化学和化学工程范文
时间:2023-09-21 17:36:08
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篇1
在当今社会,绿色化学这一词汇已经逐渐为人们所熟知。而化学工程与工艺是实现绿色化学的重要途径。对于化学工程与工艺的研究,能够让人们在获得最大利益的同时,降低对资源的损耗和对环境的污染。很多国内外的公司竞相通过这种手段来研发新的绿色产品。在今后化学的发展过程当中,化学工程与工艺将占据一个不可替代的位置。但是我国现在该专业的课程与实习都已经无法适应社会发展的需求,因此应当加以改进。根据实际情况,对其进行调整,从而达到该专业的全面发展。
2化学工程与工艺专业实习现状的分析与改进
生产实习是化学工程与工艺专业教学当中的必修内容,旨在培养学生对知识的实际运用能力,为以后的工作打下坚实的基础。就目前我国该专业的生产实习状况来看,主要存在着以下几点问题:
(1)实习方式单一,学生动手机会不多。在学生的实习过程当中,出于安全考虑,主要以参观为主,教学为辅,偶尔动手的方式。学生仅仅通过有限的时间来观察工厂中的工艺流程,初步了解生产单元操作,然后整理实习报告,却很少有自己动手操作,深入学习的机会。这样不仅削弱了学生的实习主动性,而且对于其实践能力的提高产生了阻碍。
(2)学生对于实习没有足够的重视。由于习惯于应试教育下的以成绩衡量科目的重要性,实习在大多数学生的眼里都不是重要课程,显得可有可无。很多学生甚至以分散实习的名义,仅仅找企业签字盖章,敷衍了事,却没有真正的投身到企业实习当中去。在这样一种大环境中,学生很难认识到实习对于化学工程与工艺这一学科的重要性。
(3)学校没有对学生的实习进行良好的规划。目前很多学校对于实习对提高学生实践能力重要性的认识也有待提高,没有真正的从各个方面进行规划,仅仅是为了完成教学任务走走过场。而且很多学校的实习时间都安排在大四上学期。那个时候课程负担仍然很重,而且很多学生还有考研的计划,所以很少有学生把精力真正放在实习上面。很多学生甚至将课本和考研材料带到实习单位,使实习的效果大打折扣。除此之外,学校将所有学生的实习均放在一个学期,这也造成了联系实习单位的实际困难。
(4)没有进行很好的校企联合。很多企业都认为学生实习无法给企业带来相应的市场价值和经济效益,反而因为要分心管理来企业实习的学生,会延误其正常的生产活动。同时也因为学校和学生本人对实习的不重视,造成企业接纳实习生的热情受到挫伤。而事实上,学校和企业如能充分利用学生实习的平台,校企紧密结合,既有利于提高高校毕业生的实践能力,又能帮助企业在用人方面避免“用工荒”这一尴尬现象。针对以上状况,建议对该专业的实习进行以下几点改进:
①加大实习改革,提高动手实践能力。在教学过程当中,注重实践环节,致力于培养学生的实践能力。在实验教学中,增加创新型实验,减少验证性内容,以此来培养学生的创新能力。针对我国现在各大高校化学工程与工艺实习的问题,应该从几个方面进行改革。首先,要为学生提供稳定的实习基地,让学生将集中实习和分散实习结合起来。其次,应当提高学生的动手能力。企业应该为学生配备相应的企业导师,让学生在导师的指导下,亲自动手实践,将书本中学到的理论知识真正的运用到实践当中来。在实习过程中,不能仅仅让学生当一个旁观者,更应该让其成为真正的实践者。最后也是最重要的一点,通过帮助企业解决生产过程中碰到的技术问题,让学生在实习中体会到攻克技术难题的乐趣,培养学生的兴趣点,让学生从起初的被动学习中走出来,真正积极主动的投身到化学工程与工艺实践中来。
②加强实习的组织管理。以往,无论是学生、学校还是企业都没有给予化学工程与工艺学生的实习以足够的重视,因此造成疏于管理,松懈怠慢等现象。现在,学校和企业作为组织者:
a.应该从组织上着手,加强组织管理,制定相关的制度对学生加以约束。
b.学校应该提高实习在考试当中的比例,以此来提高学生的重视程度。另一方面,也应该从学生的角度出发,为学生制定符合他们自身发展的实习制度。
c.从规章制度上加强管理,杜绝离岗脱岗现象。而企业则可以通过一些和就业相关的激励政策对学生加以引导。
③做好课程与实习的规划工作。
a.为了避免与其他课程的考试和实习相冲突,学校应该提前对学生在校学科学习的时间进行协调,为学生实习留下充足的时间。
b.学校在实习时间上宜采取分批次、分不同类型企业来组织学生实习。避免所有的学生都在同一时间段、同一家企业进行实习的情况,实习效果大打折扣。
④加强校企联合。目前化学与工艺实习存在的最大问题就是实习地点的联系问题。因此来自于企业的社会保障必不可少。以往学校的实习环节当中,企业考虑学生安全的问题,往往存在着联系企业难这一问题。应当加强.校企联合,为学生提供充足的实习资源。在校企联合的模式当中,可以为学生提供双导师选择制度,校内导师和校外导师相结合,实现优势互补,合作共赢。企业可以配备相应的导师,对学生的实践进行指导,让学生不仅有理论知识,而且可以学以致用。其次,企业可以和学校签订合约,每年从学校选拔优秀的毕业生定点输送。这样做及解决了学生就业困难,又可以为企业招到熟悉其运营机制的劳动者,达到双赢的局面。除了企业,政府的支持也是必需的。政府应该从政策上对化学工程与工艺予以重视,并且帮助学校为学生的学习提供良好的条件和环境。
(5)改善实习考核制度。通过重建学生的实习考核制度,改变学生的被动实习状态。以往学生的实习最后都是由企业盖章,并不加入或者很少加入学生最终成绩的考核。现在,为了使学生更加积极主动的投身到化学实践当中,学生在实习中的动手能力,创新能力以及最终的实习效果等均应列入考核机制当中。
3化学工程与工艺课程体系和教学内容的改革
随着知识信息时代的发展,以往的教育模式已经无法适应当前的形势。首先我们应该分析一下以往课程体系中存在的问题,然后有针对性的进行解决。
3.1课程体系支离破碎,整合度太低现在化学工程与工艺的课程体系还很不完善
每门课程的联系性不高,以至于学生无法形成一个完整的知识框架和体系,不利于学生将学到的知识融会贯通,学以致用。该专业是一门结合度很高的专业,知识体系的不连贯也不利于和其他学科的有机结合。
3.2过分注重基础知识和书面知识,忽视学生的实践能力
在应试教育的影响下,很多学生和老师把更多的关注放在了考试成绩上,我们经常看到成绩很好的毕业生来到企业,操作能力却非常差。这也是现在应届生就业困难的一个重要原因。
3.3弱化了单元工程与环境和系统的关联
课程中所学到的知识,其最终的目的还是要用来解决实际的需要。目前化学工程与工艺的开发重点主要在于环境保护方面。但是现在的课程却片面注重书面知识,忽略了这一最主要的功能的联系。新的课程体系改革的着力点应该主要放在对学生实践能力和综合素质的培养。关于该专业的高校课程设置,实践探索比理论探索更为复杂,是一项艰苦的工程,需要不断地进行磨合与调试。现在主要针对以上几点,提出相应的改进方案:
(1)扩充知识体系,培养学生的综合能力。建立逐层递进的知识系统。教学模块从基础知识到基础实践,再到实践操作,创新提高的层面。其中实践模块应该予以足够的重视。该模块可以使学生的专业学习和实际应用结合起来,为企业提供专业性人才。在学生的课程体系当中,除了对于必修课的注重,也应该扩大选修课的范围。在选修课的设置方面,要根据课程的发展性、创新性以及与本学科的联系性来进行选择。注重学科的技能强化,使学生根据自己的职业志愿进行选择。还可以通过讲座等方式,来激发学生的专业兴趣。另外,可以根据培养目标,增加化工管理等相关内容。在原有的课程体系中,扩大设计类课程的比重。这样既有利于学生知识面的拓展,又有利于完善学生的知识体系,最终为国家培养出适应社会需要的一专多能的人才。
(2)加强学生实践能力,增强社会责任感。一方面,学生应该积极主动的投身到化学工程和工艺的试验和实习当中来,另一方面,要有强烈的社会责任感。现在该专业的迅速发展,即为当代大学生提供了自身发展的契机,也带了压力和动力。当代大学生应该以保护环境为己任,投身到绿色化学的研究当中去。另外,应当增加课程中的实验内容,增加设计性实验和创新性实验,适当调整理论教学和实验教学时间分配。同时在课程设计等实践环节中,注意培养学生的工程观念和团队精神。(3)强化课程与系统和环境的联系。通过整合课程结构,使该专业的知识之间的关联性得以加强,并能够更好地与系统和环境相关联。为绿色化学的发展提供有利的契机。
(4)为化学工程与工艺专门人才培养提供师资保障。良师在学生的学习生涯当中起到的作用是举足轻重的。因此,学校在老师的选拔与配置方面应该着重注意,为学生选择理论知识和实践能力双优的教师。另外,学校也要和企业积极交流,在企业中为学生选择适合学生发展的校外导师,对学生的实习和毕业设计进行指导。
4总结
篇2
重庆科技学院的化学工程与工艺专业为重庆市特色专业,主要方向为石油天然气化工。近年来,本专业以面向石油化工行业、重庆天然气化工及地方经济建设,培养服务于行业和区域经济的高素质应用型化学工程技术人才为指导思想,逐步形成了以学生工程实践能力强为特色,遵循理论与实践并重、专业能力与综合素质培养并重的原则,按照“重应用、强能力、高素质”的培养方式和“大平台与分方向”相结合培养工程应用型人才。这些都离不开在培养过程中学院重视其基础知识的夯实,更是由于对其专业课程进行了科学的定位与设置,以及对实践环节的改革和探索。在培养学生的创新能力、实践能力和动手能力、发现问题以及解决问题的能力方面,专业综合应用实验摈弃了原来较为简单的油品常规理化性质检测实验,对实验内容和方式方法都进行了大幅度的改变。
1.在实验内容上,针对石油天然气化工专业特色,我校购买了东方仿真公司的“常减压炼油仿真系统”与“催化裂化装置仿真系统”。这两套系统皆为炼油厂中重要加工装置的仿真软件,并开出了“常减压炼油装置—冷态开车、正常停车、紧急停车”、“催化裂化反应再生联合装置—冷态开车、正常停车”的必做实验,以及“常见事故及其处理”等选做实验。学院还购买了“天然气净化—脱硫仿真软件”开放给学生选做,以提高学生对天然气净化工艺流程及控制参数的熟悉与理解。此外,化学化工学院即将建成的“化工过程及装备实践教学平台”可为学生提供更多更新的实践内容,其专业综合应用能力也会得到更好的锻炼。
2.在实验方式方法上,专业综合应用实验一改传统填鸭式面面俱到的说教式验证实验,将学生分成1~4人/组(常减压装置授权点较多,故1人/组,而催化裂化装置授权点较少,故4人/组)进行仿真实验操作。在实验开始之前,教师首先结合“石油炼制工程”或“天然气加工工程”的相关工艺和知识,对软件进行简要介绍,然后学生根据工艺路线及物料平衡进行装置操作。遇到问题,同学自己先思考和解决。这样可以锻炼其分析问题解决问题的能力,或者与同学探讨解决,以达到培养团队协作精神的效果。遇到前两种方式都不能解决的问题时,教师再予以提示和引导,从而很好地锻炼其综合素质与能力。此外,由于仿真软件与企业的中控室的“DCS图”及“现场图”模式一致,所以专业综合应用实验同样也使学生能提前扮演了企业员工的角色。
3.在实验报告上,教师自己编制报告模板然后通过软件分发到学生电脑桌面,这样使学生可以更为方便和快捷地图文并茂完成实验报告,打印后交给老师。在实验分数分布上,“实验成绩记录”占50%可以充分合理地考察学生的动手结果,“实验分析与讨论”占20%以检验学生对实验是否“知其然,更知其所以然”,这也对其以后毕业论文的撰写打下了良好基础。
篇3
关键词:生化工程;生物技术;计算机技术;过程控制;反应器
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)51-0136-02
自上世纪50年代初在国内高校首开发酵工程专业以来,《生化工程》课程一直作为江南大学生物工程专业重点建设的专业基础课程。围绕培养实践型、应用型发酵工程人才,我们在教学中,坚持理论与实践结合,在教学方法上进行了有益的尝试。在生化工程的教学过程中,除了围绕《生化工程》的相关教材讲述生化反应动力学与反应器方面的基础理论外,重点还介绍了最新技术在发酵过程优化与控制以及生化反应器放大中的应用。
一、基于代谢工程和智能工程的集约型发酵过程控制
发酵过程控制技术是利用过程自动控制和系统工程的手段,通过动态调控诸如底物流加速度、通风量、搅拌速度、温度、pH、操作时间和方式等外部环境因子对发酵过程的性能指标实施优化。发酵过程控制技术可以称得上是发酵工程的核心关键技术。近年来,以人工神经网络为代表的智能工程技术和以代谢工程为代表的现代生物技术已经逐步、大量地渗入到发酵过程的建模、过程故障诊断和早期预警乃至过程控制与优化等诸多领域。先进的过程控制技术、智能工程技术、代谢工程技术与发酵工程的融合才是现酵过程控制的发展方向和大趋势。人工神经网络(artificial neural network,ANN)作为人工智能技术的核心,其固有的学习特性和模拟非线性的能力非常适合发酵过程,目前在发酵工程中的应用相当普遍,在系统辨识、建模、优化、控制等各方面都有广泛的应用和显著的效果[1]。神经网络能由已知的过程输入得到过程的输出,从而建立过程模型。
人工神经网络的广泛应用主要是由于它具有以下特点:(1)神经网络具有典型黑箱模型的特性。(2)对于复杂系统,网络内部各接点间的连接权值包含着对过程输入、输出关系的描述,通过选择一定的网络拓扑结构和较为方便的学习过程,多层前馈神经网络能以任意精度逼近任意非线性映射,带来了一种有效的、智能的表达工具。(3)模型一般为多输入和多输出的并行信息存储与处理结构,从而具有独特的容错性和并行计算特点,大量复杂的控制算法能够得以快速实现,因此可方便地用于多变量控制系统。(4)固有的学习能力降低了系统的不确定性,适应环境变化的泛化能力得到了增加。在估计预测过程中,网络内部的连接权值的综合作用即是模型的具体表达,使模型充当了一个逼近真实过程模型的角色。用于网络的训练样本和检验样本能否达到令人满意的精度或可信度是衡量神经网络建模效果好坏的主要依据。ANNPR控制策略在控制和优化毕赤酵母生产外源蛋白的控制中起到了很好的效果。例如该控制策略在甘油流加培养阶段维持较高的重组毕赤酵母比生长速率,同时避免诱导前甘油的积累,最终提高pIFN-α的产率。除了pIFN-α发酵生产过程,这一新的控制方法还能用于其他毕赤酵母表达外源蛋白的过程。
二、发酵过程在线故障诊断和早期预警技术
在实际的发酵生产过程中,仅仅依靠发酵过程的控制和优化并不能确保生产过程中每一批次的高效和稳定。而且一些在线参数测量电极在工业上的应用还不够成熟。一旦过程参数偏离最优的控制水平,发酵产量就会大大下降,甚至导致发酵彻底失败。甲醇营养型毕赤酵母是目前应用效果好且用途最广泛的一种外源蛋白表达系统。它具有许多明显的优势,蛋白分泌表达的启动子受到诱导剂甲醇的严格调控,诱导表达的大部分目标蛋白可以分泌到胞外,有利于降低下游的分离和纯化的成本等。在发酵生产过程中,基于OUR变化模式的故障诊断方法是一种常用的方法,但运用单一过程参数进行过程控制和分析不具有代表性。通过选取多个在线参数,针对不同的毕赤酵母发酵过程,建立通用的诊断模型具有广泛的意义。在毕赤酵母表达重组融合蛋白过程中,在诱导期如何准确有效地控制甲醇的浓度并保持pH值的稳定是发酵过程控制的关键。以前的各种基于神经网络的故障诊断方法大都基于复杂的数据分析和各种网络的构建,没有具体结合发酵过程的特性,菌体的代谢以及生理状态分析,参数的选择也没有针对不同阶段的发酵特性,识别的效果相对较差。但是通过对所有的在线数据进行评价筛选,基于对诱导期菌体生理状态和发酵过程参数的深入研究,提出的基于自联想神经网络的故障诊断系统能起到很好的效果[2]。
建立具有故障诊断和早期预警功能的自我联想型神经网络AANN大致包括五个主要步骤。首先在正常发酵条件下,对一些关键过程参数进行在线的监测和存储,建立具有系统生成、实时数据库生成等功能的软件和数据库。然后建立上述状态变量的数值以及相应的误测数据与“正常”和“非正常”发酵的性能指标(以产物浓度、生产强度、糖酸转化率等为基准)间的简单、定性关系表,从而为实现早期预警后、反推故障原因、及时采取补救措施提供依据和可能的信息。接着建立具有故障诊断和早期预警功能的自我联想型神经网络AANN。通过对已知正常发酵样本数据中未参与训练、学习的数据进行验证计算,确认所建立的AANN模型的通用性和精确度可以达到和满足规定要求。然后建立基于AANN模型的在线故障诊断和早期预警。最后一旦AANN模型检测到发酵处于“异常”状态,则可以反推可能造成发酵处于“异常”状态的原因。比如说,检查一下温度、pH、溶氧电极和尾气分析仪是否出现故障,气路和水路(冷却水)有无堵塞,等等。如果能够找到原因,则采取相应的补救措施,促使发酵尽快恢复正常;如果确实找不到原因,则可继续等待一段时间、观察发酵能否自动恢复正常。如果仍然不行,则应当机立断、及时放罐。总之,应用自我联想型神经网络的目的在于建立以人工智能工程为基础的、简易、通用和集约型发酵过程控制系统,并实现发酵过程中的故障诊断和早期预警。
三、计算流体动力学在生化反应器设计和放大中的应用
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)模拟是21世纪流体力学领域的重要技术之一,该模拟技术的基本原理是利用离散化的数值算法求解控制流体流动的微分方程,得出连续流场在一定区域上的离散分布规律,从而“模拟”流体流动情况。FLUENT是目前世界应用范围最广的商业CFD软件包之一,该软件在对流态进行数值仿真模拟计算方面有着广泛应用。带搅拌的生物反应器在发酵工业有着广泛应用,搅拌和混合是化学工业中重要的单元操作,体系混合过程和效果往往成为影响反应产率等的重要因素。为评估和研究搅拌系统的传氧效率和功率消耗,优化反应器的整体结构,采用计算流体力学技术对所设计的新型反应器进行了计算机模拟,采用FLUENT?作为计算平台,采用基于Euler-Euler方法的Mixture模型处理气液两相流问题,气泡聚并和破裂过程通过群落平衡方程计算,最后将计算结果与实验测量数据进行比较[3]。计算表明CFD计算的各参数预测值与测量值偏差均在±10%以内,能够较准确地再现设备内流体的运动状态。这为利用数值模拟技术优化反应器设计和生物反应器工程放大奠定了基础。在前期工作中,通过中试生产和80立方生产规模下的结冷胶发酵过程试验,新型通风发酵罐表现出优良的传质性能和节能效果,不仅是结冷胶的发酵产率从18g/L提高到22g/L,而且单批发酵过程的电耗节省20%,显示出技术良好的应用前景。由于这种新型的通风发酵设备在发酵领域具有普遍意义和宽广应用范围,对于通风发酵领域的产品都有参考意义,所建立的设计和制造方法对于大型发酵罐的放大方法具有重要的现实参考意义。
采用以CFD数值模拟为主结合实验测量验证的方法研究了三层组合桨对黄原胶溶液的气液分散及混合的效果。根据发酵罐下部通气的特点,底层搅拌桨选择径向流搅拌桨,中层和上层桨设置了轴向流搅拌桨。具体桨型选择为径向流桨为SPT桨,轴向流桨为四叶旋桨式搅拌器(KSX)。
四、结束语
生化工程课程具有知识点多,学科交叉性和应用性强的特点。课程项目在实施过程中,教学团队应该结合最新科研转化成果,提炼生化工程的典型案例,将生化工程的理论学习与工程学习紧密结合起来。新增案例库、例题库等,以典型发酵工程案例为引子,结合生化工程的理论知识,注重培养学生的自学能力和科学的思维方法。注重在课堂上引入最新科研成果,对开拓学生视野、了解生化工程领域最新科学前沿技术的发展具有重要作用。
参考文献:
[1]史仲平,潘丰.发酵过程解析、控制与检测技术[M].北京:化学工业出版社,2010.
篇4
关键词:职业教育 工学结合一体化 工作过程 课程教学
一、工学结合一体化课程教学的优势
1.推动教学工作事半功倍
维修电工技能训练是电工类、机电一体化类等专业的重要课程,但理论性抽象的知识较多,传统的教学是先理论后实践,导致学生学习的兴趣不浓,学习效果差。而采用这种全新的课程教学模式,由于学习内容是从企业实践中提炼出来的任务载体(如车间动力系统安装),并模拟企业现场的工作制度、工作方式来完成任务载体,使学生学习热情得到了极大的提高,学习的效果显著。
2.促进学生提前体验职业工作
学生在校期间对自己所学的专业及所学习的知识和技能的实际应用都比较茫然,如在维修电工技能训练课程实施初始,学生基本都不知道哪些有用,以后能干什么。而采用工学结合一体化课程教学,他们能从企业实践提炼出来的任务载体的完成过程,全真体验企业工作中的工作制度、工作内容和工作方式,帮助他们提前体验企业工作,并确定专业发展方向。
3.更客观地考核评价学生
区别于传统的学科课程教学,工学结合一体化课程教学采用定量与定性考核、横向与纵向考核相结合的评价模式。考核主体包含教师、小组、自身;考核内容包含学习过程考核、学习成果考核,能更科学、更客观地考核评价学生。
二、工学结合一体化课程教学存在的问题
工学结合一体化课程教学,在实施的过程中存在一些问题,具体总结如下。
1.学生的小组合作学习氛围不活跃
工学结合一体化课程要求在没有教师直接参与的情况下,以小组成员互相协作的形式来共同完成学习任务,这有利于培养学生的合作意识,提高交流和沟通的能力。但在整个学习任务实施过程中,还有相当一部分学生的学习观念没有转变过来,没有摆脱被动接受的心理。有的延续传统的学习方式,独立于小组之外,先看理论再去动手;有的将工作页等学材置之不理,一上来就直接动手实践;有的不能真正充当好自己的团队角色,不是滥竽充数,就是应付了之,甚至是其他小组成员干着,自己则看着。
2.学生逐渐养成重实践轻理论的心理
在工作任务的纵向实施过程中,学生逐渐出现只重视动手实践,而反感甚至忽视理论学习的心理。刚开始学生还能够查阅资料,搜集信息,任务完成后也能查缺补漏,总结得失。但在后来的学习任务中就出现,有的学生只要是动手实践的环节都积极参与,而一旦涉及理论讨论学习环节就很反感甚至放弃。
3.学生不能有效利用展示环节进行展示
成果展示既是一个检验学习效果的重要环节,也有利于锻炼学生的语言组织表达能力和沟通能力等职业能力。但仍然有一部分学生不能重视并积极参与进来,展示氛围比较沉闷,展示方式单一,展示时比较拘谨,不自信。
三、工学结合一体化课程教学反思
为了促进工学结合一体化课程教学的顺利实施,提高教学效果,笔者结合自身的教学实践谈几点反思。
1.注重教学过程中教师的作用
工学结合一体化课程教学强调以学生为主体,教师为主导。在实际教学中,教师作用若发挥不明显,甚至“放羊式”管理,会导致学生学习状态不好,课堂秩序紊乱。因此,教师在教学实践中应不断总结提高并灵活应用“六步教学法”,更好地掌控课堂教学进程,切实发挥教师的主导作用,促进小组成员积极有效地协作,共同完成工作任务,提高课堂教学效率。
2.学习情景的创设要尽可能体现实效性
工学结合一体化课程教学需要创设一个让学生身临其境的工作环境。因此,要充分借鉴企业生产车间的布置,并根据教学规律的要求进行合理改进,形成集资料区、工作区、仓库区、产品区为一体的学习工作站,从各种细节让学生感受到企业生产的真实环境,不断激发学习兴趣和职业情感。
3.组织管理展示环节
展示是一体化教学活动的一个重要环节,教师通过展示不仅可以检验学生知识和技能的掌握情况,更重要的是能促使学生方法能力和社会能力的提高。因此,教师应充分发挥主导作用,尽可能地创建和谐融洽的课堂展示环境,为学生建立良好的心理氛围,唤起学生的自信。也可以在课程实施的第一个任务时,教师先做示范性展示,并在后续任务实施中不断引导、指导,不断解决在一体化教学过程中出现的,学生漠视甚至反感展示环节的问题,最终促进学生综合职业能力的培养。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.
篇5
一、课程背景、定位和建设要求
“电子产品的生产、工艺与管理”针对高职学生来说,是一门技术性和实践性很强的课程。本课程在开课之初就以介绍的基础理论知识够用为度,以注重实践能力、创新能力和创业能力的培养为指导思想。课程主要阐述电子产品的生产工艺和生产管理两方面的知识。
本课程的培养目的是使学生了解电子产品生产的实际流程和基本管理知识,能够正确选择和合理使用各类电子材料及元器件,掌握电子元器件的加工与焊接、部件的调试与装连、整机产品的总装总调等过程,能熟练利用电子仪器检测器件和电路,掌握电子设备的制作和维修技能,了解集成电路的制造工艺与应用方法,正确识读和编制工艺文件,具备电子产品生产现场管理的能力。
本课程改革和建设的目标和任务,是通过调查研究生产企业中的产品测试、焊接、装配、检验、工艺文件编制与过程控制、质量和现场管理等典型工作任务,以关键能力培养为核心,以职业情境为参照,以真实工作任务为载体,采用行动导向的教学方法和手段,通过实际项目设计教学内容和学习情境,最终建设成为一门基于工作过程的学习领域课程。
二、基于工作过程的情境化和行动化教学内容的组织与设计
依据建设目标和要求,本课程的教学内容需要按照工作过程来改革和序化教学知识,课程内容排列上需要兼顾学生心理的认知顺序和职业行为的工作顺序。本课程以工作过程为参照系,需要着力解决课程内容的取向、取舍和排列问题,增加经验性、过程性和策略性的知识,删减部分概念性、陈述性和原理性知识,以实际应用的经验和策略的学习为主,以适度够用的概念和原理的理解为辅。因为学习过程中学生认知的心理顺序与课程所对应的典型职业工作顺序都是串行的,因此本课程的内容编排将是一种串行结构。这样,针对行动顺序的每一个工作过程环节来传授相关的课程内容,实现实践技能与理论知识的整合。课程建设需要学科体系的理论知识与行动体系的实践经验,通过批判性反思和体验式的实践过程,转化为学习者的职业能力和资格,而这种能力和资格往往与具体的行动情境紧密相关[1]。
基于以上设计思想,在教学内容的组织与设计方面,本课程按照职业成长规律与认知学习规律,并考虑学生的可持续发展需要,通过岗位调研与分析后,将课程划分为由易到难、由简单到复杂的四个学习子领域,即电子产品的检测与焊接、电子产品的装配工艺、电子产品的调试和电子产品生产管理。每个学习子领域均以实际项目为载体,按照企业生产的实际工作过程来组织教学,最终达到使学生掌握电子产品的生产流程、生产工艺和熟悉生产管理等职业能力的目标。学习子领域根据项目背景来设计不同难度等级的学习情境,针对不同层次的学生,实现个性化教学,并配备典型工作任务、学习难度范围表、典型工作任务分析记录表、学习情境工作过程分析表等教学文件。课程按照行动导向的教学法来设计学习情境,在学习情境中提供详细的引导文,全面指导学生完成项目,加强学生的计划与组织能力,独立完成工作过程,培养创新能力。学习情境内容包括学习目标、学习内容、教学方法建议、教学材料、使用工具、学生知识与能力准备、教师知识与能力要求等。学习情境的教学组织按照“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”六步实施,其中,资讯、计划、实施、检查阶段以学生为主,教师作为辅助者,只有在学生遇到问题时,才给予及时的指导。在决策、评估中,教师必须参与到每一个组,及时提出合理建议和作出公正的评价[2]。每一个学习情境都采用闭环方式进行自我检查、自我反思和持续改进,并为下一个学习情境的开展提供经验。
本课程的教学内容通过理论实践一体化教学、校内生产性实训、校外顶岗实习三个教学环节组织实施。理论实践一体化教学以项目为载体,在教、学、做的过程中完成知识、技能和素质的培养。校内生产性实训时,设计采用真实的生产车间教学的组织方式,将班级的学生分成六人左右一组,组成车间的班组,这样就将整个班级化整为零,有效地解决了大班制实施项目教学的难题。教师在车间主要充当车间主任与技术主管的角色,进行整个车间的生产组织、日常考勤、过程监控、反馈处理、技术咨询、故障处理和质量控制等。实训管理按照企业班组管理方式进行,让学生身为企业员工体会真实的工作环境和工作过程。真实生产环境里生产出真实的合格产品,可极大地培养学生的职业素养,强化学生的责任心、自我管理能力、组织能力和合作沟通能力,强化质量意识、成本意识和产品意识,也提高了教师的操作技能和现场管理水平。校外顶岗实习则选择与本课程紧密关联的校外实践基地进行,使学生了解企业文化、生产设备和企业的现场生产与管理,获取直接的工作方法和生产经验,培养良好的职业精神。
本课程的教学内容都是以项目为载体,按照基于工作过程的六个步骤来组织实施。课程针对不同层次的学生组建丰富的学习情境库,可以利用网络向学生提供大量的学习素材,如项目引导文、技术参考资料、教学PPT、电子教案、现场视频资料、工艺文件、练习题、检查单、评价表、反馈表等,并组织成课程网站的形式。学生可以直接在课程网站学习,教师与学生实现网上教学交流。
三、基于工作过程的情境化和行动化教学法设计
完整学习过程的目的在于获得对事物处理时的完整性行动,包括咨询、计划、决策、实施、检查、评估。情境化和行动化的教学设计有利于促进整体性学习过程的形成,从而使得学生在与学习内容进行主动或互动的交流中,将新的信息和反思与自己已有的行动能力联系起来,并在不同的生活领域中扩展其所获得的知识、技术和能力。情境化和行动化的教学还要使学生灵活应对职业中和职业外的生活情境,以使自己的职业能力得到继续开发。从社会学角度讲,基于职业情境的行动导向的教学过程更加人性化,更多地使学习与生活世界紧密相关。从教学论角度讲,行动导向的教学过程认为信息的获取、概念的形成及观点的建构总是与通过行动获得的经验紧密相关,行动导向的教学更加注重范例性、生成性、发现性的学习原则,更多地采取跨学科学习、项目学习和合作学习的方式,例如项目教学法、引导文教学法和四阶段教学法就是基于工作过程的情境化和行动化教学法,它们均注重对行动计划、行动过程、行动结果的反思[3]。
本课程的教学方法和手段对提高教学质量和教学效果起着十分重要的作用。长期以来,在以教师为主体的传统教学模式的影响下,教师历来重视知识的传授,始终强调知识的完整性、系统性,注重学生对知识的掌握程度,而忽视对知识技能获取过程的指导,忽视了学生学习主动性、积极性和创造性的发挥,对教法和学法的辩证关系认识不足。为克服传统教学法的弊端,本课程设计采用基于工作过程的情境化和行动化教学法。例如,项目教学法中,师生可以以团队的形式共同实施一个完整的项目工作以进行教学活动。项目以工作任务的形式出现,通过工作任务的完成,能得到一个具体的和具有实际应用价值的产品。本教学法一般分为五个教学阶段:确定项目任务、制定计划、实施计划、检查评估、归纳或成果应用[4]。又如,为配合学生的自主学习,避免不必要的教师干扰,可以把过去教师的讲授和演示材料转化成声像制品,或开发指导学生独自完成学习和工作过程的引导材料,供学生自主决定和参考,这称为引导文教学法。引导材料包括任务描述、引导性问题、学习目标描述、质量监控单、工作进度计划、工具和材料需求表、专业信息来源指示单、专业杂志、文献、技术资料、劳动安全规程、操作说明书以及基于企业内部经验总结的辅材料等。本课程还可采用行动导向的四阶段教学法,教学过程分为明确的四个阶段。准备阶段为教师设置问题情境、讲解学习内容的意义,以激发学生参与学习工作过程的积极性;教师示范阶段为教师演示工作过程,讲解工作要求及操作程序,告诉学生怎样做;学生模仿阶段为组织学生按教师示范的步骤重复教师的操作,在必要时解释做什么和为什么这样做。教师观察学生模仿的过程并得到反馈信息。其中,学生通过对于整个工作过程的模仿建立起最初的行动协调框架,以便将来独立完成工作;练结阶段为学生在已经建立的行动协调框架的基础上,独立完成教师布置的练习任务。
作为本课程的辅助教学手段,还可以通过组织和开展双休日工程、电子设计竞赛、学生科技创新创业活动和培训讲座等活动,搭建课内与课外相结合、专业学习与创新活动相结合的教学平台。利用开放的校内实验实训室,学生在课外任何时间都可到实训室中制作和调试自己的作品,熟悉电子产品的制造工艺,及时解决学习及制作中出现的问题。
综上所述,基于工作过程的情境化和行动化教学设计旨在提升学生的专业能力、方法能力和社会能力。依据学习领域课程的开发要求,本课程的教学内容是通过岗位调研与分析后,根据课程的知识、职业能力和素质要求确定的,教学组织和教学方法的设计则着重解决教学内容的情境化和行动化问题。本课程的部分实践教学条件还在建设完善过程中,整体教学设计也可以推广和借鉴于其它课程的建设和教学过程中,以促进本专业课程体系的优化和改革进程。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]戴士宏.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2007.
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各位考生:
为有效防控疫情传播,保障考生生命安全和身体健康,根据河北省教育考试院关于做好河北省研究生考试招生近期工作的有关通知要求,现就做好我校研究生考试招生近期有关工作通知如下:
1、硕士研究生初试成绩公布。我校原拟定于2月10日通过中国研究生招生信息网向社会公布的硕士研究生初试成绩延期至2月20日后公布(具体时间另行通知)。成绩查询地址:yz.chsi.com.cn/apply/cjcx/。
2、硕士研究生初试成绩复核。拟将受理考生复核申请的时间由原定的2月10日至12日延期至2月20日至22日,原受理申请复核方式更改为通过电子邮件申请方式进行。
电子邮件申请方式步骤如下:
(1)考生本人认真填写“河北省2020全国硕士研究生招生科目成绩复核申请表”(见附件1)中相关内容并由本人手写亲笔签名后扫描成PDF或拍照成JPG格式(申请复核多科目的,均须单独扫描或拍照命名,每张尺寸不超350K,要求图像完整清晰)并命名为“考生姓名+复核科目代码”。
(2)填写Word电子版“河北省2020年全国硕士研究生招生考试科目申请成绩复核考生汇总表”(见附件2),并命名为“考生姓名+汇总表”。
(3)将上述材料压缩打包命名成“考生姓名+考生编号”发送至2019cjfh@sina.com(邮箱将自动回复收到申请,不必重复发送)。
3、硕士研究生复试。原定4月初左右进行的全国硕士研究生复试工作是否延期将由教育部视疫情防控进展情况另行通知。
4、博士研究生考试。原定3月10-11日的博士研究生入学考试暂定延期至4月21-22日举行(将根据疫情防控情况及上级主管部门有关要求及时调整并公告)。
我校研究生招生有关工作将通过我校研究生学院网站(网址:yjsxy.ncst.edu.cn/)及时公布,请考生随时关注!
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查询时间
2018年全国硕士研究生招生考试初试成绩查询将于2月3日开始陆续公布。其中已确定2月3日公布成绩的省份有:湖北、黑龙江、江苏等地区。
其他省份研招初试成绩的公布时间,请关注省级教育招生考试机构和招生单位通知。
查询入口
研招网(微信号:chsiyz)和研招网资讯(微信号:chsiky)两个公众号也会及时推送相关消息。
(1)登录中国研究生招生信息网(yz.chsi.com.cn/apply/cjcx/),考生输入名字;证件号码;准考证号;在选择报考省市及院校,最后点击查询即可获取2018考研成绩信息。
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(2)进入华北理工大学考研成绩查询网址:ncst.edu.cn/
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现在的高中生大多都是在蜜罐中长大的,所有的事情都是在父母的包办下完成,表面上孩子们高兴地享受着,但是他们并没有享受到过程的快乐,同时他们的能力和想法也并未得到我们的肯定。所以他们在努力地寻找机会得到认可。
我教的一个高一学生,在初中时因为在朋友问题上和家里闹翻了,产生了严重的厌学情绪,家长出于对我的认可中考后把孩子放到了我班,在刚入学的几天里,早晚自习经常请假,上课就和几个要好的朋友聊天,在几次主动接触中,他都以防备的心态和你交流,但是一次偶然的班会使我和这位学生的关系迈出了关键的一步。记得那次是我们年级准备组织一次班会比赛,需要留有音像资料,当我把这件事布置给学生的时候,几乎所有的人都感觉无从下手。这时他找到了我对我说,老师让我试试可以吗?我说那当然好了,那你先写一份计划书吧。接到任务后,他就像变了一个人一样,收集资料,安排程序,筹划设备。没用半天就给我拿来了一份详细的计划书。并为班会做好了所有的准备。
为了配合班会,我还联系了我班的任课教师参加班会。在这次活动中,他只扮演了一个“导演”的角色,把大部分的镜头都留给了别人。班会后,所有的老师和同学对于他的表现都给予了充分的肯定和认可,他在学生中的地位也有了一个明显的上升。当他感觉到这些后,以前的逆反行为变少了,上课也能认真地听课了,与父母的交往变多了,最可喜的是我们也成了最好的朋友。每次他遇到困难或困惑的时候都会找到我,征求我的意见,我也从不同的角度帮他分析,让其自己选择,给他以充分的权利和自由。通过近一年的努力和交流,他的各科成绩都有了明显的进步,甚至有些学科的成绩都名列前茅。现在他已步入高三,在高三的学习中他的聪明才智得到了充分,而且自己的目标也由原来的专科变到了本科。可见,我们对孩子的认可是多么的重要。
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【论文摘要】为了更好的实现教学目标,课程教学改革是必不可少的。本人结合高职《精细化学品合成工艺》教学实践体会,对如何合理安排和组织教学内容,采用启发式和探究式、任务驱动式、角色扮演、现场与课堂相结合的教学方法在该课程教学中的运用进行了探讨。
1.课程教学改革的必要性
《精细化学品合成工艺》课程[1]是高职高专化工类各专业必修的一门专业核心课程。它要求学生掌握卤化、磺化、硝化等12种单元反应技术,了解精细化学品合成的一般原理和方法,主要生产过程及工艺设备等技术问题,使学生掌握精细化学品生产具有共性的技术,以指导新产品的生产和开发。
我院《精细化学品合成工艺》课程采用的是教育部高职高专规划教材,该教材是按照反应单元和合成典型精细化学品实例的顺序编排的。该课程具有知识面广、实践性强、单元反应机理抽象复杂、合成流程及设备多种多样等特点。在教学过程中如何把这门实践性强、相互联系又相互独立的单元过程知识传授给学生,使学生真正具备设计精细品合成工艺流程和工艺优化选择的能力,并且能为以后走上生产技术岗位打下坚实的基础;如何激发学生的学习兴趣等。就必须在传统的教学过程中探索有效的教学方法,才能真正达到教学的目的。笔者通过实践教学的体会,认为可以从教材内容、教学方法、教学手段等方面入手。
2.课程教学改革的探讨
2.1 合理安排和组织教学内容[2]
教高16号文件[3]精神“以就业为导向,以服务为宗旨,能力为本,培养生产、建设、管理、服务第一线实用型、技术型、应用型、复合型人才”,是高职高专院校教育的目标。在教学过程中应认真研究人才培养方案,合理组织教学内容,做到精讲要点,突出重点,解释难点。本门课程由单元反应技术组成的,涉及的反应方程式,反应机理繁多。如在讲授磺化、硝化、卤化、烷基化、酰化、氧化、还原、缩合、重氮化等单元反应时,涉及到的反应非常多,不必要照本宣科,应选择一些实用的反应进行精讲精练,让学生对知识的掌握起到能触类旁通的作用,这样不但能提高教学效率,而且减轻学生的学习负担。对反应机理方面,学生不好掌握,更是不好理解,实用性也不强,在讲授这些内容时,没有必要花太多的时间。在讲授每一单元过程的影响因素时,物理因素的影响如浓度、物料配比、温度、压力、反应时间、溶剂、催化剂、物料的纯度、反应介质的ph值、反应的终点控制、反应设备的选择、传热等因素应根据具体的某一单元过程应重点讲授,特别是温度、压力、浓度、催化剂的影响。对于每一个单元过程的应用实例,可以选择一个能说明问题的典型产品加以说明,使学生活学活用,应起到举一反三的作用。
难点不一定是重点,在组织教学时,要根据实际情况,对教材进行适当的裁减,以学生为主体,把学生、教师与教学条件有机的结合起来,才能很好地激发学生的学习兴趣,培养学生的综合技能,完成教学任务。
2.2 采用启发式、探究式教学方法[4]
在实际教学中,遵循循序渐进,由浅入深,采用启发式、探究式教学方法,与学生形成互动,使课堂气氛活跃而又不失严肃,使学生在宽松、愉快的教学氛围中学有所成。而且无形中可以加强学生分析问题和解决问题的能力,有利于培养学生的创新意识与创新能力。与此同时,引导学生从反应的实质来理解每类反应,以点带面,让学生从纯粹的记忆中解脱出来,做到知识的有效融合。
例如在讲授c-酰化时,组织学生结合c-烷基化的内容,找出两单元反应的异同点,通过讨论,学生就能较好地掌握两者的反应机理都属于亲电取代反应历程,由于烷基的供电性,c-烷基化是一个连串反应,在反应过程中要严格控制反应的温度、反应物的配比和反应时间,避免较多的副产物生成;由于酰基是吸电子基,在芳环上引入酰基后,其电子云密度降低而不易发生多酰化、脱酰基、分子重排等副反应,c-酰化收率一般较高。通过类比的方法可以加深学生对知识的理解,提高学习的效率。再如:在“苯甲酸制备”的实验中,采用高锰酸钾作氧化剂,氧化甲苯制得产物,但高锰酸钾水溶液与甲苯的有机相极难互溶,反应在非均相体系中进行,较难控制,反应所需时间较长,而且产率也低。针对这些情况,启发学生根据所学过的“相转移催化”这部分知识来合理改进实验操作。通过学生们自己的分析和讨论,决定选择季铵盐(四丁基溴化铵)作为相转移催化剂,对原来实验方案进行改进。这样不仅加深了学生对“相转移催化”的认识,而且提高了学生理论联系实际的动手能力和综合设计实验的能力。
在探究式教学中教师要经常采用对比的手段,进行对比学习,可以加深学生对内容的理解,加深学生探究问题的深度和广度。
2.3 采用任务驱动式教学法[5][6]
“任务驱动”教学法,就是教师或者学生根据教学要求提出“任务”,以完成一个个具体的“任务”为线索,把教学内容巧妙地隐含在每个“任务”之中,学生自己或者在教师的指导下提出解决问题的思路和方法,然后进行具体的操作,教师引导学生边学边做完成相应的“任务”。“任务驱动”主要结构是:呈现任务——明确任务——完成任务——任务评价。任务驱动式教学,可以让学生的主体地位得到进一步的发挥。例如:可以在先一次课结束时把课程中的某些内容以任务的形式布置下去,让学生预习及准备几个问题,并明确告之下次课请学生上台讲解或讨论。每6~8名学生组成一个学习小组,每个小组轮流选派代表上台讲解或发言,学生讲解完以后,其他同学或提问或补充或讨论。最后教师进行点评和讲解。该法鼓励学生相互竞争,能培养学生的竞争意识、表现自我的意识和团队协作精神。
2.4 采用角色扮演教学法
角色扮演是一种情境模拟活动。所谓的情境模拟就根据教学项目的内容,将学生安排在一个模拟、逼真的工作环境中去,要求学生以团队合作的形式去处理可能出现的各种问题。例如:在讲授典型产品生产工艺的过程中,对于工艺流程和关键化工设备的讲授,我们就可以采用角色扮演教学法,先随机以6~8名学生组成一个学习小组,每个小组成员自己定好角色(老板、客户、技术人员等),然后去共同完成教师提出的任务。通过小组内、小组间的相互提问与讨论,师生互评等方式,使学生积极参与到课堂活动中来,激发学生的学习兴趣。角色扮演往往与项目驱动、引导文法等相结合,在实际教学中,我们要根据具体情况灵活应用,才能取得更好的教学方法。
2.5 采用现场与课堂相结合的教学方法[7]
《精细化学品合成工艺》是与生产实际紧密联系的一门专业课程,甚至可以说是实际生产的缩写。在课堂教学中注重学生动手操作能力和分析能力的培养,以具体的生产实例贯穿于各单元操作的讲授中,将丰富的科研实践渗透在理论教学中。除了在学校设置相关实验外,有条件的话,我们还可以带学生到学校附近的工厂去看看相同的产品的工业生产流程。把工厂的流程与课本上的内容作比较,看看有何异同。我院化工系各专业的学生都安排有专门的时间到附近的茂名石化、新华粤、鲁华等大中型化工企业实习。教师可以考虑把教室搬到车间进行教学,采用现场与课堂相结合的教学方法。
教无定法,贵在得法。不拘泥于传统的教学模式,采用现场与课堂相结合的教学方法,能充分调动学生学习的兴趣,充分发挥学生学习的主动性;有利于增加学生的感性认识,做到理论与实践有机结合;有利于培养学生认真严谨、学以致用的工作态度,提高其表达能力。
3.结语
本文就如何合理安排和组织教学内容,采用启发式和探究式、任务驱动式、角色扮演、现场与课堂相结合的教学方法在《精细化学品合成工艺》课程教学中的运用进行了探究。通过教学改革,可以提高学生学习与参与课程的积极性和主动性,提高学生运用所学知识分析和解决问题的能力,有利于培养学生的创新意识和竞争意识,能有效地培养其沟通与表达能力。此外,为了达到教学目的,《精细化学品合成工艺》课程教学改革不仅要表现在形式上,更重要的是其内容的有机结合、教学方法的不断探索、理论和实践的相互渗透,才能真正使学生成为与社会主义现代化建设相适应、具有综合职业能力的“技能型、应用型”人才[8]。
参考文献
[1]林峰.主编.精细有机合成技术[m].北京:科学出版社,2006.09.
[2]程毓,张明.关于高职高专教学改革的思考[j].武汉科技大学学报(社会科学版),2004,9,3(6),72-73.
[3]刘晓东.高职高专院校化学教学改革的探索与实践[j].高等教育在线,2006,621:11
[4]李勇.《精细有机合成》教学中启发式教学的运用[j],科技教育,2008,no.30.
[5]毕忠梅.关于加快高职高专教学改革的思考[j].教学研究,2003,1,21,20-22.
[6]鞠剑峰.精细化学品教学改革探讨[j].南通大学学报,2005,6,2(21),91-93.
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How to Use Information Technology Teaching Methods to Optimize
Vocational Education Electrical and Electronic Courses Teaching
ZHANG Lili
(Liaoning Administrators College, Shenyang, Liaoning 110161)
Abstract Electronic and Electrical course occupies a central position in the electricity professional vocational education, and technical personnel training in higher vocational colleges played a great role. But the course content with boring theory and strong features, it makes students feel difficult to learn. This article carried out some research on information teaching methods to optimize electrical and electronic courses.
Key words information teaching; vocational education; Electrical and Electronic Courses; optimization
0 前言
当前,电工电子学是高等院校电类专业学生的必修专业课,在其它工科专业也广泛的开设。该课程的特点有:(1)具有极强的理论性。(2)电路分析枯燥无味。(3)要求理论与实践并重。面对这些较高的学习要求,学生们普遍带有畏难情绪。在教学手段不断变革的今天,利用信息化教学手段进行电工电子的教学或许能打开学生学习这门课程的瓶颈。
1 电工电子学课程的特点分析
电工电子学介绍了电工和电子方面的基础知识,包括:电路分析、用电安全事项、模拟电路、数字电路等。它是工科专业的一门基础课程,然而,因为其具有实用性强、应用范围广的特点,所以学好这门课程不仅对工科专业学生以后的学习带来帮助,还会在学生以后的工作及生活实践中发挥作用。电工电子学课程内容繁多、知识点琐碎,逻辑及理论性强,章节之间环环相扣,内容连贯。这就要求学生在学习这门课程的时候要注意每一节的听讲,老师在有限的课时内所讲的内容都是精华,每一个知识点都起到承上启下的作用。但是,因为电工电子学是基础性课程且概念晦涩难懂抽象,学生们对这门课程的重视程度不够。所以从思想上提高学生对这门课程的认识,变革以往的教育教育方法就显得十分重要,下面笔者结合自己的教学经验对这门课程的信息化教学手段进行简单的分析:
2 电工电子课程的信息化教学
2.1 电工电子课程变革的必要性及信息化教学手段具有的优势
我们都知道,兴趣是引导学生自主学习的最佳老师。所以,运用什么样的方法激发学生的学习兴趣是老师们关注的焦点。我们知道电工电子学内容繁杂,而课时有限,怎样将繁多的教学内容合理地安排在数量有限的课时中讲完一直是让电工电子学老师头疼的问题,为了完成教学任务,教师们不得不将自己当成教学课堂的绝对主角,而让学生成为看客,我们往往可以在电工电子学课堂上看到这样的情景:老师在讲台上讲课讲得天花乱坠,学生却在讲台下面睡得呼呼作响。这种情况的发生,不仅是因为老师采用“满堂灌”、“填鸭子”的教学手法,还与电工电子学本身内容枯燥的特点有着莫大的关系。其次,老师在课堂上讲解过多,几乎所有的解题方法都要在课堂上给学生过一遍,老师的这种恨不得把自己所有的知识都教给学生的心情我们可以理解,但真正实施起来效果却并不怎么好。在老师急于将课本中的知识点灌输给学生的情况下,我们有必要对电工电子学课堂教学手法做一些变革。信息化教学就是利用信息技术将声音、图片、视频、音频、演示文档等结合起来进行教学的一种手段。这样相比以往老师在课堂上枯燥说教的传统教学方式更加吸引学生的注意力,更能体现出先进的科学技术在现代课堂上应用的痕迹。利用先进的科技手段对学生进行生动而立体的教学是今后教学手段的发展方向。
利用信息化教学手段可以增加老师教学的信息量,在电工电子课程教学中,老师免不了需要在黑板上画复杂的电路图,这样就造成课堂上时间的浪费。利用信息化教学手段,就可以减少绘图及公式推导过程的板书,增加教师讲解问题的时间,这样会对学生的理解有更大的帮助,从而有效解决了电工电子学内容繁多同课时安排少的矛盾。
利用信息化教学手段可以让老师根据时代的变化、前沿科技的创新、学生学习的薄弱环节灵活制作教学内容并且简化了新内容的制作和添加方法。这相对于书本内容的更新缓慢、针对性不强的缺点有了很大的改进,使教师授课紧跟时展,内容更加丰富多彩、生动有趣,直击学生薄弱的知识点。对于电工电子学中的教学难点,例如发电机的结构及工作原理等,借助传统的教学手法很难给学生一个直观的印象,使用信息化教学手段就可以将发电机内部结构立体地呈现在学生面前,并可以通过动画的方式将发电机发电方式动态地展现给学生。以往学生看着课本半天琢磨不出来的知识点在信息化教学手段面前不费吹飞之力地得到了解决。这是信息化教学手段带给我们的教学革命。
2.2 信息化教学手段在电工电子学课程中的应用实践
当今世界计算机网络的发展给人们的生活带来了巨大的方便,它深刻地影响着人们的生活方式。计算机技术在教育教学方面的影响也是巨大的,多媒体技术在课堂教学中的应用就是一例,多媒体教学技术就是运用计算机在处理图片、文字、音频、视频等方面的优势,通过对学生视觉、听觉等方面的刺激来吸引学生的注意力,从而较好地完成教学任务。例如,我们以三相交流电的产生为例来说明信息化教学手段比传统教学手法的优越之处。教师们无法将三相交流发电机带到课堂上让学生来观察。传统教学方法只能让学生们观察课本上仅有的几幅图片,但是,当我们使用多媒体教学的时候,我们就可以借助网络,找到三相交流发电机的实物图片,甚至可以利用动画来演示其工作原理,这样一来老师原本难以用语言表达描述的实物,通过信息教学手段即可轻而易举地解决了。
另外,我们好可以通过EDA(Electronic Design Automation,电子设计自动化)来进行信息化教学。EDA是当前世界范围内最流行的电子设计工具,利用它可以完成几乎所有电子设计的主要部分。它最大的优点是可以建立仿真电路模型,对电路进行仿真,同时进行仿真实验,对所设计的电路进行分析。在教学过程中应用EDA仿真技术,可以使教学取得良好效果。利用EDA最大的优势就是我们可以抛开实物来进行电路的模拟。上文提到电工电子学具有很强的理论性、逻辑性,在传统课堂上学生们不能看到电路实际工作过程,只能跟着老师在黑板上的比划来想象。我们可以看出传统的教学手法是比较枯燥无味的,当我们利用EDA仿真技术来进行电路的模拟时,学生们就可以在软件中看到电路的作用及工作过程。举例来说,学生们在学习示波器这一章的时候,许多学生抱怨对示波器中的滤波电路能够减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得比较平滑这一作用理解困难。在以往的教学活动中,教师们只有一遍又一遍地对学生进行抽象的讲解。目前,我们就可以在授课时用EDA仿真软件建立一个滤波电路,对电路进行仿真教学,这样学生就能从仿真电路的结果显示屏幕中看到经过滤波电路作用后的比较平滑的波形,进而对这一抽象的知识点有深刻的认识。
上文提出,电子电工学也是一门实践性的学科,它不仅要求学生们懂得原理,还需要学生们去动手操作实验,通过实验来加深对理论的理解。学校为电工电子学实验安排的课时很多,但是,在现实的教学实验中,实验室受到这样或那样的限制未必能为学生们及时提供必要的实验器材,或者因为实验过程过于复杂而造成实验难以操作。这时,EDA电子仿真技术就派上了用场,这些情况我们都可以利用EDA很方便地加以解决。同时,在老师的科研工作中,EDA也可以发挥所长,模拟一些危险性大的实验,达到与现实中的实际操作实验相同的实验结果。
另外,我们还可以利用网络进行学习,聆听国外教学大师们的课程。比如当前强大的慕课教学,慕课是近年来快速兴起的一种网上课程模式,它可以使学员不受国籍、时间和地点的限制进行学习。在这种课程模式中,学习人数往往多达数万人,不同国籍的人还可以进行交流对话,讨论学习心得,这相对于当今呆板单一的教学模式来说更加生动有趣。在这里,学生们可以畅所欲言,讨论每节课得到的收获,交流自己的学习心得,探讨和发现别国学生的思维方式,学习别人的经验。
总而言之,网络教学是一种极为有效的教学手段,教师们可以建立一个局域网将学习资料放在网络平台上供有需要的学生随时下载,我们不得不承认网络平台的教学有一个最大的缺点,那就是学习不受地点和时间限制的特点,对于自我控制能力强的学生来说这无疑是个天大的福音,但是对大多数学生来说则并不是这样。这就要求教师们对每一节课的教学内容为学生们作安排,定时、定量地敦促学生去完成学习任务。在学生们通过网络学习一定的时间之后,对学生进行考核。根据考核情况针对学生学习的薄弱环节再进行重点讲解。