高职课程信息化教学设计的实践探讨论文
时间：2021-08-31摘要：对高职《甲醇生产技术》课程中“鲁奇低压法甲醇合成工艺”教学单元采用信息化教学手段和教学方法进行了教学设计，很好地化解了教学的难点，提高了教学效果，为《甲醇生产技术》课程的信息化改革提供了一定的参考经验。
关键词：高职；甲醇生产技术；信息化教学设计
基金项目：陕西省教育厅重点课题“煤化工生产技术专业人才培养模式的改革与实践”（13Z06）；陕西能源职业技术学院教研课题（2014）
甲醇是一种重要的有机化工原料，也是能源的一种替代品，经过加工、转化，可生成多种化工原料，如甲醛、醋酸、二甲醚等。鲁奇低压法是工业上合成甲醇常用的一种方法，对煤化工生产技术专业及相近专业的学生来说，掌握其工艺流程、工艺条件、合成设备及合成岗位操作尤为重要。
一、教学分析
1.课程定位。本设计教学内容选自煤化工生产技术专业核心课程《甲醇生产技术》，此课程为理实一体化课程，工学结合特色鲜明，贯穿于整个理论教学、实训实习和职业资格培训与鉴定的过程中，直接实现与工作岗位的零距离对接。此课程之前，学生已经学习了化工原理、化工制图、化工设备和化工仪表等专业基础课程，为该课程的学习奠定了理论基础。
2.教材分析。课程选用化学工业出版社高职高专“十一五”规划教材《甲醇生产技术》，该教材按甲醇传统生产工序安排教学内容，介绍了甲醇原料气制取、脱硫、变换、脱碳、甲醇合成及粗甲醇精制等内容。本单元教学选取教材中的第六章—甲醇合成中的鲁奇低压法甲醇合成工艺。教学中，为了使各种工艺方法能够自成一个模块，我们对教材内容进行了调整，本单元的教学内容包括鲁奇低压法甲醇合成工艺流程及工艺条件、合成主要设备、合成岗位操作三部分内容。共4学时，其中理论教学2学时，实践教学2学时。
3.学情分析。本课程教学对象为煤化工生产技术专业二年级学生，学生理论基础较差，缺乏学习兴趣和学习积极性，尤其厌烦枯燥的理论知识，对自己的学习能力缺乏自信，空间思维能力较差，喜欢玩游戏，喜欢形象直观的事物。学生具备一定的计算机操作能力，能够熟练地运用搜索引擎、网络及教师提供的网络学习平台等多媒体手段获取一定信息，为本课程信息化教学的实施奠定了基础。
4.教学目标及重点难点。根据本课程的课程标准和岗位能力要求，本单元教学的教学目标：
知识目标：掌握鲁奇低压法甲醇合成工艺流程、工艺条件、主要设备结构与作用。
能力目标：能够正确进行鲁奇低压法甲醇合成岗位工艺操作，包括开车、紧急停车、正常停车及常见事故处理。
素质目标：培养学生的职业素养、自主学习能力、团队协作意识、创新意识及分析问题解决问题的能力。
重难点：
重点：鲁奇低压法甲醇合成工艺流程、主要设备的作用。
难点：鲁奇低压法甲醇合成工艺流程、设备结构、合成岗位操作。
二、设计思路
以建构主义理论为指导，在整个教学过程中以学生为主体，教师为指导，通过设计一个生产中的具体问题情境，激发学生的学习兴趣，引导学生带着问题进行学习，()采用多种信息化手段，充分激发学生的主动性，提高学生主动参与的积极性和自学能力。以“任务驱动”和“问题解决”作为学习和研究活动的主线，将课堂理论教学和生产实践相联系，在教学中培养学生的分析解决问题能力、团队协作能力、动手实践的能力，最终完成本设计的教学任务和学生素质能力的培养。
三、教学过程
将教学过程设计为4个部分。
1.课前预习。教师通过网络学习平台下发课程导学和学习评价表，学生通过因特网检索及教师提供的学习资料进行学习，搜集与鲁奇低压合成法相关的信息和资料，并填写任务完成单，对自学情况做自我评价，列出认为较难理解的内容和学习中存在的问题，教师总结分析学生自学情况，适当调整课程内容和学时分配，从而提高课堂教学的针对性和教学效果。
2.引入新课。首先，通过播放煤制甲醇生产概述的Flash动画使学生了解从原料到产品甲醇的整个生产过程，了解本单元内容在整个生产过程中的作用。教师简单叙述甲醇生产的五个工段，使学生在复习之前所学内容的同时，也明确甲醇合成工段在整个甲醇合成生产过程中的地位及与前后工段的衔接关系。
其次，通过某化工厂的实际案例，提出问题，引发学生思考并讨论，进而引出本节课的学习任务。
“某化工厂采用鲁奇低压法合成甲醇，甲醇合成塔满负荷正常生产中，合成塔催化剂床层温度上升，操作人员进行调节时不精心，违章作业，造成温度反复波动，催化剂温度从325℃上升到680℃~720℃，将刚投产的4.2t催化剂全部烧毁，造成全厂停产11天，损失98万元”。
合成塔催化剂床层温度为什么会上升？正常的`操作温度应该是多少？假设你是车间的技术人员，应该怎么及时判断并处理这个事故，避免不必要的损失？
要解决这个问题，就必须了解鲁奇低压法甲醇合成工艺流程及工艺条件、合成设备及合成岗位操作，也就是本单元教学的三个学习任务。
3.任务分解。
任务一：鲁奇低压法甲醇合成工艺流程及工艺条件
化工工艺流程一般较为复杂，涉及到的设备较多，物料路线复杂，其讲解是传统课堂教学的难点之一。因而我们使用Flash动画来展示整个工艺流程，让原本静态呈现的设备、管路动起来，以解决这个教学难题。通过鼠标操作，学生能够看到合成原料在备和管路间的走向和变化，并了解各设备内反应的工艺条件。
设计了设备之间连线的游戏和互动问答，设备连线游戏要求学生按照一定的工艺流程顺序在设备之间进行连线选择，连线错误就会出现提示，正确则出现物料流动现象，互动问答是主要考查学生对不同管线中物料组成的掌握，学生选择错误，系统提示错误并显示正确答案，通过这样的互动小游戏，激发学生学习兴趣，加深其对工艺流程学习的记忆。
任务二：合成工艺设备
鲁奇低压法甲醇合成工艺设备主要包括鲁奇管壳型甲醇合成塔、冷凝器、甲醇分离器等，其主要工作原理和结构比较复杂，是本节课的难点之一。在传统的教学中，仅仅通过一张平面结构图来讲解，枯燥乏味，教学效果差。在工艺流程Flash动画中，学生可以通过鼠标移动看到各设备的作用。此外，利用三维模型将合成塔、甲醇分离器和冷凝器的主要部件、工作过程和工作原理形象、直观地展示出来。例如在合成塔中，将原料气的进塔、塔内的反应和产品的出塔以动画形式展现出来，帮助学生了解设备内部工作过程和工作原理，很好地化解了设备讲解的难点。
任务三：合成岗位虚拟仿真操作
合成岗位的操作能力是本教学单元的能力目标，主要包括甲醇合成的冷态开车、正常停车、紧急停车和事故处理等岗位操作步骤，是学生在学习掌握了合成的基本理论后的实践过程。但是，现代化学工业高度的自动化、连续化和集成化，加上化工企业易燃、易爆、危险性大的特点，学生下厂实习，难以深入实际，更无法亲身体验工业装置的开、停车与事故处理，学生的动手能力得不到实质性的训练。因此，这部分教学可以利用虚拟仿真软件来解决这个难点。该软件完全模拟甲醇合成工段的实际生产过程，在计算机上建立虚拟的操作环境，其控制原理、手段、界面和操作场景都和现代化工生产实时控制极为相似。
首先播放软件操作演示视频，指导学生掌握软件操作过程和方法。
学生登陆软件后可根据系统提示反复进行开车、停车及事故处理操作，每操作一步，计算机都能通过后台模型的运算将操作后的现象以及工艺参数的变化进行实时、动态化的显示，并对每一步操作进行打分，最后统计出总分。教师可以设置操作故障点，考查学生发现和排除故障的能力，从而全面考查学生对甲醇合成工艺流程、工艺条件、设备操作的掌握。
通过仿真手段，使学生能真实感受实际操作过程，解决课堂教学理论与实践脱节这一难题。本任务以学生操作练习为主，教师讲解为辅，真正实现做中教，做中学。
4.讨论总结。
（1）分析案例。在学习了理论知识和仿真操作之后，学生分组对之前的案例进行讨论，分析故障发生的原因并提出解决方法，小组之间进行互评，最后教师进行点评。
（2）归纳总结。教师将鲁奇低压法甲醇合成生产中经常出现的故障列出，让学生写出故障原因和处理措施，学生代表将总结结果进行汇报，教师点评，考查学生灵活运用所学理论知识的能力。
四、教学评价
教学评价采取教师评价和学生自评相结合、过程性评价与总结性评价相结合的方法。不仅要考查学生的学习情况，对学生的态度、兴趣、参与程度也要进行评价，主要包括三个部分。
1.学习评价表。课后按预定的学习评价表开展自我评价和教师评价，根据评价结果反思学习过程，改进学习策略或调整学习活动。
2.仿真软件操作测试。仿真软件测试在课堂上完成，教师可以通过软件后台设置测试题目，包括仿真工艺操作和问答题两部分，考查学生对甲醇合成的原理、工艺流程、主要设备及岗位操作的掌握程度。
3.网络学习平台在线测试。学生课后可登陆甲醇生产技术课程网络学习平台的题库，进行自我测试，满足学生课后的自主学习。
五、结论
本单元教学利用了Flash动画、仿真、图片、因特网等信息化教学手段，很好地化解了化工工艺流程、设备及岗位操作讲解的难点，取得了较好的效果。通过企业真实案例提出问题，创设问题情境，引发学生思考，激发了学生学习兴趣和积极性，体现了学生学习中的主体性，提高了学生独立思考、分析、观察和归纳问题的能力，在教师的引导下，很好地完成了本单元的学习任务。
参考文献：
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