工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程的教學(xué)改革

王懷芳，張曉莉，張 林，劉 杰

(1. 青島大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266071； 2. 中原工學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 451191)

一、 以工程教育專業(yè)認(rèn)證理念指導(dǎo)教學(xué)改革的意義

工程教育專業(yè)認(rèn)證是用來(lái)衡量所培養(yǎng)的畢業(yè)生是否達(dá)到該專業(yè)所制定的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的一種合格性評(píng)價(jià)體系，是保障工科畢業(yè)生達(dá)到專業(yè)基本培養(yǎng)要求的質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)國(guó)際工程學(xué)位與工程師互認(rèn)的基礎(chǔ)和橋梁[1-2]。工程教育專業(yè)認(rèn)證最早起源于美國(guó)，我國(guó)自1992年起開始試點(diǎn)工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，經(jīng)過多年的實(shí)踐和努力，于2016年6月成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，逐步建立了國(guó)際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證體系。工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念是“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)該掌握的知識(shí)和能力的具體描述，要求學(xué)生既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，又具有分析問題和解決問題的能力，并且還具有人際溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目管理能力。雖然輕化工程專業(yè)認(rèn)證的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)尚在制訂中，但是長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐證明，工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工科教學(xué)具有重要的指導(dǎo)意義。

計(jì)算機(jī)測(cè)色配色是一種集顏色科學(xué)理論、顏色測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和印染工藝技術(shù)為一體的高新技術(shù)成果，可以實(shí)現(xiàn)用數(shù)字描述顏色、比較顏色、評(píng)價(jià)顏色和配色[3]，是實(shí)現(xiàn)印染行業(yè)自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵技術(shù)之一?！邦伾茖W(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”是輕化工程本科專業(yè)(染整方向)的一門重要課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)利用計(jì)算機(jī)測(cè)配色技術(shù)進(jìn)行測(cè)色及配色，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。但是工程領(lǐng)域的發(fā)展變化多端，本科生應(yīng)該對(duì)各種技術(shù)和技能背后的科學(xué)基礎(chǔ)有扎實(shí)的理解，以使其適應(yīng)今后各種具體的環(huán)境[4]。通過該課程的學(xué)習(xí)，除了讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)測(cè)配色的技術(shù)以外，還要讓學(xué)生掌握該技術(shù)背后相關(guān)的顏色視覺、顏色測(cè)量和配色等基本理論。因此該課程是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程[5-6]。

本文以工程教育專業(yè)認(rèn)證理念為指導(dǎo)，結(jié)合印染行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，針對(duì)“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了一系列的改革和實(shí)踐，以期提高課程的教學(xué)效果，同時(shí)也能契合未來(lái)輕化工程專業(yè)認(rèn)證。

二、 “顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)存在五個(gè)局限[7]：教學(xué)局限于教書，教書局限于課程，課程局限于課堂，課堂局限于講授，講授局限于教材。在“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)中也存在這些問題。

1. 教學(xué)內(nèi)容局限于教材

目前，高校輕化工程本科專業(yè)(染整方向)一般采用的是薛朝華編著的《顏色科學(xué)與計(jì)算機(jī)測(cè)色配色實(shí)用技術(shù)》或董振禮主編的《測(cè)色與計(jì)算機(jī)配色》教材，這兩本教材覆蓋內(nèi)容較廣，對(duì)計(jì)算機(jī)測(cè)色與配色涉及的理論，如色度系統(tǒng)及測(cè)量顏色、評(píng)價(jià)顏色和配色的理論進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但缺少對(duì)常用的測(cè)色儀器、測(cè)配色軟件以及計(jì)算機(jī)配色應(yīng)用實(shí)例的介紹。另外，教材具有一定的滯后性，而工程領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。紡織行業(yè)是顏色數(shù)據(jù)化最前沿的行業(yè)，正從傳統(tǒng)的“實(shí)物傳遞、目測(cè)評(píng)價(jià)”方式逐漸向“數(shù)字傳遞、儀器評(píng)價(jià)”，以及從設(shè)計(jì)師到最終產(chǎn)品的“所見即所得”過渡[8-10]，在這個(gè)過程中對(duì)色彩的管理和溝通以及圖像測(cè)色尤為重要，而許多這樣的新技術(shù)及其原理并不能很快地體現(xiàn)在教材中。

2. 教學(xué)目標(biāo)重知識(shí)輕能力

教學(xué)目標(biāo)是整個(gè)課堂教學(xué)的方向，決定著教師對(duì)教學(xué)方法的運(yùn)用和教學(xué)資源的利用，其重要性不言而喻。傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)注重對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講授，以教材內(nèi)容為藍(lán)本，確定知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并作為教學(xué)重點(diǎn)，要求學(xué)生掌握這些知識(shí)，而對(duì)學(xué)生學(xué)完知識(shí)后應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決問題的能力較少?gòu)?qiáng)調(diào)。當(dāng)今用人單位對(duì)人才的需求除了知識(shí)和技能外，對(duì)其是否具有良好的溝通能力、自學(xué)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等也非常重視，而這些能力在傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)中較少體現(xiàn)。以“教”為中心的教學(xué)模式無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程的理論性和邏輯性都很強(qiáng)，涉及較多計(jì)算和推導(dǎo)，內(nèi)容抽象枯燥，不容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)大多采用“教—教師—知識(shí)傳授”模式[11]，在這種以“教”為中心的模式下，教師講、學(xué)生聽，學(xué)生處于被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)狀態(tài)，其思維沿著教師講述的路線前進(jìn)，學(xué)生上課的積極性和主動(dòng)性不高，造成了大批“低頭一族”，授課效果大打折扣；同時(shí)由于該課程內(nèi)容抽象枯燥，邏輯性又強(qiáng)，所學(xué)內(nèi)容一環(huán)扣一環(huán)，一旦有一環(huán)內(nèi)容沒有聽懂，后面的內(nèi)容就難以理解。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，對(duì)于難點(diǎn)知識(shí)，教師也會(huì)要求預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，但在以“教”為中心的模式下，學(xué)生往往做不到，導(dǎo)致上課時(shí)理解不透，聽不明白，于是就更加不想聽，最終跟不上教學(xué)進(jìn)度。另外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下強(qiáng)調(diào)“知識(shí)的傳授”，主要表現(xiàn)在課堂上或課后教師很少引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題、分析問題和解決問題。對(duì)學(xué)生而言，這樣的學(xué)習(xí)是一種淺層學(xué)習(xí)，是低階知識(shí)的學(xué)習(xí)，無(wú)法獲得高階能力，其表現(xiàn)就是“高分低能”。

3. 實(shí)踐課時(shí)少，動(dòng)手操作受限制

“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)教學(xué)中通常安排測(cè)色配色儀的認(rèn)識(shí)和使用、色差的評(píng)定、配色系統(tǒng)的使用等實(shí)驗(yàn)。但由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論教學(xué)，在理論學(xué)時(shí)普遍壓縮的情況下，實(shí)驗(yàn)課時(shí)更加捉襟見肘。而該課程的實(shí)驗(yàn)硬件要求較高，需要測(cè)色配色儀、標(biāo)準(zhǔn)光源箱、自動(dòng)滴料系統(tǒng)等，很多高校往往只配備1臺(tái)測(cè)色配色儀，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，因此很多實(shí)驗(yàn)操作僅停留于教師演示。

實(shí)踐教學(xué)是深化理論知識(shí)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。紡織品顏色仿制以及顏色測(cè)量、比較、評(píng)價(jià)等技術(shù)是紡織染整加工中的重要內(nèi)容，由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)及軟硬件的限制，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)將學(xué)到的計(jì)算機(jī)測(cè)色配色理論及方法應(yīng)用于真實(shí)的工程環(huán)境中，這非常不利于學(xué)生能力的提升。

4. 考核方式單一

傳統(tǒng)教學(xué)中，“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程考核主要是以期末考試為主、考勤和課后作業(yè)為輔的方式，其中期末考試通常占很大比例，以標(biāo)準(zhǔn)化的試題對(duì)該課程的主要內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考核。這種考核方式“一張考卷”判定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握，而忽略了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，更談不上促進(jìn)學(xué)生人際溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提升。

三、 工程教育專業(yè)認(rèn)證理念指導(dǎo)下的教學(xué)改革實(shí)踐

1. 以“成果導(dǎo)向”重組教學(xué)內(nèi)容，以“顏色的數(shù)字化”為核心理清教學(xué)思路

傳統(tǒng)的“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)內(nèi)容取決于教材，而工程教育專業(yè)認(rèn)證堅(jiān)持“成果導(dǎo)向”原則，要求學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等都要以“成果導(dǎo)向”原則進(jìn)行“反向設(shè)計(jì)”，以“需求”為起點(diǎn)[10]。

“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)應(yīng)該以滿足當(dāng)前紡織品染整加工(來(lái)樣→配色→化驗(yàn)室打樣→車間大樣染色)和印染行業(yè)發(fā)展(印染自動(dòng)化以及從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的“所見即所得”)對(duì)顏色的需求為起點(diǎn)，確定“在今后的生產(chǎn)和研究工作中能夠正確處理顏色的描述、比較、評(píng)價(jià)、配色以及紡織品生產(chǎn)鏈中涉及的顏色管理和溝通傳遞等各種問題”為學(xué)生通過該課程學(xué)習(xí)所能達(dá)到的最高成果，并據(jù)此反向設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容為“顏色的數(shù)字化及其應(yīng)用”，將“顏色的數(shù)字化”作為課程的核心。具體設(shè)計(jì)過程為：要實(shí)現(xiàn)顏色的客觀描述、溝通、比較、評(píng)價(jià)以及配色，必須能夠客觀地表示顏色，即用數(shù)字表示顏色，從而可以客觀地比較顏色、評(píng)價(jià)顏色、配色和管理顏色(這部分內(nèi)容為顏色數(shù)字化的應(yīng)用)；要實(shí)現(xiàn)顏色的數(shù)字化，需要了解光與色的基本理論(從顏色產(chǎn)生的三要素入手，結(jié)合顏色的混合)。反向設(shè)計(jì)出教學(xué)內(nèi)容后，再以“顏色的數(shù)字化”為核心進(jìn)行正向教學(xué)，如圖1所示。在教學(xué)過程中，教師要把教學(xué)內(nèi)容的“反向設(shè)計(jì)”思路及“正向教學(xué)”思路展現(xiàn)給學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容不局限于一本教材，可結(jié)合多本教材和最新文獻(xiàn)及技術(shù)資料。

圖1 課程教學(xué)思路和教學(xué)內(nèi)容

我們?cè)谝酝摹邦伾茖W(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通常在學(xué)完某一章節(jié)甚至學(xué)完整門課程后還不能把學(xué)過的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，學(xué)過的知識(shí)都是片段性的，沒有形成知識(shí)系統(tǒng)，不能對(duì)該課程形成整體認(rèn)識(shí)，這樣不利于知識(shí)的掌握和應(yīng)用，更談不上知識(shí)的深化及能力的培養(yǎng)。而以“顏色的數(shù)字化”為核心，以“數(shù)字顏色的應(yīng)用”為學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)，更容易讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容形成整體認(rèn)識(shí)。

2. 以小組任務(wù)模式改進(jìn)課堂教學(xué)方法

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求學(xué)生不僅掌握工程所需要的理論知識(shí)和實(shí)踐方法，而且具有工程創(chuàng)新意識(shí)、使用現(xiàn)代工具的能力、溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及自我學(xué)習(xí)的能力。針對(duì)“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，嘗試在教學(xué)中融入工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，將過去以教師和教為中心改變?yōu)橐詫W(xué)生和學(xué)為中心，結(jié)合“顏色的數(shù)字化”思路和小班制教學(xué)，將難學(xué)難懂的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成若干個(gè)任務(wù)，按教學(xué)進(jìn)度以“問題導(dǎo)入”的方式布置給學(xué)生。例如，在學(xué)完顏色的基礎(chǔ)知識(shí)后將任務(wù)“怎樣將顏色數(shù)字化？”布置給學(xué)生；在學(xué)完CIEXYZ表色系統(tǒng)后，學(xué)生心中已建立“一個(gè)顏色就是色度圖中的一個(gè)點(diǎn)”的概念，這時(shí)將“在CIEXYZ表色系統(tǒng)中，能否用兩個(gè)點(diǎn)間的距離表示兩個(gè)顏色之間的差異？”作為任務(wù)布置給學(xué)生。學(xué)生以小組為單位接受任務(wù)，利用課下時(shí)間完成，最終將完成的任務(wù)制成PPT，上課時(shí)進(jìn)行答辯和討論。在整個(gè)教學(xué)過程中，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，接到任務(wù)后，小組成員查閱資料、確定分工、完成任務(wù)并制作PPT、匯報(bào)預(yù)演；課堂上，教師像主持人一樣主導(dǎo)討論過程，引導(dǎo)學(xué)生就匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行討論和質(zhì)疑，教師成為一個(gè)“發(fā)現(xiàn)矛盾而不是拿出真理的人”[11]。

在這種教學(xué)模式中，任務(wù)布置給學(xué)生小組。接到任務(wù)后小組成員要一起分析任務(wù)，討論如何完成任務(wù)；要查閱資料，將任務(wù)的完成過程制作成PPT在課堂上進(jìn)行答辯和匯報(bào)，然后全班集體討論。在這個(gè)過程中，學(xué)生不再只是等待教師給出答案，而是要自主學(xué)習(xí)，還要學(xué)會(huì)溝通協(xié)調(diào)、團(tuán)隊(duì)合作。對(duì)教師而言，不再只是把教材內(nèi)容吃透并把知識(shí)傳遞給學(xué)生，而是要在課程開始之前確定合適的任務(wù)，既不能太大也不能太小，任務(wù)太大，學(xué)生完不成，課堂討論沒法激起學(xué)生興趣，任務(wù)太小，課堂討論時(shí)又起不到深化知識(shí)的作用，要在合適的時(shí)候把任務(wù)布置給學(xué)生。討論時(shí)教師要做好主持人，引導(dǎo)學(xué)生參與討論，適度質(zhì)疑，逐漸深入，最后將討論結(jié)果形成理論要點(diǎn)。

3. 加強(qiáng)與相關(guān)課程之間的聯(lián)系與溝通

工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，尤其是解決復(fù)雜工程問題的能力?！邦伾茖W(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生描述顏色、比較顏色、評(píng)價(jià)顏色和配色等能力，是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但現(xiàn)實(shí)中實(shí)踐往往不足。為了解決這個(gè)問題，為學(xué)生創(chuàng)造“復(fù)雜工程環(huán)境”，通過加強(qiáng)該課程與“染整工藝原理課程設(shè)計(jì)”的聯(lián)系，在仿色過程中充分利用測(cè)配色軟件和硬件進(jìn)行工藝調(diào)整，使學(xué)生既能快速完成仿色過程，將學(xué)到的原理用于工藝分析和設(shè)計(jì)，熟悉測(cè)色配色軟硬件的操作，同時(shí)也使其將學(xué)到的顏色相關(guān)理論用于解決顏色描述、顏色比較、配色等實(shí)際問題。

4. 結(jié)合小組任務(wù)模式，增加過程考核

傳統(tǒng)的“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程考核采用以期末考試為主、考勤為輔的方式，期末考試內(nèi)容多集中于一些重要的知識(shí)點(diǎn)。而該課程的特點(diǎn)是，重要的內(nèi)容如表色系統(tǒng)、測(cè)色及配色理論等中的知識(shí)點(diǎn)和概念并不多，但內(nèi)容抽象，邏輯性強(qiáng)，試卷考核難以確定學(xué)生是否真正掌握了課程內(nèi)容。

我們結(jié)合小組任務(wù)教學(xué)模式，增加過程考核，將任務(wù)的完成情況納入學(xué)生的課程考核作為過程評(píng)價(jià)成績(jī)，并加大過程評(píng)價(jià)成績(jī)比例。任務(wù)考核內(nèi)容包括：任務(wù)是否完成、任務(wù)分解及小組成員分工是否合理、態(tài)度和責(zé)任感、PPT制作和匯報(bào)情況(溝通和表達(dá))、對(duì)理論理解是否深入等。學(xué)生小組可按學(xué)號(hào)隨機(jī)組合，3～5人一組，任務(wù)完成后由教師隨機(jī)指定小組某一成員進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)成績(jī)作為小組成員的該次任務(wù)成績(jī)。小組作為一個(gè)集體，為了集體榮譽(yù)，每個(gè)學(xué)生都要參與并認(rèn)真完成作業(yè)。通過這種團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)同學(xué)習(xí)方式，可以使學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)者變得更強(qiáng)，使學(xué)習(xí)能力較弱者得到提升。因此，采用這樣的考核方式不但能夠考查學(xué)生對(duì)工程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還能考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的溝通和團(tuán)隊(duì)合作能力。

基于過程的考核方式對(duì)教師和學(xué)生的要求較傳統(tǒng)教學(xué)更高。對(duì)教師而言，不但要求教師扎實(shí)掌握教學(xué)內(nèi)容，還要在教學(xué)過程開始前設(shè)計(jì)好合適的任務(wù)，任務(wù)要圍繞教學(xué)目標(biāo)，能夠鍛煉學(xué)生各方面的能力，在教學(xué)過程中還要針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況對(duì)任務(wù)進(jìn)行調(diào)整，在任務(wù)實(shí)施過程中要觀察學(xué)生的言行及任務(wù)分解、進(jìn)展情況，并詳細(xì)記錄和評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生而言，不僅有教師的考核，還有小組成員的督促，因此必須打消投機(jī)取巧的念頭，認(rèn)真完成作業(yè)，掌握課程教學(xué)內(nèi)容，而不能臨時(shí)抱佛腳。

四、 結(jié)語(yǔ)

近三年來(lái)，我們以工程教育專業(yè)認(rèn)證理念和標(biāo)準(zhǔn)(通用)為指導(dǎo)，對(duì)“顏色科學(xué)及計(jì)算機(jī)測(cè)配色”課程進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容調(diào)整，以“顏色數(shù)字化”為核心理清教學(xué)思路。在教學(xué)過程中采用小組任務(wù)模式，增加過程考核，并加強(qiáng)與“染整工藝原理課程設(shè)計(jì)”的聯(lián)系，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。該課程的教學(xué)改革和探索取得了較好的效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性得到提高，對(duì)課程知識(shí)的理解更加深入，分析問題、解決問題、自主學(xué)習(xí)、溝通協(xié)調(diào)及語(yǔ)言表達(dá)等能力都得到鍛煉和提高。