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2如何激发学生参与毕业设计的热情
目前学生普遍存在对毕业设计环节积极性不高的问题,通过调查分析,一部分学生对本专业不感兴趣,将来也不愿意从事本专业方面的工作,另一部分打算将来考公务员或考特岗教师,所以,对毕业设计只是参与而没有积极性,特别是在民族学生中这种现象普遍存在。针对这些问题,指导教师应该从新疆大化工大石油的角度,特别是我国的能源建设,从政策、资金等方面已向新疆倾斜的现实出发,向学生讲明本专业在新疆经济建设中的重要性,鼓励学生去化工企业就业,并向学生介绍新疆的化工企业,从思想上转变学生的就业观,从而激发学生对本专业感兴趣,进而提高对本专业毕业设计的重视。如果条件允许,应该请化工企业的技术人员到学校向学生做专业方面的宣讲,让学生听一听来自生产一线的最新信息。目前,在新疆境内只有新疆大学开设有过程设备与控制工程本科专业,每年毕业一个民族班一个汉族约60名学生,而新疆境内的化工、石油、煤化工等国有及民营企业正不断发展壮大,人才应该是供不应求。2014年新疆大学过程装备与控制工程专业被评为新疆紧缺专业,投入400万元资金作为专业建设经费,因此,不论从外部环境,还是从学校内部环境,本专业的发展都有广阔的前景。作为毕业设计教师应该把这些优势向学生讲清楚,教师本人也应该身体力行,积极主动寻找有实践背景的设计题目,使学生毕业后能迅速适应企业的工作环境。
3校企联合指导毕业生的构想
在实践教学基础上,应该聘请企业工程人员与学校教师共同指导毕业生,使理论与实践有机结合起来,课堂知识与实践知识不至于产生脱节,使学生的理论水平与实践技能得到同步提高。如果毕业设计题目是源于生产实际的题目,企业指导教师提供的资料和文件都是企业经过多方调研或从生产实践总结的内部资料,学生知道题目的真实性又与今后的工作有密切联系,则会使学生更加热爱真刀真枪地锻炼,通过毕业设计可以深入企业调研和实践,可大大提高学生的工程实践能力。
4指导教师言行对学生选择毕业设计的影响
我校过程装备与控制工程专业,每年由指导教师出毕业题目,再由学生选择题目和指导教师,平时给学生印象较好的教师,比较容易得到学生的青睐,学生比较跟这类教师做毕业设计,相反,学生不太喜欢平时讲课平淡或对学生要求及其严格的教师,学生的这种心理是可以理解的,学生就怕设计不过关,拿不上毕业证。因此指导教师应该不断提高自己的业务水平和改善自己的管理水平,做到为人师表,人性化管理,充分参与到学生的毕业设计工作中,不能认为为难学生,特别是民族学生,由于汉语水平较低,普遍存在惧怕毕业设计的心理状态。
5指导教师职称职务对学生选择毕业设计的影响
学生中普遍存在愿意选择职称高、学历高的教师做为自己的指导教师的现象,我校化学与化工学院过程装备与控制工程专业目前有9名教师,其中副教授3名,讲师4名,实验员1名,学历均为本科及硕士,总体来说,本教研室教师学历和职称偏低,所以,教师应有一种紧迫感,争取尽快晋升职称,才能取得学生的进一步认可和信任,更好地为教学服务。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0042-02
近些年来,教育部针对教学质量工程建设,开展了系列的质量工程项目,如精品课程、教学团队、国家精品资源共享课程、特色专业以及“卓越工程师”计划等等。教育部在2012年1月批准了53个高校180个专业实施新的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”建设项目――高校实施专业综合改革试点项目。主要目的是推进高校教育教学改革,提高教育教学质量,结合学校办学定位及学科特色,明确专业培养目标和建设重点,优化人才培养方案,通过自主设计建设方案,推进培养模式、教学团队、课程教材、教学方式、教学管理等专业发展重要环节的综合改革,促进人才培养水平的整体提升,形成一批特色更加鲜明的专业点。
专业综合改革是为了适应社会经济的发展和区域经济发展以及行业需求为导向,建立一个适应自身办学特色的专业培养模式,该培养模式要求实际操作性强,而且能达到与企业对接,培养合适的专业人才。近年来,一些不同的高等学校或专业从自身建设出发分析专业综合改革的特点。[1-4]郭晓丽[5]以教学管理角度,从打造优良师资、强化制度建设、深化教学改革、加强档案建设四方面进行了论述对专业综合改革的思考。邵霞等[6]以江苏大学工程热物理专业为例介绍了该专业的专业综合改革做法。下面以郑州轻工业学院(以下简称“我校”)能源与动力工程专业(制冷与低温工程方向)在实施省级专业综合改革项目中具体操作方法为对象,从人才培养模式、师资队伍建设、实践和创新教学和毕业设计等方面进行阐述专业综合改革的必要性与可行性,以期对类似的专业综合改革提供一些建设思路。
一、人才培养模式改革与实践
人才培养模式作为教育教学改革的核心问题,是人才培养的顶层设计,是办学指导思想和教育目标的具体体现,也是专业综合改革所提出来建立面向地区发展的人才培养模式,突出区域发展特点,建立特色鲜明的人才培养模式。河南省是制冷产业的大省,有较多的中小型企业,目前有开封空分集团、格力电器(河南)有限公司、郑州科林车用空调有限公司、三力制冷设备实业有限公司、河南冬宫制冷工程有限公司、郑州中南科莱空调设备有限公司以及在商丘市民权制冷产业聚集区等一批制冷相关企业,同时河南也是冷冻食品的大省,有三全、双汇、思念等知名企业。我校能源与动力工程专业是河南省较早的本科专业,是国家级特色专业和国家级“卓越工程师计划”试点专业,有几十年的发展过程,坚持办学特色,服务地方经济。通过长期的建设,我校与省内相关企业、产业建立了良好的产学研合作关系,并在相关企业建立了产学研合作基地和本科生教学实习、实践基地等,每年我校能源与动力工程专业的本科生在这些企业进行生产见习、实习、毕业设计等培养。根据这些特点,我校能源与动力工程专业建立了如图1所示的培养模式。
针对刚入校的学生,在低年级主要学习基本的理论知识和专业技能,培养专业兴趣,夯实专业基础。这一培养环节基本以理论课程讲授为主,专业技能的培养也基本由教师承担。针对中高年级学生,专业课将由教师和工程师共同指导和讲授,工程师从学院签约的共建单位引进,毕业设计的题目主要从企业实际需求出发,按照教学过程安排设计时间和设计环节,达到学习和锻炼的目的。这样一方面能够按照教学要求完成相应的课程内容和理论讲授,另一方面又可以让学生在课堂教学的同时感受到实际项目的特点和适应的过程。
二、师资队伍建设
郑州轻工业学院作为教学型院校,主要是培养本科层次应用型人才。应用型人才的培养需要一批即懂专业又要懂企业产品生产、制造、设计及研发的师资队伍,因此我校于2012年出台了《郑州轻工业学院关于加强高水平工程教育师资队伍建设的若干意见》,建设目标是建设一支工程实践能力强,教学经验丰富,集教学、科研和工程开发应用为一体的专业师资队伍。各工科专业教师应具备一定年限的工程实践经历,其中部分教师应具备一定年限的企业工作经历,到2015年,各工科专业教师到企业工程岗位工作一年以上的比例达到50%以上。根据学校的总体安排,结合专业实际情况,我校能源与动力工程专业是国家级特色专业和国家级“卓越工程师计划”试点专业,学校在人才引进方面给预予了很多政策,因此要求具有博士学历的教师要去企业从事半年以上的研究开发工作或与企业合作进行产学研开发,有条件的也可以去企业进行博士后研究;同时引进在企业工作过的具有高学历人才充实专业教师队伍。近两年分别从开封空分集团和新飞电器引进高层人才2名,1名博士去广东志高空调有限公司从事博士后研究并已出站。另外有5名教师分别与郑州科林车用空调有限公司、广东中宇集团、郑州长城科工贸有限公司等企业从事产学研合作项目的研究与开发工作。通过近五年的建设,该专业的教师大部分具有从事企业产品研究开发能力,提升了专业教师的工程素养。
教师的主要职责是教书育人,近些年引进的人才都具有博士学位,知识面及水平都很高,但是如何上好一门课,做一个合格的教师,需要进一步的培养。能源与动力工程专业作为国家级特色专业,充分发挥具有丰富教学经验的老师的带头作用,对青年教师做好教学环节的培训工作。我校青年教师的培养分为4个阶段:一是入职培训。主要是由人事处组织一批学校教学名师对每年入职的青年教师进行教学集中培训。二是助课。第一学年青年教师必需助课1~2门次。三是教研室试讲。由教研室主任组织教学经验丰富的教师组成评委对其教学进行试讲,并进行点评,检查教案。四是二级学院试讲。由二级学院组织对学院的青年教师的讲课进行试讲。通过考核才能独立进行教学。在教学过程中,二级学院近五年入职的青年教师参加由二级学院组织的青年教师教学技能竞赛,并推优参加学校的教学技能竞赛。同时学校每年至少组织近五年入职的教师参加由学校定期组织的教育教学方法的培训、精品课程的师资培训等一些培训会,提升老师的教育教学水平。通过近些年来的学校、学院以及教学团队负责人的精心培养与组织,能源与动力工程教学团队2013年获得河南省优秀教学团队。
三、实践和创新教学环节
实践教学是地方工科院校人才培养中至关重要的环节,也是地方工科院校教育教学改革的着力点和重点,更要突出实践教学体系在人才培养过程中的重要性。能源与动力工程专业分别与格力电器(河南)有限公司、郑州科林车用空调有限公司、三力制冷设备实业有限公司、河南冬宫制冷工程有限公司、郑州中南科莱空调设备有限公司、郑州长城科工贸有限公司、山东小鸭零售设备有限公司、郑州凯雪冷气设备有限公司等省内外企业建立了学生实习基地,承担本科生的认知实习、生产实习和暑假实习等。安排高年级学生到生产单位进行实践,在生产第一线亲身体会工程师的工作。在这一环节,学生的学习以企业单位为主体,学校则作为配角协助企业完成对学生工程实践能力的培养。同时近几年投入近500万元,按国家标准建成了焓差实验室、压缩机综合测试实验室、换热器综合测试实验室、冷冻冷藏设备等实验室,作为本科生的实验、实训实验室。
同时在广泛建立本科生实践基地的同时,以大学生创新性实验和学科竞赛为载体,完善实践教学体系,从而确保人才培养质量的提高。近些年积级地组织学生参加各类创新大奖赛,每年学生承担的国家级、省级和校级创新实践、实训和创业类项目10余项。组织本科生参加全国节能减排大赛、机械创新大赛、河南省国家大家科技园怀科技创新大赛等,获得奖励多项。通过大赛锻炼学生的动力能力、创新能力和运用所学知识解决问题的能力。
四、毕业设计(论文)环节
毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。通过毕业设计,能使学生综合应用所学的专业基础理论知识和专业知识,从事该专业的相关产品的设计与开发或利用所学知识从事专业相关的研究。我校能源与动力工程类本科生主要是企业相关产品的设计与开发,部分考入研究生的同学可选做毕业论文。[7,8]毕业设计的指导老师为:学校的教师或企业的高级工程师。毕业设计的题目主要是制冷设备的设计,如:制冷机组的设计、小型制冷产品的设计等。在企业从事毕业设计的同学,由企业导师与学校导师共同指导,以企业导师为主。实践表明,校企结合的毕业设计模式,充分利用企业资源,这种方式尤其适合于工科专业的学生,因此很受学生欢迎,激发了学生的学习兴趣,培养了学生解决实际问题的能力。
五、结论
专业综合改革试点是教育部正积极推进的一项教育改革工程。我校结合中原经济区建设的实际需求为出发点,以我校的实际情况,突出办学特色,结合我校能源与动力工程专业人才培养模式、师资队伍建设、实践和创新教学和毕业设计具体做法,强化专业特色,增加实践教学环节的内容和方式,以培养高素质工程技术人才为目标,开展了专业综合改革的探索和实践,提升专业教师的工程背景和增强校企结合的人才培养模式,提升学生的动手能力和解决实际问题的能力,从而培养出真正的“厚基础、宽口径、强能力、高素质的创新性人才”。
参考文献:
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[中图分类号]G642.4[文献标识码]A[文章编号]10054634(2016)060097040引言
随着社会科技的飞速发展,化工行业对工程技术人才的要求越来越高。化学工程专业作为理工科专业之一,实施 CDIO 教育模式成为化工专业教学改革的重要方向之一[1]。化工实践教学是化工专业课程体系中的重要组成部分,其内容包含化工实训、化工仿真、化工认识实习、化工生产实习、本科生科研立项、专业课程设计、化学反应工程实验、化工原理实验及毕业设计等实践环节。进行化工专业实践教学的CDIO 模式改革,不仅可以提高教学质量,而且可以培养学生的工程素质、创新意识和团队意识,提高就业竞争力。
1基于CDIO教育理念构建化工专业实践教学体系按照 CDIO 工程教育模式要求,教学过程要以学生为主体,教学内容安排设计型及综合型内容,引导学生主动学习,提供更多的实践动手机会[2]。基于燕山大学省级化学实验教学示范中心的化工实践教学体系,是按照CDIO的工程理念对实践教学内容重新整合设计,构建了课程教学演示、化工仿真操作、实训综合、化工设计、科研创新5个层次的化工实践教学体系平台,兼顾基础性、综合性、研究性,如图1所示。1.1基础型
基础型包括教学演示和仿真操作。教学演示是使用化工设备多媒体素材库及化工原理实验仿真软件, 以真实直观的仿真界面和丰富的资料展示实际过程;仿真操作内容使用了“聚丙烯聚合工段仿真系统”和“苯胺生产3D虚拟仿真系统”等仿真系统[3],可以在计算机上真实地再现化工生产过程。仿真操作是学生在掌握化工产品的工艺流程及操作步骤的基础上,用计算机模拟化工产品生产过程中的开车、停车、正常运行及事故处理,弥补了传统实习学生无法亲自动手操作的不足。通过局域网互联的教师站,教师可以实时修改培训内容,汇总并分析学生成绩等。
1.2综合型
综合型内容由化工实训基地的多套化工实验装置组成,如图 1所示,这些实验装置的操作帮助学生树立工程实践概念,使其在完成化工产品的生产操作的同时在化工过程基本原理和化工实践之间建立起紧密联系。例如,在“化工生产工艺流程优化实验装置”的实训过程中,要求学生通过仿真DCS控制系统进行生产操作,由原料乙烯、氧气及冰醋酸经过换热器预热,在气固相管式反应器中反应生成产品醋酸乙烯酯,粗产品经过水洗釜、气液分离器分离后进入精馏塔进行精馏,得到的纯醋酸乙烯酯在聚合反应釜中发生聚合反应得到聚醋酸乙烯酯。该项目要求学生在掌握“三传一反”基本原理基础上,学会熟练操作并完成各项工艺参数的控制。该项目的实训操作不仅使学生理解了气固相催化反应器、气液分离器、醋酸乙烯酯精馏塔及聚合釜等化工单元设备的基本原理,而且可以培养学生的工程实践能力,实现基本理论与工程实践的结合。
科研创新型主要是在化工设计和科研方面。化工设计型按照CDIO的工程理念及教育模式要求,将本科生第6学期的化工原理课程设计、第7学期的专业课程设计及毕业设计环节整合到一起,由点到面,从局部到整体,对学生的分析和解决问题能力、创新意识和团队意识进一步训练。例如“丙烯腈合成工段设计”题目中,在化工原理课程设计中,要求学生在掌握化工过程基本原理后,根据老师给定的设计任务完成氨中和塔、空气饱和塔或反应器等某一化工单元的设计计算,而在专业课程设计中,要求学生在完成某一化工单元的设计任务基础上完成丙烯腈合成工段的初步设计与计算及工艺流程图的绘制,在毕业设计时候,则要求学生在专业课程设计基础上进行完整的工艺设计,包括主要设备的工艺计算、工艺设备、原料消耗、能耗表、排出物表及带控制点的工艺流程图等。
科研型是鼓励学生自主创新,积极参加创新与设计竞赛等。例如,学生在教师的指导与带领下,完成了“基于Aspen plus的聚醋酸乙烯酯生产工艺流程仿真及优化”和“平推流与全混流反应器系统仿真”等创新项目,并在由中国化工学会、中国化工教育协会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会主办的第九届全国大学生化工设计竞赛中荣获全国二等奖、华北赛区一等奖的优异成绩。
2基于CDIO模式的化工实践教学体系改革与实践2.1改革实训内容,培养学生工程实践能力
1)课堂教学引入讨论环节,培养学生工程分析能力。 按照CDIO的教育理念,课程的教学过程应围绕着设计项目展开。在化学反应工程教学实践过程中,分别针对课程重点内容“均相反应过程”和“气固催化反应工程”烧掳才帕肆酱翁致劭危由教师指定两章的讨论选题内容。例如,针对“气固催化反应工程”中的难点“固定床反应器计算”,要求学生在拟均相模型求解算法和Aspen Plus反应器计算中选题,学生在讨论课前需进行相关文献资料的查阅整理,讨论完后由小组派出代表进行主题发言,其他同学讨论主题发言同学的意见,最后由教师进行总结。讨论课使学生的综合能力、创新能力及团结协作能力都得到了加强和锻炼。
2)采用3D虚拟现实仿真,提高学生学习兴趣。CDIO的教育理念倡导“做中学”的教学方法,让学生在知识的学习和应用之间形成良性互动。3D虚拟现实仿真技术[4]营造了“自主学习”的环境,学习者可以通过自身与信息环境的相互作用获得知识与技能。在化学反应工程教学实践中[5],使用了“苯胺生产3D虚拟仿真软件”等仿真系统。如图2所示,学生在掌握了苯胺生产的工艺流程及流化床反应器的内部结构基础上,在3D虚拟生产环境中贴近真实地体验实际操作的感受,在激发了浓厚学习兴趣的同时更深刻理解了所学的专业知识,提高了学生分析和解决生产操作中各种问题的能力。
2.2采用项目式教学,培养学生工程设计创新能力和团队协作能力CDIO倡导“基于项目的教育与学习”。在化学反应工程教学实践过程中引入了Aspen Plus工艺软件进行三级项目设计[5]。项目要求学生结合实际问题从Aspen Plus反应器模块中进行选题,学生要采用类似讨论课的方式分组完成反应器的选型及计算模块选择、物性方法及参数的设定、计算过程和结果输出、项目报告及答辩等工作,以答辩的形式进行验收。
三级项目的实施为后续的专业课程设计和毕业设计等实践环节打下了良好的基础,学生通过对反应器模块设计的熟练运用,掌握了分析和设计化工过程的基本技能,同时也加深了对反应器设计基础知识的理解。例如,在“乙烯法生产聚醋酸乙烯酯工艺设计”毕业设计题目中,学生按设计任务对气固相催化反应器、油水分离器、醋酸乙烯酯产品精馏塔、水洗釜及聚合釜等化工生产单元进行分析,在完成设计计算后通过操作“化工生产工艺流程优化实验装置”来验证计算结果。此类项目设计与实施是对学生的工程设计能力和团队协作能力的进一步提高。
2.3利用化工实践教学平台,培养学生工程实践能力CDIO的含义为构思―设计―实现―运作[6]。将这一理论应用到化工实践过程上,就是化工过程的合成、设计、分析、评估和实现。利用图 1所示的综合型化工实训装置,选择具有实际应用背景的产品开发项目,企业工程技术人员和校内教师作为指导教师相互协作,指导学生组成团队合作完成设计案例。例如,在“聚乙烯醇合成工段工艺”设计题目案例中,以“化工生产工艺流程优化实验装置”为基础进行二次开发,利用Aspen Plus工艺软件设计了以聚醋酸乙烯酯为原料合成聚乙烯醇的工艺方案,初步完成了聚乙烯醇合成工段工艺设计计算、主要设备计算选型及工艺流程优化等工作。
2.4成绩评价体系的改革
在化学反应工程教学实践中,按照CDIO的教育理念,建立了一套完整实践考核体系[5],依据全程监控的理念从7个方面进行考核,见表 1。其中,讨论课、仿真操作及项目设计是考核的主要内容,学生在巩固反应器基本知识的基础上,又熟悉了应用Aspen Plus软件进行反应器设计的基本内容,并通过平推流和全混流反应器的实验操作做到了理论和实践的结合,真正实现了“做中学”。期末的闭卷考试只占总成绩的50%,闭卷考试分值的弱化也避免了以往学生考试突击及作弊的现象。
2.5加强校企合作,突出教师工程素质培养
校企合作及企业的参与是真正实现CDIO 工程教育模式的关键途径。全方位的校企合作不仅可以实现化工专业实践与科学研究、工程实际及社会应用的有机结合,而且对教师的工程素质的提高有很大帮助。学校和秦皇岛华瀛磷酸有限公司及中国阿拉伯化肥有限公司建立了长期的合作关系,积极推进校企共建平台建设,利用学校现有的科研平台及信息资源等主动服务于企业,帮助企业解决实际问题,加大企业参c高校人才培养的步伐,并由企业工程技术人员和校内教师共同指导学生来完成项目案例,保障实践教学的实施。
表1化学反应工程教学实践成绩评价
序号内容比例%考核方式1出勤5签到2作业5作业内容及完成情况3讨论10分组答辩、报告及PPT4仿真操作10仿真在线测试5项目设计10分组答辩、报告及PPT6实验10分组操作表现及实验报告7期末考试50闭卷考试3结束语
基于CDIO教育理念的化工实践教学体系,在实践教学的过程中效果明显,提高了化工专业的教学质量,培养和锻炼了学生的工程创新能力和团队意识。结合学校的人才培养和教学理念,在化工实践教学体系构建与实践过程中,不断深化CDIO工程教育改革,继续构思与设计以构建实施新的人才培养方案。
参考文献
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Construction and exploration of chemical engineering practice system
teaching based on the concept of CDIO education
Li Jianjun,Zhang Yongqiang
一、“一体两翼”的课程体系的构架
2001年石家庄市提出了建设“药都”的目标:计划将本市建成国内最大的抗生素、维生素生产基地以及国内外具有一定优势的半合成抗生素、生物制药基地与中药现代化基地,形成在国内有较高知名度的“药都”。按照高等职业教育“能力本位观”的要求,针对制药行业一线职业岗位群对知识、能力、素质的实际需求进行调研,发现在大量需求化学制药生产、运行、管理岗位的同时,围绕制药技术的设备维护岗位和药品营销岗位也成为制药行业人才需求增长点。基于上述市场调研结果,石家庄职业技术学院经过专家指导委员会论证,确定了以化学制药技术为主体,制药设备维护和医药营销为两翼的“一体两翼”课程体系架构,这种“一体两翼”课程体系按类型由实践和理论两个教学部分组成。
1.实践教学体系构成
(1)基本技能模块。具有良好文化修养、美学修养、纪律观念、具有较强自学基础和能力、科学锻炼身体的基本技能:通过政治理论与道德修养、军训、体育等实训课程来形成;计算机、英语应用能力:通过英语课的听说训练、上机实训来形成。(2)职业基本技能模块。具有基础化学实验知识的学习、操作、分析、设计能力;化工生产设备认知、操作、设计、维护等基本能力;化工生产系统基本参数测量及自动控制的基本能力;识、读企业生产设备图和工艺流程图的基本能力;化工生产过程中进行零件加工、设备维修及检修的基本能力;药品生产过程关于原料、中间体、产品的分析检测的基本能力;通过基础化学实验、化工机械实训、化工仪表及自动化实训、药物合成实验及药品分析实验来形成。(3)双证书模块。中级分析工证书:化学实验的基本操作技能;实验室常用设备的使用、保养;常用试剂的配制方法,实验数据的处理能力;通过分析工培训来形成。(4)主体核心技能模块。具有化学合成药物生产的实用基本技能、工艺生产控制的基本能力、工业生产认知基本能力。(5)设备维护方向技能。具备常见化工制药机械的有关维护、维修、安全使用等基本能力。(6)医药营销方向技能。具备各种医药产品的营销策划、推销能力等。“一体两翼”所需的能力通过专业技能测试、生产顶岗实习、工作实习等形成。
2.理论教学体系构成。以职业岗位群需求为中心设置课程体系。一个“主体”:化学制药技术工艺操作控制方面以有机化学、化工原理、药物合成反应、药物分析与检测技术、制药工艺学、工业药剂学、制药工程设备、药事管理等课程为主。“两翼”:设备维护方面以化工机械基础、化工仪表及自动化、制药机械和设备维护为主;药品营销方面以药理学、药物化学、药品营销学为主。这种课程体系的架构增强了专业培养的灵活性、适应性,突出了人才培养的针对性和实用性,满足了社会经济发展对人才的需求。
二、“实境育人”教育教学方法
1.校内“实境育人”环境。校内实训基地不断地改善实验、实训条件。在原有化学基础实验室、化工原理实训室、有机合成实训室、分析测试实训室、纯化水实训室的基础上,又建成了制药专业中试车间,改造了纯化水实训室,又新上纯水自动化灌装线一套。
制药专业中试车间,按照“教学、实用、安全、规范”四大原则进行安装设计,车间内部分为动力区和生产区,公用工程齐全,蒸汽、冷冻盐水、压缩空气、循环冷冻水等全部按照制药厂实景要求安装,是一个小型化的制药车间,实现了院校与企业工厂的“零距离”接触,为学生课程实习、顶岗实习提供了一个完整的校内实境教学平台。在车间内不仅可以进行加热、制冷、高压等反应操作,还可以进行固液分离、流体输送、干燥、精馏等操作,并可以进行化工原理、化工仪表及自动化、化工机械、化学反应工程等多门课程的现场教学,是一个完整的实境教学基地。
为了使实验、实训设备更加贴近教学,提高学生的综合实力,学院又购置了14个单元的化工仿真车间,在此化工仿真车间学生可以模拟例如离心泵、换热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉、常减压蒸馏等操作。仿真车间涉及的仿真软件都具有真实的工业背景,工艺流程、设备结构和自控方案都来源于实际;精选的单元操作内容都是制药工业中最常见的;操作与控制界面先进;突出操作实践。仿真车间的建成和使用,在实境教学中也发挥了巨大的作用。
2.校外“实境育人”环境。加强校内实验实训条件建设的同时,根据学生职业能力培养的要求,充分利用社会资源,依托行业优势,加强校外实习实训基地的建设。近几年,化学制药技术专业先后选择了一批技术装备先进,管理科学规范,生产规模适度的生产企业,采用多种方式与之合作,共建校外实训基地。
采用走出去的方式与石家庄某制药厂合作,共建药物制剂实训基地。专业课的课程实验、工程实验、毕业设计均可在工厂由专业教师和工程技术人员共同指导完成,学生以工人的身份在生产一线跟班劳动,在生产实践中学习,使学生对药品生产过程的工艺、设备、车间布置、劳动组织、产品物流、市场状况、环保要求和新材料、新工艺研究开发等有全面的了解和认识,为“零距离”就业奠定基础。通过与多家企业建立教学、研发和技术服务的关系,使产学研合作模式初步形成,极大地促进了化学制药专业的发展,达到了校企合作,互惠双赢的目的。
3.“实境育人”的实践教学体系。强化实践教学,使学生的大部分精力放在提高自身技术操作水平和技术改造水平,主动适应社会的需要。把实践教学内容贯穿于整个教学过程中,形成“工学结合”的实践教学内容体系,建立了相对独立的六步走实践教学体系:即进行化学实验的基本训练和对生产企业的体验实习、进行职业基础课程的实训和双证书培训、进行职业技术课程的实训与实习、顶岗实习、进行专业技能的训练与测试、进行工作实习或毕业设计。环节中渗透爱岗敬业、艰苦朴素、吃苦耐劳等人文素质的教育。
三、“一体两翼、实境育人”课程体系实施的保障机制
1.规章制度建立与执行。学院积累多年教学管理经验并遵循教育规律,制定和形成了教学管理规范和教学管理制度,制定了教学管理文件汇编,使教学管理规范化和科学化。我系根据各专业特点,进一步完善和健全系级教学管理制度,建立健全学生管理规章制度,并聘请了6位具有高级职称、实践经验丰富的知名专家成立了“专业指导委员会”。教学工作严谨、规范,严格执行各项教学管理制度,形成了一套行之有效的教学质量监控体系。
2.实力雄厚,爱岗敬业的教学师资队伍。化学制药技术专业现有专任教师17人:其中教授2人,副高职5人;具有双师素质教师13人;硕士研究生8人;院级骨干教师8人。本专业教师在高职教育的改革中边探索边总结提高,取得了良好的教学成绩。
3.教学质量标准健全。制定《教学管理规范》,对课堂教学、实习、实训等各教学环节都制定了标准和要求。还根据学生提前就业所带来的对教学过程的影响,在广泛调研的基础上制定了“关于加强毕业设计(毕业论文)工作的意见”、“提前就业学生教学要求”、“学生工作学期教学组织和管理办法”等文件,及时解决教学过程中出现的问题,适应新时期教学需要。
四、“一体两翼、实境育人“课程体系的成效
1.实践能力大幅度提高。课程体系能满足培养目标对职业能力培养标准的要求,并能根据技术发展的实际予以更新。这套完整的课程体系从化学制药专业2001级开始策划建立并实施。几届学生下来,学生的实践动手能力得到很大提高。
2.高就业率。几年来,已经有400多名学生在校内外实训基地完成实习实训任务,基本实现了“工学结合”的教育模式,学生“零距离”上岗。一次就业率达95%以上。
3.实质性办学。有校内的实训车间作基地,与多家企业实现资源共享、信息共享,建立了紧密的合作关系,并与几家企业开展实质性联合办学的探索实践。
4.高就业质量。由于企业参与教学全过程,培养的学生符合企业的用人要求,因此,毕业生更加适销对路。并受到用人单位的一致好评。
目前普通理工科院校食品工程原理课程设计的教学过程中普遍存在一些问题,从教师的方面上看,在课程设计的实际教学过程中,部分教师流于照本宣科,一贯使用基于化工原理的案例或例题,虽然一般都能做到一人一题,但大多数以变换产量为主,能体现设计性、综合性和创造性的课程设计题目欠缺。不能有效地体现食品工业的普通特点,而持续印有化工原理的烙迹[2]。从学生层面来看,由于食品工程原理本身课程知识点多,公式复杂难懂,涉及众多其他学科知识,学生都觉得难学,仅仅看一遍、学一遍是无法理解与掌握的。有时就会造成了学生的厌学情绪。另外,从教材方面来看,目前大多能够查到的课程设计书籍都是化工原理的课程设计案例,而专门的食品工程原理课程设计的专业书籍书非常少,这在一定程度上也增加了难度。以上问题都是摆在教学工作者面前的难题,根据多年的教学经验,我们摸索了一些规律,提出几点建议,主要针对普通理工科院校的食品工程原理课程设计,但教学往往是触类旁通的,相信对其他课程的课程设计教学也会有所裨益。
2改进措施
2.1做好课程设计总体介绍工作
一般来说,食品工程原理课程设计是学生们第一次接触课程设计,他们对设计的概念、深度及内容都可以说是一无所知。在这样的情形下,做好课程设计的事先介绍工作就显得的尤为重要。强调课程设计的重要性、下发任务书及布置题目、设计书及CAD绘图的规范等多方面内容,虽然这些问题在认真阅读规范的基础上可以完全弄明白,但还是需要重点强调。例如设计书的文本格式问题,看似这只不过是一个小问题,但是事实上如果没有一个事先的规定及强调,学生们上交的整个设计书就会小问题颇多,教师们就要花费大量时间修改,造成时间与精力上的浪费。这个问题同样还体现在图纸的绘制上,因为大多开设食品工程原理的时间都在大二,学生们已经修过工程制图课程,但是面对较复杂的CAD图,显然这些训练还是不够的,所以,我们在开设食品工程原理课程之前都会建议学生们提前学习AutoCAD软件,否则想在短短1~2周内完成设计书的同时,还要绘制图纸是相当困难的。
2.2合理确定课程设计题目
合理是结果,怎样选题、选什么题目是关键。目前,普通理工科院校的食品工程原理的课程设计要求做到一人一题,但事实上在确定题目时,大多数是同样的设计,以变换设备处理量为主,而且一贯使用基于化工原理的案例或例题,学生照搬网络上的现成例子或者是化工原理设计书的例子,不断的套用公式,照搬照抄,课程设计的抄袭现象很严重。面对这样的问题,我们需要的是能体现设计性、综合性和创造性的课程设计题目,能够有效地体现食品工业的普遍特点,需要以工程实践为基础进行选题。例如将物料设定成不同的食品原料,剔除食品工业中不普遍使用的设备设计等,增加新技术的设备题目的设计如膜分离技术、离子交换树脂等设备的设计。另外,一般的课程设计都是简单的单个单元操作设备的设计如换热器、喷雾干燥塔等,而这样的题目设定不能体现整个食品工艺流程的特点。因此可以考虑多个学生为一组设计一套工艺生产线中的不同设备,构成整体食品工艺流程的方法,增加学生的对多个单元操作的理解与掌握。以设计团队为核心,完成一个生产线的设计,每个学生设计本人的设备用到的数据可能是来自上一位同学的计算结果,同时自己的设计结果也影响着下一个设备的设计,这在很大程度上提高了学生的学习兴趣,使学生觉得自己所设计的内容并不是无用的。虽然将工艺流程中不同设备的设计引入提高了课程设计的难度,使学生面临更大的挑战性,但通过搜集和查阅大量的研究资料,合理确定设计方案,不断地克服困难,使学生通过感受工程设计工作的繁杂,也正好达到了课程设计的目标。同时,这样的选题方式也可与教师的科研相结合,使题目更贴近实际,切实调动了学生的积极性。
2.3强化绘图软件的应用
设计要与工厂实际和科研需求相结合,引导学生不管是课程设计的绘图,还是认知实习、生产实习、毕业设计等都需要采用AutoCAD软件绘图。使学生掌握图幅设置、比例及线型选取、文字编辑、尺寸标注以及设备、仪表、管件表示等绘图技能,同时提高计算机水平,以适应今后实际工程设计的需要。在绘图的环节中,不仅能培养学生熟练的使用绘图软件,更重要的是锻炼他们严谨的学习与工作态度,真正的沉下心来,一点一点的钻研,是一次综合的学习与锻炼。学生在进行课程设计之前基本已经学过工程制图的课程,但大多数都是以手绘制图为主,即使是有计算机绘图的内容也只是占了比较少的部分,要想在食品工程原理课程设计中采用AutoCAD软件绘图完成难度较大的图纸是相当困难的。所以我们建议学生在之前就要学习软件或者考取AutoCAD证书,不仅能保证课程设计的顺利开展,也能让学生们多一门技能。
2.4加强教师的辅导及学生的讨论
由于之前没有接受过工程训练,不具备工程的观点,不会使用工程手册及工程上的实际经验数据,所以提出的设备不合理、不规范。设计书与图纸也会有许多一题,这就要求教师认真指导与批改,合理确定评分的标准,积极与学生沟通。通过学生答辩来进行一对一的交流,在此过程中能让教师更好的发现学生的问题,加以纠正。不能简单的根据学生最后上交的设计图纸和说明书来评定,导致成绩评定不够公平公正,难以调动学生的主观能动性。有学生曾向教师反映过,第一次做课程设计时自己真的很认真与努力的完成所有的任务,但是却没有在老师那里得到反馈,让他觉得自己认真做这个没有什么用,以致于后来的设计都是以对付的心态来完成。因此,教师认真的对待食品工程原理设与有对学生意识的进行工程素质的培训,是教师在整个课程设计指导中应该发挥的最大作用。另外,学生间的讨论也是整个课程设计过程中必不可少的一个环节,加强学生的讨论与交流、,互相帮助、互相鼓励都将会成为学习的动力。在课程设计的1~2周时间内,组织学生在绘图室进行集中讨论与学习,学生有问题可以及时与同学交流或者向老师请教,这一做法在课程设计过程中收到了良好的效果。
高等职业教育在我国已走过了十多年的历程,现已占我国高等教育的半壁江山。无论是教育教学理论的研究,还是人才培养模式的探索、师资队伍及教材建设等方面也都有了相当的基础。特别是在国家实施示范性院校建设以来,各地各院校都进行了积极的研究和探索,形成了一批研究成果并且逐步推广实施。“化工设备维修技术”专业是国家首批示范性院校重点建设专业,学校经过6年多的研究和实践,现已形成了在石油化工行业乃至全国高等职业教育领域内,具有示范性、引领性和辐射性的“基于能力本位的人才培养体系”,并先后有河北、江苏、山东、四川、新疆等地的多家职业技术院校前来参观、学习、交流。现将我们的研究实践过程及实施效果介绍如下。
一、人才培养的定位
1.职业岗位及岗位能力要求
我们通过深入石油化工及其他相关企业现场调研、走访企业人事部门、与来学院招聘毕业生的单位人员座谈、与往届毕业生信函交流等多种形式,了解本专业毕业生的就业岗位以及在这些岗位上工作需要的知识和技能。对调研结果进行整理、归纳和提炼的岗位及岗位能力要求见表1。
表1 岗位及岗位能力要求
主要就业岗位 岗位能力要求
(1)化工设备的安全运行及管理(2)化工设备的检修维护
(3)化工设备制造工艺的编制、施工及质量检验
(4)设备及管道的安装、防腐施工及管理
(5)机械工程材料应用及管理 (1)化工设备的结构分析与使用能力
(2)流体机械的安装、调试、使用及检修能力
(3)化工装备的技术管理与安全运行能力
(4)化工设备的制造、安装及质量检验能力
(5)机械工程材料应用及管理能力
(6)设备及管道防腐及施工能力
2.人才培养目标
高等职业教育的培养目标目前在全国还没有形成统一的定论,但基本认同的是:具有良好的职业素养,在某一领域有较强的工程应用和实际操作能力,能够适应生产、建设、管理及服务一线工作的高端技能型人才。据此,针对以上调研结果和本专业的就业岗位和岗位能力要求,我们把化工设备维修技术专业的培养目标定义为:“本专业培养德、智、体、美全面发展的,具有良好职业素养、较强的工程应用和实际操作能力,能在生产、建设、管理及服务一线从事化工机械及设备的安全运行、故障检测、安装调试、制造检验、使用维护及管理等方面工作的高端技能型专门人才”。
3.毕业标准
为达到以上培养目标,本专业毕业生除取得大学专科层次的毕业证外,还必须取得全国计算机信息高新技术考试合格证书、高等学校英语应用能力考试合格证书、AutoCAD证书、化工检修钳工中级工证书。
二、课程体系的设计
1.引入职业标准,构建“324”课程体系
根据培养目标、就业方向和职业岗位能力的要求,我们引入化工行业相关职业资格标准,把专业课程设置与职业技能标准相结合,职业行为能力培养与技能取证相结合,综合能力培养与学生就业相结合;由此搭建职业素质和专业技能两个平台;将全部课程分为职业素质、专业技术、岗位能力和技能拓展四个教学模块,体现高等职业教育的“高等性”“职业性”“实践性”和“开放性”原则。打破传统的基础课、专业基础课和专业课的“三段式”教学体系,形成了基于岗位能力培养要求的三结合、两平台、四模块的“324”课程体系,如图1所示。
图1 “324”课程体系
2.分析知识结构,优化课程设置
我们根据岗位能力要求分析所需要的知识结构,由知识结构要求设置课程,并总结和筛选出核心课程。在具体的课程设计和构思中,淡化“学科本位”的课程思想,坚持“能力为本”的人才观,紧扣高等职业教育培养“具有良好职业素养,在某一领域有较强工程应用和实际操作能力,能够适应生产、建设、管理及服务一线工作的高端技能型人才”这一主线。注重学生专业技能和综合素质的均衡发展。实现“四个融合”,即专业课与专业基础课融合、理论课与实践课融合、职业素质教育与人文素质教育融合、教学与生产融合,见表2、表3。
表2 岗位能力要求与知识结构分析
岗位能力要求 知识结构分析
化工设备的结构分析与使用能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,化工设备构造及强度设计、化工腐蚀原理与防护技术
流体机械的安装、调试、使用及检修能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,流体性质及应用,流体机械构造及故障原理,机械设备的安装修理
化工装备的技术管理与安全运行能力 化工设备、设备制造技术、化工装备技术管理、机械设备安装、化工安全生产、密封技术、设备状态检测技术
化工设备的制造、安装及质量检验能力 绘图识图,常用工程材料的化学成分、力学性能、标准规范和应用,化工设备构造及强度设计、化工腐蚀原理与防护技术
机械工程材料应用及管理能力 工程材料的组织、化学成分、力学性能、标准规范、管理和应用
设备及管道防腐及施工能力 绘图识图,常用工程材料的组织、化学成分、力学性能、标准规范、管理和应用,腐蚀原理与防护技术
表3 核心课程
序号 核心课程名称 设为核心课程的理由
1 化工机器 石油化工企业的核心装备就是各种机器类和工艺类设备,如各种泵、压缩机、加热炉、换热器、反应器等。这两门课程也是本专业最重要的专业技术类课程,是核心中的核心
2 化工容器及设备
3 化工制图 任何设备的形状和结构都要通过工程图来体现,工程图是一种工程语言,是工程界进行技术交流的基本方式。制图是工科类大学生的一项基本能力,根据本专业的具体要求设置“化工制图”课程
4 机械工程材
料及应用 材料,特别是金属材料,它是构成各种化工设备的物质基础。掌握各种材料的性能、并能合理选择使用,是学好本专业其他课程的基础
5 机械设计基础
(包括力学知识) 各种设备都是由不同的基本机械结构组成的,设备的结构和受力分析都要用到机械设计基础方面的知识
6 化工设备制造技术 化工设备的制造、安装是本专业学生的一项重要技能,也是主要的就业岗位
7 化工腐蚀与防护 化工生产介质绝大部分是有腐蚀性的,以金属材料为主体的各种设备,很容易受到各种腐蚀性介质的腐蚀
8 化工检修钳工实训 化工设备检修是本专业的核心职业技能,化工检修钳工也是全国职业技能大赛的项目之一
三、人才培养的实施及成效
1.整合教学内容,改革教学方法
我们要从岗位职业能力的需求出发,结合“四个融合”原则,筛选关联知识及能力要素,整合教学内容。在理论上以“必须、够用”为度,不要求学科体系的系统性和完整性,适当删减复杂的数理分析和计算等方面的内容,加强工程应用和实践技能训练的内容,注重与职业岗位的针对性和适应性,注意各课程之间的有效衔接,避免内容的交叉和重复,提高教学的有效性。为了规范教学要求,各课程均制定了统一格式的“课程标准”,包括课程的性质、课程定位、课程设计思路、课程基本教学目标、先修与后续课程及相互关系、课程主要内容说明、课程教学组织安排说明、教学方法、教学评价建议、主讲教师及教学团队要求说明、课程教学环境和条件要求、课程建设等级(如省级或院级精品课)说明、教学资源及利用等内容。
根据不同性质和内容的课程,我们采取不同的教学方法,对以文字叙述和讲述分析为主的课程,如“机械工程材料及应用”“化工设备制造技术”“化工腐蚀与防护”等课程,以多媒体课件为主配合黑板进行;对以方法为主的课程如“化工制图”,以多媒体演示为主配合学生课内外大量的练习进行;对以分析计算为主的课程,如“机械设计基础”课程,以黑板教学为主配合多媒体演示进行;对涵盖机器设备的工作原理、结构类型、工程应用分析计算、使用维护等综合性内容的课程,如“化工机器”“化工容器及设备”等课程,采取了“理实一体化”的教学方式,即将原来由多名老师承担的理论教学和实践教学内容,整合为一门课程,由一名老师一贯到底,将教室黑板教学、实训现场对照设备实物教学、多媒体教学等多种教学手段有效结合在一起,并灵活应用,形成了融“教、学、做”为一体的综合性教学方法;对以技能训练为主的课程。如“化工检修钳工实训”课,则完全在实训基地进行现场实际操作训练,并且采取“考证合一”的方式进行考核,即只有取得国家职业技能“化工检修钳工中级工”职业资格证书者,才视为本课程达到教学要求。
2.编写特色教材,打造精品课程
教材是最重要的教学基本资料,为了适应本专业高端技能型人才培养的要求,在广泛调查和研讨的基础上,组织兰州石化公司、天华研究院等相关企业技术人员,天津、河北、江苏、湖南、辽宁等地化工类高职高专院校的教师合作编写了《化工设备使用与维护》《化工设备制造技术》《化工腐蚀与防护》《化工制图》《机械工程材料及应用》等特色教材,分别由高教、化工、石化等出版社出版,其中5部为“十一五”高职高专规划教材,全部用于本专业教学中。8门核心课程中5门都采用本校教师主编的教材。这些教材不仅本校使用,其他大多数同类院校也都在使用,而且受到了出版社和读者的好评,有的已再版发行。
在教材建设的基础上,推进课程建设,努力打造精品课程,共建成省级精品课程3门、学院级精品课程5门;8门核心课程中,化工容器及设备和化工机器2门为省级精品课程,机械设计基础、化工制图、化工腐蚀与防护3门为学院级精品课程。电子教案、课件、题库等教学资料全部上网,实现资源共享。
3.校企共建实训基地,保障实践教学
实训基地是高职院校培养学生核心工作能力必不可少的物质基础。我们通过国家财政投资、学校自筹、企业捐助(兰州石化、庆阳石化等企业)等多种方式筹集资金,采取自主开发设计、校企合作共建共享的方式建设和使用实训基地,建成了设备故障检测、油气储运操作、流体输送操作、机动设备检维修、管道及工艺设备制作安装等9个校内实训基地(室),总价值480万元、各种设备426台(套),可同时容纳5个班的学生进行不同项目的实训,实训开出率达97%以上。同时制定了实训室日常管理制度、设备的使用及管理制度、教学安全作业及管理制度、实训室对外开放有关规定、耗材的使用及管理制度、经费的申请审批制度等。每个实训基地(室)都有专职管理人员,为实践教学提供了强有力的保障。对不具备条件的项目(如工艺设备的制造等),学校与企业合作建成校外实训基地,共在兰州石化、中油二建、兰州锅炉厂、兰州四方公司等企业建成了5个校外实训基地。
4.教学质量显著提高,就业质量稳步攀升
本项目实施以来,教学质量显著提高,核心课程平均一次性及格率由原89.67%上升到96.25%;“计算机信息高新技术”考试和“高等学校英语应用能力”考试通过率达100%;“AutoCAD”和“化工检修钳工中级工”取证率达92.3%;毕业设计通过率100%。