新工科背景下基于信息化的化工實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建研究

趙揚(yáng)，何璐紅，張秀濤

[摘 要]本文在“新工科”的背景下，針對(duì)化工行業(yè)的特殊性，提出構(gòu)建“線上線下”“虛實(shí)結(jié)合”的化工實(shí)踐教學(xué)體系，能夠突出以學(xué)生為中心、以能力為重點(diǎn)和關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程三大理念。基于信息化的化工實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)了化工實(shí)踐過(guò)程線上線下相互結(jié)合、互相貫通、互相促進(jìn)，從而把化工行業(yè)對(duì)人才的各種能力需求，融入實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，引入實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程，最終培養(yǎng)具有較強(qiáng)化工行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

[關(guān)鍵詞]信息化;化工實(shí)踐;教學(xué)體系;線上線下;虛實(shí)結(jié)合

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.04.098

[中圖分類(lèi)號(hào)]G642.4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）04-0-02

0 ? ? 引 言

在國(guó)家實(shí)施“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”、“中國(guó)制造2025”等重大戰(zhàn)略的背景下，我國(guó)推出高等工程教育改革探索的全新視角和“中國(guó)方案”——“新工科”?！靶鹿た啤币蟀旬a(chǎn)業(yè)行業(yè)對(duì)人才的各種能力需求，融入實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，引入實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程，最終培養(yǎng)具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

1 ? ? 信息技術(shù)對(duì)化工實(shí)踐教學(xué)體系的沖擊

目前，信息技術(shù)已滲透經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活的各個(gè)方面，個(gè)性化學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)已成為信息時(shí)代教育發(fā)展的重要特征。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確指出：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須給予高度重視”?！督逃畔⒒笆濉币?guī)劃》中也明確提出應(yīng)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)教學(xué)，促進(jìn)形成泛在、移動(dòng)、個(gè)性化的學(xué)習(xí)方式。如何利用信息化技術(shù)推進(jìn)化工實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教育，尤其是將信息化技術(shù)與化工專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行融合是值得研究的課題。

2 ? ? 新工科背景下基于信息技術(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系的核心概念

對(duì)于化工專(zhuān)業(yè)而言，基于其行業(yè)特殊性，在教學(xué)中存在投入和運(yùn)行成本高、校企融合度差、教學(xué)目標(biāo)與崗位要求有偏差、教學(xué)工位數(shù)普遍不足、危險(xiǎn)事故無(wú)法演練，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化流程不夠深入等諸多問(wèn)題。運(yùn)用信息化技術(shù)，構(gòu)建“線上線下”“虛實(shí)結(jié)合”的化工實(shí)踐教學(xué)體系是替代傳統(tǒng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的新型教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)化工實(shí)踐過(guò)程線上線下相互結(jié)合、互相貫通、互相促進(jìn)，將線上虛擬學(xué)習(xí)與線下實(shí)際操作進(jìn)行有效融合，共同完成實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，形成了“線上線下”“虛實(shí)結(jié)合”的新型教學(xué)組織模式。

3 ? ? 基于信息技術(shù)化工實(shí)踐教學(xué)體系的基本構(gòu)思及技術(shù)方案

2015年，河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院與萊帕克（北京）科技有限公司、河南萊帕克化工設(shè)備制造有限公司聯(lián)合成立“萊帕克”化工設(shè)備研發(fā)中心，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)植入教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，創(chuàng)新“互聯(lián)網(wǎng)+化工實(shí)踐”模式，構(gòu)建化工實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合”，突出以學(xué)生為主體的自學(xué)能力;發(fā)揮“化工實(shí)踐平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“線上線下”協(xié)同，關(guān)注行業(yè)崗位需求，構(gòu)建了基于“線上線下”“虛實(shí)結(jié)合”的化工智能實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系?；谛畔⒓夹g(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系，必須將產(chǎn)業(yè)對(duì)人才的各種能力需求，融入實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，引入實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程，最終培養(yǎng)具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)、工程實(shí)踐能力、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展需求的“新工科”人才。

信息化課程建設(shè)的理念是以學(xué)生為中心、以能力為重點(diǎn)和關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程。信息化課程建設(shè)的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)化：將教材轉(zhuǎn)化為支持學(xué)習(xí)的數(shù)字化資源，將學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)活動(dòng)，將結(jié)果性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為發(fā)展性評(píng)價(jià)。信息化課程設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)是平臺(tái)、內(nèi)容和活動(dòng)。該成果在開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)化工生產(chǎn)以及現(xiàn)代教育的特點(diǎn)，依托互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建化工實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)講授、操作訓(xùn)練和實(shí)踐考試三個(gè)環(huán)節(jié)的線上虛擬學(xué)習(xí)與線下實(shí)際操作有效融合。具體技術(shù)方案如圖1所示。

4 ? ? 構(gòu)建基于信息技術(shù)化工實(shí)踐教學(xué)體系的意義和成效

基于信息技術(shù)化工實(shí)踐教學(xué)體系，圍繞實(shí)現(xiàn)化工實(shí)踐教學(xué)學(xué)習(xí)目地、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)情境、學(xué)習(xí)內(nèi)涵5個(gè)改變，探索實(shí)現(xiàn)“線上線下”“虛實(shí)結(jié)合”化工實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)模式，能有效促進(jìn)學(xué)生提升工程技能和養(yǎng)成職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成。變化工實(shí)踐的“裝置操作”為“情境再現(xiàn)”，能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)企業(yè)工作場(chǎng)景虛實(shí)結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“沉浸式”學(xué)習(xí);變“單一操作”為“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”，在實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)角色分工完成實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，能夠給樹(shù)立工程理念、積累工程素養(yǎng)。

基于信息技術(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)一步創(chuàng)新了“互聯(lián)網(wǎng)+化工實(shí)踐”模式，實(shí)現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合”，突出“以學(xué)生為中心”的理念。通過(guò)線上“互聯(lián)網(wǎng)+化工實(shí)踐”的化工實(shí)踐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源線上學(xué)習(xí)、實(shí)踐裝置的認(rèn)知與操作、學(xué)生學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)等教學(xué)功能;通過(guò)線下實(shí)驗(yàn)室能夠進(jìn)行綜合學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，有效提高了實(shí)驗(yàn)效率，有效減少了廢物排放，實(shí)現(xiàn)了“環(huán)境友好型”化工教學(xué)。

基于信息技術(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)“線上線下”協(xié)同，通過(guò)建設(shè)規(guī)范化的化工實(shí)驗(yàn)室、系統(tǒng)化的化工實(shí)驗(yàn)實(shí)踐裝置等，形成了項(xiàng)目廣度和難度梯度，從而形成全方位的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)。師生利用全模擬技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)不當(dāng)操作現(xiàn)象，增強(qiáng)了“綠色化工”意識(shí)，提高了崗位技能水平?；谛畔⒓夹g(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系，能拓展實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵，突出學(xué)生職業(yè)素質(zhì)積累。該教學(xué)體系通過(guò)“以學(xué)生為中心”的自主學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，將“新工科”對(duì)應(yīng)的教學(xué)、教育理念承載在化工實(shí)踐中，能夠?qū)徫回?zé)任、崗位意識(shí)、質(zhì)量觀念灌輸其中，同時(shí)增加了環(huán)保指標(biāo)評(píng)價(jià)、技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)等內(nèi)容，從而有利于培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、提升有效溝通能力、培養(yǎng)工程職業(yè)道德。

5 ? ? 結(jié) 語(yǔ)

進(jìn)一步在智能學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)“趣味化”，激發(fā)“闖關(guān)式學(xué)習(xí)”的欲望[10]。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，該實(shí)踐教學(xué)體系將化工實(shí)踐的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置成“闖關(guān)”模式，進(jìn)一步使學(xué)習(xí)界面生動(dòng)化、形象化，提高答題闖關(guān)的趣味性，做到“玩中做”“做中學(xué)”“學(xué)中玩”，實(shí)現(xiàn)“沉浸式”學(xué)習(xí)。基于信息技術(shù)的化工實(shí)踐教學(xué)體系應(yīng)進(jìn)一步拓寬使用面，實(shí)現(xiàn)“隨時(shí)”“隨地”的泛在學(xué)習(xí)方式，下一步將進(jìn)一步豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源庫(kù)，為高校、企業(yè)提高學(xué)習(xí)培訓(xùn)新模式，為化工行業(yè)各層次學(xué)歷教育與非學(xué)歷培訓(xùn)提供時(shí)間靈活、多元化的進(jìn)修學(xué)習(xí)方式，為建設(shè)學(xué)習(xí)型企業(yè)和員工職業(yè)生涯發(fā)展提供教育服務(wù)。

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