工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革

任 燕，習(xí)智華，邢建偉，徐成書(shū)

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710048)

《華盛頓協(xié)議》是工程教育本科專(zhuān)業(yè)學(xué)位互認(rèn)協(xié)議，其宗旨是通過(guò)多邊認(rèn)可工程教育資格，促進(jìn)工程學(xué)位互認(rèn)和工程技術(shù)人員的國(guó)際流動(dòng)。2006年起我國(guó)參照《華盛頓協(xié)議》成員國(guó)的做法開(kāi)展工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的試點(diǎn)工作，于2013年加入《華盛頓協(xié)議》成為預(yù)備成員，2016年6月成為該協(xié)議第18個(gè)正式成員。這意味著通過(guò)認(rèn)證專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生學(xué)位將得到國(guó)際互認(rèn)，同時(shí)也是我國(guó)高等工程教育走向世界的歷史性見(jiàn)證[1-2]。輕化工程是實(shí)踐性強(qiáng)的工科專(zhuān)業(yè)，“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”是我校(西安工程大學(xué))紡織科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)核心課程體系中一門(mén)獨(dú)立設(shè)置的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課，它除了是聯(lián)系“染整工藝原理”理論課程的重要橋梁外，也是提高學(xué)生分析和解決染整工程問(wèn)題能力的重要實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。因此，在工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下，建設(shè)符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”課程成為一個(gè)新的課題。

一、 傳統(tǒng)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”課程的項(xiàng)目單一且固定，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多局限于對(duì)應(yīng)的理論課程，知識(shí)面窄，缺乏前沿性，存在與工廠實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)的現(xiàn)象；實(shí)驗(yàn)條件的限制與印染設(shè)備的制約，導(dǎo)致連續(xù)軋染染色、染色疵點(diǎn)的診斷、印花的對(duì)花等部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法開(kāi)出；課程的教學(xué)模式采用以教師講、學(xué)生被動(dòng)學(xué)為主，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性不高；指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的部分青年教師缺乏工程背景，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以延伸至實(shí)際生產(chǎn)中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想。工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的理念與傳統(tǒng)教學(xué)模式存在較大不同，前者更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成果，以學(xué)生能夠做什么、思考什么為中心，學(xué)習(xí)期間學(xué)生的哪些能力和素質(zhì)得以提升。這樣一種教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變需要借助新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)和改善。

二、 “紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革措施

1. 合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)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(shù)的優(yōu)化，各項(xiàng)色牢度的測(cè)試，并將其應(yīng)用于解決復(fù)雜的染整工程問(wèn)題。本著“教學(xué)工廠化”的理念，根據(jù)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，以工廠實(shí)際生產(chǎn)為依據(jù)，整合壓縮原有驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)比例[2]。目的是希望學(xué)生從“跟著教師和實(shí)驗(yàn)教程走”的教學(xué)模式中跳出來(lái)，結(jié)合所學(xué)知識(shí)自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)文獻(xiàn)檢索等手段，激勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，探索書(shū)本外更深層次的理論內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決染整加工實(shí)際問(wèn)題的能力?！凹徔椘啡旧c印花實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化前后的對(duì)比如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化前后的對(duì)比

(1) 壓縮原有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增設(shè)綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(duì)蛋白質(zhì)纖維進(jìn)行染色。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自行去捕捉兩種染料對(duì)蛋白質(zhì)纖維進(jìn)行染色時(shí)，在染色工藝、影響因素等方面的異同點(diǎn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維。直接染料的染色和拼色實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比的目的亦是如此。

(2) 增設(shè)設(shè)計(jì)型、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，適當(dāng)加大學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的難度。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生借助恰當(dāng)?shù)馁Y源、技術(shù)和工具，從查閱文獻(xiàn)開(kāi)始，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)步驟的制訂、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等過(guò)程，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力將得以提升，也會(huì)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的熱情，在自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中獲得滿(mǎn)足感、成就感。

(3) 第1～4、5～9、10～11項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，三部分項(xiàng)目的類(lèi)型按照驗(yàn)證→設(shè)計(jì)→綜合的遞進(jìn)關(guān)系展開(kāi)，保證學(xué)生能應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決一個(gè)較為復(fù)雜的染整工程問(wèn)題。這種教學(xué)模式的設(shè)置，對(duì)于學(xué)生能力的逐步培養(yǎng)大有幫助，由淺入深、由簡(jiǎn)到繁的學(xué)習(xí)步驟也有助于更好地培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)化工藝參數(shù)、制訂工藝路線(xiàn)的工程能力。

上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革是希望學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，在后續(xù)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及未來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)加工中，能夠?qū)χR(shí)進(jìn)行廣泛而靈活的遷移，這樣的過(guò)程也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、夯實(shí)理論知識(shí)的必要過(guò)程。

2. 引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

印染企業(yè)所用設(shè)備的特點(diǎn)是連續(xù)化、占地大、價(jià)格高、更新快，因?yàn)槭艿綄?shí)驗(yàn)室條件、投入資金等諸多因素的影響，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室未能形成完整、系統(tǒng)的連續(xù)化加工生產(chǎn)鏈[5]。我校輕化工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為緩解這一問(wèn)題提供了途徑，借助三維虛擬仿真系統(tǒng)與VR技術(shù)，將一些較難在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)和完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目生動(dòng)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生身臨其境，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下無(wú)法操作或難以完成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及內(nèi)容見(jiàn)表2。

表2 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及內(nèi)容

棉織物的活性染料軋染染色在企業(yè)十分常見(jiàn)，但由于設(shè)備龐大，對(duì)濕熱條件的要求高，難以在實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生通過(guò)角色扮演來(lái)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，這種教學(xué)模式既激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情，也讓學(xué)生在“闖關(guān)式”實(shí)驗(yàn)中認(rèn)知設(shè)備的關(guān)鍵部位，做到寓教于樂(lè)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可呈現(xiàn)給學(xué)生連續(xù)化軋染染色設(shè)備及染色牢度測(cè)試的操作界面。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件操作界面如圖1所示。

圖2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件操作界面

3. 改革考核方式

傳統(tǒng)的“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”課程考核方式為實(shí)驗(yàn)報(bào)告+閉卷考試，但實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置考試較理論課程更加復(fù)雜，無(wú)法將所有考核重點(diǎn)都集合于卷面，因此兼顧理論與實(shí)際操作的考核方式更為得當(dāng)[6]。改革后的考核方式將重點(diǎn)放在評(píng)價(jià)學(xué)生能力是否提升、學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)掌握了哪些知識(shí)點(diǎn)上，將考核指標(biāo)分為實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與討論、期末考試成績(jī)?nèi)糠?，分別占總成績(jī)的35%、30%、35%。

(1) 實(shí)驗(yàn)操作考核。實(shí)驗(yàn)操作考核的目的是為了規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性?？己朔绞礁母镏?，實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)主要來(lái)源于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，忽略了學(xué)生的實(shí)際操作，導(dǎo)致很多學(xué)生對(duì)最基礎(chǔ)的化學(xué)玻璃儀器的使用都顯生疏，對(duì)定量實(shí)驗(yàn)的重要性認(rèn)識(shí)不足。實(shí)驗(yàn)規(guī)范操作的考核目的是要求學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，了解化學(xué)藥品、助劑的用量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要影響，摒棄實(shí)驗(yàn)課可以蒙混過(guò)關(guān)的僥幸心理。同時(shí)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作也可培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，為后續(xù)的綜合實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

(2) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告與討論考核。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理及方法；在?shí)驗(yàn)進(jìn)行中，要求記錄實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求學(xué)生開(kāi)展5～10分鐘的組內(nèi)討論，計(jì)算、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié)，有實(shí)驗(yàn)樣品的必須在報(bào)告中貼樣并分析。綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還要求學(xué)生先進(jìn)行組內(nèi)討論，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將設(shè)計(jì)思路與實(shí)驗(yàn)報(bào)告一同上交。這些要求可以避免學(xué)生之間抄襲實(shí)驗(yàn)結(jié)果，保證良好的實(shí)驗(yàn)風(fēng)氣。

(3) 期末考試?？荚噧?nèi)容包括實(shí)驗(yàn)安全、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中易混淆的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的儀器設(shè)備操作規(guī)范、實(shí)驗(yàn)原理、拓展類(lèi)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)、“三廢”處理等?？荚囍荚趲椭鷮W(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中仍存在的不足，為后續(xù)實(shí)踐課程打下基礎(chǔ)，也為學(xué)生畢業(yè)后在化驗(yàn)室打樣、質(zhì)檢部門(mén)試化驗(yàn)等工作奠定基礎(chǔ)。

三、 結(jié)語(yǔ)

目前，我校正在積極開(kāi)展工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作，為了更有效地支持這項(xiàng)工作，培養(yǎng)高級(jí)專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才，我們對(duì)“紡織品染色與印花實(shí)驗(yàn)”課程進(jìn)行教學(xué)改革。該實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)在大三階段，這正是學(xué)生接受創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的初始階段，若能在該階段給學(xué)生創(chuàng)造新的教學(xué)模式，學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合分析能力將大幅提升。所以，對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的提煉，增設(shè)綜合型、設(shè)型型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，完善考核方式，將提高實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，為企業(yè)培養(yǎng)更為“適銷(xiāo)對(duì)路”的現(xiàn)代工程技術(shù)人才。