马其坤，劳旺梅，曾 川，张冬梅，杨永红

(唐山工业职业技术学院建筑化工系，河北 唐山 063299)

“化工单元操作”是化工相关专业的核心课程，在基础课和专业课之间起着承前启后、由理及工的桥梁作用。该课程教学内容抽象，实践性强，采用传统的教学模式，学生很难明确理解所学理论知识与实际生产岗位之间的联系，从而学习的积极性不高，重难点难突破困难，教学效率不理想。随着教学模式改革不断深入，以实际工作任务为导向的项目化教学取得了较好的效果[1]。但是部分学生在自主学习、合作学习过程中缺乏独立性和主动性，且教学信息量有限，效率不高[2]。随着教育信息化的不断推进，将丰富的学习资源、多元的信息技术与专业教学内容有机融合，构建真实的学习情境和充分体现学生主体地位的学习方式，促使学生通过探究式、互助式的任务自主学习，实现线下课堂教学与线上自主学习的无缝对接，是达到人才培养目标的重要途径[3]。本文结合疫情期间线上教学实际，以“液体蒸馏”项目为例，积极运用信息化技术变革教学模式和教学方法，创新考核模式，引导学生基于工作任务自主学习、合作探究，从而提高专业技能和职业素养。

1 教学整体设计

1.1 教学内容选取

依托专业建设委员会和专业运行管理委员会，校企合作共同进行职业岗位能力分析，明确课程定位和教学目标。“化工单元操作”课程是以典型单元操作为研究对象，应用基础学科的有关原理研究其基本原理、典型设备结构、操作与故障分析处理，对其进行设计优化和操作优化。化工生产岗位上应用频率最高、范围最广的能力和知识大多集中于此[4]。该课程是学生综合职业能力培养和职业素质养成的重要支撑，从而确定为应用化工技术专业的专业核心课程。

依据《高等职业学校应用化工技术专业教学标准》[5]、《化工总控工国家职业标准》[6]和学院《应用化工技术专业人才培养方案》等整合序化教学内容，并有机融入思想政治教育元素及化工生产领域的新技术、新工艺、新规范，修订课程标准，使其体现职业性和实用性要求，符合学生的认知规律，注重劳动教育，弘扬劳动精神、劳模精神的培养。以真实工作过程为载体开发了7个学习项目，并分解为若干工作任务，如图1所示。蒸馏是化工生产中最典型、应用最广泛的单元操作。学生通过该项目学习最终以小组为单位完成工业酒精提纯项目的方案设计与实施。蒸馏项目任务分解与学时分配如图2所示。

图1 课程整体设计框架

图2 任务分解及学时分配

1.2 教学目标

表1 液体蒸馏项目教学目标

依据专业人才培养目标和课程标准确定了素质、知识、能力三维教学目标，见表1。明确教学重点为精馏的基本原理、精馏工艺操作与故障分析处理。结合近三年学生学习情况分析和学情调查结果，确定教学难点为精馏工艺操作与故障分析处理，以及对精馏过程的设计和操作优化。

1.3 学情分析

本课程面向应用化工技术专业二年级学生。学情分析如图3所示。通过之前的学习，他们已经了解了化工设备及化工仪表自动化控制相关知识，能够识别化工图纸并应用AutoCAD软件绘制设备及工艺流程图，会进行原料及产品的成分分析。在本项目之前已经学习了流体输送、物料换热和非均相混合物分离相关知识，能够进行简单的推导计算。他们形象思维强于抽象思维和逻辑思维，喜欢动手、乐于参与，具有较强的团队合作意识和爱国情感。但自我约束和控制能力较弱，规则意识和劳动意识不强，实践经验不足，缺乏对信息鉴别和整理归纳能力。

图3 学情分析

1.4 教学策略

为了落实教学目标，结合疫情期间教学实际，将教学过程划分为理解原理、仿真模拟、实战演练3关逐级递进。借助信息化手段优化教学过程，形成基于工作任务的双线融合教学模式，如图4所示。每个学习任务包括“课前自主学习-课中任务导学-课后巩固延伸”三个阶段。课中阶段在建构主义学习理论指导下[7]，结合教学内容和学生认知规律创新采用行动导向6步教学法，即“引-学-动-练-拓-评”。充分体现“教师为主导、学生为主体”的理念，使学生处于积极学习状态。学生以小组为单位完成各工作任务过程中，素质、知识、能力等方面都得到提高，最终协作完成工业酒精提纯项目的方案设计与实施。

图4 基于任务合作学习的双线融合教学模式

化工生产过程复杂，理论知识抽象难懂。学生借助微课、动画、视频等资源学习抽象理论，直观生动；借助化工仿真软件以现场操作工和化工总控工的角色进行模拟训练，优化方案；借助实训装置进行工厂化实战演练，提取产品；借助在线教学平台和腾讯直播群自主学习、评价反馈和师生交流互动。借助智慧职教、爱课程等国家级职业教学资源库和教师自主开发的“化工单元操作”在线开放课程等丰富的线上资源拓展延伸；借助高校实验室安全考试系统进行安全知识考核。通过信息化手段的综合运用，逐步达成教学目标。

2 教学实施过程

本着“工作任务为载体、能力提升为主线”的原则将 16 学时的教学过程序化为课前自主学习、课中任务导学、课后巩固延伸三个阶段。

2.1 课前自主学习

教师提前通过在线教学平台发布预习任务。蒸馏项目任务书见表2。学生登录平台，利用视频、动画、微课等资源自主学习，了解精馏的基本原理、工艺流程、设备结构及操作规程等教学相关内容，完成任务并在线测试。如果在学习过程中有疑问，可以通过平台师生共同交流讨论。教师可以通过教学平台监测学生的学习过程，并针对学生提出的学习问题给予及时的反馈。通过课前测试了解学生对学习任务的掌握情况，并根据学生的学习情况进行教学的针对性地调整和安排教学策略。

按照学生的知识基础、实践能力、性格特征、性别和学习设备条件等差异进行分组，使各组实力相当，充分体现“同组异质、异组同质”原则。组内异质为小组成员间的互相帮助、互相促进提供了可能，而组间同质为各小组创设了公平竞争的环境。每组课前借助腾讯QQ创建讨论组，并邀请指导教师加入群组，有利于学生团结协作共同完成工作任务，和教师及时了解各组任务完成情况进行针对性指导。

表2 蒸馏项目任务书

2.2 课中任务导学

2.2.1 理解原理 设计方案

课端借助工作案例视频、热点新闻、互动问题等形式创设情境、导入新课、发布任务等，引出课堂教学内容，激发学生学习兴趣。将教学过程分解为若干环节，充分利用动画、视频、图片、微课等信息化表现形式使气液接触状态、精馏设备结构等抽象问题直观化。综合运用在线教学平台和腾讯直播群组织教学，通过随堂测试、投票、头脑风暴、讨论、知识竞赛、点名提问等平台模块与学生互动，系统对学生考勤、课堂参与度和随堂测试等自动加分激励学生积极参与。教师适时融入与本岗位相关的新技术、新工艺、新规范，培养学生精益求精、追求卓越的工匠精神和正确的劳动态度。学生以小组为单位进行讨论分析，完成设计性或操作性设计。教师随机指定小组派代表展示，师生共同讨论得到优化的方案，并时刻提醒学生作为企业的设计师或工程师一定要遵守职业规范，严谨务实，提高安全环保意识和成本意识。课尾借助在线教学平台对每组及每位同学的课堂表现和任务完成情况进行师评、自评和互评，帮学生树立自信心，同时使学生对照反思学习中的不足，为以后的学习打下坚实的基础，为学生的终身发展起到良好的导向作用。教学互动的有效开展有助于增进师生思想情感交流，促进线上教学质量提升。学生在完成每一个任务的过程中逐步了解如何判断液体均相混合物能否用精馏的方法分离，选择何种工艺，从而确定出合适的参数设置范围和设备结构，培养岗位所需的专业技能和职业素养。

2.2.2 仿真模拟 优化方案

有了理论知识储备后进入仿真模拟模块。通过训练在巩固理论知识的前提下，学以致用，能够根据需要选择合适的化工设备、掌握完成分离任务所需的工艺流程，能够进行工艺的开停车操作与参数调节，对生产中常见异常现象进行分析处理，从而提高专业能力和职业素养。

课端以白酒蒸馏为例引出教学内容，明确实训目的。学生利用视频、动画、图片等资源了解常用分离设备的结构类型及优缺点，并根据实际生产需要选择合适的化工设备。通过化工单元操作仿真软件，引导学生认识精馏工艺流程及主要设备，认知流程中自动化控制系统，提出操作中的注意事项。教师指导学生进行角色分配和任务分配，明确任务分工和实施细则。

由于精馏操作具有高温高压、易燃易爆的特点，学生须经过严格培训，掌握操作规程及各参数间的关系，考核合格后方能上岗操作。学生借助腾讯QQ讨论组分享屏幕，以小组为单位作为化工总控工借助化工单元操作在线仿真系统精馏塔单元仿真软件进行开停车操作模拟训练。学生通过DCS界面作为内操员进行温度、压力、流量、液位等各参数的调节，通过现场图作为外操员进行泵的开停车操作及现场阀门开度调节。学生借助操作质量评分系统中的操作规程反复训练。趋势变化曲线和组成分析报表可以直观了解产品纯度及各工艺参数的变化情况，系统自动生成操作成绩单。教师利用各腾讯QQ讨论组参与小组互动及时了解学生操作情况，进行针对性的指导。

故障处理是化工总控工必须具备的职业技能。教师利用教师站为各小组下发典型故障任务，各小组通过仿真界面讨论查找故障，检查压力、温度、流量、液位等参数是否正常，结合各参数间的关系提出解决方案，填写典型故障案例分析上传至课程平台，组间互评。在小组讨论无法解决的时候，如“我们组严格按照操作步骤做的，为什么还是显示发生故障呢”，师生结合仿真操作过程分析，从而引出蒸馏操作中异常现象发生的原因、危害、处理措施及与其他异常现象的区别。教师结合理论知识和实践经验适时点评，强化学生对知识点的掌握。这种团结协作、主动探究的学习方式激发了学生的学习兴趣，轻松地化解教学难点。

课尾结合实际生产中以焦炉煤气为原料采用ICI低中压法合成甲醇工艺，师生共同分析粗甲醇精制工艺的组成及操作特点，巩固对精馏工艺理论知识的理解，拓展知识面。最后，各小组分别作经验分享，教师结合学生陈述总结出塔釜温度、操作压力、进料状况、回流流量等工艺参数对精馏操作的影响，并做常见故障及解决方法的总结，从而有效突出开停车操作这一教学重点，化解故障分析处理这一教学难点。利用化工单元操作仿真软件对各组的操作情况进行评价。对于学有余力的学生可以扫描教师发布的二维码了解其他液体均相混合物的分离方法。

2.2.3 实战演练 实施方案

播放企业专家录制的方案指导意见和操作要求视频。利用在线教学平台上的高校实验室安全考试系统进行安全知识考核。仿真模拟和安全考核合格且方案审核通过的小组进入工业酒精提纯项目的实战演练关。疫情影响学生不能到实训室利用实训设备进行实际操作，教师课前将实训装置拍摄成360度全景图片，学生借助全景图片和实训指导书直观了解工艺流程和设备结构。教师利用设备进行实际操作演示，并提出操作要点及注意事项。

学生借助腾讯QQ讨论组视频分享屏幕，以小组为单位，各自明确岗位职责，利用在线仿真系统进行开停车操作，并填写操作报表，完成工业酒精的提纯任务。学生将操作过程质量评分和操作报表上传至在线教学平台作为过程评价。教师借助腾讯QQ讨论组了解各组操作情况，结合操作中存在的问题进行针对性的指导，巩固学生的理论知识，培养操作技能，提高学生分析解决问题的能力和团队合作意识。

2.3 课后巩固延伸

为了进一步巩固学习效果，将课堂知识拓展运用，教师设计提出拓展任务，如：如何得到无水乙醇。学生以小组为单位查找资料，借助智慧职教、爱课程等丰富优质资源拓展知识面，编制无水酒精生产的工艺方案并上传至在线教学平台。教师和企业专家及时查看学生拓展任务完成情况，全面了解学生对教学内容的掌握情况，并给予评价。同时将课程内容设计成随堂测试上传至在线教学平台，便于学生在课后进行自我检测，总结提升。

3 考核评价

教师、学生和企业专家多主体参与评价，借助在线教学平台检测评价学生学习全过程。化工仿真软件和高校实验室安全考试系统自动给出仿真模拟和安全知识考核成绩单。每阶段由多个考核点加权合成，得出学生整个项目的综合测评成绩。学习项目评价组成见表4。这种全过程、多元化的考核方式使对学生的评价更加真实客观。

表3 学习项目评价组成

学生积极参与教学过程，提高了专业技能和职业素养，树立了正确理想信念、学会了正确的思维方法、培育了正确的劳动观念、增强了职业荣誉感。学生综合测评通过率96%，优秀率33.7%。化工总控工职业技能鉴定通过率稳步提升。在各类专业技能比赛中屡获佳绩。教学目标达成情况如图5所示。教师结合疫情防控需要进行教学改革，通过平台数据分析了解学生知识点掌握情况和反馈意见，整合教学资源及时调整教学策略，教学满意度显著提升，同时提高了自身的信息技术应用能力、专业能力和教科研能力[9]。

图5 教学目标达成情况

4 反思改进

(1)内外联动多措并举 提升教师信息化教学能力

信息化教学能力的实质是教师在真实的教学情境中，运用信息通信技术将学科知识“转化”成学生有效获得的一种知能结构体，其目的在于实现技术促进型学习[10]。教师需要具有良好的信息素养，具有应用信息技术创新教育教学的意识、态度、方法与技能，促进信息技术与教学深度融合[11]。这就要求教师不断自主学习信息化教学相关理论知识并积极探索信息化教学改革与实践，通过线上培训交流、专题教研、公开课等形式加强同行间协作交流，分享总结信息化教学心得，反思教学实践活动中的经验和不足。通过教师以自主学习为主的知识积累、以教学实践为主的应用迁移、以协作教学为主的对话交流，逐步提升自身信息化教学水平。同时，学校应加强信息化教学资源、网络课程平台、智慧教室建设，为教师信息化教学提供宽松的实践空间；提供多样化培训机会，提升教师信息化教学设计、实施和评价能力。建立多元信息化教学管理评价体系，以赛促教，以赛促改。

(2)优化教学组织设计，培养学生自主学习能力

信息化时代的到来促进了高职院校教学模式的变革，也对学生的自主学习能力提出了更高的要求[12]。高职高专学生来源复杂、知识基础薄弱，学生的学习行为一直处于被动学习的状态[13]。因此，教师在传授专业知识同时要对学生进行学法指导，引导学生制定合理的学习目标和行之有效的计划，从而有自觉学习的动力。其次，教学设计有利于学生自主学习。课前发布学习任务单和预习测试。课中充分借助各种信息化手段全方位调动学生的学习感官，让学生通过自学、小组讨论、学生展示等形式积极参与课堂，使学生真正成为学习的参与者。学生之间形成良好的学习伙伴关系，自学能力在多次的锻炼中会得到不断提升。 课后指导学生绘制思维导图或知识点大纲等形式进行总结回顾，组织学生到合作企业调研理论联系实际。最后，从学习态度、学习方法、创新思维、团队合作、安全环保、劳动精神等多维评价激发学生学习潜能，将过程性考核和终结性考核、学生互评和教师评价等多元主体的评价运用到具体教学实践中。总之，在信息化教育背景下既要不断完善教学资源和教学平台，更要深入分析学习者的信息素养和自学能力，解决学习者“想学、会学、能学”等一系列问题，最终探索出高职课堂上行之有效、高度适应的教学模式。

(3)校企合作改革创新，助推新形态教材建设

教材是教学内容的支撑和依据，是实施课程改革的重要载体。加快教材改革与创新，是更新教学内容，推进教学改革，提高人才培养质量的重要措施[14]。推进教材改革和创新需要以课程建设为引领，按照更新教学内容、完善课程标准、开发新形态教材的逻辑顺序进行。需要校企共同进行职业岗位能力分析，将化工行业企业转型升级的新技术、新工艺、新规范等引入课程教学内容和课程标准，校企合作开发符合企业生产实际和化工行业最新发展趋势、体现劳动精神、劳模精神和工匠精神培养的新型活页式、工作手册式等新形态教材，配套开发教学项目、案例和信息化资源，建立动态化、立体化的教材和教学资源体系，并及时调整更新，以紧跟信息技术发展和产业升级情况，适应双线混合式教学模式需要，引导学生树立正确的理想信念、培育正确的劳动观念。