工程教育理念下纺织工程专业教学改革与实施——以“染整工艺学”为例

楚艳艳，黄伟韩，欧康康，周玉嫚，齐 琨

（中原工学院 a.纺织服装产业研究院；b.纺织学院，河南 郑州 451191）

工程教育认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，是针对高等教育工程类专业开展的合格评价［1-3］。通过《华盛顿协议》认证的院校和专业，其工程教育认证的结果将得到协议其他成员认可，通过认证专业的毕业生在协议成员国家申请工程师执业资格时，将享有与本国毕业生同等的待遇。目前，全国已经有将近一千个专业通过了工程教育认证。虽然目前每年工程教育认证专业的申请数目在增多，但通过率却在下降。

“染整工艺学”课程是纺织工程专业的必修课。该课程主要目标是：（1）学生系统地掌握各类纺织材料染整加工的基本原理、加工工艺过程、常用染化料和助剂；能够对染整过程中的纺织半制品性能进行检测和分析，解决前处理、染色、印花和后整理加工等实际复杂工程问题，并提出优化方案。（2）学生能够查阅文献资料，综合分析前处理、染色、印花和后整理等工艺过程中的复杂工程问题，并提出合适的解决方案。（3）学生能够客观评价染整加工、产品开发和性能检测等环节对社会和人体健康等的影响，并理解应承担的责任。（4）学生了解染整加工的发展趋势和生态纺织品的标准，关注染整加工过程中的生态环保问题。在目前工程教育认证新形势下，中原工学院纺织工程专业进行工程教育认证业已纳入学科发展计划和学校的重点规划。作为中原工学院的重点专业，纺织工程专业已经开展工程教育认证工作。“染整工艺学”课程是纺织工程专业的专业核心课程，是纺织工程专业的专业必修课程，是纺织工程专业培养学生工程应用能力的专业课程，更应该达到工程教育认证的要求。

一、课程教学存在的问题

在开展工程教育认证前，纺织工程专业的“染整工艺学”课程一直只有理论教学。从学校着手工程教育认证事宜开始，本课程为达到工程教育认证的要求，增加了实践教学。虽然如此，按照工程教育认证的要求，目前的“染整工艺学”课程在理论教学和实践教学方面还存在以下问题。

（一）理论教学环节

首先，工程教育认证对课程教学的理念是以学生为中心，注重学生学会了什么。一直以来，“染整工艺学”课程的理论授课模式以教师为中心，教师教，学生听，授课主体是教师，学生被动接受。授课模式与工程教育认证理念不符，与工程教育认证中一直强调的以学生为中心背道而驰。其次，理论授课中对复杂工程问题的引入不足。工程教育认证要求培养的学生能够用所学的理论解决复杂工程问题。复杂工程问题具有以下7个特征：（1）必须运用深入的工程原理经过分析才可能解决；（2）需要涉及多方面的技术、工程和其他因素，并可能相互有一定冲突；（3）需要通过建立合适的抽象模型才能解决；（4）在建模中需要体现创造性，无法仅靠常用方法就能够完全解决；（5）问题涉及的因素可能没有完全包含在专业中；（6）问题相关各方利益不完全一致；（7）具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。然而，该课程理论的教学当中，不注重解决复杂工程理念的思维，课堂教学无法启发学生运用理论知识解决工程问题的意识。在本课程的理论教学工程中，主要注重某个知识点的讲解。例如，在讲授纺织品染色相关时，主要讲解的是某种染料的染色机理。而在实际染整工程中，染色涉及面料的特性、采用的设备、染料的选择、工程参数的控制等方面的内容，而目前的理论教学部分注重讲解染料的染色特性，对染色中其他的相关问题考虑较少。

（二）实验教学环节

在工程教育认证标准中，实验教学有很重要的作用。通过实验教学，可提高学生运用基础知识和查阅资料设计方案的主观能动性和通过独立思考解决复杂工程问题的逻辑思维能力与实际操作能力，提高学生在实际操作过程中分析和解决问题的工程能力，提高学生的团队协作能力［4-6］。然而，目前该课程的实验教学没有达到工程教育认证的要求，主要问题有：（1）实验安排缺乏对学生实践主观能动性的培养。在实践环节，一般是教师提前给学生讲解为什么需要实践环节，实践环节需要做什么、如何做，甚至具体到每一步如何进行。学生仅依靠教师指导，没有经过查阅资料、设计实验方案的过程，无法发挥其主观能动性，无法培养学生自主运用基础理论知识解决复杂工程问题的能力，缺乏对学生知识综合运用能力的培养。（2）实验内容缺乏培养学生独立思考解决问题的能力。学生在实践的过程中，往往是按照教师给的方案走马观花，在实践之前，没有认真看实验资料，没有想过实验中可能会遇到哪些困难、如何解决这些困难。遇到问题时会避开问题或立即问指导教师，而不是自己思考或查找文献，不利于培养逻辑思维能力和解决复杂工程问题的能力。（3）实验环节缺乏学生团队协作能力的培养。以往实验环节一般是根据指定的方案，1～2名学生一组，学生依照实验步骤完成，整个过程不需要多位学生分析问题、探讨实验内容和制订方案，不容易培养团队协作能力。因此，实验内容的设计上应该进行改革，从以往从单纯地如何做转变成给出需要3～5人为一组一起分析的课题，学生共同解决问题、讨论实验内容、制订实验方案和实验操作步骤，培养学生的团队协作能力。

二、教学改革内容

（一）理论授课模式改革主要方面

1.学生主动参与理论学习模式改进研究。主要开展以下三方面的研究：课前预习采取以慕课为主导、学生自觉学习、教师监督的方式；课中讨论采取以学生发表观点为主、教师引导讨论为辅的方式；课后思考采取以课上讨论内容为核心、学生撰写综合作业为主、教师评价为辅的方式。另外，在教学过程中，增加过程性考核，督促学生及时掌握所学的基本知识。通过课前预习、课中讨论和课后思考及过程考试等多个环节，提高学生主动参与学习的能力。通过这些教学方式的改变，提高学生的参与度、主动性。

2.课程引入复杂染整工程问题方式研究。主要研究在课堂讲解过程中、课下作业中、试卷考核中如何引入染整工程复杂问题。第一，课堂教学改革。染整课程与日常生活息息相关，因此教师在授课过程中，可选择与生活联系较为密切的、趣味性的复杂工程问题提高学生的兴趣，并将基本原理融入复杂工程问题的实例当中，引导学生进行思考，让学生主动参与到教学中，培养其应用基础知识解决复杂工程问题的意识，形成良好的逻辑思维能力。第二，课后作业改革。通过布置包含复杂工程问题的作业题，让学生在完成作业的过程中，锻炼解决复杂工程问题的意识，在应用基础知识的基础上，通过查阅资料形成解决复杂工程问题的能力。并且通过对作业的批改，找出薄弱环节，并通过对薄弱环节的问题的讨论，提高学生的应用能力。第三，试卷改革。考试试卷的题目中应避免出现记忆性知识考核，以运用基础知识解决染整行业复杂工程问题为主。

（二）实验教学模式改革主要方面

1.建立学生主导实验环节的教学模式。实验教学改革主要要求学生自主设计、完成实验，实验需要学生在学习基础知识的基础上，查阅相应的文献，完成实验设计。实验主题要考虑实践能够充分将理论与趣味性结合，与时代发展前沿知识理论结合，并且能够引导学生思考安全性、生态环保问题和社会可持续发展的要求，考虑自身的社会责任感。实验设计要求每组3～5人，小组成员通过互相协作完成实验的设计和过程，充分培养学生的团队意识和协作能力。在实验过程中，遇到问题时引导学生运用自身所学知识并查阅文献资料进行解决，培养学生解决复杂工程问题的意识和能力［7-9］。

2.构建过程性考核评价体系。将以往以实验报告为主要标准的评价方法改变为注重过程考核，分为实验方案的制订、实验过程的操作、实验报告的撰写三个部分，制定相应的标准考核体系，提高学生的积极性，培养学生用所学知识和查阅的资料解决复杂工程问题的能力。同时，在实验报告的撰写过程中，要求学生撰写“实验过程中遇到的问题及采取的解决方法”“实验过程中的团队协作能力体现”，以增强学生在实验过程中解决问题的意识、团队协作意识。

三、课程理论教学改革主要做法

（一）建立以学生为中心的教学模式

建立以学生为中心的教学模式主要有三点：（1）设立以慕课学习为主的课前预习方案。在没有慕课的情况下，学生预习课程的情况很难监管。目前“染整工艺学”已完成慕课制作。通过慕课中相应的设置，积极督导学生完成课前预习。课前预习主要要求学生完成视频观看和章节测验。通过课前预习，学生了解了课程内容，在课上学习时就可以有的放矢。（2）设立以学生表达为主的讨论环节。在教学的过程中，讨论的前提是学生要清楚地了解需讨论的内容。在预习过程中，学生已经对所学的内容进行了学习，教师又进行了讲解。那么在这样的前提下，设立好讨论的内容，采取积极的措施引导学生参与讨论，学生学习的主动性会得到最大限度的提升。（3）设立以学生独立思考为主的课后思考环节。课堂教学完成后，针对课上讨论的内容，通过网络布置讨论题目，学生提交自己对问题的思考，通过问题讨论，提高学生的逻辑思维能力和分辨能力。

（二）构建复杂染整工程问题实例库

在构建复杂染整工程问题实例库方面，主要做法有：（1）收集与生活相关的趣味性染整复杂工程问题实例库。趣味性问题实例库主要源于生活，与学生日常生活相关，这样的实例更能激发学生的兴趣。该趣味性染整复杂工程问题，主要用于课堂教学讨论环节。上课时教师可选用与所讲述章节相应的合适实例与学生互动交流，将基础知识贯穿解决复杂工程问题实例的过程，完成基础知识的讲授，培养学生解决复杂工程问题的能力。（2）建立与企业生产相关的复杂工程问题库。根据实际上课情况选择合适的作业题，并通过作业发现学生的薄弱环节，针对薄弱环节进行弥补，完成对知识的进一步掌握，进一步完成复杂工程问题能力的培养和学生安全意识的培养，提高学生的社会责任感。（3）构建染整与环境、社会安全相关的复杂工程问题库。染整行业具有一定污染性，某些染整化学品对人体有一定的危害性，在课程学习、作业、考核中，应建立相关内容的复杂工程问题库，引导学生积极思考染整与环境、社会安全间的紧密关系。

（三）构建过程性考核标准的评价体系

目前学生的考核主要集中于期末考试，考核包括考试成绩、作业成绩和实验成绩。在这三种考核中，作业成绩和实验成绩已是学习过程中多次考核的结果；而考试成绩却主要取决于期末学校组织的考试，且占比较高。这对学生掌握知识极为不利，学生往往抱着最后两周努力学习、通过考试即可的心态，考完即忘。因而，建立学生过程性考核标准，将能较好地引导学生逐步积累知识、建立知识体系，在以后的工作中，通过建立的知识体系解决染整工程中遇到的复杂工程问题。

四、实验教学改革做法

（一）制定学生实验过程性评价标准

目前学生所做的实验以教师布置的题目为主，在课程实验改革下，学生需自主设计实验、操作实验、分析实验及撰写实验报告，由此，评价标准需要进行相应的改变。评价体系要能够反映学生的预习情况、查资料设计实验方案的情况、实验过程中用基础知识解决复杂工程问题的能力、实验后写实验报告的数据分析能力，以及对具体情况的分析能力。

课内实验评价一般以实验报告为依据进行评价，但根据实验内容及实验过程的变化，需要将以往以实验报告为主要评价标准的评价方法改变为过程考核评价体系，分为实验预习报告评价和实验报告评价两个模块。预习报告主要在考核学生实验目的的明确性、实验方案设计的专业性、实验方案的可行性等常规性要求之外，还应加入实验用品及成品的环保性、废弃物的处理等，增强学生在实验过程中解决问题时的环境保护意识，进一步认识行业对环保和可持续发展的影响，以及每个人应该承担的责任。实验报告的评价主要考核学生分析问题的能力，包括实验数据的准确性、数据分析的合理性、因素探讨的全面性、实验效果评价及未来应用等方面内容，同时要求学生撰写“实验过程中遇到的问题及采取的解决方法”，增加学生解决实际复杂工程问题的能力。实验报告的评价从侧重实验报告的书写、样品的制作改为研究、分析、设计/开发解决方案，实验操作，评价和承担责任，以及理解行业对环境可持续发展的影响四个部分。

（二）制定发挥学生主动性的实验库

实验要能够发挥学生的主观能动性，体现用基本知识解决复杂工程问题的能力，体现团队协作能力和沟通交流能力，并能够体现行业发展的前沿技术，帮助学生增强安全意识及解决生产中的生态环保问题。

实验设计建立趣味性实验库：以学生为中心的实验设计改革，首先体现在实验库的设计上。实验库的设计要能够包含较新的设备和技术，同时也需要考虑在实验中基础理论知识的应用和巩固；实验设计要多样化，能够考虑每年纺织印染行业发展的需求；实验设计需要有一定的趣味性，能够让学生喜欢做、想要做，可以发挥学生的主观能动性，主动愿意查阅资料设计实验，培养研究、分析、设计/开发解决方案的能力。实验库设计完成以后，根据设备的情况每年更新内容，培养可满足企业需求的学生。实验库建立后，可以根据学生每年的理论学习情况及社会需求情况选择合适的实验题目进行实验。

“染整工艺学”课内实验库设计了两个模块的实验库，第一个是染色实验库，第二个是印花实验库。染色实验库目前包括19个实验，共分3个部分：（1）织物的染色，包括直接、活性、还原染料染棉织物，酸性染料染蚕丝、羊毛、锦纶织物，阳离子染料染腈纶织物，分散染料染涤纶织物；（2）纤维的染色，包括直接、活性、还原染料染棉纤维，酸性染料染蚕丝、羊毛、锦纶纤维，阳离子染料染腈纶纤维，分散染料染涤纶纤维；（3）趣味实验，包括植物靛蓝染料扎染、栀子花扎染、指甲花扎染等。印花实验库目前包括14个实验，共分为6个部分：（1）直接印花，包括活性、还原染料对棉织物直接印花；（2）防染和拔染印花；（3）转移印花，包括冷转移印花和热转移印花；（4）喷墨印花；（5）涂料印花，包括棉、涤纶、锦纶织物的涂料印花；（6）趣味实验，包括蓝晒等印花。

实验库的实验以任务书的形式下达，任务书包括实验目的、实验原理、实验任务、实验方案四个部分，没有限制学生完成实验运用的设备，也没有规定具体的操作过程。大学三年级的学生已具备基础化学实验操作的能力，可以根据任务书自行查阅参考文献，结合基础理论及设备、工艺发展情况进行研究分析后，设计/开发解决方案，并在实验任务中要求学生考虑实验中责任的承担和评价、对环境可持续发展的影响两方面的问题，在实验设计中培养这些方面的能力。比如在印花实验中，实验任务可以设置为要求对棉织物进行印花，要求达到一定的牢度，考虑对环境和可持续发展的影响。在这个实验任务下，学生可以选择喷墨印花、涂料印花等方法，结合文献、现在工厂的实际情况、实验室的设备，设计合适的实验方案，并在实验后进行评价。这样，毕业要求的四个方面的能力都能够在一个实验中得到培养，充分做到以学生为中心。

结语

通过改革，提高学生自主获取知识并能够运用知识解决染整工程中遇到的复杂工程问题的能力，将以教师为主体的教学转变为以学生为主体的教学，并通过课堂教学模式改革、复杂工程问题的多手段引入提高学生运用基础知识解决复杂工程问题的能力，从而提高学生课程实验主观能动性，增强学生独立思考解决实践问题的能力。通过引导学生独立设计实验内容和进行过程考核，培养学生参与实验的主观能动性和解决问题能力，并在引入协作能力考核方式中培养学生的合作精神。