“新工科”背景下基于OBE理念的“織造學”課程教學改革

王 旭， 魏安方， 徐文正， 張朝輝

(安徽工程大學 紡織服裝學院， 安徽 蕪湖 241000)

“織造學”是我校(安徽工程大學)紡織工程專業(入選安徽省“卓越工程師教育培養計劃”)的專業核心課程，課程內容以織造工藝流程為線索，系統講解織前準備各工序和織造過程的基本原理、設備以及質量控制的技術措施等理論。為提升教學質量，培養“新工科”織造技術專業人才，該課程于2018年首批進入我校“新工科”課程教學改革項目。在項目實施期間，通過引入OBE(產出導向教育)理念，對“織造學”課程的教學目標、教學內容、實踐教學、教學模式和評價體系等進行了改革，從而達到培養既具有扎實的織造學知識結構又具有工程創新和實踐能力的復合型人才的目的。

一、 “織造學”課程教學改革的必要性

1. 新形勢下人才培養的需要

紡織工業是我國傳統支柱產業、重要民生產業和創造國際化新優勢的產業。但是近年來，隨著人口紅利消失、環保政策收緊以及國際上貿易保護主義抬頭等，造成我國紡織企業成本上漲、利潤下降。為進一步提高我國紡織企業競爭力，促進紡織工業轉型升級，創造競爭新優勢，工信部2016年9月發布《紡織工業發展規劃(2016—2020年)》，提出以技術裝備升級為重點，實現紡織工業信息化、數字化、智能化轉型。當前，隨著“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略以及“一帶一路”建設的實施，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高要求。

人才是振興紡織工業的重要資源，如何培養“新工科”專業人才對促進紡織行業的轉型發展至關重要。2017年2月教育部發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，明確指出深化工程教育改革、建設工程教育強國，對服務和支撐我國經濟轉型升級意義重大。為適應紡織行業轉型升級的新形勢以及紡織行業新技術對人才的要求，傳統的紡織工程專業人才培養模式必須進行相應的改革。

2. 新形勢下提升教學質量的需要

區別于傳統工科人才培養，“新工科”背景下需要的是工程創新和實踐能力強且具備國際競爭力的高素質復合型人才[1]。作為紡織工程專業重要基礎課的“織造學”具有實踐性強、工藝流程長、設備眾多等特點，教學內容和知識模塊分為各工序目的和要求、工藝理論與計算等理論教學部分，以及各工序的實踐教學部分，教學應突出課程知識的基礎性、實踐性和對后續專業課的銜接作用[2]。傳統的“織造學”課程教什么、怎么教均由教師決定，這種以教師為中心的“灌輸式”教學不能適應人才培養的需要。為提升教學質量，“織造學”課程教學要從教學理念、教學內容和教學模式等方面進行改革。要引入以學生為中心、以產出為導向和持續改進的工程教育理念，教學內容要與當今織造技術的發展相匹配，教學模式要與現代教學技術緊密結合，注重學生實踐能力的培養，以適應新形勢下人才培養的需要。

二、 基于OBE理念的“織造學”課程教學改革

目前“新工科”尚沒有一個十分精確的定義，其范疇包括新興工科專業，如人工智能、智能制造、云計算等，也包括對傳統工科專業的升級改造。“新工科”背景下高等工科院校既肩負對新興工科專業人才培養的職責，又要進行傳統工科專業的升級改造，以適應行業發展的需要。區別于傳統的工科人才培養，“新工科”背景下需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。

我國傳統的紡織行業屬于典型的勞動密集型行業，生產流程長、機器設備落后、自動化和智能化程度低且生產效率低，國際市場競爭力逐漸下降。為促進紡織工業轉型升級，《紡織工業“十三五”科技進步綱要》提出了重點發展先進紡織裝備7項(含52個子項)及紡織信息化技術4項(含26個子項)，并在全行業重點推廣100項先進適用技術，其中涉及紡紗織造新工藝技術13項，國產化紡織機械28項，以及紡織信息化技術12項。在國家的大力倡導下，經過多年不斷發展，現代織造行業和傳統織造行業相比有了顯著的變化，具有自動化、智能化和信息化的織前準備設備，無梭織機等先進設備的普及率大大提高，織造各工序間半制品輸送和織造過程狀態監控等先進設備也逐漸普及。同時，伴隨新設備的使用，新工藝也不斷涌現。如何滿足“新工科”背景下織造行業對學生專業素質的要求，是“織造學”課程教學改革的根本出發點。

近年來，OBE理念在工程教育領域越來越受到重視，許多紡織類課程也紛紛基于該理念進行教學改革[3-5]。OBE理念關注的是教育的“產出”，即以學生學到了什么來衡量教學質量，而不再強調教師“如何教”和“教什么”。OBE理念的內涵包括以學生為中心的教育宗旨、以產出為導向的教育取向和持續改進的質量保障機制[6-7]。根據OBE理念，“織造學”課程教學改革需要考慮以下四方面的問題：(1)通過學習“織造學”想讓學生取得的學習成果是什么；(2)為什么要讓學生取得這樣的學習成果；(3)如何有效地幫助學生取得這些學習成果；(4)如何知道學生已經取得了這些學習成果，并持續改進教學效果。針對上述問題，教學改革的實施過程包括以學習成果導向反向設計課程目標、以學生為中心的教學實施、學生學習成果評價的改進和“織造學”課程的持續改進四個方面。

1. 以學習成果導向反向設計課程目標

根據現代織造企業對人才的需求，我們制定了適應“新工科”的“織造學”課程的學習成果，即掌握織造全流程各工序最新生產設備的基本原理、生產工藝配置、各工序半制品質量控制的最新技術措施和解決方案，能應用自然科學和工程知識的相關理論分析和解決織造過程中的復雜工程問題。根據學習成果反向設計課程目標如表1所示。

表1 “織造學”課程目標

為配合學習成果的達成，對課程內容及體系進行了以下改革：

(1) 課程內容突出“新”。通過調研、檢索等手段，掌握“新工科”背景下織造行業在工藝、技術和設備方面的最新發展，在保留必要的織造基礎理論知識的基礎上，補充織造各工序最新工藝、技術和設備，并配以視頻、動畫等。同時，依托國家虛擬仿真實驗教學項目培育計劃，通過多校資源共享，利用虛擬現實和增強現實技術對織造工藝過程及機構的實現進行仿真，強化學生對知識的鞏固和理解。

(2) 課程體系突出實踐和理論并重。重視實驗環節對學生實踐能力的培養，將理論教學與實驗環節分開，將原課內各章節實驗獨立為“織造學課程實驗”并單獨授課。同時將原“織造學”課程中無梭織機部分涉及的噴氣、劍桿、片梭和噴水引緯作為“現代織造技術”課程單獨授課。

2. 以學生為中心的教學實施

為了有效幫助學生獲得學習成果，我們采取了以下具體措施：

(1) 實行小班化教學。在學校教務處的大力支持下，“織造學”課程作為“新工科”示范課程在全校率先實行小班化教學，將傳統的大班教學改為40人左右的小班教學，這有利于加強課堂互動，提高教學效果。

(2) 采用多模式教學。如何直觀、動態、形象地展現織造工藝原理、工藝流程與設備，對于幫助學生獲得學習成果具有重要作用。傳統的教學模式以教師講授為主，教學方式過于單一，難以調動學生學習的積極性；在教學過程中學生參與度不高，容易產生上課情緒不高、睡覺和玩手機等問題。如何調動學生的學習積極性是保證獲得學習成果的重要一環。將傳統單一的教師講授模式改為教師講授并結合翻轉課堂、線上+線下混合教學模式，可以調動學生主動學習和參與教學的積極性，提高教學質量。

翻轉課堂強調“先學后教、以學定教”[8]，這種教學模式能激發學生學習內驅力，使學生學習知識在課外、內化知識在課堂。翻轉課堂的具體實施是由教師制定教學目標，選定教學內容，通過網絡平臺上傳學習資源，并同時下達作業任務。以“漿料的種類、性質與漿料配方”內容為例，其教學目標為：掌握黏著劑和助劑的品種、性能及漿料配方的選擇原則和具體應用。實施翻轉課堂教學，先由教師課前制作并上傳與課程內容相關的學習資料，如PPT課件、圖片等，便于學生課前自學；然后教師下達任務，如列舉3種不同規格機織物的漿料配方并詳細分析，將全班學生分為4人或5人的學習小組[9]，讓學生提前完成自學內容，并檢索相關資料，根據要求制作PPT等，由組長負責匯報，其他組員配合提問等互動環節，教師作為教學過程的組織者并進行相關點評。翻轉課堂教學使學生在研究中學習，提高了學習興趣和學習積極性。

此外，線上+線下混合教學模式也能起到較好的教學效果。受新冠肺炎疫情影響，2019—2020學年第2學期，我校“織造學”課程教學使用雨課堂、騰訊課堂等平臺，結合PPT、工藝原理動畫、車間現場視頻、語音(視頻)直播等形式進行線上教學。教學過程充分利用現代技術手段實現電子簽名、課堂互動問答、在線答題等，并能在線下通過討論組、答疑方便與學生進行交流；同時可以對學生參與課堂互動情況、課后復習情況進行分析，使教師及時掌握學生的學習情況，為進一步推進課程教學改革奠定了基礎。

3. 學生學習成果評價的改進

考核是檢驗學生學習成果的重要環節，傳統的考核方式由平時成績30%(考勤、作業等)和期末考試70%組成，其中作業圍繞每章內容知識點布置，期末考試題目類型包括名詞解釋、簡答題和論述題，考核內容以基礎知識、工藝流程及工藝原理、質量控制等為主。這種主要考核學生記憶、背誦能力的評價方式并不能客觀反映學習成果的獲取情況，尤其是不能反映學生工程創新和實踐能力。改革后的考核方式圍繞學習成果的獲取情況進行，其中平時成績除了以作業形式考核學生工藝流程、工藝原理等基礎知識的獲得情況之外，還增加根據翻轉課堂、線上教學等學生主動參與教學過程的表現進行評價的部分，而期末考試以綜合運用所學基礎知識分析和解決問題的能力作為評價依據。例如，漿紗部分內容的考核，從傳統的考核漿料的上漿性能、上漿工藝等基礎知識，改為給出多個不同織物產品及多個不同漿料配方，讓學生根據所學知識進行產品和漿料配方的搭配選擇，并分析漿料成分的選擇依據、黏著劑和助劑的作用及其上漿性能等，從學生的分析過程來評價其學習成果的獲取情況。

為更好地評價學生實踐能力方面學習成果的獲取情況，由授課教師和實驗教師共同參與“織造學課程實驗”考核評價，包括平時實驗考勤、實驗過程表現、實驗報告撰寫和實驗操作考核等。評價內容在實驗內容預習、考勤、實驗報告的基礎上，增加隨堂實驗操作技能評判、實驗思考題、現場提問與操作能力等評價，并對權重做出調整，加大學生動手操作、解決工程實際問題和團隊協作能力考核的權重，建立更加全面的考核體系。

4. “織造學”課程的持續改進

通過對學習成果的評價發現，如何提高學生實踐能力和工程創新能力是課程教學持續改進的難點問題。通過分析課程教學過程中出現的問題，對課程內容、教學大綱、教學案例、教學模式和考核評價方式等進行持續改進。例如，在“織造學課程實驗”的具體實施過程中發現，由于分組時每組的人數較多，部分學生在實驗過程中不積極主動參與，致使其動手能力和分析問題的能力得不到很好鍛煉。改進后，減少每組的人數，保證在實驗過程中人人參與，提高了學生的實際動手能力。

課程組所有教師均建立了線下學習小組，充分利用學校圖書館電子數據庫，由教師提出織造生產過程中存在的實際問題，指導學生搜集相關文獻資料，設計能夠解決問題的實驗，使學生在研究過程中加強對知識的掌握并提高運用能力[10]。

課程組教師還結合自身織造方面的科研課題，帶領學生成立科研興趣小組，讓學生將所學的織造理論知識應用到具體實踐中，有針對性地訓練學生的工程創新能力。科研興趣小組針對某個工程實際問題進行小組討論，相互學習，激發創新意識，培養創新精神和團隊合作能力，為將來從事織造行業相關工作積累創新素質。

三、 結語

“新工科”背景下，我校“織造學”課程教學通過引入OBE理念，對課程目標、課程內容、實踐教學、教學模式和評價體系等進行改革。教學過程堅持以學生為中心，以成果為導向，采用小班教學、翻轉課堂、線上+線下混合教學模式等，實現學習成果的達成。并通過建立學習成果評價體系，評價學生理論知識和實踐操作方面的掌握情況。通過分析教學環節中存在的問題，對教學內容、實踐環節等進行持續改進。同時，以教師科研課題為載體，建立學習興趣小組，有針對性地培養學生的工程創新能力。在項目實施過程中，對教學內容、教學模式、評價方式等不斷總結，為培養既具有扎實的織造學知識又具有工程創新和實踐能力的復合型人才進行了有益的嘗試。