“双高”背景下“化工仪表及自动化”课程教学设计改革及反思

2023-06-11白洁高冬梅

科技风 2023年13期

白洁高冬梅

摘要：本文以石油化工技术专业核心课程“化工仪表及自动化”中的知识点——自动控制系统的组成为例，进行了信息化教学设计，从教学设计、学情分析、教学过程、教学反思五个方面进行了阐述。本设计借助信息化技术，以学生为主体，以教师为主导，教学效果显著提升，同时引导学生正确认识自动控制系统的发展与国家、民族命运之间的密切关系，激发同学们的学习兴趣，培养了同学们的家国情怀、社会责任感和历史使命意识，坚定了社会主义核心价值观信仰［1］。

关键词：化工仪表及自动化；信息化；改革

Abstract：This paper takes the composition of——automatic control system in the core course of petrochemical technology major "Chemical Instrument and Automation" as an example to carry out the information-based teaching design，from five aspects of teaching design，learning situation analysis，teaching process，curriculum ideology and politics，and teaching reflection.With the help of information technology，with students as the main body and teachers as the lead，the teaching effect is significantly improved.At the same time，students are guided to correctly understand the close relationship between the development of automatic control system and the destiny of the country and the nation，stimulate students' interest in learning，cultivate students' feelings of home and country，sense of social responsibility and historical mission，and firm the socialist core values and beliefs.

Keywords：Chemical instrument and automation；Information technology；Reform

為深入贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》，建设世界级高水平的高职学校和专业群，我国制定并实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划，即“双高计划”。“双高计划”将新工艺、新技术、新规范等产业先进元素纳入教学标准和教学内容，深化教材与教法改革，推动课堂革命等［2］。习近平总书记在党的十九大报告中指出，要增强改革创新本领，善于结合实际创造性推动工作，善于运用互联网技术和信息化手段开展工作［3］。

杨凌职业技术学院作为双高建设院校之一，积极推动课程教学改革。“化工仪表及自动化”课程是石油化工技术专业的一门专业核心课程，该课程的特点是：课程难度较高、知识面广、课时少，该课程既有较难的理论讲解，又蕴含大量实践总结，将“化工仪表及自动化”课程进行信息化和思政改革，将显性与隐性教育相结合，打通学科间育人价值机制，实现专业课教师与思想政治教育者相互配合，实现“在价值传播中凝聚知识底蕴，在知识传播中实现价值引领”的育人理念建构，努力实现“教学形成特色、课程形成品牌、教师形成风格”的课程思政改革目标［4-6］。通过对“化工仪表及自动化”课程进行教学改革，提高了学生自主解决、分析问题的能力，培养了学生严谨细致、逻辑条理、思维缜密等职业素养的养成。本课程在讲解理论知识之余，更重要的是引导学生正确认识化工自动控制化的发展与国家、民族命运之间的密切关系。正如习近平总书记指出，科学技术可以从国外引进，但民族精神必须自己培育。

1 教学设计

1.1 课程设计思路

课程整体设计围绕杨凌职业技术学院石油化工技术专业人才培养方案及目标进行，体现任务引流、实践导向、促进参与式学习和协作式学习的设计思路，借力信息技术，全面整合优质教育资源，重组教学过程，最终提高教学质量。

整个教学设计包括课前、课中、课后和拓展四个部分。课前激发学生的学习兴趣，鼓励同学们自主学习；课中主要通过情境引导、任务驱动的教学方法鼓励学生进行自主学习；课中融入思政元素，运用讨论探究式的教学方法进行工作任务分析与讨论，完成对教学重点和难点的解析，并升华思政教育；课后对学生进行能力提升，对学有余力对同学进行知识拓展，采用小组形式完成任务［7］。

1.2 信息化教学手段

QQ直播平台、PPT、知识点小卡片、图片演示、手写板书、优慕课、微课、思维导图、视频、动画、动图、课堂派、嗨格式录屏大师、微信等。

1.3 教学策略与方法

采取理实一体、虚实结合、混合教学的教学模式，实施任务驱动、协同学习的教学方法，提升教学质量。

1.4 注重过程评价

以双高为背景，建立能激发学生学习兴趣和有利于自主学习能力发展的评价体系。结合高职学生的学习特点，本评价体系由形成性评价和终结性评价构成。课程评价要有利于促进学生的知识实践应用能力和发展健全、积极向上的人格；促进教师不断提高教育教学水平；促进本门课程的不断发展与完善。在教学过程中，老师以形成性评价为主，着重培养和激发学生的学习积极性，提高学生的学习自信心。由于高职学生理论学习能力和兴趣较差，故酌情降低理论要求，相对弱化期末考试“一考定成果”的机制，终结性评价着重检测学生的知识应用能力。

2 学情分析

2.1 认知习惯

（1）高职学生喜欢实例，不喜欢学习纯理论，学习自觉性差；（2）学生更能接受从生活中的实例引入课堂教学；（3）学生缺乏就专业内容沟通交流的思路。

2.2 知识储备

（1）已学物理化学、单元操作与控制等专业课程，为化工仪表及自动化提供了知识基础；（2）通过课前任务，调动学生对自动化部分的学习积极性；（3）对中国历史上对自动装置及现代科学前沿了解不够。

2.3 学习特点

（1）学生理论基础较差，学习积极性较低，对中国的历史及现代化科技力量了解很少；（2）学生上高职之前几乎没有团队合作的经验。

2.4 技能基础

学生已接触过部分自动控制实验，能够以小组的形式完成简单的DCS操作，对自动控制系统操作原理有初步认知。

2.5 信息素养

学生具备一定的信息搜索能力，能够找到与自动化应用相关的视频等资料；能够熟练使用手机学习老师在“课程伴侣”及“课堂派”中建成的“化工仪表及自动化”课程。

3 教学过程

3.1 课前准备

老师在课堂派中发布课前任务，同学们接收工作任务，协同学习；老师在课堂派中发布微课视频，同学们观看微课；同学们在优慕课中提前预习课程PPT，老师在后台检查同学们的完成情况；同学们按小组搜集一个生活中自己感兴趣的自动控制系统视频，准备进行课堂演示及原理讲解。

3.2 课中教学

3.2.1 课程导入（4min）

（1）工匠精神①——来自学姐录制的激励学弟学妹们的视频（女性角度）；

（2）工匠精神②——来自学长录制的激励学弟学妹们的视频（男性角度）；

（3）校企合作企业中层领导的鼓励视频，强调本节内容的重要性来讲；

（4）展示老师暑期实践锻炼时在企业的实拍照片及视频——相关化工企业自动控制部分及DCS操作界面。

3.2.2 预习内容提问（4min）

（1）提问：我国有5000年的文明历史，你知道我国古代有哪些自动装置吗？

（2）趣味视频引入——古时候的人也会“打车”。

（3）提问学生“记里鼓车”的作用原理。

3.2.3 实例引入及重难点讲解（20min）

从打篮球这个大家都熟悉的运动引入课程内容，让大家仔细思考，投篮是怎么完成的？投篮就是把篮球投到篮筐里的一个手、眼、脑相协调的过程，篮球的位置信息被眼睛观测到，眼睛将篮球的位置信息和篮筐的位置信息进行对比，传递到大脑中，大脑经过分析，给手传达指令，决定投篮的力度，手将篮球投掷出去，这就完成了一个投篮的过程。进而引出自动控制系统组成的各个概念，讲解信号和变量的区别、输入变量、输出变量、多输入多输出系统的概念，讲解信号流和物料流的区别，讲解方块图的组成部分：方框、信号线、比较点、引出点；给同学们画出投篮方块图，进而引出自动控制系统方块图的画法。

3.2.4 化工生产过程实例的引入及讲解（20min）

运用动图、视频讲解液位自动控制系统的详细原理，同学们在手机上完成“课堂派”中的在线测试，老师在大屏幕中实时监测同学们的答题情况，给予讲解，老师总结方块图的绘制口诀。

3.2.5 反馈的讲解及观看微课（5min）

自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动测量、自动操纵等开环系统比较，最本质的差别就在于控制系统有无负反馈存在；播放微课，强调负反馈的重要意义；介绍简化方块图的画法。

3.2.6 小组任务环节（30min）

播放小组视频（课前给大家布置的预习任务，以小組为单位，每组找一个自己感兴趣的生活或电影中的自动控制系统视频，组长已上传至课堂派中），老师请小组代表上台前讲述该视频对应的自动调节过程；老师先不点评对错，请同学们画该系统的自动控制系统方块图；老师巡视指导；老师在“课堂派”中对画图画得好的同学进行小红花奖励；老师再次请小组代表上台讲述该自动控制系统的控制过程；老师点评；第二组重复刚才步骤。

3.2.7 课程小结（5min）

老师请同学们用思维导图对本节课内容进行总结；老师在大屏幕中随机展示一名同学的思维导图，请这名同学上台总结并点评。

3.2.8 颁奖环节（2min）

老师对本节课表现最好的同学发放奖状。

3.3 课后提升

老师利用教学平台和QQ、微信等工具开展本节课内容答疑；对极少数学习不认真、存在学习问题的同学，根据“教学应对”方案开展相关工作；推送其他教学资源及课程思政资源，发布实践性拓展项目，以免学有余力的同学“吃不饱”；批改学生的作业；统计下一课时在线预习情况；收集学生的疑难问题，调整上课思路。

4 教学反思

4.1 案例意义

本节课的内容环环相扣，层层递进，引导学生正确认识自动控制系统的发展与国家、民族命运之间的密切关系，激发同学们的学习兴趣，摒弃了传统“自动化”部分内容的枯燥讲解，更重要的是培养同学们的家国情怀、社会责任感和历史使命意识，坚定社会主义核心价值观信仰。

4.2 实施效果及成果

（1）提高了学生自主解决、分析问题的能力，培养了学生严谨细致、逻辑条理、思维缜密等职业素养的养成。

（2）引导学生正确认识自动控制系统的发展与国家、民族命运之间的密切关系。正如习近平总书记所指出，科学技术可以从国外引进，但民族精神必须自己培育。