工程教育理念下紡織工程專業教學改革與實施
——以“染整工藝學”為例

楚艷艷，黃偉韓，歐康康，周玉嫚，齊 琨

（中原工學院 a.紡織服裝產業研究院；b.紡織學院，河南 鄭州 451191）

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，是針對高等教育工程類專業開展的合格評價［1-3］。通過《華盛頓協議》認證的院校和專業，其工程教育認證的結果將得到協議其他成員認可，通過認證專業的畢業生在協議成員國家申請工程師執業資格時，將享有與本國畢業生同等的待遇。目前，全國已經有將近一千個專業通過了工程教育認證。雖然目前每年工程教育認證專業的申請數目在增多，但通過率卻在下降。

“染整工藝學”課程是紡織工程專業的必修課。該課程主要目標是：（1）學生系統地掌握各類紡織材料染整加工的基本原理、加工工藝過程、常用染化料和助劑；能夠對染整過程中的紡織半制品性能進行檢測和分析，解決前處理、染色、印花和后整理加工等實際復雜工程問題，并提出優化方案。（2）學生能夠查閱文獻資料，綜合分析前處理、染色、印花和后整理等工藝過程中的復雜工程問題，并提出合適的解決方案。（3）學生能夠客觀評價染整加工、產品開發和性能檢測等環節對社會和人體健康等的影響，并理解應承擔的責任。（4）學生了解染整加工的發展趨勢和生態紡織品的標準，關注染整加工過程中的生態環保問題。在目前工程教育認證新形勢下，中原工學院紡織工程專業進行工程教育認證業已納入學科發展計劃和學校的重點規劃。作為中原工學院的重點專業，紡織工程專業已經開展工程教育認證工作。“染整工藝學”課程是紡織工程專業的專業核心課程，是紡織工程專業的專業必修課程，是紡織工程專業培養學生工程應用能力的專業課程，更應該達到工程教育認證的要求。

一、課程教學存在的問題

在開展工程教育認證前，紡織工程專業的“染整工藝學”課程一直只有理論教學。從學校著手工程教育認證事宜開始，本課程為達到工程教育認證的要求，增加了實踐教學。雖然如此，按照工程教育認證的要求，目前的“染整工藝學”課程在理論教學和實踐教學方面還存在以下問題。

（一）理論教學環節

首先，工程教育認證對課程教學的理念是以學生為中心，注重學生學會了什么。一直以來，“染整工藝學”課程的理論授課模式以教師為中心，教師教，學生聽，授課主體是教師，學生被動接受。授課模式與工程教育認證理念不符，與工程教育認證中一直強調的以學生為中心背道而馳。其次，理論授課中對復雜工程問題的引入不足。工程教育認證要求培養的學生能夠用所學的理論解決復雜工程問題。復雜工程問題具有以下7個特征：（1）必須運用深入的工程原理經過分析才可能解決；（2）需要涉及多方面的技術、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；（3）需要通過建立合適的抽象模型才能解決；（4）在建模中需要體現創造性，無法僅靠常用方法就能夠完全解決；（5）問題涉及的因素可能沒有完全包含在專業中；（6）問題相關各方利益不完全一致；（7）具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題。然而，該課程理論的教學當中，不注重解決復雜工程理念的思維，課堂教學無法啟發學生運用理論知識解決工程問題的意識。在本課程的理論教學工程中，主要注重某個知識點的講解。例如，在講授紡織品染色相關時，主要講解的是某種染料的染色機理。而在實際染整工程中，染色涉及面料的特性、采用的設備、染料的選擇、工程參數的控制等方面的內容，而目前的理論教學部分注重講解染料的染色特性，對染色中其他的相關問題考慮較少。

（二）實驗教學環節

在工程教育認證標準中，實驗教學有很重要的作用。通過實驗教學，可提高學生運用基礎知識和查閱資料設計方案的主觀能動性和通過獨立思考解決復雜工程問題的邏輯思維能力與實際操作能力，提高學生在實際操作過程中分析和解決問題的工程能力，提高學生的團隊協作能力［4-6］。然而，目前該課程的實驗教學沒有達到工程教育認證的要求，主要問題有：（1）實驗安排缺乏對學生實踐主觀能動性的培養。在實踐環節，一般是教師提前給學生講解為什么需要實踐環節，實踐環節需要做什么、如何做，甚至具體到每一步如何進行。學生僅依靠教師指導，沒有經過查閱資料、設計實驗方案的過程，無法發揮其主觀能動性，無法培養學生自主運用基礎理論知識解決復雜工程問題的能力，缺乏對學生知識綜合運用能力的培養。（2）實驗內容缺乏培養學生獨立思考解決問題的能力。學生在實踐的過程中，往往是按照教師給的方案走馬觀花，在實踐之前，沒有認真看實驗資料，沒有想過實驗中可能會遇到哪些困難、如何解決這些困難。遇到問題時會避開問題或立即問指導教師，而不是自己思考或查找文獻，不利于培養邏輯思維能力和解決復雜工程問題的能力。（3）實驗環節缺乏學生團隊協作能力的培養。以往實驗環節一般是根據指定的方案，1～2名學生一組，學生依照實驗步驟完成，整個過程不需要多位學生分析問題、探討實驗內容和制訂方案，不容易培養團隊協作能力。因此，實驗內容的設計上應該進行改革，從以往從單純地如何做轉變成給出需要3～5人為一組一起分析的課題，學生共同解決問題、討論實驗內容、制訂實驗方案和實驗操作步驟，培養學生的團隊協作能力。

二、教學改革內容

（一）理論授課模式改革主要方面

1.學生主動參與理論學習模式改進研究。主要開展以下三方面的研究：課前預習采取以慕課為主導、學生自覺學習、教師監督的方式；課中討論采取以學生發表觀點為主、教師引導討論為輔的方式；課后思考采取以課上討論內容為核心、學生撰寫綜合作業為主、教師評價為輔的方式。另外，在教學過程中，增加過程性考核，督促學生及時掌握所學的基本知識。通過課前預習、課中討論和課后思考及過程考試等多個環節，提高學生主動參與學習的能力。通過這些教學方式的改變，提高學生的參與度、主動性。

2.課程引入復雜染整工程問題方式研究。主要研究在課堂講解過程中、課下作業中、試卷考核中如何引入染整工程復雜問題。第一，課堂教學改革。染整課程與日常生活息息相關，因此教師在授課過程中，可選擇與生活聯系較為密切的、趣味性的復雜工程問題提高學生的興趣，并將基本原理融入復雜工程問題的實例當中，引導學生進行思考，讓學生主動參與到教學中，培養其應用基礎知識解決復雜工程問題的意識，形成良好的邏輯思維能力。第二，課后作業改革。通過布置包含復雜工程問題的作業題，讓學生在完成作業的過程中，鍛煉解決復雜工程問題的意識，在應用基礎知識的基礎上，通過查閱資料形成解決復雜工程問題的能力。并且通過對作業的批改，找出薄弱環節，并通過對薄弱環節的問題的討論，提高學生的應用能力。第三，試卷改革。考試試卷的題目中應避免出現記憶性知識考核，以運用基礎知識解決染整行業復雜工程問題為主。

（二）實驗教學模式改革主要方面

1.建立學生主導實驗環節的教學模式。實驗教學改革主要要求學生自主設計、完成實驗，實驗需要學生在學習基礎知識的基礎上，查閱相應的文獻，完成實驗設計。實驗主題要考慮實踐能夠充分將理論與趣味性結合，與時代發展前沿知識理論結合，并且能夠引導學生思考安全性、生態環保問題和社會可持續發展的要求，考慮自身的社會責任感。實驗設計要求每組3～5人，小組成員通過互相協作完成實驗的設計和過程，充分培養學生的團隊意識和協作能力。在實驗過程中，遇到問題時引導學生運用自身所學知識并查閱文獻資料進行解決，培養學生解決復雜工程問題的意識和能力［7-9］。

2.構建過程性考核評價體系。將以往以實驗報告為主要標準的評價方法改變為注重過程考核，分為實驗方案的制訂、實驗過程的操作、實驗報告的撰寫三個部分，制定相應的標準考核體系，提高學生的積極性，培養學生用所學知識和查閱的資料解決復雜工程問題的能力。同時，在實驗報告的撰寫過程中，要求學生撰寫“實驗過程中遇到的問題及采取的解決方法”“實驗過程中的團隊協作能力體現”，以增強學生在實驗過程中解決問題的意識、團隊協作意識。

三、課程理論教學改革主要做法

（一）建立以學生為中心的教學模式

建立以學生為中心的教學模式主要有三點：（1）設立以慕課學習為主的課前預習方案。在沒有慕課的情況下，學生預習課程的情況很難監管。目前“染整工藝學”已完成慕課制作。通過慕課中相應的設置，積極督導學生完成課前預習。課前預習主要要求學生完成視頻觀看和章節測驗。通過課前預習，學生了解了課程內容，在課上學習時就可以有的放矢。（2）設立以學生表達為主的討論環節。在教學的過程中，討論的前提是學生要清楚地了解需討論的內容。在預習過程中，學生已經對所學的內容進行了學習，教師又進行了講解。那么在這樣的前提下，設立好討論的內容，采取積極的措施引導學生參與討論，學生學習的主動性會得到最大限度的提升。（3）設立以學生獨立思考為主的課后思考環節。課堂教學完成后，針對課上討論的內容，通過網絡布置討論題目，學生提交自己對問題的思考，通過問題討論，提高學生的邏輯思維能力和分辨能力。

（二）構建復雜染整工程問題實例庫

在構建復雜染整工程問題實例庫方面，主要做法有：（1）收集與生活相關的趣味性染整復雜工程問題實例庫。趣味性問題實例庫主要源于生活，與學生日常生活相關，這樣的實例更能激發學生的興趣。該趣味性染整復雜工程問題，主要用于課堂教學討論環節。上課時教師可選用與所講述章節相應的合適實例與學生互動交流，將基礎知識貫穿解決復雜工程問題實例的過程，完成基礎知識的講授，培養學生解決復雜工程問題的能力。（2）建立與企業生產相關的復雜工程問題庫。根據實際上課情況選擇合適的作業題，并通過作業發現學生的薄弱環節，針對薄弱環節進行彌補，完成對知識的進一步掌握，進一步完成復雜工程問題能力的培養和學生安全意識的培養，提高學生的社會責任感。（3）構建染整與環境、社會安全相關的復雜工程問題庫。染整行業具有一定污染性，某些染整化學品對人體有一定的危害性，在課程學習、作業、考核中，應建立相關內容的復雜工程問題庫，引導學生積極思考染整與環境、社會安全間的緊密關系。

（三）構建過程性考核標準的評價體系

目前學生的考核主要集中于期末考試，考核包括考試成績、作業成績和實驗成績。在這三種考核中，作業成績和實驗成績已是學習過程中多次考核的結果；而考試成績卻主要取決于期末學校組織的考試，且占比較高。這對學生掌握知識極為不利，學生往往抱著最后兩周努力學習、通過考試即可的心態，考完即忘。因而，建立學生過程性考核標準，將能較好地引導學生逐步積累知識、建立知識體系，在以后的工作中，通過建立的知識體系解決染整工程中遇到的復雜工程問題。

四、實驗教學改革做法

（一）制定學生實驗過程性評價標準

目前學生所做的實驗以教師布置的題目為主，在課程實驗改革下，學生需自主設計實驗、操作實驗、分析實驗及撰寫實驗報告，由此，評價標準需要進行相應的改變。評價體系要能夠反映學生的預習情況、查資料設計實驗方案的情況、實驗過程中用基礎知識解決復雜工程問題的能力、實驗后寫實驗報告的數據分析能力，以及對具體情況的分析能力。

課內實驗評價一般以實驗報告為依據進行評價，但根據實驗內容及實驗過程的變化，需要將以往以實驗報告為主要評價標準的評價方法改變為過程考核評價體系，分為實驗預習報告評價和實驗報告評價兩個模塊。預習報告主要在考核學生實驗目的的明確性、實驗方案設計的專業性、實驗方案的可行性等常規性要求之外，還應加入實驗用品及成品的環保性、廢棄物的處理等，增強學生在實驗過程中解決問題時的環境保護意識，進一步認識行業對環保和可持續發展的影響，以及每個人應該承擔的責任。實驗報告的評價主要考核學生分析問題的能力，包括實驗數據的準確性、數據分析的合理性、因素探討的全面性、實驗效果評價及未來應用等方面內容，同時要求學生撰寫“實驗過程中遇到的問題及采取的解決方法”，增加學生解決實際復雜工程問題的能力。實驗報告的評價從側重實驗報告的書寫、樣品的制作改為研究、分析、設計/開發解決方案，實驗操作，評價和承擔責任，以及理解行業對環境可持續發展的影響四個部分。

（二）制定發揮學生主動性的實驗庫

實驗要能夠發揮學生的主觀能動性，體現用基本知識解決復雜工程問題的能力，體現團隊協作能力和溝通交流能力，并能夠體現行業發展的前沿技術，幫助學生增強安全意識及解決生產中的生態環保問題。

實驗設計建立趣味性實驗庫：以學生為中心的實驗設計改革，首先體現在實驗庫的設計上。實驗庫的設計要能夠包含較新的設備和技術，同時也需要考慮在實驗中基礎理論知識的應用和鞏固；實驗設計要多樣化，能夠考慮每年紡織印染行業發展的需求；實驗設計需要有一定的趣味性，能夠讓學生喜歡做、想要做，可以發揮學生的主觀能動性，主動愿意查閱資料設計實驗，培養研究、分析、設計/開發解決方案的能力。實驗庫設計完成以后，根據設備的情況每年更新內容，培養可滿足企業需求的學生。實驗庫建立后，可以根據學生每年的理論學習情況及社會需求情況選擇合適的實驗題目進行實驗。

“染整工藝學”課內實驗庫設計了兩個模塊的實驗庫，第一個是染色實驗庫，第二個是印花實驗庫。染色實驗庫目前包括19個實驗，共分3個部分：（1）織物的染色，包括直接、活性、還原染料染棉織物，酸性染料染蠶絲、羊毛、錦綸織物，陽離子染料染腈綸織物，分散染料染滌綸織物；（2）纖維的染色，包括直接、活性、還原染料染棉纖維，酸性染料染蠶絲、羊毛、錦綸纖維，陽離子染料染腈綸纖維，分散染料染滌綸纖維；（3）趣味實驗，包括植物靛藍染料扎染、梔子花扎染、指甲花扎染等。印花實驗庫目前包括14個實驗，共分為6個部分：（1）直接印花，包括活性、還原染料對棉織物直接印花；（2）防染和拔染印花；（3）轉移印花，包括冷轉移印花和熱轉移印花；（4）噴墨印花；（5）涂料印花，包括棉、滌綸、錦綸織物的涂料印花；（6）趣味實驗，包括藍曬等印花。

實驗庫的實驗以任務書的形式下達，任務書包括實驗目的、實驗原理、實驗任務、實驗方案四個部分，沒有限制學生完成實驗運用的設備，也沒有規定具體的操作過程。大學三年級的學生已具備基礎化學實驗操作的能力，可以根據任務書自行查閱參考文獻，結合基礎理論及設備、工藝發展情況進行研究分析后，設計/開發解決方案，并在實驗任務中要求學生考慮實驗中責任的承擔和評價、對環境可持續發展的影響兩方面的問題，在實驗設計中培養這些方面的能力。比如在印花實驗中，實驗任務可以設置為要求對棉織物進行印花，要求達到一定的牢度，考慮對環境和可持續發展的影響。在這個實驗任務下，學生可以選擇噴墨印花、涂料印花等方法，結合文獻、現在工廠的實際情況、實驗室的設備，設計合適的實驗方案，并在實驗后進行評價。這樣，畢業要求的四個方面的能力都能夠在一個實驗中得到培養，充分做到以學生為中心。

結語

通過改革，提高學生自主獲取知識并能夠運用知識解決染整工程中遇到的復雜工程問題的能力，將以教師為主體的教學轉變為以學生為主體的教學，并通過課堂教學模式改革、復雜工程問題的多手段引入提高學生運用基礎知識解決復雜工程問題的能力，從而提高學生課程實驗主觀能動性，增強學生獨立思考解決實踐問題的能力。通過引導學生獨立設計實驗內容和進行過程考核，培養學生參與實驗的主觀能動性和解決問題能力，并在引入協作能力考核方式中培養學生的合作精神。