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[摘 要] 以高职化工生产技术大赛为出发点,从应用化工技术专业人才培养和大赛辅导的角度,阐述对课、岗、证、赛四位融合的思考,并以大赛化工仿真考核项目为例对课赛融合进行实践。通过课赛融合,学生大赛的成绩和专业课程的学习效果都有所提高。
[关 键 词] 化工生产技术;大赛;课赛融合
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2019)31-0228-02
高职化工生产技术赛项隶属生化与药品专业大类,归属于石油和化工产业。本赛项参照《中华人民共和国国家职业标准》规定的化工总控工高级工以上相应的理论知识和实际操作技能要求,设置竞赛项目,具体包括化工专业知识考核、化工仿真操作考核和精馏操作考核三个项目。竞赛考核的知识点、技能点繁多,是一项综合性极强的高职化工专业赛项。
一、课岗证赛四位融合的思考
首先,分析本赛项的竞赛规程,赛项考核内容主要涉及有机化学、化学分析技术、化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制、化工操作仿真、化工识图与制图、化工安全生产多门应用化工技术专业课程。其次,尽管各高职院校应用化工技术专业的定位有所不同,但就业方向基本都分为化学品分析检验、化工生产操作控制、化学品营销三大岗位群,其中又以化工生产操作控制岗位群的人才需求量最大,而且随着化工行业生产自动化水平的不断提高,本岗位群面向的主要岗位是从事化工自动化生产操作和控制的DCS操作工或中控工。再次,目前面向高职应用化工技术专业的职业资格证书、职业技能证书分别是化工总控工和化学检验员。最后,化工生产技术大赛的理论试题是基于化工总控工高级工(三级)国家职业标准进行组织命题的。
由以上分析可以看出,高职应用化工技术专业的专业核心课程、主要就业岗位、职业资格(技能)证书、职业技能大赛所涉及的专业知识、技能是一脉相通的,无论是从提高专业人才培养质量,还是提升参赛成绩的角度都应该采取课岗证赛相融合的人才培养模式。但是,由于高职学生的文化基础普遍较差,应用化工技术专业在很多院校都是文理兼收专业,学生化学学科的基础参差不齐,专业课程体系的设置必须要考虑到学生的知识基础和认知规律,因而专业核心课程一般都设置在第三四学期,大规模、一体化地开展课岗证赛融合显然是不现实,也是不符合教育教学规律的。同时,笔者认为,真正的课岗证赛融合应是以一个个具体的化工产品生产工艺的项目化教学为组成单元,这对任课教师的综合专业水平也有很高的要求,实际操作的难度是比较大的。
二、课赛融合的实践过程
基于从专业整体角度开展课岗证赛融合的实际困难,笔者在组织辅导高职应用化工技術专业学生参加2019年化工生产技术市赛、省赛的过程中,以参赛学生为对象进行了小规模的课赛融合实践。
(一)实践主体的分析与选择
在选手的遴选上优先选择春季高考的学生,因为这部分学生在高中或中专阶段都系统地学习过有机化学、分析化学、化工单元操作等专业课程,为应对春考的技能考试,都进行过仿真操作方面的训练,专业知识和技能比单招和夏考的学生普遍要好,具备开展课赛融合的文化基础。
最终确定2018应用化工班5名学生、2017应用化工班1名学生为参赛辅导对象,2018级5名学生中有3名是春季高考生,2017级学生去年同时期参加过省赛的训练和比赛,有训练基础和实战经验。
(二)实践客体的选择
选择本赛项化工仿真操作考核项目——丙烯酸甲酯的生产工艺为课赛融合的载体,因为相对赛项的理论和实操,仿真项目涉及专业课程的数量、贯通性、可操作性等更适合课赛融合的试验。仿真操作项目主要涉及化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制、化工操作仿真4门专业课程,化工单元操作课程主要介绍流体输送、沉降与过滤、传热、传质、精馏、吸收与解析、萃取、结晶、干燥等化工单元操作的基本原理、设备结构等,是化工生产操作与控制的基础;化工生产工艺课程介绍化工产品工艺流程的构成,原料预处理、反应、产品分离提纯各个阶段的原理、方法、物料流向等,是全面认识产品生产方法的知识基础;化工仪表与自动化控制课程主要介绍化工生产过程中常用的自动化仪表的结构、原理、使用方法、维护维修方法等,以及自动控制系统的设计原理、操作方法,如检测化工生产过程中温度、压力、流量、物位四大工艺参数的热电偶温度计、热电阻温度计、弹性式压力计、差压流量计、差压液位计几种仪表在本课程中都进行了系统的介绍,同时本课程对精馏塔、换热器、反应器、液位槽等化工生产中常见设备的控制原理进行了简单介绍,是学生进行仿真操作的基础;化工操作仿真是教授学生如何进行工艺仿真操作和控制的课程。从4门课程的关系上,化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制是化工操作仿真的基础,只有系统地学习了前三门课程才能真正领悟仿真操作的内涵和控制原理。但是基于前面所述,考虑到高职学生整体的文化基础,课程设置与化工生产技术大赛之间存在时间上的矛盾。如备赛学生中,2018级学生处于大一第二学期,他们仅学习了化工单元操作一门课程,而且是在本学期开设的;2017级学生处于大二第二学期,之前系统地学习了化工单元操作、化工生产工艺两门课程,但是其余两门课程也是在本学期开始接触的。 (三)实践方法
根据学生的基础、丙烯酸甲酯仿真操作项目所涉及的课程、知识和技能,在辅导的过程中,首先向学生讲解丙烯酸甲酯的生产工艺,包括原料和产品的基本物性(尤其是沸点)、反应原理、工艺流程图,让学生理解基本的工艺流程;其中,沸点是一个最基础却是最重要的知识点,物料沸点的高低直接关系到后续精馏分离时的出料位置,低沸点物质一般由塔顶冷凝流出,高沸点物质一般由塔底采出,学生明确各物质的沸点后,才能更好地理解工艺流程图中各物料的走向,进一步理解整个工艺流程。
其次,引导学生分析找出丙烯酸甲酯生产工艺所包含的主体设备——R-101、T-110、T-130、T-140、T-150、T-160,6个主体设备中R-101、T-130分别为反应器和萃取塔,其余4个本质上都是精馏塔,引导学生对各设备的构造和作用进行分析理解,尤其是精馏塔,精馏塔从构造上讲主要包括塔体、塔顶冷凝器、回流罐、塔底再沸器,所以在学生看到的该项目仿真工艺控制图中,T-110、T-140、T-150、T-160四个塔中都各自带有一个冷凝器、一个回流罐、一个再沸器,经过对精馏塔构造的学习,学生再观察整个工艺流程图就不会觉得眼花缭乱,而是具有一定的整体性和逻辑性,这对学生思维体系的形成非常重要。同时,理解了设备构造和原理后,学生在仿真操作时能更快地找到各个阀门的位置,直接关系到后续仿真操作的速度和控制质量。
再次,向學生讲解DCS控制图中各字母数字代号的含义、自动控制系统构成的基本原理,比如F代表流量、P代表压力、L代表液位、T代表温度;FIC中的I代表仪表的功能是检测显示,C代表仪表的功能是调节控制,整个字母组合的含义是流量检测与控制;同理,PI字母组合的含义是压力的检测指示,有这样字母标识的控制点只能测量显示工艺参数数值,不能自动调节控制,因此无法投自动和串级。最后,结合丙烯酸甲酯的DCS控制图,向学生举例说明被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用的定义和选择原则,自动系统的构成原理,四大仪表的种类及功能,什么是自动控制、什么是串级控制,两者在DCS控制图中外观上各自有什么特点,让学生理解DCS自动控制系统的构成原理,以便有技巧地进行某些质量指标的仿真控制操作,提高成绩。
实际操作过程中,课程知识点的讲解与仿真操作是交叉进行的,采取“学中做、做中学”的模式,知识、技能、实践三者交相呼应,学生在操作的同时会不断增加对知识的理解和对技能的应用,同时学习知识、技能时又会联想到仿真操作中遇到的相应问题,仿真操作辅导效果大大提升。
(四)实践效果
在进行了3个月课赛融合方式的辅导培训后,2018级5名学生的仿真操作成绩都稳定在80分左右,据2017级学生反馈比他们去年同时期的操作水平高出10分左右。6名学生在经过不到4个月的培训后,参加了2019年6月淄博市化工生产技术大赛,获得了团体二等奖1项、团体三等奖1项,突破了我院化工生产技术市赛的空白,验证了课赛融合培训方式的效果。
(五)实践反思
以一个具体产品的生产工艺操作为课赛融合的试验载体,学生能够切身体会到课程知识、技能的应用价值,激发他们对课程学习的兴趣;同时课程学习的目标非常明确,就是利用所学知识、技能获得高的操作成绩,学习动力大大增强;再者,操作水平的高低直接反映了学习效果的好坏,教学反馈直观,教与学的改善途径清晰,利用课赛融合的方式真正实现了项目引领、任务驱动。
三、结语
以高职化工生产技术大赛仿真赛项为课赛融合的实践平台,将该赛项所涉及的4门专业课程融入丙烯酸甲酯生产工艺仿真操作的辅导培训中,让学生在“学中做、做中学”中,不断加深对知识的理解和对技能的应用,同时在操作中反思用知识、技能解决实际问题的方法,取得了较好的实践教学效果,学生大赛成绩取得了突破。
编辑 冯永霞
[关 键 词] 化工生产技术;大赛;课赛融合
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2019)31-0228-02
高职化工生产技术赛项隶属生化与药品专业大类,归属于石油和化工产业。本赛项参照《中华人民共和国国家职业标准》规定的化工总控工高级工以上相应的理论知识和实际操作技能要求,设置竞赛项目,具体包括化工专业知识考核、化工仿真操作考核和精馏操作考核三个项目。竞赛考核的知识点、技能点繁多,是一项综合性极强的高职化工专业赛项。
一、课岗证赛四位融合的思考
首先,分析本赛项的竞赛规程,赛项考核内容主要涉及有机化学、化学分析技术、化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制、化工操作仿真、化工识图与制图、化工安全生产多门应用化工技术专业课程。其次,尽管各高职院校应用化工技术专业的定位有所不同,但就业方向基本都分为化学品分析检验、化工生产操作控制、化学品营销三大岗位群,其中又以化工生产操作控制岗位群的人才需求量最大,而且随着化工行业生产自动化水平的不断提高,本岗位群面向的主要岗位是从事化工自动化生产操作和控制的DCS操作工或中控工。再次,目前面向高职应用化工技术专业的职业资格证书、职业技能证书分别是化工总控工和化学检验员。最后,化工生产技术大赛的理论试题是基于化工总控工高级工(三级)国家职业标准进行组织命题的。
由以上分析可以看出,高职应用化工技术专业的专业核心课程、主要就业岗位、职业资格(技能)证书、职业技能大赛所涉及的专业知识、技能是一脉相通的,无论是从提高专业人才培养质量,还是提升参赛成绩的角度都应该采取课岗证赛相融合的人才培养模式。但是,由于高职学生的文化基础普遍较差,应用化工技术专业在很多院校都是文理兼收专业,学生化学学科的基础参差不齐,专业课程体系的设置必须要考虑到学生的知识基础和认知规律,因而专业核心课程一般都设置在第三四学期,大规模、一体化地开展课岗证赛融合显然是不现实,也是不符合教育教学规律的。同时,笔者认为,真正的课岗证赛融合应是以一个个具体的化工产品生产工艺的项目化教学为组成单元,这对任课教师的综合专业水平也有很高的要求,实际操作的难度是比较大的。
二、课赛融合的实践过程
基于从专业整体角度开展课岗证赛融合的实际困难,笔者在组织辅导高职应用化工技術专业学生参加2019年化工生产技术市赛、省赛的过程中,以参赛学生为对象进行了小规模的课赛融合实践。
(一)实践主体的分析与选择
在选手的遴选上优先选择春季高考的学生,因为这部分学生在高中或中专阶段都系统地学习过有机化学、分析化学、化工单元操作等专业课程,为应对春考的技能考试,都进行过仿真操作方面的训练,专业知识和技能比单招和夏考的学生普遍要好,具备开展课赛融合的文化基础。
最终确定2018应用化工班5名学生、2017应用化工班1名学生为参赛辅导对象,2018级5名学生中有3名是春季高考生,2017级学生去年同时期参加过省赛的训练和比赛,有训练基础和实战经验。
(二)实践客体的选择
选择本赛项化工仿真操作考核项目——丙烯酸甲酯的生产工艺为课赛融合的载体,因为相对赛项的理论和实操,仿真项目涉及专业课程的数量、贯通性、可操作性等更适合课赛融合的试验。仿真操作项目主要涉及化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制、化工操作仿真4门专业课程,化工单元操作课程主要介绍流体输送、沉降与过滤、传热、传质、精馏、吸收与解析、萃取、结晶、干燥等化工单元操作的基本原理、设备结构等,是化工生产操作与控制的基础;化工生产工艺课程介绍化工产品工艺流程的构成,原料预处理、反应、产品分离提纯各个阶段的原理、方法、物料流向等,是全面认识产品生产方法的知识基础;化工仪表与自动化控制课程主要介绍化工生产过程中常用的自动化仪表的结构、原理、使用方法、维护维修方法等,以及自动控制系统的设计原理、操作方法,如检测化工生产过程中温度、压力、流量、物位四大工艺参数的热电偶温度计、热电阻温度计、弹性式压力计、差压流量计、差压液位计几种仪表在本课程中都进行了系统的介绍,同时本课程对精馏塔、换热器、反应器、液位槽等化工生产中常见设备的控制原理进行了简单介绍,是学生进行仿真操作的基础;化工操作仿真是教授学生如何进行工艺仿真操作和控制的课程。从4门课程的关系上,化工单元操作、化工生产工艺、化工仪表与自动化控制是化工操作仿真的基础,只有系统地学习了前三门课程才能真正领悟仿真操作的内涵和控制原理。但是基于前面所述,考虑到高职学生整体的文化基础,课程设置与化工生产技术大赛之间存在时间上的矛盾。如备赛学生中,2018级学生处于大一第二学期,他们仅学习了化工单元操作一门课程,而且是在本学期开设的;2017级学生处于大二第二学期,之前系统地学习了化工单元操作、化工生产工艺两门课程,但是其余两门课程也是在本学期开始接触的。 (三)实践方法
根据学生的基础、丙烯酸甲酯仿真操作项目所涉及的课程、知识和技能,在辅导的过程中,首先向学生讲解丙烯酸甲酯的生产工艺,包括原料和产品的基本物性(尤其是沸点)、反应原理、工艺流程图,让学生理解基本的工艺流程;其中,沸点是一个最基础却是最重要的知识点,物料沸点的高低直接关系到后续精馏分离时的出料位置,低沸点物质一般由塔顶冷凝流出,高沸点物质一般由塔底采出,学生明确各物质的沸点后,才能更好地理解工艺流程图中各物料的走向,进一步理解整个工艺流程。
其次,引导学生分析找出丙烯酸甲酯生产工艺所包含的主体设备——R-101、T-110、T-130、T-140、T-150、T-160,6个主体设备中R-101、T-130分别为反应器和萃取塔,其余4个本质上都是精馏塔,引导学生对各设备的构造和作用进行分析理解,尤其是精馏塔,精馏塔从构造上讲主要包括塔体、塔顶冷凝器、回流罐、塔底再沸器,所以在学生看到的该项目仿真工艺控制图中,T-110、T-140、T-150、T-160四个塔中都各自带有一个冷凝器、一个回流罐、一个再沸器,经过对精馏塔构造的学习,学生再观察整个工艺流程图就不会觉得眼花缭乱,而是具有一定的整体性和逻辑性,这对学生思维体系的形成非常重要。同时,理解了设备构造和原理后,学生在仿真操作时能更快地找到各个阀门的位置,直接关系到后续仿真操作的速度和控制质量。
再次,向學生讲解DCS控制图中各字母数字代号的含义、自动控制系统构成的基本原理,比如F代表流量、P代表压力、L代表液位、T代表温度;FIC中的I代表仪表的功能是检测显示,C代表仪表的功能是调节控制,整个字母组合的含义是流量检测与控制;同理,PI字母组合的含义是压力的检测指示,有这样字母标识的控制点只能测量显示工艺参数数值,不能自动调节控制,因此无法投自动和串级。最后,结合丙烯酸甲酯的DCS控制图,向学生举例说明被控对象、被控变量、操纵变量、干扰作用的定义和选择原则,自动系统的构成原理,四大仪表的种类及功能,什么是自动控制、什么是串级控制,两者在DCS控制图中外观上各自有什么特点,让学生理解DCS自动控制系统的构成原理,以便有技巧地进行某些质量指标的仿真控制操作,提高成绩。
实际操作过程中,课程知识点的讲解与仿真操作是交叉进行的,采取“学中做、做中学”的模式,知识、技能、实践三者交相呼应,学生在操作的同时会不断增加对知识的理解和对技能的应用,同时学习知识、技能时又会联想到仿真操作中遇到的相应问题,仿真操作辅导效果大大提升。
(四)实践效果
在进行了3个月课赛融合方式的辅导培训后,2018级5名学生的仿真操作成绩都稳定在80分左右,据2017级学生反馈比他们去年同时期的操作水平高出10分左右。6名学生在经过不到4个月的培训后,参加了2019年6月淄博市化工生产技术大赛,获得了团体二等奖1项、团体三等奖1项,突破了我院化工生产技术市赛的空白,验证了课赛融合培训方式的效果。
(五)实践反思
以一个具体产品的生产工艺操作为课赛融合的试验载体,学生能够切身体会到课程知识、技能的应用价值,激发他们对课程学习的兴趣;同时课程学习的目标非常明确,就是利用所学知识、技能获得高的操作成绩,学习动力大大增强;再者,操作水平的高低直接反映了学习效果的好坏,教学反馈直观,教与学的改善途径清晰,利用课赛融合的方式真正实现了项目引领、任务驱动。
三、结语
以高职化工生产技术大赛仿真赛项为课赛融合的实践平台,将该赛项所涉及的4门专业课程融入丙烯酸甲酯生产工艺仿真操作的辅导培训中,让学生在“学中做、做中学”中,不断加深对知识的理解和对技能的应用,同时在操作中反思用知识、技能解决实际问题的方法,取得了较好的实践教学效果,学生大赛成绩取得了突破。
编辑 冯永霞