新工科背景下的染整工藝原理課程翻轉(zhuǎn)課堂教學模式研究

師文釗,習智華,劉瑾姝,徐成書,任 燕

針對我國“十二五”以來紡織行業(yè)創(chuàng)新型人才缺乏、綜合創(chuàng)新能力較弱等問題,紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)[1]要求進一步發(fā)揮高等院校在紡織印染產(chǎn)業(yè)中的基礎(chǔ)型科學研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)作用,大幅提升新技術(shù)水平,推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息化技術(shù)在紡織行業(yè)的融合應用。在以上新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟發(fā)展的背景下,以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,對工程科技人才提出了更高要求。為深化工程教育改革,支撐服務創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略,教育部積極推進新工科建設(shè)與發(fā)展,圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系進行研究和實踐,對服務和支撐紡織行業(yè)新經(jīng)濟快速發(fā)展、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級等建設(shè)意義重大[2]。

染整工藝原理課程作為輕化工程專業(yè)課程體系的專業(yè)主干課,是專業(yè)人才培養(yǎng)的主線,是學生構(gòu)建專業(yè)知識框架的重要組成部分;因此在新工科背景下只有對染整工藝原理課程教學進行深入改革,研究新理念、新要求、新途徑的工程教育模式,才能為培養(yǎng)可應對變化、多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才提供智力和人才支撐,滿足紡織印染行業(yè)對學科交叉的新型卓越工程技術(shù)人才需求。本校紡織科學與工程學院的國家級特色專業(yè)即輕化工程專業(yè)研究了新工科背景下的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式,并將其應用到染整工藝原理課程教學中,初步實現(xiàn)了教學模式的創(chuàng)新、產(chǎn)學研的交叉融合,提高了學生的學習主動性、創(chuàng)新意識和學習成效。

1 染整工藝原理課程教學現(xiàn)狀

染整工藝原理課程是在學生已具備高分子化學及物理、纖維化學及物理、染整助劑化學、染料化學等專業(yè)知識的基礎(chǔ)上,為本校輕化工程專業(yè)本科三年級學生開設(shè)的專業(yè)主干課,分為染整工藝原理I(紡織品前處理及后整理,48學時)和染整工藝原理II(紡織品染色及印花,64學時)兩門課程。通過介紹紡織品前處理、染色、印花、后整理加工的基本原理、工藝過程、應用參數(shù)及效果評價等基本知識,使學生掌握紡織品染整加工及效果評價方法,培養(yǎng)學生分析及解決問題的能力。通過對多年來課程教學實踐、學生反饋、專家評價進行梳理、分析,目前該課程的傳統(tǒng)教學模式存在主要問題如下：授課內(nèi)容中加工對象單一,與實際生產(chǎn)產(chǎn)品類型脫節(jié);課程知識點繁多且實際應用變化較多,對教與學的要求較高;課程多年來均以教師課堂教授為主,學生在課前預習、課堂學習、課后復習過程中,更多的是片面學習概念、原理和工藝等知識碎片,難以理解染整加工中的各種動態(tài)過程和質(zhì)量控制方法,缺乏知識體系的建立和結(jié)合已學知識對實際問題加以分析的能力。因此研究以學生為中心的新型教學模式,并將其應用在染整工藝原理課程教學中顯得尤為重要。

2 染整工藝原理課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式構(gòu)建與實踐

總體上,將染整工藝原理課程分為紡織品前處理、染色、印花及后整理等四個知識模塊,以重點和難點知識內(nèi)容為導向,以本校已有精品資源共享課、在線開放課程等視頻資源為基礎(chǔ)來構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂教學模式,其教學模式建設(shè)步驟見圖1。

圖1 染整工藝原理的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式建設(shè)

下面以染色知識模塊中“紡織品染色方法”學習主題為例,依據(jù)教學目標及要求,將翻轉(zhuǎn)課堂教學分為課外學習和課內(nèi)學習兩部分,具體授課學時安排為課外學時5學時、課內(nèi)學時2學時,其翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的構(gòu)建與實踐主要包括如下五個方面。

2.1 教學資源設(shè)計及建設(shè)

教學資源常見的形式有文字、圖片、視頻、音頻及動畫等,而翻轉(zhuǎn)課堂教學模式要求學生在課前閱讀資料、觀看教學視頻進行自主學習,因此以圖片、視頻及音頻為主要資源[3-4],教師按照知識內(nèi)容對已在課程教學中使用的PPT課件進行更新和完善。即基于已建設(shè)完成的視頻資源如課程現(xiàn)有精品資源共享課、在線開放課程等視頻,對與課程內(nèi)容相關(guān)的視頻進行剪輯,設(shè)計與課程知識點相關(guān)的企業(yè)實際生產(chǎn)和實驗室演示實驗,并進行視頻錄制,共同構(gòu)成教學視頻,如圖2所示。以重點、難點知識為中心,從課程知識體系中抽提出與其相關(guān)的知識點建立知識點框架導圖(見圖3),以便學生自主學習時更好地建立完整、系統(tǒng)的知識體系;針對重點、難點知識進行拓展性問題設(shè)計,如不同染色方法加工對象及發(fā)展趨勢、不同染色方法加工產(chǎn)品質(zhì)量控制方法等,結(jié)合知識點框架圖,建立覆蓋框架圖中所有知識內(nèi)容的測試題庫;教師將各種學習資源上傳到學校網(wǎng)絡教學綜合平臺,如本校現(xiàn)有的泛雅網(wǎng)絡教學平臺等,供學生線上進行課外自主學習。學生通過自主安排學習進度、反復觀看學習資料,可有效利用課前碎片化的時間理解掌握知識點內(nèi)容,提高學習效率。

圖2 紡織品染色方法的教學視頻資源

圖3 紡織品染色方法的課外知識點框架導圖

2.2 自主學習信息反饋機制建設(shè)

基于學校現(xiàn)有泛雅網(wǎng)絡教學平臺,結(jié)合在線交流工具如微信、QQ,在線測評工具及文件共享工具等軟件,將預測性、形成性及診斷性評價相結(jié)合,建立學生學習過程識別和跟蹤機制,對學生自學過程進行監(jiān)督與指導,形成自我評價、教師評價、小組評價等多種評價方式相結(jié)合的評價體系。及時診斷問題并提供反饋和指導信息,使學生通過獲取反饋信息改進學習策略,輔助完成自主學習,最終提高學習成績;提取學生自學過程中遇到的問題,教師可及時了解學生需求并調(diào)整改進教學,為翻轉(zhuǎn)課堂教學設(shè)計提供依據(jù)[5-6]。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學過程建設(shè)

學生在課前已通過自主學習理解了教學項目中涉及的知識點,帶著自學過程中遇到的難題進入翻轉(zhuǎn)課堂學習階段。在翻轉(zhuǎn)課堂教學中按照學生自學學習情況將學生分成6組,每組5人,根據(jù)企業(yè)具體染整加工流程和案例構(gòu)建真實染整加工環(huán)境的課堂情景;每組一個實例項目,如某印染廠采用活性染料浸-軋-烘-蒸法對棉燈芯絨織物進行染色,染色后燈芯絨織物出現(xiàn)露底現(xiàn)象,分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及解決問題的方法;某印染廠采用還原染料懸浮體軋染對棉織物進行染色,染色后織物出現(xiàn)黃色落色現(xiàn)象,分析原因并找到解決辦法等。采用角色扮演法的學習方法,讓學生扮演染色加工時擋車、打樣、品控、跟單等角色,圍繞案例進行討論,與老師、同學共同解決疑難問題并將所學知識內(nèi)化,以培養(yǎng)學生的合作精神、探索精神[7-8]。對實例項目學習中學生出現(xiàn)的問題歸納總結(jié),根據(jù)學生討論中的興趣點,引導學生進行課外深入探討和學習,翻轉(zhuǎn)課堂課內(nèi)教學安排見表1。

表1 翻轉(zhuǎn)課堂課內(nèi)教學安排

2.4 課程考核體系建設(shè)

以學生個性化學習特征分析為基礎(chǔ),形成性評價為主結(jié)合過程性評價,定量和定性相結(jié)合,建立翻轉(zhuǎn)課堂考核體系。在過程性評價中設(shè)計測驗、課堂表現(xiàn)評價量表、調(diào)查問卷等形式進行學生自評、組內(nèi)互評及教師評價,通過持續(xù)性地記錄教學行為,加強師生間的協(xié)作互動和情感交流。在綜合性評價中設(shè)計測驗、作業(yè)、調(diào)查問卷及個人成績反饋報表等形式,對學生、教師的教與學效果進行評價,檢驗師生的發(fā)展水平[9-10]。在最終課程考試中將該知識點設(shè)計為綜合能力測試題目,對兩種不同授課方式的班級學生答題情況進行統(tǒng)計和分析,發(fā)現(xiàn)在最終課程考試中針對紡織品染色方法這一學習主題,采用翻轉(zhuǎn)課堂授課模式的班級平均得分為42.3分,傳統(tǒng)授課模式的班級平均得分為38.7分,說明翻轉(zhuǎn)課堂教學模式能夠提高學生學習水平。

2.5 用SWOT分析促進教學模式完善

采用SWOT分析法,通過設(shè)計調(diào)查問卷對課程翻轉(zhuǎn)課堂教學模式實踐的優(yōu)勢、劣勢及面臨的機會與挑戰(zhàn)進行分析,探究影響翻轉(zhuǎn)課堂教學模式實施的關(guān)鍵因素,對課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式全面開展提供依據(jù)[11-12]。翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的SWOT分析結(jié)果如表2所示。

表2 染整工藝原理翻轉(zhuǎn)課堂的SWOT分析

3 結(jié)語

染整工藝原理課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式必須結(jié)合學校所在地域行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及要求進行調(diào)整,根據(jù)教師和學生實際情況進行合理設(shè)計。針對紡織印染加工產(chǎn)業(yè)對新工科建設(shè)提出的新理念、新途徑等要求,只有積極構(gòu)建教學資源、自主學習信息反饋機制、翻轉(zhuǎn)課堂教學過程及課程考核體系等具體內(nèi)容,才能形成適合染整工藝原理課程的更有效教學模式,才能進一步推動輕化工程課程體系其他課程教學模式改革,為輕化工程專業(yè)培養(yǎng)可以應對多變化、多元化、創(chuàng)新型的卓越工程人才提供支撐。