理論、實踐與創新
——以《染整工藝與檢測實驗》教學方法為例

張陳成,魏發云,毛慶輝,繆勤華

(1.南通大學杏林學院,江蘇 南通226019；2.南通大學 紡織服裝學院,江蘇 南通226019)

在紡織印染工業中,染色過程的效率很大程度上取決于技術人員的生產技能。隨著國內染整技術的飛速發展,紡織印染企業對人才的需求有了更高的要求,除了具有扎實的染整理論基礎,還要保證實際動手操作能力具有一定的水準。

工程實踐是理論知識和科學在產品或技術開發中的應用。目前,隨著我國大學生數量的增加,在應試教育背景下,學生實踐機會較少,工程應用能力較差,缺乏合作和協調意識[1]。因此,實踐型課程模式和教學方法是國內外學者研究的熱點問題。

1 設計思路與理念

輕化工程專業實踐性強,而染整工藝實踐教學在整個專業教學體系中,占有極其重要的地位。與其他專業理論課程不同,開設《染整工藝與檢測實驗》課程的主要目的是加深學生專業理論課程的消化、吸收,鞏固已學到的內容,并在此基礎上培養學生專業實驗的動手能力,為培養染整工程技術人才提供良好的實踐環境。

為此,我們采用專題研習的方法(PBL,Project Based Learning)作為《染整工藝與檢測實驗》的教學思路[2]。該教學模式是以學習染整工藝技術為基礎,以纖維化學與物理、染料化學、染整助劑化學、染整工藝原理和染整設備等理論知識為中心,針對工藝中某一項目(即課程中某一實驗)結合實際工廠操作流程,通過多種資源開展實驗教學活動。該方法通過特定項目的學習活動,改變了傳統的以知識傳授為中心的互動教學法,使得學生掌握了總體任務,分解實施步驟,從而具有較強的工程實踐能力。如圖1所示。

圖1 PBL教學內容體系

2 教學方法實施過程

2.1 基礎實驗室建設

為了結合生產企業發展以及輕化工程專業人才的需求特點,以《染整工藝與檢測實驗》課程內容為主要研究對象,模擬實際的企業流程系統,將教學實驗室布局盡可能貼近實際生產。同時根據“方便適用,安全環保”這一理念,通過合理布局,使得實驗室功能明確分工[3]。結合染整基礎實驗室的特點,所選實驗項目的要求和工業設計規范,確保學生在使用實驗室時的安全。實驗室分三大區域:基礎實驗室、工藝與檢測實驗室以及仿真實驗室,其布局如圖2所示。

圖2 輕化工程專業綜合實驗室布局圖

2.2 工程實驗教學體系

從教學資源的角度,結合學校、學院已有的教學資源,對實施的實驗教學進行跨專業、跨學院,甚至跨校際整合,并將科研方法引入實驗教學中,形成“課內問題引導式教學,課外專題大作業實踐、實驗室開放課題研究、以及面向社會實際生產研討”等系統教學模式,引導學生自主發現問題,解決問題。采用“基礎型實驗-實際應用型實驗”階梯式實驗安排任務(表1),充分發揮“新工科”工程實驗教育的特點和優勢,提升學生基礎理論、方法技能、實踐應用以及設計創新能力,讓學生實驗操作更好地貼近工業實際生產。

在具體實施過程中,要求學生課前認真預習,提前摸清本次實驗課需要做的內容,怎么做。課堂上,在做實驗之前,實驗指導老師對學生講解本次實驗的目的、內容重點以及實驗需要注意的事項,確保安全第一,并對實驗內容有全面的了解,保證染整實驗順利進行。在做實驗期間,要求每個學生都能動手操作,理論結合實際,真正獲得該實驗結果。課后,做完實驗,要求學生寫實驗報告,除了必要的實驗步驟,最后需要對本次實驗進行討論總結,提出自己的觀點,才能對本次實驗內容有真正的消化、吸收。

表1 開設實驗項目一覽表

2.3 創新實驗教學模式

PBL教學方法中,教學任務長期單一化,學生容易感到單調乏味,較難激發學生的主動性和創造性思維[4]。因此,我們在PBL教學基礎上,采用團隊競賽的模式,以注重學生綜合素質和能力的培養為導向,培養學生的創新意識,并突出競爭與合作,旨在培養學生積極主動的學習態度。該模式有以下特點:

(1)團隊小組之間的競爭,提高了學生承受失敗的能力,幫助他們發現不足,不斷完善自己,培養創新能力；

(2)在一個團隊完成一項工藝任務的過程中,存在著分工與合作,共同的目標培養學生們強烈的合作精神；

(3)在討論工藝方案時,學生在團隊小組中積極表達自己的觀點,同時,也學會理解和尊重他人,聽取不同的意見,從而培養學生積極、包容和健康的性格。

2.4 運行效果

經過5年10個學期的教學實踐以及階梯式改革,及時更新相應實驗教學設備,創新型PBL教學方法已運用在本科20個班級,共計500多位學生,并為30多位碩士研究生以及10余位企業人員提供了科研開發服務,提高了不同層次學生以及社會人員的實際操作能力,培養了學生的創新開發思維和初步的科學研究能力,為其后續畢業論文奠定了較為堅實的基礎。

3 結語

近幾年來,運用國內外專題研習教育理論,即PBL教學方法,與企業生產交流學習,逐步調整實驗教學內容,既注重理論教學,同時抓住實際生產操作,制定好實驗教學計劃,提升實驗教學在本科教學過程中的“地位”,促進理論教學與實踐教學的有機結合[5]。在《染整工藝與檢測實驗》這門課的具體實施過程中,將團隊競賽模式引入實驗教學環節中,建立了基礎型、綜合性、創新型的三位一體的實驗體系,真正實現了輕化工程人才培養與未來職業崗位的無縫對接。