基于OBE理念的混合式教学模式在“无机物生产技术”中的应用.pdf

收稿日期：2022-06-20基金项目：基于OBE理念的线上线下混合式教学模式在“无机物生产技术”课程中的探索与实践（XGY2021C012）作者简介：李蕾（1985-），女，毕业于天津大学，讲师，从事化工工艺的研究工作，。基于OBE理念的混合式教学模式在“无机物生产技术”中的应用李 蕾，杨 明（徐州工业职业技术学院 化学工程学院，江苏 徐州 221000）摘要：基于OBE理念，探讨“无机物生产技术”课程教学中存在的问题，构建基于学生学习产出的OBE教育理念、线上线下混合式教学、虚拟仿真实训相结合的教学模式，使“教”与“学”双向互动，教学相长，对学生的学习情况进行及时的督促和检测，最终使学生高效完成课程的学习目标，达到高素质应用型人才培养的目的。关键词：OBE；线上线下；学习目标；无机物生产技术；虚拟仿真doi：10.3969/j.issn.1008-553X.2023.02.044中图分类号：G642；TQ0-4文献标识码：A文章编号：1008-553X（2023）02-0191-04安 徽 化 工ANHUI CHEMICAL INDUSTRYVol.49，No.2Apr.2023第49卷，第2期2023 年 4 月随着社会的发展，化学工业对化工专业高素质应用型人才的需求量越来越大，尤其是具备化工单元操作、典型化工生产工艺流程等方面的理论知识和操作技能的化工生产技术人员。化工企业大力引进应用型人才，才能显著提升人力资源实力，为化学工业的发展提供人才支撑。在化工专业应用型人才的培养过程中，特别是重要专业课程的教学中，应该采用灵活多变的教学模式，为学生提供更多的机会，充分发挥他们的主观能动性，培养学生的探究能力，以达到全面提升学生专业实力和职业素养的目的。本文结合本校化工专业学生及教学现状，以“OBE”（Outcome Based Education）即“成果导向教育”为理念，探讨“无机物生产技术”课程教学中存在的问题，构建基于学生学习产出的OBE 教育理念和线上线下混合式教学相结合的教学模式。1“无机物生产技术”课程的教学现状“无机物生产技术”是化工专业的一门重要的专业课，共48学时，主要学习煤气化、合成氨、尿素生产、硫酸生产、纯碱生产和烧碱生产等典型的化工工艺生产过程，其目的是从加强工艺基础理论出发，分析其工艺特点，从热力学、动力学和技术经济的角度，分析和讨论各参数对反应的影响、工艺条件的确定和反应设备的选择，同时介绍不同路线和流程的经济技术指标、能量的回收利用以及副产物综合利用等工艺问题，从而达到加强学生处理生产实际问题以及工艺研究开发和技术经济评价方面的工作能力的培养。通过对学校实训资源及学生学习情况的调研发现：一方面，学生对实际化工生产过程不熟悉，对理论知识在实际生产中的应用理解不深，理论学习过程缺乏针对性和可操作性，学习兴趣不高；另一方面，学校有全套的煤气化、煤气净化、合成氨的仿真软件，包括较为先进的德士古水煤浆气化工艺仿真软件，正好与该课程对应内容相配套，但是该课程实践课时安排较少，不能充分利用学校的实训资源。在传统的课堂教学中，主要以“教师讲-学生听”的模式进行，教师课前准备教学内容，课堂讲解教学内容，学生在课堂听课，课后完成作业。这种传统的教学模式存在很多问题：课堂教学中教师占主导地位，学生参与课堂的机会比较少，学习积极性较差；课堂教学的时间基本上都是教师讲解知识点，检验学习效果的时间很有限，即使发现学生对某个知识点有理解错误或者不全面的情况，也没有足够的时间再去讲解，否则教学任务就完成不了；学生学习能力、学习基础参差不齐，传统的教学模式难以顾及到每一个同学，导致基础薄弱的同学与其他基础良好的同学差距越来越大，学习积极性也就慢慢丧失了；虽然每次课都会安排复习，用来检查学生对上节课内容的掌握情况，有些同学掌握情况不好，但是在后续的学习过程中，不能再进行有效的督促和监督，不能持续地关注学生的学习效果。2“无机物生产技术”课程的教学改革OBE理念要求以学生为中心，根据学生应实现的教学目标来制定相关的教学内容、教学课程设计等环节的工作。根据OBE理念的要求，设定该课程的教学目标：总体目标：通过本课程的学习，了解基本无机物的种类及作用，认识常见的无机物生产设备，理解基本无机物的生产原理，掌握基本无机物的主要生产工艺，具备191总第 242 期 2023 年第 2 期（第 49 卷）安 徽 化 工生产无机物的基本能力，培养严谨、实事求是的职业态度和职业行为，提高分析及处理问题的能力，为将来从事无机物生产及销售工作打下坚实的基础；知识目标：了解基本无机物的性质、用途及生产方法的种类，理解基本无机物的生产原理，掌握基本无机物的主要生产工艺流程及主要工艺参数；能力目标：能对生产过程中的工艺条件进行分析、判断和选择；能阅读和分析工艺流程图；能根据生产原理分析生产条件、生产的组织顺序；素质目标：具备安全生产和环保的意识；具备良好的职业素质，爱岗敬业，踏踏实实地做人，老老实实地做事。2.1 调研行业发展需求，重构教学内容分别对煤化工、硫酸、纯碱、尿素等企业进行实地或者网上调研，了解企业发展现状和未来发展方向，了解产品生产的工艺路线、原理及流程，调研企业的岗位职责及对学生的职业技能要求。根据企业调研结果对该课程的教学内容进行调整，引入生产实际的工艺路线及生产方法，摒弃已经淘汰的工艺，使课程目标和教学目标的设置更贴合生产实际。通过走访周边的煤化工企业，发现企业引进更加先进的煤气化技术来替代传统的间歇式制备半水煤气的工艺技术。大型的煤化工企业基本都是采用先进的富氧连续气化技术和工艺，因此在合成氨原料气的生产环节中，加大德士古水煤浆气化、壳牌粉煤气化、鲁奇加压气化技术的学习。2.2 以学生为中心，注重学习成果产出，丰富教学模式OBE的教学模式是“以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育”的结构模式，因此教学活动的设计和组织要围绕预期学习产出来开展。“无机物生产技术”课程的教学设计上，要以学生能够分析工艺特点，从热力学、动力学和技术经济的角度，分析和讨论各参数对反应的影响，确定工艺条件，选择合适的反应设备，再通过仿真软件的操作进一步加强学生运用理论知识处理生产实际问题以及控制工艺条件能力的培养。（1）“线上线下”混合式教学模式的应用线上学习平台是一个可以让学生利用课下时间自主学习、方便师生零距离互动的场所。针对理论性较强、知识点抽象的专业课，注重成果导向的OBE教育理念结合线上线下混合式教学能够解决传统教学模式的种种问题。教师提前准备好线上部分的资源，包括教学视频的拍摄、教学环节的设计、课上练习及课后作业的组织、课前任务的布置等，此外还要对课程内容进行重新构架，对重难点进行梳理，对学习效果的评价体系进行重新设计等等。课前做好整堂课甚至是几次课的课前、课中、课后所需的各种教学资料、测验题、讨论题、课堂活动的安排等等内容，教师的教学设计和教学组织对学生学习效果及能否达到最终的学习目标起着决定性作用。通过课前、课中、课后线上网课的开展，学生通过教学资源平台获取学习信息、资源和服务，是线下课堂教学的有益补充。教师根据知识点的难易程度，将部分知识点以视频或文本的方式发布在课前学习任务中，并制定课前学习效果的评价方法。在线下课堂教学中针对难重点知识、易混易错点，与学生进行交流和探讨，让学生自己体验发现问题、解决问题的成就感，促进学生参与、交流、反思并最终完成能力的转化。（2）“理论+虚拟仿真”相结合，实现学中做，做中学结合学校仿真实训资源，“煤气化、净化、合成氨”模块的学习采用“理论+仿真操作”的模式，打破传统的理论、实践课时分离的状态，边学理论知识边进行仿真操作，实现学中做，做中学，充分发挥教师的主导作用和突出学生的主体地位。学生们通过仿真操作学习工艺流程，观察主体设备的结构特点，探究工艺条件控制的方法，更加主动地互相交流经验，在愉快的学习过程中促进专业技能的转化和掌握。2.3 注重过程性学习的考核，实现多方位持续性监督和评价基于学生学习产出的OBE教育理念和线上线下混合式教学相结合的教学模式，通过考勤签到、章节学习次数、讨论数、课程视频学习、作业、课堂互动、章节测验、虚拟仿真实训成绩、期中考试、期末考试等多元化的评价方法，对学生的课前、课中、课后的学习进行多方位、持续性的监督和评价。课程评价构成权重与培养目标一一对应，能够更清晰地分析本课程的学习目标的达成度，最终实现提升学生专业实力和职业素养的目的。3 混合式教学模式的实施混合式教学模式的实施设计见图1，教师通过“职教云”等云平台发布课前任务，将简单知识点、拓展性知识以ppt、微课或文档等方式展示给学生，并设置相关的讨论题、小测验检查学生学习理解的程度，对疑难问题进行在线答疑。通过线上的学习和指导，让学生完成简单知识点的学习任务。在线下的理论课堂，一方面对线上学习情况进行反馈、点评和总结，另一方面对重难点知识进行精讲，针对重难点设计小组任务，组织学生讨192论，学生进行探究性学习，教师个别指导，小组进行成果展示，通过互动答题检验学习成果，最终完成重难点的学习任务。最后借助仿真软件，对线上线下所学的理论知识进行综合训练和应用，例如利用合成氨冷态开车的仿真软件可以检验学生对合成氨理论知识的掌握和理解程度，促进学习成果的转化，将课堂上学习的理论知识转化成一种可操作的与企业生产实际密切关联的技能，同时加深对理论知识的理解和认识。具体设计如下：布置实训任务：合成氨冷态开车；分析合成氨合成工段和冷冻工段的PID图，认识合成塔结构，确定合成工艺参数，特别是合成塔入口温度、压力等；学生进行仿真操作，取得实训成绩；对操作失分项进行分析讨论，教师总结；学生根据注意事项再次仿真操作，取得实训成绩，见表1。线上学习作为线下教学的有益补充，既可以提高学生的自主学习能力，还能调动学生的学习积极性。课前任务的设置，不仅可以是教学内容中的简单知识点，还可以是跟课堂教学相关的拓展知识、历史背景、素质教育等方面的资料。学生对基础知识或者简单知识点掌握的情况参差不齐，课前通过云平台完成基础性知识的学习任务，能照顾到不同学习层次的学生，大大节省了课堂教学的时间，使教师有充足的时间把课堂教学重点放在学生对重难点知识的学习和理解上。虚拟仿真实训可以让学生获得理论课堂上无法学到的技能和经验，是对所学理论知识的应用和检验，强化课堂知识的理解，提高实践教学效果，培养学生独立思考能力和动手能力。通过仿真实训，使学生更加深刻地理解化工生产工艺流程、正常工况的工艺参数的范围，了解控制系统的原理，熟悉阀门及开车操作规范，提高学生对化工生产过程的正常开停车、工艺参数控制和排除事故的能力。职业教育重点培养应用型技能人才，未来的工作岗位主要是生产一线的操作岗位，仿真实训可以很好地帮助学生完成知识的转化和技能的提升，近距离与生产实际接触，这也体现了 OBE 理论的结果导向。现阶段化工专业应用型人才培养对学生的自主学习能力要求更高，特别是课前的准备和课后的巩固，只有这部分完成效果比较好，才能提高线下课堂教学环节学生的参与度。学生思考了，参与课堂了，学习兴趣自然就会提升。此外，教学平台还可以通过课前任务和课后作业的完成情况对学生的学习活动进行监督和评价。4 结论基于OBE理念的“无机物生产技术”课程的教学改革，改变了传统的“教师讲学生听”的纯理论课的教学模式，采用线上线下混合式教学，通过课前任务的学习，提高学生的自主学习能力，调动学生学习积极性，拓展学生的知识面，有效提高课堂教学的效率。另外，通过调整理论实训课时比例，引入虚拟仿真的实训，实现学中做，做中学，不仅加深学生对化工生产原理和工艺技术模块合成氨的生产传统教学内容项目一：合成氨原料气的生产项目二：合成氨原料气脱硫项目三：原料气的变换项目四：原料气的脱碳项目五：原料气的精制项目六：氨的合成教学平台理论课堂理论课堂理论课堂理论课堂理论课堂理论课堂改革后教学内容项目一：合成氨原料气的生产实训项目：德士古水煤浆气化技术仿真实训项目二：合成氨原料气脱硫项目三：原料气的变换项目四：原料气的脱碳项目五：原料