工程教育專業認證背景下“紡織品染色與印花實驗”教學改革

任 燕，習智華，邢建偉，徐成書

(西安工程大學 紡織科學與工程學院，陜西 西安 710048)

《華盛頓協議》是工程教育本科專業學位互認協議，其宗旨是通過多邊認可工程教育資格，促進工程學位互認和工程技術人員的國際流動。2006年起我國參照《華盛頓協議》成員國的做法開展工程教育專業認證的試點工作，于2013年加入《華盛頓協議》成為預備成員，2016年6月成為該協議第18個正式成員。這意味著通過認證專業的畢業生學位將得到國際互認，同時也是我國高等工程教育走向世界的歷史性見證[1-2]。輕化工程是實踐性強的工科專業，“紡織品染色與印花實驗”是我校(西安工程大學)紡織科學與工程學院專業核心課程體系中一門獨立設置的專業實驗課，它除了是聯系“染整工藝原理”理論課程的重要橋梁外，也是提高學生分析和解決染整工程問題能力的重要實訓環節。因此，在工程教育專業認證背景下，建設符合認證標準的“紡織品染色與印花實驗”課程成為一個新的課題。

一、 傳統模式下的實驗教學現狀

傳統教學模式下，“紡織品染色與印花實驗”課程的項目單一且固定，實驗內容多局限于對應的理論課程，知識面窄，缺乏前沿性，存在與工廠實際生產脫節的現象；實驗條件的限制與印染設備的制約，導致連續軋染染色、染色疵點的診斷、印花的對花等部分實驗項目無法開出；課程的教學模式采用以教師講、學生被動學為主，導致學生實驗的積極性不高；指導實驗的部分青年教師缺乏工程背景，實驗內容難以延伸至實際生產中，導致實驗效果不理想。工程教育專業認證的理念與傳統教學模式存在較大不同，前者更強調學習成果，以學生能夠做什么、思考什么為中心，學習期間學生的哪些能力和素質得以提升。這樣一種教學理念的轉變需要借助新的教學內容和教學模式來進行彌補和改善。

二、 “紡織品染色與印花實驗”教學改革措施

1. 合理設置實驗教學內容

“紡織品染色與印花實驗”課程的教學目標是要求學生掌握棉、毛、絲、麻、滌綸、腈綸等常用紡織品的染色、印花工藝，染料的選擇，印花色漿的配制，工藝參數的優化，各項色牢度的測試，并將其應用于解決復雜的染整工程問題。本著“教學工廠化”的理念，根據工程教育專業認證的標準，以工廠實際生產為依據，整合壓縮原有驗證型實驗內容，增加綜合型、設計型實驗比例[2]。目的是希望學生從“跟著教師和實驗教程走”的教學模式中跳出來，結合所學知識自行設計實驗方案，通過文獻檢索等手段，激勵學生在實驗中發現問題、解決問題，探索書本外更深層次的理論內容，培養學生的創新思維和解決染整加工實際問題的能力。“紡織品染色與印花實驗”課程教學內容優化前后的對比如表1所示。

表1 實驗教學內容優化前后的對比

(1) 壓縮原有實驗項目，增設綜合型、設計型實驗。但此處的壓縮并非隨意摒棄，而是遵循“可比性”的原則，將具有可比性的實驗項目合并。例如將酸性染料染色和酸性媒染染料染色合二為一。酸性染料與酸性媒染染料雖然在染色工藝上存在較大的差異，后者需要染色和媒染染色兩步，但兩者都能對蛋白質纖維進行染色。通過對比實驗，讓學生自行去捕捉兩種染料對蛋白質纖維進行染色時，在染色工藝、影響因素等方面的異同點，有助于培養學生的獨立思考能力和創新思維。直接染料的染色和拼色實驗進行對比的目的亦是如此。

(2) 增設設計型、驗證型實驗內容，適當加大學生完成實驗的難度。在實驗過程中，學生借助恰當的資源、技術和工具，從查閱文獻開始，經歷實驗方案的設計、實驗步驟的制訂、實驗結果的分析等過程，分析問題和解決問題的能力將得以提升，也會激發學生實驗的熱情，在自己設計的實驗中獲得滿足感、成就感。

(3) 第1～4、5～9、10～11項實驗，三部分項目的類型按照驗證→設計→綜合的遞進關系展開，保證學生能應用理論知識分析和解決一個較為復雜的染整工程問題。這種教學模式的設置，對于學生能力的逐步培養大有幫助，由淺入深、由簡到繁的學習步驟也有助于更好地培養學生優化工藝參數、制訂工藝路線的工程能力。

上述實驗內容的改革是希望學生通過實驗環節的訓練，在后續的實踐教學環節以及未來的實際生產加工中，能夠對知識進行廣泛而靈活的遷移，這樣的過程也是培養學生獨立思考、積累實踐經驗、夯實理論知識的必要過程。

2. 引入虛擬仿真實驗平臺

印染企業所用設備的特點是連續化、占地大、價格高、更新快，因為受到實驗室條件、投入資金等諸多因素的影響，校內實驗室未能形成完整、系統的連續化加工生產鏈[5]。我校輕化工程虛擬仿真實驗教學中心為緩解這一問題提供了途徑，借助三維虛擬仿真系統與VR技術，將一些較難在實驗室實現和完成的實驗項目生動地展現在學生面前，讓學生身臨其境，實現真實實驗環境下無法操作或難以完成的實驗教學功能。虛擬實驗教學項目及內容見表2。

表2 虛擬實驗教學項目及內容

棉織物的活性染料軋染染色在企業十分常見，但由于設備龐大，對濕熱條件的要求高，難以在實驗室模擬進行。虛擬仿真實驗可以讓學生通過角色扮演來完成實驗任務，這種教學模式既激發了學生的實驗熱情，也讓學生在“闖關式”實驗中認知設備的關鍵部位，做到寓教于樂。虛擬仿真實驗教學可呈現給學生連續化軋染染色設備及染色牢度測試的操作界面。虛擬仿真實驗軟件操作界面如圖1所示。

圖2 虛擬仿真實驗軟件操作界面

3. 改革考核方式

傳統的“紡織品染色與印花實驗”課程考核方式為實驗報告+閉卷考試，但實驗課程設置考試較理論課程更加復雜，無法將所有考核重點都集合于卷面，因此兼顧理論與實際操作的考核方式更為得當[6]。改革后的考核方式將重點放在評價學生能力是否提升、學生借助實驗掌握了哪些知識點上，將考核指標分為實驗操作、實驗報告與討論、期末考試成績三部分，分別占總成績的35%、30%、35%。

(1) 實驗操作考核。實驗操作考核的目的是為了規范學生的實驗操作，保證實驗結果的準確性。考核方式改革之前，實驗課的成績主要來源于實驗報告，忽略了學生的實際操作，導致很多學生對最基礎的化學玻璃儀器的使用都顯生疏，對定量實驗的重要性認識不足。實驗規范操作的考核目的是要求學生注意實驗細節，了解化學藥品、助劑的用量對實驗結果的重要影響，摒棄實驗課可以蒙混過關的僥幸心理。同時，規范實驗操作也可培養和加強學生的動手能力，為后續的綜合實驗、畢業設計等實踐環節奠定良好的基礎。

(2) 實驗報告與討論考核。在實驗進行前要求學生預習實驗內容，在實驗報告中介紹實驗目的、原理及方法；在實驗進行中，要求記錄實驗步驟、實驗現象和實驗數據；在實驗結束后，要求學生開展5～10分鐘的組內討論，計算、分析實驗數據，同時對實驗結果進行歸納總結，有實驗樣品的必須在報告中貼樣并分析。綜合型、設計型實驗項目還要求學生先進行組內討論，并在實驗結束后將設計思路與實驗報告一同上交。這些要求可以避免學生之間抄襲實驗結果，保證良好的實驗風氣。

(3) 期末考試?？荚噧热莅▽嶒灠踩嶒炦^程中易混淆的實驗操作、實驗對應的儀器設備操作規范、實驗原理、拓展類的實驗內容設計、“三廢”處理等。考試旨在幫助學生發現實驗過程中仍存在的不足，為后續實踐課程打下基礎，也為學生畢業后在化驗室打樣、質檢部門試化驗等工作奠定基礎。

三、 結語

目前，我校正在積極開展工程教育專業認證工作，為了更有效地支持這項工作，培養高級專門技術人才，我們對“紡織品染色與印花實驗”課程進行教學改革。該實驗課程開設在大三階段，這正是學生接受創新實驗的初始階段，若能在該階段給學生創造新的教學模式，學生的實際動手能力和綜合分析能力將大幅提升。所以，對現有實驗內容的提煉，增設綜合型、設型型實驗項目，引入虛擬仿真實驗，完善考核方式，將提高實踐環節的教學質量，為企業培養更為“適銷對路”的現代工程技術人才。