摘要：對高職《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》課程中“魯奇低壓法甲醇合成工藝”教學單元采用信息化教學手段和教學方法進行了教學設計，很好地化解了教學的難點，提高了教學效果，為《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》課程的信息化改革提供了一定的參考經(jīng)驗。
關鍵詞：高職；甲醇生產(chǎn)技術(shù)；信息化教學設計
基金項目：陜西省教育廳重點課題“煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革與實踐”（13Z06）；陜西能源職業(yè)技術(shù)學院教研課題（2014）
甲醇是一種重要的有機化工原料，也是能源的一種替代品，經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化，可生成多種化工原料，如甲醛、醋酸、二甲醚等。魯奇低壓法是工業(yè)上合成甲醇常用的一種方法，對煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)及相近專業(yè)的學生來說，掌握其工藝流程、工藝條件、合成設備及合成崗位操作尤為重要。
一、教學分析
1.課程定位。本設計教學內(nèi)容選自煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)核心課程《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》，此課程為理實一體化課程，工學結(jié)合特色鮮明，貫穿于整個理論教學、實訓實習和職業(yè)資格培訓與鑒定的過程中，直接實現(xiàn)與工作崗位的零距離對接。此課程之前，學生已經(jīng)學習了化工原理、化工制圖、化工設備和化工儀表等專業(yè)基礎課程，為該課程的學習奠定了理論基礎。
2.教材分析。課程選用化學工業(yè)出版社高職高專“十一五”規(guī)劃教材《甲醇生產(chǎn)技術(shù)》，該教材按甲醇傳統(tǒng)生產(chǎn)工序安排教學內(nèi)容，介紹了甲醇原料氣制取、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及粗甲醇精制等內(nèi)容。本單元教學選取教材中的第六章—甲醇合成中的魯奇低壓法甲醇合成工藝。教學中，為了使各種工藝方法能夠自成一個模塊，我們對教材內(nèi)容進行了調(diào)整，本單元的教學內(nèi)容包括魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件、合成主要設備、合成崗位操作三部分內(nèi)容。共4學時，其中理論教學2學時，實踐教學2學時。
3.學情分析。本課程教學對象為煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)二年級學生，學生理論基礎較差，缺乏學習興趣和學習積極性，尤其厭煩枯燥的理論知識，對自己的學習能力缺乏自信，空間思維能力較差，喜歡玩游戲，喜歡形象直觀的事物。學生具備一定的計算機操作能力，能夠熟練地運用搜索引擎、網(wǎng)絡及教師提供的網(wǎng)絡學習平臺等多媒體手段獲取一定信息，為本課程信息化教學的實施奠定了基礎。
4.教學目標及重點難點。根據(jù)本課程的課程標準和崗位能力要求，本單元教學的教學目標：
知識目標：掌握魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、工藝條件、主要設備結(jié)構(gòu)與作用。
能力目標：能夠正確進行魯奇低壓法甲醇合成崗位工藝操作，包括開車、緊急停車、正常停車及常見事故處理。
素質(zhì)目標：培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)、自主學習能力、團隊協(xié)作意識、創(chuàng)新意識及分析問題解決問題的能力。
重難點：
重點：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、主要設備的作用。
難點：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程、設備結(jié)構(gòu)、合成崗位操作。
二、設計思路
以建構(gòu)主義理論為指導，在整個教學過程中以學生為主體，教師為指導，通過設計一個生產(chǎn)中的具體問題情境，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生帶著問題進行學習，()采用多種信息化手段，充分激發(fā)學生的主動性，提高學生主動參與的積極性和自學能力。以“任務驅(qū)動”和“問題解決”作為學習和研究活動的主線，將課堂理論教學和生產(chǎn)實踐相聯(lián)系，在教學中培養(yǎng)學生的分析解決問題能力、團隊協(xié)作能力、動手實踐的能力，最終完成本設計的教學任務和學生素質(zhì)能力的培養(yǎng)。
三、教學過程
將教學過程設計為4個部分。
1.課前預習。教師通過網(wǎng)絡學習平臺下發(fā)課程導學和學習評價表，學生通過因特網(wǎng)檢索及教師提供的學習資料進行學習，搜集與魯奇低壓合成法相關的信息和資料，并填寫任務完成單，對自學情況做自我評價，列出認為較難理解的內(nèi)容和學習中存在的問題，教師總結(jié)分析學生自學情況，適當調(diào)整課程內(nèi)容和學時分配，從而提高課堂教學的針對性和教學效果。
2.引入新課。首先，通過播放煤制甲醇生產(chǎn)概述的Flash動畫使學生了解從原料到產(chǎn)品甲醇的整個生產(chǎn)過程，了解本單元內(nèi)容在整個生產(chǎn)過程中的作用。教師簡單敘述甲醇生產(chǎn)的五個工段，使學生在復習之前所學內(nèi)容的同時，也明確甲醇合成工段在整個甲醇合成生產(chǎn)過程中的地位及與前后工段的銜接關系。
其次，通過某化工廠的實際案例，提出問題，引發(fā)學生思考并討論，進而引出本節(jié)課的學習任務。
“某化工廠采用魯奇低壓法合成甲醇，甲醇合成塔滿負荷正常生產(chǎn)中，合成塔催化劑床層溫度上升，操作人員進行調(diào)節(jié)時不精心，違章作業(yè)，造成溫度反復波動，催化劑溫度從325℃上升到680℃~720℃，將剛投產(chǎn)的4.2t催化劑全部燒毀，造成全廠停產(chǎn)11天，損失98萬元”。
合成塔催化劑床層溫度為什么會上升？正常的`操作溫度應該是多少？假設你是車間的技術(shù)人員，應該怎么及時判斷并處理這個事故，避免不必要的損失？
要解決這個問題，就必須了解魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件、合成設備及合成崗位操作，也就是本單元教學的三個學習任務。
3.任務分解。
任務一：魯奇低壓法甲醇合成工藝流程及工藝條件
化工工藝流程一般較為復雜，涉及到的設備較多，物料路線復雜，其講解是傳統(tǒng)課堂教學的難點之一。因而我們使用Flash動畫來展示整個工藝流程，讓原本靜態(tài)呈現(xiàn)的設備、管路動起來，以解決這個教學難題。通過鼠標操作，學生能夠看到合成原料在備和管路間的走向和變化，并了解各設備內(nèi)反應的工藝條件。
設計了設備之間連線的游戲和互動問答，設備連線游戲要求學生按照一定的工藝流程順序在設備之間進行連線選擇，連線錯誤就會出現(xiàn)提示，正確則出現(xiàn)物料流動現(xiàn)象，互動問答是主要考查學生對不同管線中物料組成的掌握，學生選擇錯誤，系統(tǒng)提示錯誤并顯示正確答案，通過這樣的互動小游戲，激發(fā)學生學習興趣，加深其對工藝流程學習的記憶。
任務二：合成工藝設備
魯奇低壓法甲醇合成工藝設備主要包括魯奇管殼型甲醇合成塔、冷凝器、甲醇分離器等，其主要工作原理和結(jié)構(gòu)比較復雜，是本節(jié)課的難點之一。在傳統(tǒng)的教學中，僅僅通過一張平面結(jié)構(gòu)圖來講解，枯燥乏味，教學效果差。在工藝流程Flash動畫中，學生可以通過鼠標移動看到各設備的作用。此外，利用三維模型將合成塔、甲醇分離器和冷凝器的主要部件、工作過程和工作原理形象、直觀地展示出來。例如在合成塔中，將原料氣的進塔、塔內(nèi)的反應和產(chǎn)品的出塔以動畫形式展現(xiàn)出來，幫助學生了解設備內(nèi)部工作過程和工作原理，很好地化解了設備講解的難點。
任務三：合成崗位虛擬仿真操作
合成崗位的操作能力是本教學單元的能力目標，主要包括甲醇合成的冷態(tài)開車、正常停車、緊急停車和事故處理等崗位操作步驟，是學生在學習掌握了合成的基本理論后的實踐過程。但是，現(xiàn)代化學工業(yè)高度的自動化、連續(xù)化和集成化，加上化工企業(yè)易燃、易爆、危險性大的特點，學生下廠實習，難以深入實際，更無法親身體驗工業(yè)裝置的開、停車與事故處理，學生的動手能力得不到實質(zhì)性的訓練。因此，這部分教學可以利用虛擬仿真軟件來解決這個難點。該軟件完全模擬甲醇合成工段的實際生產(chǎn)過程，在計算機上建立虛擬的操作環(huán)境，其控制原理、手段、界面和操作場景都和現(xiàn)代化工生產(chǎn)實時控制極為相似。
首先播放軟件操作演示視頻，指導學生掌握軟件操作過程和方法。
學生登陸軟件后可根據(jù)系統(tǒng)提示反復進行開車、停車及事故處理操作，每操作一步，計算機都能通過后臺模型的運算將操作后的現(xiàn)象以及工藝參數(shù)的變化進行實時、動態(tài)化的顯示，并對每一步操作進行打分，最后統(tǒng)計出總分。教師可以設置操作故障點，考查學生發(fā)現(xiàn)和排除故障的能力，從而全面考查學生對甲醇合成工藝流程、工藝條件、設備操作的掌握。
通過仿真手段，使學生能真實感受實際操作過程，解決課堂教學理論與實踐脫節(jié)這一難題。本任務以學生操作練習為主，教師講解為輔，真正實現(xiàn)做中教，做中學。
4.討論總結(jié)。
（1）分析案例。在學習了理論知識和仿真操作之后，學生分組對之前的案例進行討論，分析故障發(fā)生的原因并提出解決方法，小組之間進行互評，最后教師進行點評。
（2）歸納總結(jié)。教師將魯奇低壓法甲醇合成生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的故障列出，讓學生寫出故障原因和處理措施，學生代表將總結(jié)結(jié)果進行匯報，教師點評，考查學生靈活運用所學理論知識的能力。
四、教學評價
教學評價采取教師評價和學生自評相結(jié)合、過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方法。不僅要考查學生的學習情況，對學生的態(tài)度、興趣、參與程度也要進行評價，主要包括三個部分。
1.學習評價表。課后按預定的學習評價表開展自我評價和教師評價，根據(jù)評價結(jié)果反思學習過程，改進學習策略或調(diào)整學習活動。
2.仿真軟件操作測試。仿真軟件測試在課堂上完成，教師可以通過軟件后臺設置測試題目，包括仿真工藝操作和問答題兩部分，考查學生對甲醇合成的原理、工藝流程、主要設備及崗位操作的掌握程度。
3.網(wǎng)絡學習平臺在線測試。學生課后可登陸甲醇生產(chǎn)技術(shù)課程網(wǎng)絡學習平臺的題庫，進行自我測試，滿足學生課后的自主學習。
五、結(jié)論
本單元教學利用了Flash動畫、仿真、圖片、因特網(wǎng)等信息化教學手段，很好地化解了化工工藝流程、設備及崗位操作講解的難點，取得了較好的效果。通過企業(yè)真實案例提出問題，創(chuàng)設問題情境，引發(fā)學生思考，激發(fā)了學生學習興趣和積極性，體現(xiàn)了學生學習中的主體性，提高了學生獨立思考、分析、觀察和歸納問題的能力，在教師的引導下，很好地完成了本單元的學習任務。
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