鄧 輝, 錢曉明, 蔡占軍

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院, 天津 300387)

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,支撐創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展,我國于2017年2月和4月形成了“復(fù)旦共識(shí)”與“天大行動(dòng)”[1-2],同年6月形成了“北京指南”[3],這三份指導(dǎo)文件給出了“新工科”的建設(shè)目標(biāo),標(biāo)志著我國高等工程教育開啟了新的篇章?！靶鹿た啤笔歉叩裙こ探逃母锏囊粋€(gè)新階段,也是我國2010年開始的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的升級(jí)版,“新工科”建設(shè)需要在現(xiàn)有工程教育改革成果基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變觀念,拓展改革內(nèi)涵,從適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)未來發(fā)展與滿足產(chǎn)業(yè)需求并重,更加強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。因此,前述相關(guān)指導(dǎo)文件對(duì)當(dāng)下仍有重要的指導(dǎo)作用。

我校(天津工業(yè)大學(xué))非織造材料與工程專業(yè)在我國同類專業(yè)中建設(shè)最早,專業(yè)排名位列榜首。本專業(yè)于2017年獲批天津市高等學(xué)校應(yīng)用型專業(yè),突出了專業(yè)的應(yīng)用型屬性,明確了專業(yè)的內(nèi)涵與外延,即確立了以化學(xué)為基礎(chǔ),以裝備為手段,以產(chǎn)品為中心,理論與實(shí)踐并舉的人才培養(yǎng)方案。未來非織造產(chǎn)業(yè)需要的是實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才?！胺强椩煸O(shè)備”作為非織造材料與工程專業(yè)的專業(yè)課,在培養(yǎng)面向新的非織造工業(yè)智能制造專業(yè)人才方面具有重要的基礎(chǔ)支撐作用。

“新工科”改革有兩大主體方向:一是“新工科”專業(yè)或?qū)I(yè)方向的建設(shè),另一個(gè)是依托工程教育新范式框架對(duì)現(xiàn)有專業(yè)進(jìn)行改造。本文探索“新工科”背景下在新的專業(yè)核心能力及課程體系構(gòu)建過程中,如何有針對(duì)性地開展“非織造設(shè)備”課程教學(xué)改革,以適應(yīng)新時(shí)代“新工科”的發(fā)展與要求。

一、“非織造設(shè)備”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“非織造設(shè)備”課程主要講授非織造設(shè)備種類及其主要結(jié)構(gòu)與工作原理,培養(yǎng)學(xué)生的非織造設(shè)備改進(jìn)、操作與維護(hù)能力,使學(xué)生能夠在非織造行業(yè)從事設(shè)備改造、維護(hù)與研究開發(fā)等工作,滿足應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。該課程是一門綜合性較強(qiáng)的課程,要求學(xué)生具備“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”“電工技術(shù)基礎(chǔ)”“非織造機(jī)電傳動(dòng)控制基礎(chǔ)”等相關(guān)課程的知識(shí)。

雖然我校之前已經(jīng)結(jié)合卓越工程師班的教學(xué)過程對(duì)“非織造設(shè)備”課程進(jìn)行了教學(xué)改革探索,但對(duì)標(biāo)“新工科”對(duì)人才培養(yǎng)的要求還有不小的差距,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)非織造工業(yè)是我國發(fā)展非?？焖俸突钴S的行業(yè),新技術(shù)、新材料與新設(shè)備不斷涌現(xiàn)。由于我校專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整,將“非織造設(shè)備”課程的教學(xué)課時(shí)進(jìn)行了縮減,這就要求任課教師在教學(xué)過程中不斷更新教學(xué)內(nèi)容,將行業(yè)內(nèi)最新設(shè)備的工作原理與發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行精練與濃縮,并高效地傳授給學(xué)生。

(2)教學(xué)資源更新慢,不適應(yīng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)。另外,在教學(xué)過程中工藝與原理的講授難免會(huì)涉及設(shè)備的內(nèi)容,因此,在授課過程中需要更加明確與突出“非織造設(shè)備”與非織造原理系列課程之間的區(qū)別與聯(lián)系。

(3)現(xiàn)有的課程考核采用“課堂出勤+期末考試”的傳統(tǒng)方式,這種方式具有師生直接溝通、知識(shí)傳授快速的優(yōu)點(diǎn),但由于課時(shí)量的縮減,學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度越來越低,難以真正理解相關(guān)知識(shí)的內(nèi)涵,導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性不高,學(xué)生自主創(chuàng)新能力弱。

二、“非織造設(shè)備”課程的教學(xué)改革

1.線上線下混合式教學(xué)

在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下,線上和線下相結(jié)合的教學(xué)模式越來越受到學(xué)生的歡迎。這種模式的內(nèi)涵精髓可以將教師的“教”、學(xué)生的“學(xué)”與企業(yè)的“需”有機(jī)結(jié)合,以學(xué)生為主體,結(jié)合企業(yè)的具體需求,教師針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析,將產(chǎn)教結(jié)合融合在學(xué)生的培養(yǎng)過程中。

“非織造設(shè)備”課程的混合式教學(xué),借助超星泛雅教學(xué)平臺(tái),并吸收其他網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(智慧樹、雨課堂、慕課等)的優(yōu)勢,針對(duì)目前“非織造設(shè)備”課程網(wǎng)絡(luò)資源不多的實(shí)際,教師結(jié)合企業(yè)最新的設(shè)備,特別是智能制造在非織造設(shè)備中的應(yīng)用,自建課程專用線上資源庫,課前推送給學(xué)生。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate),它倡導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中“唱主角”[4],教師則在教學(xué)活動(dòng)中“當(dāng)導(dǎo)演”,在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作”的能力。本課程的混合式教學(xué)同樣也吸取了CDIO 模式的優(yōu)點(diǎn),采用課上隨機(jī)組成項(xiàng)目小組,由教師組織模擬,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。師生不僅可以在課堂上面對(duì)面互動(dòng),還可以在線上教學(xué)平臺(tái)實(shí)時(shí)互動(dòng)。教師對(duì)所有提出的問題進(jìn)行解答,課后教師結(jié)合授課效果再調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,便于總結(jié)與提高。線上線下混合式教學(xué)流程如圖1所示。

圖1 線上線下混合式教學(xué)流程圖

線上線下混合式教學(xué)可以充分利用課前和課后時(shí)間,特別是在課時(shí)減少的情況下可以充分利用上課時(shí)間。另外,隨時(shí)更新的網(wǎng)絡(luò)自建資源庫可以實(shí)時(shí)跟蹤國內(nèi)外非織造設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀。同時(shí)在課堂師生互動(dòng)環(huán)節(jié)中,可以將企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的設(shè)備方面的需求或問題和學(xué)生進(jìn)行探討,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高融會(huì)貫通能力。在問題答疑過程中,可以把教學(xué)大綱中明確需要學(xué)生了解、理解、掌握的內(nèi)容分層次地告訴學(xué)生,使學(xué)生更好地理解該課程與非織造原理系列課程的區(qū)別與聯(lián)系,同時(shí)明晰企業(yè)在非織造設(shè)備領(lǐng)域的需求與課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的關(guān)系。

2.知識(shí)、素質(zhì)、能力三位一體的培養(yǎng)模式

通過借鑒CDIO模式的先進(jìn)教學(xué)理念,依托面向“新工科”要求的教學(xué)大綱,重新制定課程的教學(xué)目標(biāo),構(gòu)建知識(shí)、素質(zhì)、能力“三位一體”培養(yǎng)模式(圖2)。知識(shí)、素質(zhì)、能力,這三者在教學(xué)過程中可以相互融合、促進(jìn)、提高。

圖2 知識(shí)、素質(zhì)、能力三位一體培養(yǎng)模式

課程教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整,一方面要結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求,另一方面要突出“新工科”的教學(xué)要求。不僅要求學(xué)生理解知識(shí)內(nèi)容,而且使學(xué)生具備從工藝要求到設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)的全流程構(gòu)思能力。也就是既要培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維、工程分析與推理、發(fā)現(xiàn)和解決問題等能力,更要培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、科學(xué)精神等,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得到全方位的培養(yǎng)。為了提高知識(shí)、素質(zhì)、能力之間的相互作用,提高學(xué)生的綜合能力,以項(xiàng)目為載體將知識(shí)、素質(zhì)、能力三者結(jié)合起來。項(xiàng)目不僅是知識(shí)的深度學(xué)習(xí)模塊,更是將所有內(nèi)容串聯(lián)的紐帶。通過項(xiàng)目,學(xué)生可以完成對(duì)知識(shí)的理解和升華,提高個(gè)人能力,提升個(gè)人素質(zhì)。同時(shí)又提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步獲取知識(shí)。

例如,紡絲組件和氣流牽伸裝置是紡熔成網(wǎng)非織造設(shè)備的核心組成部分,也是保證纖維線密度和均勻性的關(guān)鍵部件。在我國設(shè)備開發(fā)前期,對(duì)聚合物熔體特性和高速氣流的研究不夠深入,紡絲組件和氣流牽伸裝置多為進(jìn)口。隨著非織造設(shè)備廠家認(rèn)識(shí)到相關(guān)研究的重要性與緊迫性,許多企業(yè)開始自主研發(fā),走上攻堅(jiān)克難的道路,成立了多家紡熔成網(wǎng)非織造材料專用噴絲板廠。從老式的手工作坊模式,到后來運(yùn)用有限元分析工具進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析,以及多軸鉆頭工藝等,設(shè)備廠家在該領(lǐng)域取得了突破性成果。這些內(nèi)容都可以設(shè)計(jì)成課堂項(xiàng)目,讓學(xué)生熟悉相關(guān)設(shè)備部件的研發(fā)、設(shè)計(jì)、維護(hù)等環(huán)節(jié)。不僅能使學(xué)生加深對(duì)該項(xiàng)內(nèi)容的理解,還能使學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)我國非織造行業(yè)從業(yè)人員的艱苦奮斗精神,提升了思政教育效果。

3.課程評(píng)價(jià)方式改革

遵循OBE (Outcome based education,成果導(dǎo)向教育)教學(xué)理念,以課程產(chǎn)出為導(dǎo)向,建立完善、合理的教學(xué)評(píng)價(jià)方式,通過持續(xù)改進(jìn),最終達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)[5]。教學(xué)評(píng)價(jià)包括四個(gè)方面:教師自評(píng)、學(xué)生評(píng)教、督導(dǎo)評(píng)課、數(shù)據(jù)評(píng)學(xué)。結(jié)合實(shí)際情況,“非織造設(shè)備”課程教學(xué)評(píng)價(jià)的每項(xiàng)權(quán)重分別設(shè)置為0.15、0.35、0.20、0.30。教師自評(píng)主要根據(jù)線上和線下的授課效果;學(xué)生評(píng)教則根據(jù)學(xué)校的評(píng)教數(shù)據(jù);督導(dǎo)評(píng)課也來自于學(xué)校組織的督導(dǎo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和分?jǐn)?shù);數(shù)據(jù)評(píng)學(xué)為教師針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)起的各類問卷、小組討論打分、參與度評(píng)價(jià)等。教師可以根據(jù)這些評(píng)價(jià)數(shù)據(jù),對(duì)照課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn),在改進(jìn)過程中不斷提高學(xué)生的綜合能力與綜合素質(zhì)。

為了綜合評(píng)價(jià)教學(xué)改革取得的成效,課程考核成績由五部分組成,其中出勤占5%,課堂回答問題占5%,線上作業(yè)占10%,項(xiàng)目參與情況占20%,期末試成績占60%。以此綜合評(píng)定每個(gè)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果。

三、結(jié)語

對(duì)標(biāo)“新工科”培養(yǎng)目標(biāo),對(duì)“非織造設(shè)備”課程教學(xué)進(jìn)行了改革,采用線上線下混合式教學(xué)模式,構(gòu)建知識(shí)、素質(zhì)、能力三位一體人才培養(yǎng)模式,改進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)手段和成績考核方式,取得了較好的教學(xué)效果。從學(xué)生的反饋來看,教學(xué)參與度以及對(duì)課程內(nèi)容的理解都得到了較大提高。該課程的教學(xué)改革探索對(duì)于促進(jìn)非織造材料與工程專業(yè)課程建設(shè)與發(fā)展,提高學(xué)生的綜合能力與素質(zhì)具有重要作用。