现有的教学改革的目标是培养具有一定理论水平和较高实践技能的高素质人才,侧重实验室小试能力和生产设备操作能力的培养,忽视甚至略过了中试放大环节,割裂了实验室小试、中试放大和工业化生产之间的内在联系,导致学生无法建立正确的专业认知结构,创新能力、发展潜力低,与中职教育的培养目标重合度大。鉴于此,杭州职业技术学院精细化工技术专业进行了大量的教学改革探索,围绕小试、中试放大和生产与管理三个核心能力进行课程体系的开发,凸显三个核心能力的联系与区别,以培养学生的操作技能为核心,注重学生中试放大意识的培养,全面提升学生的创新和研发能力。上述三个核心能力中,关于中试放大能力的培养在高职层面尚未有相关报道。本文从中试放大的重要性出发,分析了在高职精细化工技术专业中培养中试放大意识的重要性和必要性,通过学情分析,说明了培养学生此能力的可行性,最后介绍了相关的教学策略,为精细化工技术专业的教学改革进行有价值的实践和探索[6]。

1中试放大在精细化学品研发过程中的重要性

浙江省作为精细化工强省,精细化工产业在国民经济中占有重要的地位,培养大量高技能和具有一定创新能力的专业人才,对经济和社会发展具有重要的意义。为了更合理的利用原料,降低生产成本,减少单位产品的一次性投资,精细化工的生产装置日趋大型化。众多研究者花费了大量人力物力进行了新方法的研究,以期达到缩短放大周期,提高工业化过程的效率。一些公司相继成立“发展部”,专门指导中间试验和工业放大过程。中试放大工作贯穿于从小试试验直到完成工业生产的整个过程,包括各级放大的方案和设备设计,具体的试验、试验结果的处理及应用等[7]。该反应是醚于0℃下向氨水中滴加,且温度对反应的选择性影响极大。小试装置(500mL)收率可达50%,而装置放大20倍(10L)后的收率仅有20%,有大量聚合物生成。采用小试的工艺条件在放大装置下无法顺利得到产品,必须采取相应的方法消除“放大效应”。经过对实验结果的分析,放大了收率低,极有可能是滴液点处温度过高所致。于是在放大装置上安装了醚液的喷雾装置,收率稳定的到达了小试水平。由此可见,中试放大环节在精细化工产品的整个生产过程中起着举足轻重的作用,直接关系到产品的产业化生产能否实现。教学过程中学生中试放大意识的培养,能显著提升学生的创新能力和未来发展潜力,加强此方面的学习和锻炼非常重要。。

2教学改革的可行性分析(以杭州职业技术学院为例)

就目前而言,将中试放大作为职业岗位核心能力,在高职教学改革中尚未见报道。通过对学习者特点、认知能力等方面的分析,探讨在高职层面培养学生中试放大能力的可行性。

2.1学习者起点水平及分析

学习者为大二学生,经过一年的专业知识学习,对基本化合物的名称(烷、烯、苯等)、基本的反应原理(酯化、卤代、消除等)、基本的实验仪器(烧瓶、烧杯、冷凝管)、一些基本的操作(加热、搅拌、冷却、过滤、离心等)以及简单的分析手段(滴定、分光光度等)都具有了一定的了解。学习者在某些具体操作方面(如滴定)具有较高的操作水平,但在原理分析、解决问题方面的水平普遍偏低。学习者只能勉强承担教学任务的某一局部工作,而且对影响过程的因素缺乏正确分析,易把主要因素和次要因素混淆,导致实验结果的真确度偏低。2.2学习者专业认知结构及分析

从一个精细化学品的研发过程来说,一个正确的专业认知结构包括实验室小试、中试放大、工业化生产三个方面,学习者对于三者之间的区别和连续缺乏正确的认识,很多学生认为实验室的瓶瓶罐罐就是精细化工产业的全过程,就是学习者专业认知的典型体现。总之,学习者尚未形成正确的专业认知结构。

2.3学习态度分析

学习者中有普高毕业生,也有中职毕业生。对普高毕业生而言,由于没能考上本科院校,情绪低落,有自卑感,但由于在自主招生时学生对专业已经有过一定的了解,此部分学生对专业学习有一定的兴趣。对中职毕业生而言,中职阶段的学习偏重于填鸭式教学,缺乏自主学习方面的锻炼,而且在中职阶段时专业选择盲目,专业学习兴趣较低。

2.4学习风格分析

学习者的学习风格可分为视觉型、听觉型、动觉型、触觉型、合作型和独立型六种类型,有研究对高职学生的学习风格情况进行了调查研究,从高到低排序为动觉型81.2%,触觉型78.17%,合作型76.15%,视觉型74.6%,听觉型73.68%,个人型69.28%。分析上述数据,可以看出高职学生中动觉型、触觉型和合作型处于绝对支配地位,也是学生喜欢使用的学习风格[9]。由以上分析可以看出,学习者经过前期专业知识的学习、专业技能的训练,已经具备了一定的实验室小试能力。精细化工产品的生产设备、流程相对比较直观,经过前期始业教育和工厂参观,学习者对精细化工产品的工业化生产过程也有了一定的概念,这一点在以后的实习工作中会得到进一步加强。学习者认知结构中最为薄弱的正是中试放大环节,此环节是联系实验室小试和工业化生产之间的纽带,注重学生中试放大能力培养,使学习者建立正确的专业认知结构,学生就可以充分发挥在操作技能上的特长,在未来的工作中具有很大的发展空间,学习者将不再将自己的工作视为简单重复劳动,学习兴趣和学习动力都会得到极大的提升。中试放大环节中的“放大效应”产生的原因多种多样,经验的积累对中试放大成功与否起着重要的作用,在学习者现有的专业基础上进行中试放大意识的培养是完全可行的。虽然,中职毕业生在专业技能、逻辑思维上略有欠缺,只要在课程难度上略加调整,也是完全可行的。中试放大能力的培养更注重学习者的实践、知识运用能力,学习者的学习风格也比较适合此能力的培养。总体来看,在高职层面,重视中试放大能力的培养是非常有必要和完全可行的。

3中试放大意识的培养策略

3.1课程内容的设置

课程的任务设置思路如图1所示。精细化工技术专业的首岗为化工工艺技术员,岗位的核心职业能力主要体现在实验室小试、中试放大和工业化生产三个层面,此职业能力的定位与精细化工产品的研发过程是吻合的。针对中试放大层面,主要包括合成工艺的优化与放大、反应器的优化与放大和辅助设备(输送设备、换热设备和分离设备等)三个方面,这三个方面也基本构成了课程教学内容的核心框架。合成工艺的放大是在小试试验的基础上进行的,深入分析各影响因素对实验结果的影响规律,预估产生放大效应的原因,并在中试放大试验时采用合理的方法消除放大效应的影响。反应器和辅助设备的放大应事先采用模拟软件对设备尺寸、热负荷等参数进行预估,从而在中试放大过程中做到有的放矢,缩短中试周期,降低各种不必要的损失。以此为依据,课程内容的设置如表1所示。表1中,“有机合成工艺优化”模块内容侧重反应规律的实验室小试探索,“有机合成反应的中试放大”侧重在小试试验基础上的中试放大,“化工设备的优化与放大”侧重反应器、输送设备、换热器、精馏等设备的优化与放大。

3.2信息化技术的应用

[10]将企业真实项目作为教学任务,充分发挥信息化技术的优势,培养学生解决实际问题的能力。如“输送设备的优化与放大”是课程的一个教学任务,应用流程模拟软件模拟流体输送过程,学生需要耗费更多的时间和精力去完成教学任务。教学过程的组织以“信息技术与课程课内整合教学模式”为基础,以“信息技术与课程课外整合的教学模式”为重点。课内主要讲解教学项目实施方法、资料查阅方法以及完成项目的基本流程等内容。课内讲解要把握度,学生通过课内学习可以完成一些基本工作,但若要把教学项目做好,必须要在课外投入大量的时间,翻转课堂、自主学习等教学组织形式能得以顺利实施。

3.3构建真实的学习情境

学习者中试放大能力的培养对教学项目提出了更高的要求,尽量采用企业的真实项目作为教学内容,学习情境也要尽量与企业环境接近。如在“有机合成工艺优化与放大”的教学项目中,将“柠檬酸三丁酯的合成工艺优化与放大”作为工作任务,其学习情境描述如下:食品塑料包装材料中的增塑剂含有“邻苯二甲酸酯类”化学成分。研究结果表明,这类化合物严重影响人的身体健康。集市上采购的畜禽类食品都含有“邻苯二甲酸酯类”化合物,开发环保、安全的增塑剂是一项十分有意义的工作。企业打算上马绿色增塑剂柠檬酸三丁酯项目,委托技术部完成前期的小试工作,学生以技术部工作人员的身份,完成绿色增塑剂柠檬酸三丁酯影响因素的考察,获得较优的反应条件,并为进一步中试放大实验做好准备。构建一个真实的学习情境,学生以企业员工的身份完成教学任务,能提高学生的学习兴趣,端正学习动机,提高教学质量,更好的完成职业能力的培养。

4结语

高职精细化工技术专业教学过程中忽视了学习者中试放大能力的培养,导致学习者无法建立正确的专业认知结构,学习者创新能力与行业对人才的要求不相匹配。本文分析了中试放大环节在精细化学品研发过程中的重要性,结合学习者的学情分析,论证了在高职层面进行中试放大能力的培养是非常有必要和完全可行的。教学过程应注意以下几点:(1)课程内容的设置应实现对中试放大能力培养的全覆盖;(2)构建真实情景,将真实项目作为教学任务,充分发挥信息化技术的优势,提高学生解决实际问题的能力。

参考文献

[1]张海伟.我国高职课程改革的策略研究[J].职教论坛,2013,9(4):13-15.

[2]张运申.关于高职院校化工专业教学改革的探讨[J].教育教学论坛,2015(13):216-217.

[3]史习明.高职院校学生学习动力不足的原因及对策[J].河南科技学院学报,2010(12):69-71.

[4]王少鹏,王会娜,王宇飞,等.高职化工课程教学改革探索[J].广州化工,2017,45(8):174-175.

[5]李平辉.高职化工专业教学改革的探索与思考[J].胜利油田职工大学学报,2008,22(5):29-30.

[6]张永昭,郭霞,吴健,等.Aspenplus软件融入高职精细化工专业教学改革的探索[J].广州化工,2017,45(5):151-152.

[7]魏同成.化学反应工程与中试放大[J].化工设计,1997(4):5-10.

[8]陈荣业.有机工艺优化[M].北京:化学工业出版社,2006:317-318.

[9]李兰春,王双成,王辉.认知结构分析与训练方法探索[J].东北师大学报(哲学社会科学版),2011(6):225-227.

[10]黄甫全.试论信息技术与课程整合的实质及基本原理[J].教育研究,2002(9):36-41.

作者:张永昭 郭霞 吴健 丁晓民 单位:杭州职业技术学院临江学院 杭州油脂化工有限公司技术部

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