魏真真,李媛媛,張 巖,眭建華,潘志娟
(蘇州大學 紡織與服裝工程學院,江蘇 蘇州 215123)
工程教育專業(yè)認證是一種國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度,是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)[1-2]。2016年我國正式成為《華盛頓協(xié)議》成員后,在我國掀起了工程教育專業(yè)認證熱潮,截至2018年底,全國共有227所高校的1 170個專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證。我校(蘇州大學)紡織工程專業(yè)是國家特色專業(yè)建設(shè)點、教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)、江蘇高校品牌專業(yè)以及江蘇省紡織類重點專業(yè)的核心專業(yè)[3]。目前該專業(yè)正積極開展工程教育專業(yè)認證工作?!霸囼炘O(shè)計與優(yōu)化”是紡織工程專業(yè)的一門必修課程,通過介紹以正交試驗設(shè)計為主的各種試驗設(shè)計方法以及試驗數(shù)據(jù)處理與分析方法,使學生具有科學開展試驗與正確分析試驗數(shù)據(jù)并進行試驗優(yōu)化的能力,為今后在學習、科研或工作中靈活運用科學試驗方法打下基礎(chǔ)。因此為符合工程教育專業(yè)認證要求,“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程需要有新的定位,并在教學內(nèi)容、教學方法及考核方式等方面進行改革。
我校紡織工程專業(yè)的培養(yǎng)目標之一是使學生能夠綜合運用數(shù)學、自然科學、工程科學和專業(yè)知識,對復雜紡織工程問題提供系統(tǒng)性解決方案。畢業(yè)要求中工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究以及使用現(xiàn)代工具等都可為達成這一目標起到支撐作用。結(jié)合“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程的內(nèi)容與性質(zhì),該課程可以很好地對應畢業(yè)要求1工程知識以及畢業(yè)要求4研究,具體的對應關(guān)系見表1。按照工程教育專業(yè)認證的要求,培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的制定是面向全體學生的,即全體學生在畢業(yè)時應達到畢業(yè)要求,畢業(yè)五年后符合培養(yǎng)目標[4]。然而,“試驗設(shè)計與優(yōu)化”以往被設(shè)置為紡織工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課,安排在大三階段,課程修讀時間偏晚,面向?qū)ο笥邢蓿荒茏龅矫嫦蛉w學生。因此在工程教育專業(yè)認證背景下,該課程應被納入紡織工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,且為專業(yè)必修課,達到對應的畢業(yè)要求及培養(yǎng)目標。該課程的教學目標分解為3個,與畢業(yè)要求的對應關(guān)系見表1。
表1 畢業(yè)要求及分解指標點與課程目標的對應關(guān)系
工程教育專業(yè)認證賦予“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程新的定位,在認清目前該課程存在問題的基礎(chǔ)上,為保證學生可以順利達成畢業(yè)要求以及培養(yǎng)目標,應在課程內(nèi)容、教學方法、考核方式等方面作出合理改革。
傳統(tǒng)教學模式下,“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程因涉及試驗設(shè)計方法以及試驗數(shù)據(jù)處理方法等,內(nèi)容多,概念多,知識點分散,具有一定的抽象性和邏輯性。該課程的基本原理涉及大量統(tǒng)計學和概率論知識,公式多且復雜,學生容易感覺枯燥乏味,難以掌握。課程偏重理論知識的講解以及公式的推導,雖講清了知識點的根源,但對學生應用幫助不大,學生的學習積極性和主觀能動性不高[5]。教學內(nèi)容沒有明顯結(jié)合專業(yè)特色,不能將試驗設(shè)計與專業(yè)課題研究相結(jié)合,不利于培養(yǎng)學生解決實際專業(yè)工程問題的能力。
在工程教育專業(yè)認證背景下,針對上述問題,應以成果產(chǎn)出為導向,結(jié)合培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求對教學內(nèi)容進行調(diào)整。
(1)明確課程內(nèi)容及知識點關(guān)系。根據(jù)課程新的定位制定詳細的課程教學大綱,將課程內(nèi)容梳理歸納總結(jié),制定各知識點的關(guān)系圖(如圖1所示),并在每個知識點講解前將此關(guān)系圖展示給學生,便于學生明確課程重點,了解各知識點之間的邏輯關(guān)系。
(2)弱化公式推導,強調(diào)學以致用。雖然一些公式的推導可以幫助學生暫時理解記憶,但學習這些公式的根本目的是會使用它們,所以在課程講授過程中適量刪減公式的推導過程,將課時用于講解公式如何用于解決實際問題以及具體的應用場所。
(3)引入專業(yè)案例,強化專業(yè)與課程的相關(guān)性。從工程教育專業(yè)認證的角度分析,教學內(nèi)容應滿足能夠培養(yǎng)具有對復雜紡織工程問題提供系統(tǒng)性解決方案的能力,在這種能力的培養(yǎng)過程中,講授內(nèi)容應積極將紡織工程專業(yè)的具體實例引入到“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程知識中。例如,正交試驗設(shè)計是該課程的重點內(nèi)容,在講解試驗設(shè)計方法時可以以優(yōu)化滌綸紗線斷裂強度工藝為例,分析需要考慮如紡絲速度、牽伸倍數(shù)等影響因素及其水平,設(shè)計試驗,開展試驗,進行數(shù)據(jù)收集與分析,最后得出結(jié)論。這樣引用專業(yè)特色實例,不僅便于將課程的知識點講解透徹,而且還可以深化專業(yè)知識的學習,使學生在知識學習中做到融會貫通。
傳統(tǒng)教學模式下,“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程多是以教師講、學生聽的被動式和填鴨式方式教學。雖有部分專業(yè)為該課程開設(shè)實驗課,但實驗方式多是讓學生按部就班地根據(jù)實驗流程操作一遍,缺少學生主動思考的空間;雖也有課堂上的提問式交流互動,但由于課程內(nèi)容枯燥、難理解,互動往往以學生的應付式回答結(jié)束,難以激發(fā)學生的學習興趣,教學效果不理想。因此,傳統(tǒng)教學方法不符合工程教育專業(yè)認證要求中“以學生為中心”的理念[6]。同時,在此教學方法下的學習,學生也很難滿足工程教育專業(yè)認證提出的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標。在工程教育專業(yè)認證背景下,針對上述問題,應貫徹“以學生為中心”的理念,結(jié)合培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求進行教學方法改革?!霸囼炘O(shè)計與優(yōu)化”課程應根據(jù)教學內(nèi)容靈活選用多樣的教學方法。
圖1 “試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程知識點的關(guān)系
(1)充分利用多媒體與網(wǎng)絡(luò)資源。教師在講授基本概念、理論、公式時,可配合將相應的圖像、動畫以及聲音呈現(xiàn)給學生,節(jié)省板書時間。同時在講授過程中可以穿插相關(guān)歷史、典故、人物、事件等,這就需要教師充分利用網(wǎng)絡(luò)資源提前做足功課。這不僅可以激發(fā)學生學習興趣,促進學生理解記憶,還可以將思政教育融入課堂,提高教學效果。
(2)以學生為中心,引入翻轉(zhuǎn)課堂、任務驅(qū)動、問題引導等教學方式。讓學生變成課程教學的主體,需要進行合適的布置安排與引導。將簡單基本的知識點翻轉(zhuǎn)到學生課下學習,并布置相應課下與課上任務,讓學生帶著問題來上課,不僅可以調(diào)動學生學習的主動性和積極性,還可以使學生在課上溫故而知新。值得注意的是,在課堂討論過程中教師要發(fā)揮引導員和裁判員的作用,不僅要適時給予引導,激發(fā)學生發(fā)散思維,還要對學生課堂發(fā)言、提問、總體表現(xiàn)給予公正、公平、公開的評價,促進學生積極表現(xiàn)。例如,利用方差分析檢驗回歸方程的顯著性問題,可以在上一節(jié)課時給出下節(jié)課的討論問題(如何檢驗回歸方程的顯著性),上課時分組討論并派代表發(fā)言,教師作出評價;同時針對不同情況(一元或多元,線性或非線性),教師給予引導性提問(如重復性試驗的目的等),以提高學習質(zhì)量及課堂教學效果。
(3)強化實踐環(huán)節(jié),促進能力培養(yǎng)?!霸囼炘O(shè)計與優(yōu)化”是一門實踐性與應用性強的課程,工程教育專業(yè)認證背景下更重視實踐教學環(huán)節(jié)。我校紡織與服裝工程學院擁有現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室、虛擬仿真實驗教學中心等國家級科研平臺,該課程在設(shè)置實踐環(huán)節(jié)時需緊密結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢和這些科研平臺開展。例如,開展正交試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理,可以分組設(shè)置試驗環(huán)節(jié),讓學生自己確定與紡織工程專業(yè)相關(guān)的考察指標以及影響因素及水平,在實驗室開展試驗,獲得結(jié)果,對結(jié)果進行分析,并得出結(jié)論。這樣不僅可以充分利用學院現(xiàn)有資源,而且可以調(diào)動學生學習的積極性,培養(yǎng)設(shè)計與動手能力,同時還可以使學生總體把握該課程的主要內(nèi)容,邏輯思路上更為清晰。
傳統(tǒng)教學模式下,“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程的考核方式主要為閉卷考試,雖也計入平時成績,但所占比例低,且沒有明確的量化標準。這種考核方式一方面不能公平客觀地反映學生的學習成果,另一方面也不利于對課程進行合理有效的評價以及持續(xù)改進。
在工程教育專業(yè)認證背景下,針對上述問題,應重視教學過程中的考核與評價。根據(jù)“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程的教學內(nèi)容和教學方法,在教學過程中設(shè)計不同環(huán)節(jié),如課堂發(fā)言及表現(xiàn)、課后練習作業(yè)、小組互動表現(xiàn)、實踐環(huán)節(jié)等,將學習過程中學生在不同環(huán)節(jié)的表現(xiàn)都納入考核范圍并按比例給予成績;同時調(diào)整卷面考試內(nèi)容,不僅有基礎(chǔ)知識,而且注重對解決實際問題能力的考核;最終成績由過程考核成績和卷面考試成績構(gòu)成。教師在實施每個需要考核的過程時,需制定并提前公開此過程的考核標準,便于課程考核與評價。過程考核不僅有利于教師及時了解各環(huán)節(jié)中學生的學習效果,及時調(diào)整課程教學進度,還有利于發(fā)揮學生的積極性,培養(yǎng)學生團隊合作精神與解決問題能力;同時也將改善學生只在期末考試前死記硬背的突擊式應考心態(tài),促進學生加強平時學習。
開展工程教育專業(yè)認證是提升工程人才培養(yǎng)質(zhì)量以及促進工科專業(yè)建設(shè)的契機,也是工程教育改革的內(nèi)在發(fā)展要求和必然趨勢。在工程教育專業(yè)認證背景下,我校紡織與服裝工程學院針對“試驗設(shè)計與優(yōu)化”課程教學存在的問題,將專業(yè)認證的基本理念引入到教學內(nèi)容、教學方法和考核方式中,采取內(nèi)容上強化專業(yè)與課程的相關(guān)性,方法上注重實踐能力的培養(yǎng),考核上重視過程化評價等一系列改革措施。堅持以學生為中心,以學生成果產(chǎn)出為導向,以持續(xù)改進為手段,培養(yǎng)紡織工程專業(yè)學生解決復雜紡織工程問題的能力,達到工程教育專業(yè)認證下的培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求。