《无机化学》课程与“1+X” 证书衔接和融合的探讨*

万家秀, 万家良, 冯顺明, 赵培植

2019 年2 月, 国务院发布《国家职业教育改革实施方案》(下称《实施方案》), 首次提出启动“1+X” 证书制度试点工作, 开启了我国职业教育人才培养模式和评价模式创新发展的新阶段[1,2]。 职业教育“1+X” 证书制度的实施, 正是适应未来产业对人才的多元化需求, 深化职业教育改革, 完善现代职业教育体系, 创新人才培养和评价模式, 提高人才培养质量的重要抓手[3]。 为贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》, 教育部在职业院校、 应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书” 制度(即1+X 证书制度)试点工作, 旨在鼓励职业院校学生获得学历证书的同时, 取得多类职业技能等级证书, 拓展就业创业本领, 缓解结构性就业矛盾[4]。 这是我国职业院校在培养复合型人才的一项巨大举措。

1 污水处理职业技能等级证书开发背景

1.1 行业发展的重要趋势

水环境治理呈现综合化、 系统化特征, 从分散治理到系统治理, 持续改善生态环境是行业发展长期需求及趋势。 高质量的水环境要求, 使得污水处理技术越来越受到重视, 市场及需求迅速发展。

1.2 行业岗位需求的重要方向

严格水环境治理要求、 数字化转型趋势背景下水环境治理类、 监测类、 智能水务类等技能人才的巨大需求。

1.3 人才培养的模式

高素质技术技能人才需求的迫切, 探索多元化人才培养模式、 中国特色学徒制职业教育“1+X” 证书制度的实施, 正是适应未来产业对人才的多元化需求, 深化职业教育改革, 完善现代职业教育体系, 创新人才培养评价模式, 提高人才培养质量的重要抓手[5-6]。

2 教学案例

2.1 基本思路

将专业课程内容与污水技能等级证书融合衔接基本思路如图1 所示。

图1 案例思维导图Fig.1 Mind map

2.2 《无机化学》课程内容与污水处理职业技能等级证书的融合

《无机化学》课程是环境、 化工类专业的专业基础课, 在采用无机类药剂处理污水时, 如何选择药剂和用量? 这一过程就是理论分析后指导实践。 而且污水处理职业技能等级证书考核标准中要求掌握处理单元的操作。 这里的操作指的是学生发挥主观能动性, 做出正确判断后进行合理规范的操作, 而不是单纯的机械动作。 那么能够将所学理论灵活应用就很关键, 所以在教学中设置以真实工作场景的学习任务, 锻炼学生在污水化学处理单元方面的能力。

以生产太能电池的车间排放的污水为处理对象的案例。 水质特点是pH=1、 F-含量可高达2000 mg/L、 可生化性差。 首先让学生用排除法选择基本处理思路, 因为较差的生化性以及是离子态污染物, 可以看出生化法、 物理法都不适用, 只能选择化学法。 那么根据已学的知识处理思路是中和调节pH 以及化学沉淀F-, 接下来让学生查找工程中最为经济有效的处理药剂, 常用的有CaO 和CaCl2两种药剂, 然后让学生选择如何经济有效的达到排放目标? 国家标准就是污水处理的目标, 通过引导学生查找《电池工业污染物排放标准》(GB 30484-2013),得出处理目标是pH 达至中性, [F-]≤8 mg/L。 分析: CaO 单价优于CaCl2, 如果除氟时仅使用湿法投加CaO, 那么由进水条件[F-]=2000 mg/L=0.105 mol/L, 出水[F-]=8 mg/L 换算得[F-]=4.21×10-4mol/L, 依据0 ℃时CaF2Ksp=8.575×10-11。HF 解离平衡常数Kc=7.2×10-4, Kc1=5.2 做如下推算:

总氟浓度为:

将数据带入总氟浓度:

理论上当初始氢氟酸浓度大于5 mol/L, 氢氟酸就是相当强的强酸, 那么在处理过程不考虑弱酸水解问题。 依据出水目标当水体中[F-]=8 mg/L=4.21×10-4mol/L 时不再产生CaF2沉淀, 那么根据溶度积原理:Ksp= [Ca2+][F-]2(5)8.575×10-11=[Ca2+]×(4.21×10-4)2

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

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

[OH-]= 2 b=0.548×10-3mol/L

依据水的离子积可得:

除氟后的水质pH=10.74, 可见为了达到F-的去除目标单纯加CaO 会使pH 超标, 那么这个问题就转化为如何更加合理的进行药剂投加, 选用CaO 调整pH 为中性, 剩余的F-选用CaCl2去除, 这样就得到最佳理论投加量。 再运用无机化学知识进行计算。

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+为a=1.992/(19×2); 其中投加的CaO 已经提供0.05 mol的Ca2+因此CaCl2提供Ca2+=a-0.05, 根据1 mol CaCl2可提供1 mol Ca2+的计量关系, 可以计算出:

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

经过上述理论分析后最后学生在化学实验室进行验证, 在实验室通过模拟水样的化学处理, 验证并得出结论。 有的小组可能实际处理效果达不到理论要求, 那么通过提出问题, 交流学习, 自我反思找出自己方案的不完整性, 调整方案, 继续尝试验证。 当自己的理论判断和实际处理效果相符时, 学生会有较强的获得感, 能将自己学习的专业基础课应用到专业课中,学生可以在心理层面接受这些课程的确会在将来的职业中提升自我竞争能力, 那么在今后的学习中主动性也能提高。 而且在反复验证过程中也增加了学生独立思考问题的能力。 最后老师将这些遇到的问题进行总结。 该案例就是对应污水处理技能中化学处理单元操作, 药剂投加量确定也是化学处理工艺进行调试时的一个环节。 以此的学习模式, 在今后取证的时候遇到该门课程内容时, 学生可以得心应手熟练的进行应用。

然而对于一项职业技能的获取并不是一门课程就能支撑起来的, 它需要一个较完善的课程体系来支撑, 因此对于证书其他相关课程, 也要与“1+X” 证书衔接和融合, 才能达到更好的效果。

3 成 效

优化重构理论教学内容和实训项目内容。 实现教学内容多元化的表达, 对学生形成知识点多层次解析、 立体多维渗透提高了学生的学习兴趣和效果; 整个课程教学过程将学生的实践能力和创新精神培养于一体, 实现教学内容由理论紧密联系实践, 促进知识、 能力、 素质的全面发展[7]。

3.1 体验式教学成果

(1)以“工作过程系统化” 教学理论为基础, 继续修订适合教学做一体化的课程标准;

(2)充分利用校内实训资源, 有针对性地开展实习与课堂教学、 实验教学相结合, 增强学生对理论内容的认知能力;

(3)培养学生的学科基本技能, 锻炼其发现问题、 分析问题、 解决问题的能力, 增强就业竞争力。

3.2 污水处理职业技能等级证书的科目考核合格率

2020 年我校向教育部申报污水处理职业技能等级证书制度试点单位, 并获批, 同年进行了第一期污水处理职业技能等级培训及考核, 培训前期环化学院专兼职教师进行会议研讨, 反复探讨将证书标准和课程标准进行融合, 基于工作过程的情景选取了培训方案, 在培训过程发现部分学生在规划未来的职业发展方向时很迷茫, 因为不知道自己所学的理论知识到底在岗位中如何体现, 培训后更容易理解, 自己在大学所接触的课程体系与专业所对应岗位间的关系, 可见污水处理职业技能等级证书是实现学校与岗位连接的纽带。 最后理论合格率达到66%, 安全操作合格率100%, 水质分析合格率100%。

4 创新点

4.1 落地实施的课证衔接和融合, 有效促进了污水处理职业技能等级证书的实施及认可度

职业技能等级证是针对某一职业岗位关键工作领域的典型工作任务所需要的相关知识、 技能和能力的学习任务后获得其职业能力水平的凭证[8]。 情景化教学模式, 课证的融合, 课程内容的学习源于工作情景, 有助于自己清晰认识到未来职业规划发展。 清晰的职业规划才能让学生知道该正确选择哪类、 哪些职业技能等级证书, 避免盲从。 学生在心理层面接受了污水处理职业技能等级证书确实能够提升自己的就业创业本领, 学习的主动性也会增加。

4.2 有助于新形势下污水处理专业技能教育质量的提升

随着污水处理职业技能等级证书试点工作的推进, 为了主动适应当下形式环保类行业发展趋势和社会岗位需求的方向发展, 通过工作情景化教学的高职环境类专业学生, 在污水处理的就业竞争中也得到了一定的提升。

4.3 真实工作的情景科学的设计, 增加学生体验感

典型工作情景的选取需要根据课程标准科学合理的设置,学生通过实验得到结果, 老师在实验结果的基础上提出引发学生深度思考的问题, 让学生利用已有的知识经验经过认真思考分析后得到合理的解答, 工作情景的设置, 恰当的提出问题,启迪学生的思维, 学生身心参与度高了, 学习也更加有效[9]。