“雙一流”建設背景下“染整工藝學(二)”教學改革初探

李曉燕,魏玉娟,吳軍玲,張 維

(河北科技大學 紡織服裝學院,河北 石家莊 050018)

當前國家提出“雙一流”學科建設,首先是要基于人才培養建設“雙一流”教學課程[1]。輕化工程學科實踐性較強,染整工藝學(二)是輕化工程專業的學位課程,是在學生學習纖維化學與物理、染整工藝學(一)的基礎上,進一步學習各種染料的染色機理、染色工藝控制機制及印花過程、印花工序調控機制。該課程需要結合傳統理論,對當代染色及印花新型工藝進行創新設計及過程控制,在輕化工程專業課程設置中占有舉足重輕的位置[2-3]。隨著當前“雙一流”課程改革的要求,染整工藝學(二)課程經歷了長期課程教學實踐與改革,以適應當代染整行業的新需求。以該課程教學改革為例,基于該課程出現的一些問題和學情分析,優化課程內容和教學方法,并且突出教學實踐,結合網絡教學資源,完善教學知識體系,培養學生創新能力和實踐能力。

1 染整工藝學(二)課程學情分析

染整工藝學(二)是大四上學期學生必修課程,課程內容較為完整。其基本內容是將染料的化學基礎知識、染色基本理論與染色工藝及印花工藝相融合,重點闡述各類纖維紡織品染色和印花的工藝原理、工序設計及過程控制。大四學生在修這門課之前已經具備相關專業基礎,包括各種纖維的物理與化學性質、紗線及織物的前處理(退漿、煮煉、漂白等)、織物后整理相關內容。該課程建設目標是讓學生掌握各種染料的染色機理及染色工藝控制機制。但先前的教案及上課重點集中在各種染料的現成染色工藝,包括使用的染色助劑、溫度、浴比及染色曲線控制,傳授知識趨于表面化,無法體現教學的先進性和科學性。隨著印染行業對于低鹽、低助劑、少水工藝的要求越來越苛刻,對于小批量、多品種、多功能、高智能綠色紡織品的需求越來越高,且印染企業所使用的染整設備和助劑日新月異,紡織品(纖維、紗線或織物)對應的染整工藝早已發生變化,因此對本專業學生的基礎知識、實踐能力及變通創新能力要求越來越高。對于學生來說,學生畢業走向大致可以分為兩種:一是參加工作成為應用型人才,此時學生的需求是要基于課本染料工藝及理論,結合自身實踐,提高動手能力;二是考研需求,此時學生需要具備扎實的理論基礎,結合創新思維,提高科研能力。因此,課程建設目標需要著重強調三點:(1)扎實的染色理論基礎;(2)較活躍的創新思維;(3)較強的實踐能力。

2 染整工藝學(二)課程改革探索

2.1 設計課程內容,完善課程知識體系

結合染整工藝學(二)課程建設目標,基于培養學生扎實的染色理論基礎,增加了染色基礎理論部分的學時;基于培養學生較強的實踐能力,同步配套了相應的染整工藝學(二)實驗課程;基于培養學生較活躍的創新思維,將最新科研成果融入課堂教學,并在課后設置開放性作業,讓學生查閱文獻,進行創新探索。將“授之以魚,不如授之以漁”的教學理念付諸實施,經過改革后該課程共72學時,其中包括染整概況緒論(2學時),染色過程及在溶液中的性質(6學時),染色熱力學基礎(8學時),染色動力學基礎(4學時),直接染料染色性能、上染纖維素纖維基礎理論及染色、固色工藝(4學時),活性染料結構、染色性能、基礎理論及固色分析(6學時),還原染料及硫化染料染色過程和染色原理及工藝分析(6學時),酸性染料染色種類、上染蛋白質纖維原理及染色工藝(4學時),分散染料溶液特性、染色原理及染色方法(4學時),滌棉混紡織物的染色(2學時),陽離子染料上染腈綸纖維基本理論及染色工藝(4學時),印花總論(4學時),印花原糊性能及各論(4學時),涂料印花組成、機理及工藝(4學時),活性染料直接印花(2學時),滌綸及滌棉混紡織物的印花方法(4學時),綜合印花總論(2學時)。相對應的染整工藝學(二)實驗課程同步進行配套,例如學生在課堂學習完直接染料的相關內容,就進入實驗室進行直接染料實驗課程實踐,并結合課堂理論知識分析實驗過程中各因素的影響,最后基于當前低鹽少水的工藝要求,對現有的工藝進行創新性改進探索。其實驗課程包括直接染料染色(4學時)、活性染料染色(4學時)、還原染料染色(6學時)、分散染料染色(4學時)、陽離子染料染色(4學時)、酸性染料染色(4學時)、棉織物活性染料直接印花(4學時)、滌/棉織物分散/活性染料同漿直接印花(4學時)、扎染(6學時)。其主要目的是輔助學生掌握各類染料染色的方法,以及電解質、p H值、染色溫度對各類染料上染的影響機制;掌握活性染料和分散染料的直接印花方法、混紡織物同漿印花實驗理論和效果控制機制。此種內容改革在一定程度上提高了學生的理論水平和實踐動手能力。

2.2 改革教學方法和教學模式,培養學生創新能力

為提高學生的興趣點和參與度,需要在教學方法多樣化上下功夫。首先要保障高質量和高直觀性的課件,另外在課堂教學中,采用案例式、啟發式、探索式、討論式等教學方法活躍課堂氣氛,在每一個章節結束,設置涉及學術前沿的開放主題,分組進行討論或分組進行PPT介紹。一方面通過師生互動、生生互動培養學生團隊協作的精神,激發學生的興趣和學習能動性,另一方面促使學生利用知網、百度等資源拓展知識面,從更深更寬的層面掌握課本內容,以有利于延伸到將來的創新設計中。在課堂授課前,教師需認真梳理課堂教學內容重點和難點,精心設計教學環節,推薦選用BOPPPS模式,即導入課堂主題——學習目標——前測——參與式學習——后測(結合超星學習通預先設置好的章節測驗)——課堂小結。另外,該課程利用超星學習通實現線上線下混合式教學,在超星學習通平臺上預先上傳課堂資料和教學資源,以及工廠實際生產的視頻資源,使學生更直觀掌握各種染料的實際染色工藝流程,具體課程設置如圖1所示。在課堂教學中利用在線簽到、搖一搖選人、分組討論及課堂隨測,并自動記錄學生的綜合平時成績,提高教學效率。

圖1 課程章節設置及活動

2.3 突出教學實踐,提高學生的實踐能力

染整工藝學(二)實踐性較強,在講授理論知識的同時需要結合實踐,直觀理解教學內容。我們基于以下三個方面提高學生的實踐能力:第一,在課程設置中同時配套染整工藝學(二)實驗課程,學生可以自己動手感受染料的染色過程及工藝參數的影響。第二,在課堂教學中將最新的科研成果轉化為教學資源,提高學生的實踐創新意識。如在講授分散染料上染滌綸纖維的染色方法時,提到滌綸纖維剛性較強,玻璃化溫度較高,分散染料一般需要在高溫高壓條件下染色,無疑增加了染色成本和環境承載能力。因此,最新研究將滌綸纖維改性,通過在其聚合階段引入酸性基團和柔性鏈段,在一定程度上可以提高纖維的柔性和吸濕性,降低其玻璃化溫度,使其可實現陽離子低溫染色,提高了其穿著舒適性的同時,降低了染色助劑使用量和染色成本。這樣的科研實例,可以讓學生更深刻掌握纖維和染料之間的結合機制,并通過染料改性或纖維改性創新性改變其染色方法和染色工藝,提高其工程實踐效果。第三,通過在超星學習通平臺上傳本學院實踐教學視頻及實踐基地圖片,為學生下一步的生產實習和實踐打下基礎,提高其后續實踐能力。

2.4 考核評價方法多樣化改革

基于教學方法和教學模式的改革,學生課程考核評價方法也對應進行改革。舍棄之前“重結果輕過程”的學習評價模式,將平時成績的比重增加到40%,并且平時成績主要包括課程視頻(10%)、章節測驗(25%)、章節學習次數(10%)、討論(5%)、作業(25%)及簽到(15%),通過超星學習通實現了線上直接評價平時成績,具體如圖2所示。結合最終的期末成績(60%)綜合評價學生的課程成績。其中平時成績中的課程視頻包括課堂導入視頻、實踐基地視頻及課件視頻資源,其目的是為了在預習階段激發學生的學習興趣,在課堂學習過程增加學生的直觀效果;章節測驗所占比重較大,可以有效評價學生的課堂學習效果,為提高章節測驗成績,學生需要做好預習,并參與到課堂教學過程;章節學習次數和作業是為了促使學生在課下能夠進行有效復習;討論環節是為增加學生的課堂參與度;視頻簽到基本在上課5 min內打卡完成。超星學習通可以直接在這幾項設置中綜合給出平時成績,并且平時成績設置透明化,學生可查看其他學生的平時成績,了解差距,進行查漏補缺。這種動態監測及動態完善的平時評估教學機制,可以大大激發學生的競爭意識和主動學習熱情。對比改革前后課程的測試成績,學生的綜合成績有了顯著的提高,通過問卷調查發現學生對該課程改革的滿意度也大大增加。

圖2 學生平時成績各項比重

3 結語

在國家建設“雙一流”學科的背景下,基于染整工藝學(二)課程學情分析,對該課程進行改革探索,包括對課程內容進行設計,改革教學方法與教學模式,突出教學實踐,完善課程知識體系,提高學生的創新能力和實踐能力。但本課程在國際化建設、虛擬仿真實驗教學方面仍有一些不足[4],需以學生為中心不斷摸索前進,立足實際,促進該課程雙一流建設。