师文钊,习智华,刘瑾姝,徐成书,任 燕

针对我国“十二五”以来纺织行业创新型人才缺乏、综合创新能力较弱等问题,纺织工业发展规划(2016-2020年)[1]要求进一步发挥高等院校在纺织印染产业中的基础型科学研究和关键技术攻关作用,大幅提升新技术水平,推动互联网、大数据、信息化技术在纺织行业的融合应用。在以上新科技革命、新产业革命、新经济发展的背景下,以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展,对工程科技人才提出了更高要求。为深化工程教育改革,支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等国家战略,教育部积极推进新工科建设与发展,围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系进行研究和实践,对服务和支撑纺织行业新经济快速发展、行业转型升级等建设意义重大[2]。

染整工艺原理课程作为轻化工程专业课程体系的专业主干课,是专业人才培养的主线,是学生构建专业知识框架的重要组成部分;因此在新工科背景下只有对染整工艺原理课程教学进行深入改革,研究新理念、新要求、新途径的工程教育模式,才能为培养可应对变化、多元化、创新型卓越工程人才提供智力和人才支撑,满足纺织印染行业对学科交叉的新型卓越工程技术人才需求。本校纺织科学与工程学院的国家级特色专业即轻化工程专业研究了新工科背景下的翻转课堂教学模式,并将其应用到染整工艺原理课程教学中,初步实现了教学模式的创新、产学研的交叉融合,提高了学生的学习主动性、创新意识和学习成效。

1 染整工艺原理课程教学现状

染整工艺原理课程是在学生已具备高分子化学及物理、纤维化学及物理、染整助剂化学、染料化学等专业知识的基础上,为本校轻化工程专业本科三年级学生开设的专业主干课,分为染整工艺原理I(纺织品前处理及后整理,48学时)和染整工艺原理II(纺织品染色及印花,64学时)两门课程。通过介绍纺织品前处理、染色、印花、后整理加工的基本原理、工艺过程、应用参数及效果评价等基本知识,使学生掌握纺织品染整加工及效果评价方法,培养学生分析及解决问题的能力。通过对多年来课程教学实践、学生反馈、专家评价进行梳理、分析,目前该课程的传统教学模式存在主要问题如下：授课内容中加工对象单一,与实际生产产品类型脱节;课程知识点繁多且实际应用变化较多,对教与学的要求较高;课程多年来均以教师课堂教授为主,学生在课前预习、课堂学习、课后复习过程中,更多的是片面学习概念、原理和工艺等知识碎片,难以理解染整加工中的各种动态过程和质量控制方法,缺乏知识体系的建立和结合已学知识对实际问题加以分析的能力。因此研究以学生为中心的新型教学模式,并将其应用在染整工艺原理课程教学中显得尤为重要。

2 染整工艺原理课程的翻转课堂教学模式构建与实践

总体上,将染整工艺原理课程分为纺织品前处理、染色、印花及后整理等四个知识模块,以重点和难点知识内容为导向,以本校已有精品资源共享课、在线开放课程等视频资源为基础来构建翻转课堂教学模式,其教学模式建设步骤见图1。

图1 染整工艺原理的翻转课堂教学模式建设

下面以染色知识模块中“纺织品染色方法”学习主题为例,依据教学目标及要求,将翻转课堂教学分为课外学习和课内学习两部分,具体授课学时安排为课外学时5学时、课内学时2学时,其翻转课堂教学模式的构建与实践主要包括如下五个方面。

2.1 教学资源设计及建设

教学资源常见的形式有文字、图片、视频、音频及动画等,而翻转课堂教学模式要求学生在课前阅读资料、观看教学视频进行自主学习,因此以图片、视频及音频为主要资源[3-4],教师按照知识内容对已在课程教学中使用的PPT课件进行更新和完善。即基于已建设完成的视频资源如课程现有精品资源共享课、在线开放课程等视频,对与课程内容相关的视频进行剪辑,设计与课程知识点相关的企业实际生产和实验室演示实验,并进行视频录制,共同构成教学视频,如图2所示。以重点、难点知识为中心,从课程知识体系中抽提出与其相关的知识点建立知识点框架导图(见图3),以便学生自主学习时更好地建立完整、系统的知识体系;针对重点、难点知识进行拓展性问题设计,如不同染色方法加工对象及发展趋势、不同染色方法加工产品质量控制方法等,结合知识点框架图,建立覆盖框架图中所有知识内容的测试题库;教师将各种学习资源上传到学校网络教学综合平台,如本校现有的泛雅网络教学平台等,供学生线上进行课外自主学习。学生通过自主安排学习进度、反复观看学习资料,可有效利用课前碎片化的时间理解掌握知识点内容,提高学习效率。

图2 纺织品染色方法的教学视频资源

图3 纺织品染色方法的课外知识点框架导图

2.2 自主学习信息反馈机制建设

基于学校现有泛雅网络教学平台,结合在线交流工具如微信、QQ,在线测评工具及文件共享工具等软件,将预测性、形成性及诊断性评价相结合,建立学生学习过程识别和跟踪机制,对学生自学过程进行监督与指导,形成自我评价、教师评价、小组评价等多种评价方式相结合的评价体系。及时诊断问题并提供反馈和指导信息,使学生通过获取反馈信息改进学习策略,辅助完成自主学习,最终提高学习成绩;提取学生自学过程中遇到的问题,教师可及时了解学生需求并调整改进教学,为翻转课堂教学设计提供依据[5-6]。

2.3 翻转课堂教学过程建设

学生在课前已通过自主学习理解了教学项目中涉及的知识点,带着自学过程中遇到的难题进入翻转课堂学习阶段。在翻转课堂教学中按照学生自学学习情况将学生分成6组,每组5人,根据企业具体染整加工流程和案例构建真实染整加工环境的课堂情景;每组一个实例项目,如某印染厂采用活性染料浸-轧-烘-蒸法对棉灯芯绒织物进行染色,染色后灯芯绒织物出现露底现象,分析现象产生的原因及解决问题的方法;某印染厂采用还原染料悬浮体轧染对棉织物进行染色,染色后织物出现黄色落色现象,分析原因并找到解决办法等。采用角色扮演法的学习方法,让学生扮演染色加工时挡车、打样、品控、跟单等角色,围绕案例进行讨论,与老师、同学共同解决疑难问题并将所学知识内化,以培养学生的合作精神、探索精神[7-8]。对实例项目学习中学生出现的问题归纳总结,根据学生讨论中的兴趣点,引导学生进行课外深入探讨和学习,翻转课堂课内教学安排见表1。

表1 翻转课堂课内教学安排

2.4 课程考核体系建设

以学生个性化学习特征分析为基础,形成性评价为主结合过程性评价,定量和定性相结合,建立翻转课堂考核体系。在过程性评价中设计测验、课堂表现评价量表、调查问卷等形式进行学生自评、组内互评及教师评价,通过持续性地记录教学行为,加强师生间的协作互动和情感交流。在综合性评价中设计测验、作业、调查问卷及个人成绩反馈报表等形式,对学生、教师的教与学效果进行评价,检验师生的发展水平[9-10]。在最终课程考试中将该知识点设计为综合能力测试题目,对两种不同授课方式的班级学生答题情况进行统计和分析,发现在最终课程考试中针对纺织品染色方法这一学习主题,采用翻转课堂授课模式的班级平均得分为42.3分,传统授课模式的班级平均得分为38.7分,说明翻转课堂教学模式能够提高学生学习水平。

2.5 用SWOT分析促进教学模式完善

采用SWOT分析法,通过设计调查问卷对课程翻转课堂教学模式实践的优势、劣势及面临的机会与挑战进行分析,探究影响翻转课堂教学模式实施的关键因素,对课程的翻转课堂教学模式全面开展提供依据[11-12]。翻转课堂教学模式的SWOT分析结果如表2所示。

表2 染整工艺原理翻转课堂的SWOT分析

3 结语

染整工艺原理课程的翻转课堂教学模式必须结合学校所在地域行业发展现状及要求进行调整,根据教师和学生实际情况进行合理设计。针对纺织印染加工产业对新工科建设提出的新理念、新途径等要求,只有积极构建教学资源、自主学习信息反馈机制、翻转课堂教学过程及课程考核体系等具体内容,才能形成适合染整工艺原理课程的更有效教学模式,才能进一步推动轻化工程课程体系其他课程教学模式改革,为轻化工程专业培养可以应对多变化、多元化、创新型的卓越工程人才提供支撑。