劉保江，徐 蔚，閔 潔

(東華大學(xué) 化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620)

以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新形態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟的快速發(fā)展，紡織產(chǎn)業(yè)升級、結(jié)構(gòu)調(diào)整以及全球競爭力的提升，對工程人才的培養(yǎng)提出了新的要求，這就要求高校建設(shè)面向未來、面向產(chǎn)業(yè)、面向世界的新工科[1-3]。作為輕化工程專業(yè)教學(xué)課程體系的重要組成部分，染整工藝實驗是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，其教學(xué)效果直接關(guān)系到“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的成果。因此，以培養(yǎng)創(chuàng)新型實用人才為目的，以就業(yè)為導(dǎo)向，對“染整工藝實驗”課程教學(xué)進行深入改革，積極探索并設(shè)計出符合時代需求的特色實驗課程至關(guān)重要。在教學(xué)過程中，教學(xué)模式對于課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習效果影響很大。我校(東華大學(xué))化學(xué)化工與生物工程學(xué)院輕化工程專業(yè)將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到“染整工藝實驗”課程教學(xué)中，一方面對傳統(tǒng)教學(xué)目標進行了改進，實現(xiàn)了教學(xué)模式的創(chuàng)新；另一方面則能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習主動性和能動性，鼓勵他們進行突破性實驗和嘗試，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，提高他們的就業(yè)競爭力。

一、 “染整工藝實驗”課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

“染整工藝實驗”課程為我校輕化工程專業(yè)本科三年級學(xué)生的一門必修課，是在學(xué)生已具備一定的化學(xué)(無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等)、纖維化學(xué)與物理、染整工藝原理知識等基礎(chǔ)上開設(shè)的。要求學(xué)生理論聯(lián)系實際，動手做各種工藝實驗以驗證染整工藝理論知識，通過學(xué)習及實踐達到教學(xué)大綱所規(guī)定的基本操作和基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)?！叭菊に噷嶒灐闭n程主要包括前處理、染色、印花、后整理及印染產(chǎn)品性能測試等內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)大綱要求，設(shè)計成32個實驗項目，學(xué)生按照人數(shù)和設(shè)備臺套數(shù)進行分組后操作實驗。根據(jù)教學(xué)實踐及學(xué)生反饋，“染整工藝實驗”課程教學(xué)存在如下問題。

1. 實驗課時少且實驗結(jié)構(gòu)設(shè)計單一

“染整工藝實驗”課程內(nèi)容廣泛，涉及纖維合成及纖維種類鑒別、染料合成及性能測試、助劑制備及性能測試、前處理工藝、染色工藝、印花工藝、功能性整理、紡織品染整質(zhì)量檢測等，若按照實際內(nèi)容進行安排，則實驗項目遠超過現(xiàn)在設(shè)計的32個，而在實際中還要扣除考試時間，真正用于實驗教學(xué)的時間僅有90學(xué)時[4-6]。實驗內(nèi)容多而課時少，必然使得教師僅根據(jù)教學(xué)大綱要求，針對特定的知識點進行多屬驗證性、觀察性實驗(>90%)，一般為單一工藝實驗，對染整工藝原理中每一具體步驟如煮練退漿、絲光、染料染色等基本原理與方法及染料性質(zhì)等進行逐一驗證，實驗結(jié)構(gòu)設(shè)計單一，實驗內(nèi)容相互獨立，缺乏系統(tǒng)的有機聯(lián)系，更缺乏系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計及加工綜合訓(xùn)練，不利于培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

2. 實驗教學(xué)模式偏離創(chuàng)新型實用人才培養(yǎng)目標

在“染整工藝實驗”課程教學(xué)中，教師采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，實驗教材對實驗內(nèi)容、方法與步驟等做了詳細說明，實驗設(shè)計目標則是為了讓學(xué)生完成實驗，以鞏固理論知識，而不是以培養(yǎng)創(chuàng)新型實用人才為目標。在實驗時，學(xué)生機械地照搬實驗指導(dǎo)書中的步驟，按設(shè)計好的工藝處方和條件配制溶液，逐步完成實驗操作。完全被動的實驗使學(xué)生處于思維僵化狀態(tài)，既不能加深對理論知識的理解與掌握，也不能很好地鍛煉知識綜合運用能力、研究能力和創(chuàng)新實踐能力。這種以教師為主、學(xué)生為輔的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式束縛了學(xué)生的想象力，限制了學(xué)生自由發(fā)揮的空間，不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性，不利于提高學(xué)生的動手能力和工藝設(shè)計能力，也不能培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識。

3. 實驗考核方式不合理

傳統(tǒng)教學(xué)模式下的實驗考核為教師考核，由實驗指導(dǎo)教師根據(jù)實驗報告書寫情況、結(jié)論正確性、實驗過程中的態(tài)度、實驗紀律、實驗操作規(guī)范性等加以考核，評定學(xué)生的實驗成績。一方面，傳統(tǒng)考核方式?jīng)]有給予學(xué)生探索創(chuàng)新的機會，創(chuàng)新必須有寬容的環(huán)境，容許學(xué)生實驗失敗并通過改善實驗條件和過程以獲得理想結(jié)果，否則因為害怕失敗，為了獲得好成績，學(xué)生照抄實驗指導(dǎo)書以得到預(yù)期結(jié)果，不敢或直接放棄嘗試具備創(chuàng)新性的實驗設(shè)計；另一方面，傳統(tǒng)考核方式標準并不嚴密統(tǒng)一，其彈性大，不能客觀真實地反映學(xué)生的實驗操作水平，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的優(yōu)良實驗技能。

4. 不能滿足就業(yè)實際需求

傳統(tǒng)教學(xué)模式下的實驗設(shè)計單一，側(cè)重于染整加工工序的工藝實驗，使得染整工藝實驗脫離染整生產(chǎn)流水線的實際(從坯布到染色成品的全部加工過程)，學(xué)生在每一類工序操作后缺乏相應(yīng)的檢測指標，從而不能及時發(fā)現(xiàn)問題并主動提出改進方法。教學(xué)過程中也忽視對加工質(zhì)量的檢測實驗，不利于學(xué)生熟悉染整產(chǎn)品質(zhì)量檢測的指標、標準并掌握檢測的方法、設(shè)備和操作，更無法鍛煉學(xué)生根據(jù)檢測結(jié)果進行產(chǎn)品加工工藝控制和調(diào)整的能力。

二、 “染整工藝實驗”課程實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的設(shè)計

針對目前“染整工藝實驗”課程教學(xué)中存在的問題，筆者轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，順應(yīng)信息時代的發(fā)展趨勢和潮流，運用在線學(xué)習、混合學(xué)習以及翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式，對“染整工藝實驗”課程教學(xué)進行了初步的探索。

1. 課前任務(wù)設(shè)計——整合學(xué)習資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享

課前自主學(xué)習是翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)，是課堂活動順利進行的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，學(xué)生的課前學(xué)習僅限于寫預(yù)習報告，筆者批閱預(yù)習報告時發(fā)現(xiàn)，學(xué)生僅僅是機械地抄寫實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容，為了獲得預(yù)習分數(shù)而應(yīng)付了事，缺乏自主學(xué)習的興趣以及探索創(chuàng)新精神，不重視實驗課程的作用。所以，有效引導(dǎo)學(xué)生進行深入的課前自主學(xué)習是課前任務(wù)設(shè)計的重點。

教師根據(jù)實驗項目對相關(guān)的學(xué)習資料進行整合，這些資料既包括書籍、期刊、筆記等傳統(tǒng)媒介類文本，也含有電子書籍、網(wǎng)絡(luò)課程、PPT、音頻和視頻等數(shù)字化資源。除此之外，要求學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)進行相關(guān)資料的查詢、閱讀、摘錄，提高他們的信息搜集和應(yīng)用能力，以完成自主學(xué)習，并根據(jù)操作視頻實現(xiàn)模擬操作練習。其中最重要的是，從符合學(xué)生實際需求出發(fā)，整合實驗任課教師的豐富經(jīng)驗，合作制作了常用儀器種類、作用及操作視頻。

教師將各種學(xué)習資源上傳到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺，學(xué)生可隨時隨地觀看學(xué)習，這給學(xué)生的個性化學(xué)習提供了平臺和條件。學(xué)生可根據(jù)自己的學(xué)習進度和掌握程度進行自我安排，選擇自己易于接受的方式以及學(xué)習效率最適宜的階段進行學(xué)習，形成個性化定制學(xué)習模式。對于視頻資源，學(xué)生可在學(xué)習過程中重復(fù)播放或暫停，以搞清疑難問題；對于已經(jīng)掌握或易于理解的知識點可選擇快進，以提高學(xué)習效率。課前反復(fù)觀看視頻，熟記實驗步驟，能節(jié)約實驗時間，將時間用于擴展性或創(chuàng)新性實驗；學(xué)生提前把握實驗重點、搞清實驗難點，能克服傳統(tǒng)教學(xué)過程中視野有限、看不清實驗操作示范和記不清復(fù)雜實驗步驟等困難，并在此過程中對一些問題進行全面且細致的思考。另外，開放網(wǎng)絡(luò)預(yù)約并準備實驗室，供學(xué)生開展預(yù)備性實驗。

預(yù)習作業(yè)的設(shè)計、布置及答案反饋是課前任務(wù)設(shè)計的重點。設(shè)置預(yù)習的目的是為了更好地安排實驗課堂上的內(nèi)容以及把控節(jié)奏。學(xué)生在做預(yù)習作業(yè)的過程中，可記錄下理解困難的知識點或操作步驟，在課前可通過QQ、微信等方式與教師溝通或與同學(xué)討論。學(xué)生的預(yù)習作業(yè)可在實驗課程前1～3天內(nèi)提交，教師批閱后可了解學(xué)生的掌握程度，并據(jù)此進行調(diào)整，決定本節(jié)課上需講解的難點和重點，這樣可有效地制訂實驗的教學(xué)計劃、目標和進度。這種教學(xué)模式實現(xiàn)由“教師灌輸—學(xué)生接受”被動式學(xué)習向“學(xué)生自主學(xué)習—發(fā)現(xiàn)問題—教師引導(dǎo)解決問題”的自主式學(xué)習轉(zhuǎn)化[7-10]。

2. 課堂實驗階段——師生角色互換，課堂互動翻轉(zhuǎn)

課堂是進行知識內(nèi)化過程的場所。在傳統(tǒng)實驗課堂中，教師先對實驗內(nèi)容、操作步驟及操作中要注意的要點逐步講解，學(xué)生被動地聽，然后教師進行實驗操作演示，學(xué)生觀看，甚至一些處理液也是由教師提前配制好，學(xué)生直接取用。也就是說，學(xué)生既不進行前期實驗準備工作，也不參與實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，而是聽取講解后進行機械操作。學(xué)生應(yīng)用短期記憶可在當堂完成一些相對簡單的實驗，但隨著時間推移或針對復(fù)雜型實驗，多數(shù)學(xué)生難以重復(fù)實驗，甚至記不住復(fù)雜且關(guān)鍵的實驗步驟，無法把握實驗重點。這種機械式教學(xué)模式不但效果不理想，還不能培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、獨立解決問題的能力，更不能達成教學(xué)目標。師生角色互換，課堂互動翻轉(zhuǎn)，才能提高學(xué)生在實驗課堂上的參與度，促進知識到能力的內(nèi)化。

根據(jù)課前預(yù)習反饋的結(jié)果，教師可進行針對性指導(dǎo)。首先，對學(xué)生反饋的具有普遍性的難點和要點設(shè)計問題，課堂上先進行引導(dǎo)式提問，組織學(xué)生進行討論，同時對學(xué)生分組，組內(nèi)成員各司其職，如記錄、發(fā)言、提問等。其次，根據(jù)討論及回答情況，讓小組間進行互相提問，進行小組間的糾錯、補充、點評、要點歸納等答辯，讓學(xué)生成為知識的傳遞者而非被動的接受者。再次，隨機抽取2～3名學(xué)生對實驗操作進行演示，其他學(xué)生在觀看的過程中發(fā)現(xiàn)存在的問題、不合理的操作方式、錯誤的裝置安裝等，并對相應(yīng)的問題進行修正，實現(xiàn)學(xué)生之間的全方位互動。最后，教師進行難點、要點的講解，并對實驗操作進行總結(jié)、歸納，鞏固學(xué)生課前的自主預(yù)習，使得相關(guān)的知識點、操作步驟、實驗演示成為長期記憶。

指導(dǎo)結(jié)束后，學(xué)生按照真正理解的操作裝置和操作步驟進行實驗。在這個過程中，教師在一旁觀察和記錄，學(xué)生是否能夠流暢而自信地進行實驗各個步驟的操作，動手能力和效率是否提高，遇到突發(fā)事件學(xué)生是否慌張、能否自如應(yīng)對并分析問題、解決問題，從而再次確認學(xué)生是否真正理解知識點和掌握實驗操作。實驗結(jié)束后，要求學(xué)生將在實驗操作中遇到的新問題進行反饋，并鼓勵他們給出自己的答案，教師適當予以點撥和引導(dǎo)，促進學(xué)生自己積極思考，激發(fā)他們進一步探索的興趣，如提出了更好的方案，給予他們“第二課堂”的機會進行驗證。

通過師生角色互換和全方位互動實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，學(xué)生成為課堂的主人，學(xué)生從灌輸式學(xué)習和機械式操作轉(zhuǎn)變?yōu)榛邮浇虒W(xué)和主動式實踐，極大地提高了動手能力和實驗效率，更專注于實驗現(xiàn)象的記錄以及問題的研究探討，并主動梳理自己學(xué)習的目標和任務(wù)，審視實驗課程的作用和目的。

3. 學(xué)生評價設(shè)計——構(gòu)建全面考核體系，激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性

改變傳統(tǒng)的實驗課程考核方式，重新建立評價系統(tǒng)，體現(xiàn)在評價內(nèi)容和評價形式兩個方面。評價內(nèi)容在預(yù)習報告、考勤、實驗報告的基礎(chǔ)上，增加隨堂實驗操作技能評判、實驗筆試內(nèi)容、現(xiàn)場講演、思考互動程度、創(chuàng)新能力、應(yīng)對問題能力等測評，并對權(quán)重做出調(diào)整，提高能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新和思考內(nèi)容的權(quán)重系數(shù)，建立全面考核體系。評價形式除已實踐表明效果良好的比賽、互評外，還引入自我評價后的二次機會機制。在首次考核之后，如果學(xué)生自我評價不高，認為自己的實驗操作或者結(jié)果不理想，經(jīng)反思后愿意進行改進實驗，教師可給予第二次實驗的機會，并將第二次實驗的結(jié)果按照權(quán)重重新進行評定。相比于傳統(tǒng)的教師單一評價的體系，比賽評分能激發(fā)學(xué)生間的良性競爭；互評則發(fā)揮了學(xué)生的主動性；自評二次機會機制不但給予他們反思實驗的機會，比如哪些地方有失誤，自我評價低的具體原因是什么，也能加深實驗操作的記憶，更能讓學(xué)生面對面與教師談?wù)撟约簩嶒灥母邢?，比如在實驗中收獲了什么，最重要的是給教師一個能得到學(xué)生真實反應(yīng)下的建議的機會。通過對學(xué)生情況進行全面分析，綜合掌握每個學(xué)習行為，三個評價方式相互結(jié)合給出更合理的評分，加之教師給予學(xué)生肯定自我的機會，愿意進行正確的引導(dǎo)、溝通，這樣能激發(fā)學(xué)生的自信心和學(xué)習興趣，有利于提高學(xué)生的學(xué)習積極性，促進實驗操作技能的掌握，提升實驗教學(xué)水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

4. 課后提升體系——基于反饋改進，良性循環(huán)探索

在經(jīng)過課前學(xué)生自主學(xué)習、課堂角色互換、健全評價體系三個方面的探索后，在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習能力、牢固掌握實驗技能的基礎(chǔ)上，再提升學(xué)生的創(chuàng)造力，使學(xué)生成為滿足企業(yè)和時代發(fā)展需要的人才。

在提升學(xué)生創(chuàng)造力方面，可設(shè)立課外科研小組，教師作為引導(dǎo)者，將染整領(lǐng)域或交叉學(xué)科領(lǐng)域的最新科研發(fā)展和科研成果等相關(guān)資源與學(xué)生分享，并逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集信息的能力，學(xué)會利用學(xué)校的電子資源、互聯(lián)網(wǎng)等資源進行檢索，設(shè)計具有探索性和新穎性的實驗。保護學(xué)生的科研熱情，培養(yǎng)學(xué)生的科研精神，為學(xué)生提供實驗平臺，利用課余時間開展獨立的研究性實驗，或者安排他們在學(xué)長帶領(lǐng)下開展項目研究，或者根據(jù)他們感興趣的研究方向，聯(lián)合相關(guān)的研究室給他們提供機會，使他們接受科學(xué)研究的訓(xùn)練，了解基本方法，將自己所學(xué)的知識和技能應(yīng)用在科學(xué)研究中。通過這些活動可使學(xué)生直接介入前沿科學(xué)研究和技術(shù)項目開發(fā)活動中，強化創(chuàng)新能力訓(xùn)練，激發(fā)其創(chuàng)新思維和意識，培養(yǎng)其追求創(chuàng)新的態(tài)度與團隊合作的意識。

針對企業(yè)生產(chǎn)實際，以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)人才的實用性和針對性，注重專業(yè)課和實際應(yīng)用的無縫對接。首先針對就業(yè)崗位群分析，確定崗位核心技能，在實驗室內(nèi)將這些核心技能作為重點操作。其次，提供更多企業(yè)整套生產(chǎn)流程的實訓(xùn)視頻資料，布置一套完整的工藝流程設(shè)計課下作業(yè)，如羊毛的前處理、染色、功能整理整條生產(chǎn)線的設(shè)計及工藝流程參數(shù)設(shè)置、質(zhì)量檢測，讓學(xué)生自己思考并結(jié)合自己的興趣自由選擇并完成。再次，請企業(yè)技術(shù)人員針對實際情況給出課題，讓學(xué)有余力且愿意嘗試的學(xué)生組成研究攻關(guān)小組進行大膽嘗試。在這個過程中，學(xué)生可以得到教師的幫助和企業(yè)的支持，在得到強化訓(xùn)練的同時也培養(yǎng)了作為工程師的創(chuàng)新素質(zhì)。

三、 尚需進一步解決的問題

在網(wǎng)絡(luò)化時代背景下，利用信息技術(shù)變革傳統(tǒng)教學(xué)模式的翻轉(zhuǎn)課堂體現(xiàn)了先進的教學(xué)理念，經(jīng)過教育工作者的積極實踐也取得了很多成功的經(jīng)驗。筆者將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于“染整工藝實驗”課程，將“教師講，學(xué)生機械操作”教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生自主學(xué)習、創(chuàng)新操作，教師引導(dǎo)”的模式，促進了學(xué)生的知識內(nèi)化，提高了教學(xué)效率。但在實踐過程中還存在一些問題。

1. 翻轉(zhuǎn)課堂對學(xué)生提出了更高要求

因為線下學(xué)習階段完全缺乏監(jiān)管和督促，對學(xué)生自學(xué)能力和自律能力都有更高的要求，學(xué)生能否合理安排時間決定其掌握知識的效率，因此學(xué)生自主學(xué)習效率問題值得重視。否則，學(xué)生學(xué)習不夠深入，自主學(xué)習流于形式，學(xué)習效果得不到保證，違背了教改的初衷。

2. 教師的引導(dǎo)角色能否發(fā)揮好

從學(xué)時數(shù)少但對學(xué)生要求提高等實際情況出發(fā)，如何提高學(xué)生的自主學(xué)習和獨立思考的能力，教師在課前預(yù)習任務(wù)、課堂組織、課后評價和反饋等方面必須進行合理的設(shè)計，這對教師是一個挑戰(zhàn)。如何激發(fā)學(xué)生線下的自主學(xué)習興趣和熱情以及探索創(chuàng)新性實驗的吸引力，教師必須在深入了解學(xué)生心理、熟悉正向反饋心理機制的同時有所創(chuàng)新。比如，課程任務(wù)避免過于龐雜和繁重，不給學(xué)生一種在有限的時間內(nèi)完不成的壓迫感和挫敗感的負面情緒，而是設(shè)計生動而吸引人的教學(xué)資料，給予學(xué)生心理上的美感和正向回饋的成就感，讓學(xué)生體會到課堂創(chuàng)新的快感，激發(fā)他們產(chǎn)生更大的興趣和熱情。

3. 客觀條件和實際的限制

實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式教師需要花費更多的時間和精力，由于學(xué)生多、教師少，在有限的課堂實驗階段很難保證與學(xué)生面對面的交流得以深入展開。即便建立“第二實驗課堂”，為了保證實驗室安全，還是要有教師在場，現(xiàn)階段難以做到完全放手。

四、 結(jié)語

“染整工藝實驗”課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，必須結(jié)合專業(yè)特點以及學(xué)生的實際情況，根據(jù)教學(xué)現(xiàn)狀進行教學(xué)設(shè)計。本文的探索旨在對這種教學(xué)模式的有效性提供更多的思考和經(jīng)驗，在更新實驗教學(xué)理念的同時真正形成適合“染整工藝實驗”課程教學(xué)的有效模式，對未來的推廣做出更為有意義和有價值的探索。

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