“新工科”背景下基于OBE理念的“织造学”课程教学改革

王 旭， 魏安方， 徐文正， 张朝辉

(安徽工程大学 纺织服装学院， 安徽 芜湖 241000)

“织造学”是我校(安徽工程大学)纺织工程专业(入选安徽省“卓越工程师教育培养计划”)的专业核心课程，课程内容以织造工艺流程为线索，系统讲解织前准备各工序和织造过程的基本原理、设备以及质量控制的技术措施等理论。为提升教学质量，培养“新工科”织造技术专业人才，该课程于2018年首批进入我校“新工科”课程教学改革项目。在项目实施期间，通过引入OBE(产出导向教育)理念，对“织造学”课程的教学目标、教学内容、实践教学、教学模式和评价体系等进行了改革，从而达到培养既具有扎实的织造学知识结构又具有工程创新和实践能力的复合型人才的目的。

一、 “织造学”课程教学改革的必要性

1. 新形势下人才培养的需要

纺织工业是我国传统支柱产业、重要民生产业和创造国际化新优势的产业。但是近年来，随着人口红利消失、环保政策收紧以及国际上贸易保护主义抬头等，造成我国纺织企业成本上涨、利润下降。为进一步提高我国纺织企业竞争力，促进纺织工业转型升级，创造竞争新优势，工信部2016年9月发布《纺织工业发展规划(2016—2020年)》，提出以技术装备升级为重点，实现纺织工业信息化、数字化、智能化转型。当前，随着“中国制造2025”“互联网+”等重大战略以及“一带一路”建设的实施，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求。

人才是振兴纺织工业的重要资源，如何培养“新工科”专业人才对促进纺织行业的转型发展至关重要。2017年2月教育部发布《关于开展新工科研究与实践的通知》，明确指出深化工程教育改革、建设工程教育强国，对服务和支撑我国经济转型升级意义重大。为适应纺织行业转型升级的新形势以及纺织行业新技术对人才的要求，传统的纺织工程专业人才培养模式必须进行相应的改革。

2. 新形势下提升教学质量的需要

区别于传统工科人才培养，“新工科”背景下需要的是工程创新和实践能力强且具备国际竞争力的高素质复合型人才[1]。作为纺织工程专业重要基础课的“织造学”具有实践性强、工艺流程长、设备众多等特点，教学内容和知识模块分为各工序目的和要求、工艺理论与计算等理论教学部分，以及各工序的实践教学部分，教学应突出课程知识的基础性、实践性和对后续专业课的衔接作用[2]。传统的“织造学”课程教什么、怎么教均由教师决定，这种以教师为中心的“灌输式”教学不能适应人才培养的需要。为提升教学质量，“织造学”课程教学要从教学理念、教学内容和教学模式等方面进行改革。要引入以学生为中心、以产出为导向和持续改进的工程教育理念，教学内容要与当今织造技术的发展相匹配，教学模式要与现代教学技术紧密结合，注重学生实践能力的培养，以适应新形势下人才培养的需要。

二、 基于OBE理念的“织造学”课程教学改革

目前“新工科”尚没有一个十分精确的定义，其范畴包括新兴工科专业，如人工智能、智能制造、云计算等，也包括对传统工科专业的升级改造。“新工科”背景下高等工科院校既肩负对新兴工科专业人才培养的职责，又要进行传统工科专业的升级改造，以适应行业发展的需要。区别于传统的工科人才培养，“新工科”背景下需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。

我国传统的纺织行业属于典型的劳动密集型行业，生产流程长、机器设备落后、自动化和智能化程度低且生产效率低，国际市场竞争力逐渐下降。为促进纺织工业转型升级，《纺织工业“十三五”科技进步纲要》提出了重点发展先进纺织装备7项(含52个子项)及纺织信息化技术4项(含26个子项)，并在全行业重点推广100项先进适用技术，其中涉及纺纱织造新工艺技术13项，国产化纺织机械28项，以及纺织信息化技术12项。在国家的大力倡导下，经过多年不断发展，现代织造行业和传统织造行业相比有了显著的变化，具有自动化、智能化和信息化的织前准备设备，无梭织机等先进设备的普及率大大提高，织造各工序间半制品输送和织造过程状态监控等先进设备也逐渐普及。同时，伴随新设备的使用，新工艺也不断涌现。如何满足“新工科”背景下织造行业对学生专业素质的要求，是“织造学”课程教学改革的根本出发点。

近年来，OBE理念在工程教育领域越来越受到重视，许多纺织类课程也纷纷基于该理念进行教学改革[3-5]。OBE理念关注的是教育的“产出”，即以学生学到了什么来衡量教学质量，而不再强调教师“如何教”和“教什么”。OBE理念的内涵包括以学生为中心的教育宗旨、以产出为导向的教育取向和持续改进的质量保障机制[6-7]。根据OBE理念，“织造学”课程教学改革需要考虑以下四方面的问题：(1)通过学习“织造学”想让学生取得的学习成果是什么；(2)为什么要让学生取得这样的学习成果；(3)如何有效地帮助学生取得这些学习成果；(4)如何知道学生已经取得了这些学习成果，并持续改进教学效果。针对上述问题，教学改革的实施过程包括以学习成果导向反向设计课程目标、以学生为中心的教学实施、学生学习成果评价的改进和“织造学”课程的持续改进四个方面。

1. 以学习成果导向反向设计课程目标

根据现代织造企业对人才的需求，我们制定了适应“新工科”的“织造学”课程的学习成果，即掌握织造全流程各工序最新生产设备的基本原理、生产工艺配置、各工序半制品质量控制的最新技术措施和解决方案，能应用自然科学和工程知识的相关理论分析和解决织造过程中的复杂工程问题。根据学习成果反向设计课程目标如表1所示。

表1 “织造学”课程目标

为配合学习成果的达成，对课程内容及体系进行了以下改革：

(1) 课程内容突出“新”。通过调研、检索等手段，掌握“新工科”背景下织造行业在工艺、技术和设备方面的最新发展，在保留必要的织造基础理论知识的基础上，补充织造各工序最新工艺、技术和设备，并配以视频、动画等。同时，依托国家虚拟仿真实验教学项目培育计划，通过多校资源共享，利用虚拟现实和增强现实技术对织造工艺过程及机构的实现进行仿真，强化学生对知识的巩固和理解。

(2) 课程体系突出实践和理论并重。重视实验环节对学生实践能力的培养，将理论教学与实验环节分开，将原课内各章节实验独立为“织造学课程实验”并单独授课。同时将原“织造学”课程中无梭织机部分涉及的喷气、剑杆、片梭和喷水引纬作为“现代织造技术”课程单独授课。

2. 以学生为中心的教学实施

为了有效帮助学生获得学习成果，我们采取了以下具体措施：

(1) 实行小班化教学。在学校教务处的大力支持下，“织造学”课程作为“新工科”示范课程在全校率先实行小班化教学，将传统的大班教学改为40人左右的小班教学，这有利于加强课堂互动，提高教学效果。

(2) 采用多模式教学。如何直观、动态、形象地展现织造工艺原理、工艺流程与设备，对于帮助学生获得学习成果具有重要作用。传统的教学模式以教师讲授为主，教学方式过于单一，难以调动学生学习的积极性；在教学过程中学生参与度不高，容易产生上课情绪不高、睡觉和玩手机等问题。如何调动学生的学习积极性是保证获得学习成果的重要一环。将传统单一的教师讲授模式改为教师讲授并结合翻转课堂、线上+线下混合教学模式，可以调动学生主动学习和参与教学的积极性，提高教学质量。

翻转课堂强调“先学后教、以学定教”[8]，这种教学模式能激发学生学习内驱力，使学生学习知识在课外、内化知识在课堂。翻转课堂的具体实施是由教师制定教学目标，选定教学内容，通过网络平台上传学习资源，并同时下达作业任务。以“浆料的种类、性质与浆料配方”内容为例，其教学目标为：掌握黏着剂和助剂的品种、性能及浆料配方的选择原则和具体应用。实施翻转课堂教学，先由教师课前制作并上传与课程内容相关的学习资料，如PPT课件、图片等，便于学生课前自学；然后教师下达任务，如列举3种不同规格机织物的浆料配方并详细分析，将全班学生分为4人或5人的学习小组[9]，让学生提前完成自学内容，并检索相关资料，根据要求制作PPT等，由组长负责汇报，其他组员配合提问等互动环节，教师作为教学过程的组织者并进行相关点评。翻转课堂教学使学生在研究中学习，提高了学习兴趣和学习积极性。

此外，线上+线下混合教学模式也能起到较好的教学效果。受新冠肺炎疫情影响，2019—2020学年第2学期，我校“织造学”课程教学使用雨课堂、腾讯课堂等平台，结合PPT、工艺原理动画、车间现场视频、语音(视频)直播等形式进行线上教学。教学过程充分利用现代技术手段实现电子签名、课堂互动问答、在线答题等，并能在线下通过讨论组、答疑方便与学生进行交流；同时可以对学生参与课堂互动情况、课后复习情况进行分析，使教师及时掌握学生的学习情况，为进一步推进课程教学改革奠定了基础。

3. 学生学习成果评价的改进

考核是检验学生学习成果的重要环节，传统的考核方式由平时成绩30%(考勤、作业等)和期末考试70%组成，其中作业围绕每章内容知识点布置，期末考试题目类型包括名词解释、简答题和论述题，考核内容以基础知识、工艺流程及工艺原理、质量控制等为主。这种主要考核学生记忆、背诵能力的评价方式并不能客观反映学习成果的获取情况，尤其是不能反映学生工程创新和实践能力。改革后的考核方式围绕学习成果的获取情况进行，其中平时成绩除了以作业形式考核学生工艺流程、工艺原理等基础知识的获得情况之外，还增加根据翻转课堂、线上教学等学生主动参与教学过程的表现进行评价的部分，而期末考试以综合运用所学基础知识分析和解决问题的能力作为评价依据。例如，浆纱部分内容的考核，从传统的考核浆料的上浆性能、上浆工艺等基础知识，改为给出多个不同织物产品及多个不同浆料配方，让学生根据所学知识进行产品和浆料配方的搭配选择，并分析浆料成分的选择依据、黏着剂和助剂的作用及其上浆性能等，从学生的分析过程来评价其学习成果的获取情况。

为更好地评价学生实践能力方面学习成果的获取情况，由授课教师和实验教师共同参与“织造学课程实验”考核评价，包括平时实验考勤、实验过程表现、实验报告撰写和实验操作考核等。评价内容在实验内容预习、考勤、实验报告的基础上，增加随堂实验操作技能评判、实验思考题、现场提问与操作能力等评价，并对权重做出调整，加大学生动手操作、解决工程实际问题和团队协作能力考核的权重，建立更加全面的考核体系。

4. “织造学”课程的持续改进

通过对学习成果的评价发现，如何提高学生实践能力和工程创新能力是课程教学持续改进的难点问题。通过分析课程教学过程中出现的问题，对课程内容、教学大纲、教学案例、教学模式和考核评价方式等进行持续改进。例如，在“织造学课程实验”的具体实施过程中发现，由于分组时每组的人数较多，部分学生在实验过程中不积极主动参与，致使其动手能力和分析问题的能力得不到很好锻炼。改进后，减少每组的人数，保证在实验过程中人人参与，提高了学生的实际动手能力。

课程组所有教师均建立了线下学习小组，充分利用学校图书馆电子数据库，由教师提出织造生产过程中存在的实际问题，指导学生搜集相关文献资料，设计能够解决问题的实验，使学生在研究过程中加强对知识的掌握并提高运用能力[10]。

课程组教师还结合自身织造方面的科研课题，带领学生成立科研兴趣小组，让学生将所学的织造理论知识应用到具体实践中，有针对性地训练学生的工程创新能力。科研兴趣小组针对某个工程实际问题进行小组讨论，相互学习，激发创新意识，培养创新精神和团队合作能力，为将来从事织造行业相关工作积累创新素质。

三、 结语

“新工科”背景下，我校“织造学”课程教学通过引入OBE理念，对课程目标、课程内容、实践教学、教学模式和评价体系等进行改革。教学过程坚持以学生为中心，以成果为导向，采用小班教学、翻转课堂、线上+线下混合教学模式等，实现学习成果的达成。并通过建立学习成果评价体系，评价学生理论知识和实践操作方面的掌握情况。通过分析教学环节中存在的问题，对教学内容、实践环节等进行持续改进。同时，以教师科研课题为载体，建立学习兴趣小组，有针对性地培养学生的工程创新能力。在项目实施过程中，对教学内容、教学模式、评价方式等不断总结，为培养既具有扎实的织造学知识又具有工程创新和实践能力的复合型人才进行了有益的尝试。