任 燕,習(xí)智華,邢建偉,徐成書

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院輕化工程系,陜西 西安710048)

0 引言

《華盛頓協(xié)議》是國際社會普遍認(rèn)為最具權(quán)威性、國際化程度最高、體系較為完整的工程教育專業(yè)互認(rèn)協(xié)議。我國自2006年起參照《華盛頓協(xié)議》成員國的做法,開展了工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作,并于2013年加入《華盛頓協(xié)議》成為預(yù)備成員,2016年6月成為第18個正式成員;這一結(jié)果意味著通過認(rèn)證專業(yè)的畢業(yè)生其學(xué)位將得到國際互認(rèn),同時也標(biāo)志著我國從高等教育大國向高等教育強(qiáng)國的歷史性跨越。工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念是基于學(xué)習(xí)結(jié)果的教學(xué),即OBE(Outcomes-Based Education)教學(xué)理念,是以學(xué)生與其學(xué)習(xí)結(jié)果為中心來組織、實施和評價教育的一種教育理念,其核心體現(xiàn)在課程的學(xué)生預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果上。

輕化工程是極具專業(yè)特色且實踐性強(qiáng)的工科專業(yè),課程體系中的紡織品前處理與后整理實驗是專業(yè)核心中獨(dú)立設(shè)課的實驗課程,它除了是聯(lián)系染整工藝原理這一理論課程的重要橋梁外,同時也是提高學(xué)生分析、解決染整工程問題的能力之重要實訓(xùn)環(huán)節(jié)。因此在專業(yè)認(rèn)證背景下,建設(shè)符合專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的紡織品前處理與后整理實驗課程就成為了一個新課題。

1 傳統(tǒng)模式下的實驗教學(xué)現(xiàn)狀

紡織品前處理與后整理實驗的原有教學(xué)模式其實驗項目單一且固定,實驗內(nèi)容多局限于對應(yīng)的理論課程,知識面窄,缺乏前沿性;實驗條件的限制與印染設(shè)備的制約,導(dǎo)致部分實驗項目如產(chǎn)品疵點(diǎn)的診斷實驗、前處理冷軋堆實驗等無法開出;課程的教學(xué)模式采用教師講,學(xué)生被動學(xué)的方式,導(dǎo)致學(xué)生實驗的積極性不高;而指導(dǎo)實驗的部分老師缺乏工程背景,實驗內(nèi)容難以延伸至實際生產(chǎn)中,導(dǎo)致實驗效果不理想。

工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念與傳統(tǒng)教學(xué)模式大相徑庭,其主旨不是教師交給學(xué)生什么,而是學(xué)生在實驗過程學(xué)到了什么,在此期間學(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)變急需借助新的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式來進(jìn)行彌補(bǔ)和改善。

2 合理設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容

紡織品前處理與后整理實驗的教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生對染整工藝的制定、工藝參數(shù)的優(yōu)化、常用的性能測試,進(jìn)行掌握并應(yīng)用在解決復(fù)雜的染整工程問題中。本著“教學(xué)工廠化”的理念,根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn),以工廠實際生產(chǎn)為依據(jù),整合壓縮原有驗證性實驗,增加綜合性、設(shè)計性實驗比例。目的是希望學(xué)生從“跟著老師和實驗教程走”的模式中跳出來,結(jié)合所學(xué)知識自行設(shè)計實驗方案;通過采用文獻(xiàn)檢索等現(xiàn)代科技手段,激勵學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,探索書本外更深層次的理論內(nèi)容;從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決染整加工實際問題的能力,實現(xiàn)更高水平的“教、學(xué)、做”一體化。

教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化前后的對比如表1所示,其合理化重點(diǎn)如下:

表1 實驗教學(xué)內(nèi)容改革前后對比

(1)壓縮原有實驗項目,為綜合性、設(shè)計性實驗的增設(shè)分出學(xué)分;但此處的壓縮并非盲目進(jìn)行,而是遵循可比性的原則,即將具有可比性的實驗項目合并。例如將棉織物的退漿和精練合二為一,退漿與精練雖然目的不同,但在助劑的選擇上有共通性,通過對比實驗,讓學(xué)生自行去捕捉兩中前處理加工的異同點(diǎn),有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、創(chuàng)新思維能力。棉織物漂白增設(shè)兩種漂白助劑進(jìn)行對比的目的亦是如此。

(2)增設(shè)設(shè)計性、驗證性實驗內(nèi)容,加大學(xué)生完成實驗的難度;但在實驗過程中學(xué)生需要借助恰當(dāng)?shù)馁Y源、技術(shù)和工具,從查閱文獻(xiàn)開始,經(jīng)歷實驗方案的設(shè)計、實驗步驟的制定、實驗結(jié)果的分析等。學(xué)生們分析問題和解決問題的能力,勢必會在這樣的教學(xué)模式下得以提升;同時會激發(fā)學(xué)生的實驗熱情,在自己設(shè)計的實驗中獲得滿足感和成就感。

(3)驗證性實驗后利用綜合性實驗或設(shè)計性實驗來加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的應(yīng)用和拓展。這種遞進(jìn)的實驗教學(xué)模式采用案例法、討論法等多種形式來完成教學(xué),使實驗課的類型更豐富,更能激發(fā)學(xué)生興趣,調(diào)動實驗的積極性。由易入難的實驗性質(zhì)跨度也給學(xué)生足夠的時間熟悉、回顧理論知識并加以應(yīng)用,為將來的實際生產(chǎn)中廣泛而靈活地進(jìn)行知識的遷移打下基礎(chǔ)。同時這樣的過程也是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力,積累實踐經(jīng)驗、夯實理論知識的必要過程。

3 引入虛擬仿真實驗平臺

除去在實驗室完成的實驗項目外,因受到實驗室條件限制和印染設(shè)備制約,仍有一部分實驗內(nèi)容無法開展,例如產(chǎn)品疵點(diǎn)的診斷實驗、前處理冷軋堆實驗、棉織物的預(yù)縮等。對此借助虛擬仿真實驗教學(xué)平臺中虛擬設(shè)備的展示和分解,可恰如其分地彌補(bǔ)該部分內(nèi)容的缺失。同時印染企業(yè)中設(shè)備連續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn),形成完整的生產(chǎn)鏈,但學(xué)校的實驗平臺不能將這種連續(xù)化生產(chǎn)的特點(diǎn)呈現(xiàn)出來;為彌補(bǔ)實驗教學(xué)中的這一短板,也可借助三維虛擬仿真系統(tǒng)與VR技術(shù)將完整的印染廠生產(chǎn)生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前,還原多種紡織品的生產(chǎn)鏈。從而讓學(xué)生身臨其境,完成一些在實驗室無法操作或難以完成的實驗教學(xué)內(nèi)容,將所學(xué)知識盡可能地與工廠實際生產(chǎn)接軌。

虛擬實驗教學(xué)課程中給學(xué)生呈現(xiàn)的印染廠全貌及連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備的操作界面,如圖1所示。

圖1 軟件操作界面

4 改革實驗課程考核方式

該門課程的考核方式為考試,但實驗課程設(shè)置考試較理論課程更顯復(fù)雜,無法將所有考核重點(diǎn)都集合于卷面,故而兼顧理論與實際操作的考核方式更顯得當(dāng)?？己朔绞降母母飳⒅攸c(diǎn)放在評價學(xué)生能力是否提升、學(xué)生借助實驗掌握了哪些知識點(diǎn)上;將考核指標(biāo)分為實驗操作、實驗報告與討論、考試成績?nèi)糠?各部分在總評成績中所占比例為35%、30%、35%。

4.1 實驗規(guī)范操作考核

實驗操作考核的目的是為了規(guī)范學(xué)生的實驗操作,保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。改革考核方式之前實驗課的分?jǐn)?shù)主要來源于實驗報告,忽略了學(xué)生的實際操作,發(fā)現(xiàn)這種模式下很多學(xué)生對最基礎(chǔ)化玻儀器的使用都顯生疏,導(dǎo)致對定量實驗的重要性認(rèn)識不強(qiáng)。實驗規(guī)范操作的考核目的是要求學(xué)生注意實驗細(xì)節(jié),了解化學(xué)藥品、助劑的用量對實驗結(jié)果的重要影響,放棄實驗課可以蒙混過關(guān)的僥幸心理。同時規(guī)范實驗操作也可培養(yǎng)和加強(qiáng)學(xué)生的動手能力,為后續(xù)的綜合實驗、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

4.2 實驗報告與討論

實驗項目進(jìn)行前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容,在實驗報告中寫下實驗?zāi)康?、原理及方?實驗項目進(jìn)行中要求記錄實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù);實驗項目結(jié)束后要求學(xué)生開展5-10 min的組內(nèi)討論,對課上產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析,同時對實驗結(jié)果進(jìn)行歸納總結(jié);對有實驗樣品的必須在報告中進(jìn)行貼樣并分析。綜合、設(shè)計性實驗項目還要求學(xué)生先進(jìn)行組內(nèi)討論,并在實驗結(jié)束后將設(shè)計思路與實驗報告一同上交。這些對實驗過程、實驗報告的要求可以避免學(xué)生之間對實驗結(jié)果的抄襲,保證良好的實驗風(fēng)氣。

4.3 組織考試

考試內(nèi)容包括實驗安全、實驗過程中易混淆的實驗操作、實驗對應(yīng)的實驗設(shè)備或儀器的規(guī)范操作、實驗原理、拓展類的實驗內(nèi)容設(shè)計、三廢的處理等?？荚囍荚趲椭鷮W(xué)生發(fā)現(xiàn)實驗過程中自己仍存在的問題和不足,為后續(xù)的實踐課程打好基礎(chǔ),也對將來進(jìn)行打小樣、試化驗等工作奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

目前學(xué)校正在積極開展工程教育專業(yè)認(rèn)證,為了更有效地支持專業(yè)認(rèn)證工作,培養(yǎng)高級專門技術(shù)人才,對紡織品前處理與后整理實驗課程進(jìn)行改革勢在必行。實驗課程開設(shè)在大三階段,這正是學(xué)生接受創(chuàng)新實驗的初始階段,若在此階段為學(xué)生營造更完善、更合理的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)模式,學(xué)生的實際動手能力、綜合分析解決問題的能力及創(chuàng)新能力都會大幅提升,學(xué)生們將終生受益。所以在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下,對現(xiàn)有實驗內(nèi)容的合理改進(jìn),增設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗項目,引入虛擬仿真實驗教學(xué)平臺,完善考核制度是為實現(xiàn)更高水平的“教、學(xué)、做”一體化貢獻(xiàn)力量,也是在為企業(yè)培養(yǎng)更高水平的現(xiàn)代化工程技術(shù)人才。