《無機化學》課程與“1+X” 證書銜接和融合的探討*

萬家秀, 萬家良, 馮順明, 趙培植

2019 年2 月, 國務院發(fā)布《國家職業(yè)教育改革實施方案》(下稱《實施方案》), 首次提出啟動“1+X” 證書制度試點工作, 開啟了我國職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式和評價模式創(chuàng)新發(fā)展的新階段[1,2]。 職業(yè)教育“1+X” 證書制度的實施, 正是適應未來產(chǎn)業(yè)對人才的多元化需求, 深化職業(yè)教育改革, 完善現(xiàn)代職業(yè)教育體系, 創(chuàng)新人才培養(yǎng)和評價模式, 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要抓手[3]。 為貫徹落實《國家職業(yè)教育改革實施方案》, 教育部在職業(yè)院校、 應用型本科高校啟動“學歷證書+若干職業(yè)技能等級證書” 制度(即1+X 證書制度)試點工作, 旨在鼓勵職業(yè)院校學生獲得學歷證書的同時, 取得多類職業(yè)技能等級證書, 拓展就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領, 緩解結(jié)構性就業(yè)矛盾[4]。 這是我國職業(yè)院校在培養(yǎng)復合型人才的一項巨大舉措。

1 污水處理職業(yè)技能等級證書開發(fā)背景

1.1 行業(yè)發(fā)展的重要趨勢

水環(huán)境治理呈現(xiàn)綜合化、 系統(tǒng)化特征, 從分散治理到系統(tǒng)治理, 持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境是行業(yè)發(fā)展長期需求及趨勢。 高質(zhì)量的水環(huán)境要求, 使得污水處理技術越來越受到重視, 市場及需求迅速發(fā)展。

1.2 行業(yè)崗位需求的重要方向

嚴格水環(huán)境治理要求、 數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢背景下水環(huán)境治理類、 監(jiān)測類、 智能水務類等技能人才的巨大需求。

1.3 人才培養(yǎng)的模式

高素質(zhì)技術技能人才需求的迫切, 探索多元化人才培養(yǎng)模式、 中國特色學徒制職業(yè)教育“1+X” 證書制度的實施, 正是適應未來產(chǎn)業(yè)對人才的多元化需求, 深化職業(yè)教育改革, 完善現(xiàn)代職業(yè)教育體系, 創(chuàng)新人才培養(yǎng)評價模式, 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要抓手[5-6]。

2 教學案例

2.1 基本思路

將專業(yè)課程內(nèi)容與污水技能等級證書融合銜接基本思路如圖1 所示。

圖1 案例思維導圖Fig.1 Mind map

2.2 《無機化學》課程內(nèi)容與污水處理職業(yè)技能等級證書的融合

《無機化學》課程是環(huán)境、 化工類專業(yè)的專業(yè)基礎課, 在采用無機類藥劑處理污水時, 如何選擇藥劑和用量? 這一過程就是理論分析后指導實踐。 而且污水處理職業(yè)技能等級證書考核標準中要求掌握處理單元的操作。 這里的操作指的是學生發(fā)揮主觀能動性, 做出正確判斷后進行合理規(guī)范的操作, 而不是單純的機械動作。 那么能夠?qū)⑺鶎W理論靈活應用就很關鍵, 所以在教學中設置以真實工作場景的學習任務, 鍛煉學生在污水化學處理單元方面的能力。

以生產(chǎn)太能電池的車間排放的污水為處理對象的案例。 水質(zhì)特點是pH=1、 F-含量可高達2000 mg/L、 可生化性差。 首先讓學生用排除法選擇基本處理思路, 因為較差的生化性以及是離子態(tài)污染物, 可以看出生化法、 物理法都不適用, 只能選擇化學法。 那么根據(jù)已學的知識處理思路是中和調(diào)節(jié)pH 以及化學沉淀F-, 接下來讓學生查找工程中最為經(jīng)濟有效的處理藥劑, 常用的有CaO 和CaCl2兩種藥劑, 然后讓學生選擇如何經(jīng)濟有效的達到排放目標? 國家標準就是污水處理的目標, 通過引導學生查找《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB 30484-2013),得出處理目標是pH 達至中性, [F-]≤8 mg/L。 分析: CaO 單價優(yōu)于CaCl2, 如果除氟時僅使用濕法投加CaO, 那么由進水條件[F-]=2000 mg/L=0.105 mol/L, 出水[F-]=8 mg/L 換算得[F-]=4.21×10-4mol/L, 依據(jù)0 ℃時CaF2Ksp=8.575×10-11。HF 解離平衡常數(shù)Kc=7.2×10-4, Kc1=5.2 做如下推算:

總氟濃度為:

將數(shù)據(jù)帶入總氟濃度:

理論上當初始氫氟酸濃度大于5 mol/L, 氫氟酸就是相當強的強酸, 那么在處理過程不考慮弱酸水解問題。 依據(jù)出水目標當水體中[F-]=8 mg/L=4.21×10-4mol/L 時不再產(chǎn)生CaF2沉淀, 那么根據(jù)溶度積原理:Ksp= [Ca2+][F-]2(5)8.575×10-11=[Ca2+]×(4.21×10-4)2

得到溶液中總[Ca2+]=0.484×10-3mol/L。溶液中Ca2+存在平衡:

總[Ca2+]=a+b=[F-]/2+b, 那么b=總[Ca2+]-[F-]/2=0.274×10-3, 可知:

[OH-]= 2 b=0.548×10-3mol/L

依據(jù)水的離子積可得:

除氟后的水質(zhì)pH=10.74, 可見為了達到F-的去除目標單純加CaO 會使pH 超標, 那么這個問題就轉(zhuǎn)化為如何更加合理的進行藥劑投加, 選用CaO 調(diào)整pH 為中性, 剩余的F-選用CaCl2去除, 這樣就得到最佳理論投加量。 再運用無機化學知識進行計算。

F-要求降低至8 mg/L, 由于污水中[F-]=2000 mg/L, 那么需要每升污水中沉淀出1.992 mg·F-, 那么每升污水需要Ca2+為a=1.992/(19×2); 其中投加的CaO 已經(jīng)提供0.05 mol的Ca2+因此CaCl2提供Ca2+=a-0.05, 根據(jù)1 mol CaCl2可提供1 mol Ca2+的計量關系, 可以計算出:

m(CaCl2)=[1.992/(19×2)-0.05]×111×103=268.7 mg/L

經(jīng)過上述理論分析后最后學生在化學實驗室進行驗證, 在實驗室通過模擬水樣的化學處理, 驗證并得出結(jié)論。 有的小組可能實際處理效果達不到理論要求, 那么通過提出問題, 交流學習, 自我反思找出自己方案的不完整性, 調(diào)整方案, 繼續(xù)嘗試驗證。 當自己的理論判斷和實際處理效果相符時, 學生會有較強的獲得感, 能將自己學習的專業(yè)基礎課應用到專業(yè)課中,學生可以在心理層面接受這些課程的確會在將來的職業(yè)中提升自我競爭能力, 那么在今后的學習中主動性也能提高。 而且在反復驗證過程中也增加了學生獨立思考問題的能力。 最后老師將這些遇到的問題進行總結(jié)。 該案例就是對應污水處理技能中化學處理單元操作, 藥劑投加量確定也是化學處理工藝進行調(diào)試時的一個環(huán)節(jié)。 以此的學習模式, 在今后取證的時候遇到該門課程內(nèi)容時, 學生可以得心應手熟練的進行應用。

然而對于一項職業(yè)技能的獲取并不是一門課程就能支撐起來的, 它需要一個較完善的課程體系來支撐, 因此對于證書其他相關課程, 也要與“1+X” 證書銜接和融合, 才能達到更好的效果。

3 成 效

優(yōu)化重構理論教學內(nèi)容和實訓項目內(nèi)容。 實現(xiàn)教學內(nèi)容多元化的表達, 對學生形成知識點多層次解析、 立體多維滲透提高了學生的學習興趣和效果; 整個課程教學過程將學生的實踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)于一體, 實現(xiàn)教學內(nèi)容由理論緊密聯(lián)系實踐, 促進知識、 能力、 素質(zhì)的全面發(fā)展[7]。

3.1 體驗式教學成果

(1)以“工作過程系統(tǒng)化” 教學理論為基礎, 繼續(xù)修訂適合教學做一體化的課程標準;

(2)充分利用校內(nèi)實訓資源, 有針對性地開展實習與課堂教學、 實驗教學相結(jié)合, 增強學生對理論內(nèi)容的認知能力;

(3)培養(yǎng)學生的學科基本技能, 鍛煉其發(fā)現(xiàn)問題、 分析問題、 解決問題的能力, 增強就業(yè)競爭力。

3.2 污水處理職業(yè)技能等級證書的科目考核合格率

2020 年我校向教育部申報污水處理職業(yè)技能等級證書制度試點單位, 并獲批, 同年進行了第一期污水處理職業(yè)技能等級培訓及考核, 培訓前期環(huán)化學院專兼職教師進行會議研討, 反復探討將證書標準和課程標準進行融合, 基于工作過程的情景選取了培訓方案, 在培訓過程發(fā)現(xiàn)部分學生在規(guī)劃未來的職業(yè)發(fā)展方向時很迷茫, 因為不知道自己所學的理論知識到底在崗位中如何體現(xiàn), 培訓后更容易理解, 自己在大學所接觸的課程體系與專業(yè)所對應崗位間的關系, 可見污水處理職業(yè)技能等級證書是實現(xiàn)學校與崗位連接的紐帶。 最后理論合格率達到66%, 安全操作合格率100%, 水質(zhì)分析合格率100%。

4 創(chuàng)新點

4.1 落地實施的課證銜接和融合, 有效促進了污水處理職業(yè)技能等級證書的實施及認可度

職業(yè)技能等級證是針對某一職業(yè)崗位關鍵工作領域的典型工作任務所需要的相關知識、 技能和能力的學習任務后獲得其職業(yè)能力水平的憑證[8]。 情景化教學模式, 課證的融合, 課程內(nèi)容的學習源于工作情景, 有助于自己清晰認識到未來職業(yè)規(guī)劃發(fā)展。 清晰的職業(yè)規(guī)劃才能讓學生知道該正確選擇哪類、 哪些職業(yè)技能等級證書, 避免盲從。 學生在心理層面接受了污水處理職業(yè)技能等級證書確實能夠提升自己的就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領, 學習的主動性也會增加。

4.2 有助于新形勢下污水處理專業(yè)技能教育質(zhì)量的提升

隨著污水處理職業(yè)技能等級證書試點工作的推進, 為了主動適應當下形式環(huán)保類行業(yè)發(fā)展趨勢和社會崗位需求的方向發(fā)展, 通過工作情景化教學的高職環(huán)境類專業(yè)學生, 在污水處理的就業(yè)競爭中也得到了一定的提升。

4.3 真實工作的情景科學的設計, 增加學生體驗感

典型工作情景的選取需要根據(jù)課程標準科學合理的設置,學生通過實驗得到結(jié)果, 老師在實驗結(jié)果的基礎上提出引發(fā)學生深度思考的問題, 讓學生利用已有的知識經(jīng)驗經(jīng)過認真思考分析后得到合理的解答, 工作情景的設置, 恰當?shù)奶岢鰡栴},啟迪學生的思維, 學生身心參與度高了, 學習也更加有效[9]。