新工科背景下的染整工藝原理課程翻轉課堂教學模式研究

師文釗,習智華,劉瑾姝,徐成書,任 燕

針對我國“十二五”以來紡織行業創新型人才缺乏、綜合創新能力較弱等問題,紡織工業發展規劃(2016-2020年)[1]要求進一步發揮高等院校在紡織印染產業中的基礎型科學研究和關鍵技術攻關作用,大幅提升新技術水平,推動互聯網、大數據、信息化技術在紡織行業的融合應用。在以上新科技革命、新產業革命、新經濟發展的背景下,以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展,對工程科技人才提出了更高要求。為深化工程教育改革,支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等國家戰略,教育部積極推進新工科建設與發展,圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系進行研究和實踐,對服務和支撐紡織行業新經濟快速發展、行業轉型升級等建設意義重大[2]。

染整工藝原理課程作為輕化工程專業課程體系的專業主干課,是專業人才培養的主線,是學生構建專業知識框架的重要組成部分;因此在新工科背景下只有對染整工藝原理課程教學進行深入改革,研究新理念、新要求、新途徑的工程教育模式,才能為培養可應對變化、多元化、創新型卓越工程人才提供智力和人才支撐,滿足紡織印染行業對學科交叉的新型卓越工程技術人才需求。本校紡織科學與工程學院的國家級特色專業即輕化工程專業研究了新工科背景下的翻轉課堂教學模式,并將其應用到染整工藝原理課程教學中,初步實現了教學模式的創新、產學研的交叉融合,提高了學生的學習主動性、創新意識和學習成效。

1 染整工藝原理課程教學現狀

染整工藝原理課程是在學生已具備高分子化學及物理、纖維化學及物理、染整助劑化學、染料化學等專業知識的基礎上,為本校輕化工程專業本科三年級學生開設的專業主干課,分為染整工藝原理I(紡織品前處理及后整理,48學時)和染整工藝原理II(紡織品染色及印花,64學時)兩門課程。通過介紹紡織品前處理、染色、印花、后整理加工的基本原理、工藝過程、應用參數及效果評價等基本知識,使學生掌握紡織品染整加工及效果評價方法,培養學生分析及解決問題的能力。通過對多年來課程教學實踐、學生反饋、專家評價進行梳理、分析,目前該課程的傳統教學模式存在主要問題如下：授課內容中加工對象單一,與實際生產產品類型脫節;課程知識點繁多且實際應用變化較多,對教與學的要求較高;課程多年來均以教師課堂教授為主,學生在課前預習、課堂學習、課后復習過程中,更多的是片面學習概念、原理和工藝等知識碎片,難以理解染整加工中的各種動態過程和質量控制方法,缺乏知識體系的建立和結合已學知識對實際問題加以分析的能力。因此研究以學生為中心的新型教學模式,并將其應用在染整工藝原理課程教學中顯得尤為重要。

2 染整工藝原理課程的翻轉課堂教學模式構建與實踐

總體上,將染整工藝原理課程分為紡織品前處理、染色、印花及后整理等四個知識模塊,以重點和難點知識內容為導向,以本校已有精品資源共享課、在線開放課程等視頻資源為基礎來構建翻轉課堂教學模式,其教學模式建設步驟見圖1。

圖1 染整工藝原理的翻轉課堂教學模式建設

下面以染色知識模塊中“紡織品染色方法”學習主題為例,依據教學目標及要求,將翻轉課堂教學分為課外學習和課內學習兩部分,具體授課學時安排為課外學時5學時、課內學時2學時,其翻轉課堂教學模式的構建與實踐主要包括如下五個方面。

2.1 教學資源設計及建設

教學資源常見的形式有文字、圖片、視頻、音頻及動畫等,而翻轉課堂教學模式要求學生在課前閱讀資料、觀看教學視頻進行自主學習,因此以圖片、視頻及音頻為主要資源[3-4],教師按照知識內容對已在課程教學中使用的PPT課件進行更新和完善。即基于已建設完成的視頻資源如課程現有精品資源共享課、在線開放課程等視頻,對與課程內容相關的視頻進行剪輯,設計與課程知識點相關的企業實際生產和實驗室演示實驗,并進行視頻錄制,共同構成教學視頻,如圖2所示。以重點、難點知識為中心,從課程知識體系中抽提出與其相關的知識點建立知識點框架導圖(見圖3),以便學生自主學習時更好地建立完整、系統的知識體系;針對重點、難點知識進行拓展性問題設計,如不同染色方法加工對象及發展趨勢、不同染色方法加工產品質量控制方法等,結合知識點框架圖,建立覆蓋框架圖中所有知識內容的測試題庫;教師將各種學習資源上傳到學校網絡教學綜合平臺,如本校現有的泛雅網絡教學平臺等,供學生線上進行課外自主學習。學生通過自主安排學習進度、反復觀看學習資料,可有效利用課前碎片化的時間理解掌握知識點內容,提高學習效率。

圖2 紡織品染色方法的教學視頻資源

圖3 紡織品染色方法的課外知識點框架導圖

2.2 自主學習信息反饋機制建設

基于學校現有泛雅網絡教學平臺,結合在線交流工具如微信、QQ,在線測評工具及文件共享工具等軟件,將預測性、形成性及診斷性評價相結合,建立學生學習過程識別和跟蹤機制,對學生自學過程進行監督與指導,形成自我評價、教師評價、小組評價等多種評價方式相結合的評價體系。及時診斷問題并提供反饋和指導信息,使學生通過獲取反饋信息改進學習策略,輔助完成自主學習,最終提高學習成績;提取學生自學過程中遇到的問題,教師可及時了解學生需求并調整改進教學,為翻轉課堂教學設計提供依據[5-6]。

2.3 翻轉課堂教學過程建設

學生在課前已通過自主學習理解了教學項目中涉及的知識點,帶著自學過程中遇到的難題進入翻轉課堂學習階段。在翻轉課堂教學中按照學生自學學習情況將學生分成6組,每組5人,根據企業具體染整加工流程和案例構建真實染整加工環境的課堂情景;每組一個實例項目,如某印染廠采用活性染料浸-軋-烘-蒸法對棉燈芯絨織物進行染色,染色后燈芯絨織物出現露底現象,分析現象產生的原因及解決問題的方法;某印染廠采用還原染料懸浮體軋染對棉織物進行染色,染色后織物出現黃色落色現象,分析原因并找到解決辦法等。采用角色扮演法的學習方法,讓學生扮演染色加工時擋車、打樣、品控、跟單等角色,圍繞案例進行討論,與老師、同學共同解決疑難問題并將所學知識內化,以培養學生的合作精神、探索精神[7-8]。對實例項目學習中學生出現的問題歸納總結,根據學生討論中的興趣點,引導學生進行課外深入探討和學習,翻轉課堂課內教學安排見表1。

表1 翻轉課堂課內教學安排

2.4 課程考核體系建設

以學生個性化學習特征分析為基礎,形成性評價為主結合過程性評價,定量和定性相結合,建立翻轉課堂考核體系。在過程性評價中設計測驗、課堂表現評價量表、調查問卷等形式進行學生自評、組內互評及教師評價,通過持續性地記錄教學行為,加強師生間的協作互動和情感交流。在綜合性評價中設計測驗、作業、調查問卷及個人成績反饋報表等形式,對學生、教師的教與學效果進行評價,檢驗師生的發展水平[9-10]。在最終課程考試中將該知識點設計為綜合能力測試題目,對兩種不同授課方式的班級學生答題情況進行統計和分析,發現在最終課程考試中針對紡織品染色方法這一學習主題,采用翻轉課堂授課模式的班級平均得分為42.3分,傳統授課模式的班級平均得分為38.7分,說明翻轉課堂教學模式能夠提高學生學習水平。

2.5 用SWOT分析促進教學模式完善

采用SWOT分析法,通過設計調查問卷對課程翻轉課堂教學模式實踐的優勢、劣勢及面臨的機會與挑戰進行分析,探究影響翻轉課堂教學模式實施的關鍵因素,對課程的翻轉課堂教學模式全面開展提供依據[11-12]。翻轉課堂教學模式的SWOT分析結果如表2所示。

表2 染整工藝原理翻轉課堂的SWOT分析

3 結語

染整工藝原理課程的翻轉課堂教學模式必須結合學校所在地域行業發展現狀及要求進行調整,根據教師和學生實際情況進行合理設計。針對紡織印染加工產業對新工科建設提出的新理念、新途徑等要求,只有積極構建教學資源、自主學習信息反饋機制、翻轉課堂教學過程及課程考核體系等具體內容,才能形成適合染整工藝原理課程的更有效教學模式,才能進一步推動輕化工程課程體系其他課程教學模式改革,為輕化工程專業培養可以應對多變化、多元化、創新型的卓越工程人才提供支撐。