基于學(xué)科交叉融合的輕化工程染整方向人才培養(yǎng)模式改革探究

王 平,袁久剛,付少海,黃鋒林,余圓圓

(江南大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 無錫 214122)

輕化工程專業(yè)包括染整、造紙、皮革、日化和添加劑化學(xué)與工程五個(gè)專業(yè)方向,開設(shè)紡織科學(xué)與工程學(xué)科的院校多側(cè)重于染整方向。傳統(tǒng)意義上染整方向?qū)I(yè)課是以紡織品化學(xué)加工為主線,探究與纖維加工相關(guān)的染料和助劑、印染和整理原理及工藝。多年來,輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)中存在如下問題:①學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)存在片面性,不少新生認(rèn)為輕化工程專業(yè)是高排放、高污染和高能耗的代名詞,屬于“三高”的夕陽產(chǎn)業(yè),專業(yè)課學(xué)習(xí)興趣低[1];②傳統(tǒng)授課模式下,學(xué)生參與度低,自主學(xué)習(xí)意識(shí)淺薄,期末疲于死記硬背應(yīng)付考試,易出現(xiàn)高分低能現(xiàn)象,表現(xiàn)為遇到工程技術(shù)相關(guān)問題時(shí)難以找到相應(yīng)理論知識(shí),無法高效解決[2];③專業(yè)課程的教案及教材內(nèi)容迭代更新較慢,滯后于當(dāng)前染整行業(yè)與其他學(xué)科高度交叉、深度融合的發(fā)展現(xiàn)狀,學(xué)生所學(xué)知識(shí)內(nèi)容較陳舊,落后于當(dāng)前染整企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀,難以與企業(yè)需求接軌[3];④當(dāng)前“破五唯”背景下,科研項(xiàng)目和論文仍是教師職稱晉升的重要參考指標(biāo),部分青年教師僅滿足于完成規(guī)定的考核學(xué)時(shí)數(shù),缺乏深度學(xué)習(xí)、靜心提升教學(xué)質(zhì)量的堅(jiān)持,此外由于部分青年教師自身缺乏相應(yīng)的工程背景和企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),也進(jìn)一步加劇了授課質(zhì)量的不確定性,進(jìn)而影響專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升[4]。

我校(江南大學(xué))輕化工程專業(yè)針對(duì)當(dāng)下紡織行業(yè)對(duì)人才在專業(yè)理論、實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力等多方面的需求,參照教育部高等學(xué)校輕工類教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)“輕工類專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”,在本科教學(xué)中確定了培養(yǎng)目標(biāo)。具體包括培養(yǎng)具有高尚理想情操和良好道德品質(zhì),具備數(shù)學(xué)、化學(xué)、化工及材料等方面的基礎(chǔ)理論,掌握本專業(yè)相關(guān)行業(yè)的工藝原理及工程技術(shù)等專門知識(shí),并且具有從事紡織化學(xué)與染整工程方向的工程技術(shù)、生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制、研究開發(fā)等基本能力,能在本專業(yè)及交叉學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)的企事業(yè)單位、研究機(jī)構(gòu)及院校等從事工程技術(shù)、質(zhì)量控制、產(chǎn)品開發(fā)、商品檢驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、企業(yè)管理及教學(xué)科研等工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。為實(shí)現(xiàn)上述培養(yǎng)目標(biāo),開展了人才培養(yǎng)模式改革探究,采用優(yōu)化專業(yè)課程體系和內(nèi)容構(gòu)成、改進(jìn)教學(xué)實(shí)施模式、優(yōu)化考評(píng)體系等舉措,提升輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、多學(xué)科交叉融合的專業(yè)課程體系與內(nèi)容建設(shè)

傳統(tǒng)的紡織品染整加工是借助紡織化學(xué)品進(jìn)行纖維制品濕態(tài)加工,其專業(yè)課程體系以四大化學(xué)為基礎(chǔ),講授“纖維化學(xué)”、“染料化學(xué)”、“染整助劑”和“染整原理與工藝”等課程。近年來,現(xiàn)代染整企業(yè)順應(yīng)“高效、綠色、循環(huán)、零碳”的發(fā)展要求,新合纖、新型紡織化學(xué)品、節(jié)能節(jié)水降耗生態(tài)染整技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[5-6]。在輕化專業(yè)人才培養(yǎng)方案修訂過程中,我校以生態(tài)染整加工為導(dǎo)向,通過與材料、環(huán)境、生物和數(shù)字化技術(shù)等學(xué)科交叉融合,豐富染整專業(yè)課程體系和內(nèi)容,拓展學(xué)生的專業(yè)視野和提高學(xué)生的工程技能。

1.材料學(xué)科與輕化工程相互交叉夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)

輕化工程專業(yè)中的“纖維化學(xué)與物理”課程側(cè)重于天然和化學(xué)纖維結(jié)構(gòu)與性能的學(xué)習(xí)。培養(yǎng)方案修訂時(shí),在原有基礎(chǔ)上增設(shè)“高分子化學(xué)與物理”課程,加深對(duì)高分子聚合反應(yīng)類型、機(jī)理和聚合方法及聚合物分子運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)與性能等相關(guān)內(nèi)容的討論,夯實(shí)學(xué)生的纖維高分子知識(shí)基礎(chǔ),為后續(xù)新合纖制備與功能化改性提供知識(shí)儲(chǔ)備;增設(shè)“生物質(zhì)材料加工”課程,引導(dǎo)學(xué)生了解生物質(zhì)材料概念及纖維素/木質(zhì)素、甲殼素/殼聚糖、微生物聚羥基脂肪酸等材料的來源、制備以及改性加工,加深對(duì)大紡織的縱深認(rèn)知[7];新增專業(yè)自主課程“紡織納米材料”,讓學(xué)生了解納米材料性能、制備方法和納米效應(yīng),掌握納米材料作為新型紡織化學(xué)品在整理加工中的應(yīng)用,為專業(yè)課理論學(xué)習(xí)和專業(yè)技能提升奠定良好的基礎(chǔ)。

2.環(huán)境學(xué)科與輕化工程相互交叉踐行生態(tài)加工

傳統(tǒng)粗放型紡織品染整加工的耗水量大、生產(chǎn)能耗高、廢水廢氣排放量大,不符合低碳可持續(xù)發(fā)展要求。課程體系建設(shè)中,將染整清潔生產(chǎn)、無水/少水染色方法、新型染整設(shè)備等融入課程內(nèi)容,結(jié)合廢水/廢氣處理中的資源循環(huán)再利用,讓學(xué)生理解染整加工與環(huán)境學(xué)科的高度相關(guān)性[8-9]。將“環(huán)保概論”作為先導(dǎo)課程,通過交互式分析染整加工中高耗能與高污染節(jié)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生思考如何通過工藝優(yōu)化,避免走“先污染后治理”的彎路;“染色廢水處理”課程不僅聚焦于染整廢水處理方法,而且讓學(xué)生了解高比例中水回用的意義、方法和實(shí)施案例。以此為基礎(chǔ),在“染整工藝原理”課程教學(xué)中增加高效節(jié)能節(jié)水的低碳工藝剖析(如無鹽染色、電化學(xué)染色、溶劑染色等)[10-11];在“染整設(shè)備”課程教學(xué)中,增加新型節(jié)能降耗型設(shè)備的結(jié)構(gòu)與原理解析,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考染整生產(chǎn)中可實(shí)施的生態(tài)加工策略。

3.生物學(xué)科與輕化工程相互融合實(shí)現(xiàn)綠色染整

與傳統(tǒng)紡織品化學(xué)加工相比,采用生物技術(shù)進(jìn)行纖維制品練漂、染色和整理,具有高效專一、低能耗和少污染的特點(diǎn)。我校在生物工程、生物技術(shù)上具有學(xué)科優(yōu)勢(shì),紡織科學(xué)與工程學(xué)院在紡織生物技術(shù)方向也開展了較多工作,這為基于輕化工程與生物技術(shù)交叉融合的課程建設(shè)提供了較好的條件。在專業(yè)自主課程“紡織生物技術(shù)”中,從生物酶結(jié)構(gòu)與應(yīng)用特性入手,闡述其在紡織品前處理中酶退漿、酶煮練、酶脫膠和酶法脫氧等方面的應(yīng)用;探討酶催化纖維原位生色的優(yōu)缺點(diǎn)、酶法染色后處理與化學(xué)皂洗在提升染物色牢度及降低廢水色度方面的功效差異;在纖維制品酶法功能化方面,分析酶法進(jìn)行棉制品仿舊、羊毛制品酶法防縮、真絲制品酶法防皺及抗菌等加工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。盡管目前酶法較化學(xué)法加工的助劑成本略高,但能降低加工中的纖維損傷和環(huán)境不友好性,因此在綠色生物制造方向,生物酶在染整加工中仍有較廣闊的應(yīng)用前景[12]。通過紡織生物技術(shù)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),可以幫助學(xué)生更好地理解學(xué)科間相互融合的意義。

4.數(shù)字化技術(shù)與輕化工程相互融合實(shí)現(xiàn)高效染整加工

紡織品染整加工中數(shù)字化技術(shù)指采用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行染整生產(chǎn)過程控制與質(zhì)量管理,是提升產(chǎn)品品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)紡織品高效高質(zhì)染整加工的重要輔助手段,內(nèi)容涵蓋范圍較廣。在人才培養(yǎng)方案修訂過程中,設(shè)置“顏色科學(xué)及測(cè)配色應(yīng)用”、“數(shù)字化印染技術(shù)”和“智能印染技術(shù)”三門數(shù)字化技術(shù)相關(guān)的專業(yè)選修課程。通過顏色科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),建立單色樣基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,幫助學(xué)生熟悉配色原理與過程,有利于學(xué)生正確理解數(shù)字化技術(shù)對(duì)染色加工質(zhì)量調(diào)控的重要作用;通過印花分色及制版技術(shù)、噴墨印花技術(shù)、自動(dòng)給料系統(tǒng)和在線色光QC控制系統(tǒng)等內(nèi)容的學(xué)習(xí),結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀摩和染整數(shù)字工廠參觀,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)數(shù)字化技術(shù)在染整生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的感性認(rèn)識(shí)。學(xué)科交叉融合的學(xué)習(xí)過程,不僅拓展了學(xué)生的專業(yè)視野,也能引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀,通過不斷的延伸性學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。

二、全員全程參與的遞進(jìn)式工程實(shí)踐技能提升

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和輕工類專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)學(xué)生的綜合能力、技術(shù)理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合的運(yùn)用能力提出了明確要求[13]。在輕化工程與多學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新計(jì)劃等多種形式的實(shí)踐性環(huán)節(jié),提升學(xué)生的工程實(shí)踐技能。新修訂的人才培養(yǎng)方案中增加了實(shí)踐總學(xué)分的占比,編排了形式多樣的循序遞進(jìn)式專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。

1.三類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程循序推進(jìn)

以專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和校企研發(fā)基地為依托,建立與企業(yè)需求緊密結(jié)合的工程化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系。三類專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程、綜合性實(shí)驗(yàn)課程和自我設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程,實(shí)驗(yàn)課程按學(xué)期先后循序推進(jìn),鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐技能。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容時(shí),一方面注重實(shí)踐內(nèi)容與專業(yè)理論知識(shí)結(jié)合,另一方面強(qiáng)化內(nèi)容編排貼近染整生產(chǎn)實(shí)際場(chǎng)景,加強(qiáng)與相關(guān)學(xué)科知識(shí)的交叉融合,努力提升學(xué)生的理論水平和實(shí)際操作能力。對(duì)于小部分校內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件難以滿足的實(shí)驗(yàn),構(gòu)建輕化工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn),通過“虛實(shí)結(jié)合,以虛補(bǔ)實(shí)”的方式,彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足[14]。與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)課程和綜合性實(shí)驗(yàn)課程相比,自我設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程更能鍛煉和提升學(xué)生的工程實(shí)踐技能[15-16]。以培養(yǎng)方案中的“仿色打樣綜合實(shí)驗(yàn)”和“染整工藝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”為例,這兩門課程學(xué)時(shí)合計(jì)4周,安排在第7學(xué)期的結(jié)束階段,兩門課程的共同之處在于圍繞所學(xué)專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)某一染整產(chǎn)品的加工工藝,要求在實(shí)施中體現(xiàn)染整工藝的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

2.四類大創(chuàng)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全員覆蓋

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃(簡(jiǎn)稱“大創(chuàng)計(jì)劃”)是指在指導(dǎo)教師協(xié)助下,學(xué)生圍繞染整方向進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)思、可行性論證、任務(wù)分工和具體實(shí)施等,為具備創(chuàng)新潛能的學(xué)生提供了難得的科研訓(xùn)練實(shí)踐機(jī)會(huì)[17]。新生入學(xué)后,可以通過教授團(tuán)隊(duì)主講的“新生研討課”了解各研究團(tuán)隊(duì)和專業(yè)教師的研究方向,為大創(chuàng)計(jì)劃的申報(bào)提供參考。大二起所有學(xué)生通過申報(bào)和答辯,可入選四類大創(chuàng)計(jì)劃(即國家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)、院級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃),按照既定研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了全員覆蓋的大創(chuàng)實(shí)踐。通過大創(chuàng)計(jì)劃的實(shí)施,學(xué)生在專業(yè)教師的研究室或課題組開展工作,不僅鍛煉了自身的動(dòng)手能力,為畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),而且也為后續(xù)讀研深造提供了科研技能訓(xùn)練的契機(jī)。上述實(shí)踐課程改革的實(shí)施成效顯著,目前不少學(xué)生在大一期間便積極聯(lián)系相應(yīng)的專業(yè)教師申報(bào)大創(chuàng)計(jì)劃,充分利用課余時(shí)間進(jìn)行沉浸式實(shí)驗(yàn),逐步積累輕化工程與相關(guān)學(xué)科交叉融合的興趣點(diǎn),從而為后續(xù)就業(yè)、繼續(xù)深造積累更多的工程實(shí)踐技能和成果。

三、互動(dòng)式教學(xué)模式實(shí)施與學(xué)習(xí)效果考核方式改革

課程教學(xué)中,通過專業(yè)知識(shí)與相關(guān)學(xué)科交叉融合提升專業(yè)內(nèi)涵,拓展學(xué)生的專業(yè)視野;在實(shí)踐教學(xué)中,通過循序漸進(jìn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)施大創(chuàng)項(xiàng)目,提升學(xué)生的實(shí)踐技能。在教學(xué)過程中,如何合理實(shí)施“教” “學(xué)”“考”也是人才培養(yǎng)模式改革中需重點(diǎn)思考的內(nèi)容。

傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)過程側(cè)重于教,學(xué)生只能被動(dòng)地接受知識(shí)要點(diǎn),學(xué)生參與度不高,缺少主觀能動(dòng)性。我校在人才培養(yǎng)模式改革過程中,強(qiáng)化了“以學(xué)為主” “全程學(xué)習(xí)”的模式,即課程教學(xué)中強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)占據(jù)主動(dòng)地位且貫穿課程始終,讓學(xué)生課上有話說、課后有事做。以我校省級(jí)一流本科課程“染整工藝原理”為例,教師僅簡(jiǎn)要介紹纖維染整加工的原理及工藝方面的基本內(nèi)容,涉及新材料染整工藝與生物技術(shù)、應(yīng)用化學(xué)和數(shù)字化學(xué)科相交叉的新型染整技術(shù)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)則讓學(xué)生課前準(zhǔn)備,通過課堂上分組匯報(bào)的形式,開展師生交互討論式教學(xué),改變了過去學(xué)生只是圍觀聽課的被動(dòng)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了課堂上學(xué)生全程學(xué)習(xí)、教師對(duì)其學(xué)習(xí)全程考核。目前,我校輕化工程專業(yè)的省級(jí)、校級(jí)一流本科課程和卓越課程在成績(jī)考核時(shí),均要求學(xué)生課堂參與討論部分的占比不得低于30%,期末考試卷面成績(jī)占比不得超過總評(píng)的50%,實(shí)現(xiàn)了專業(yè)課程“教” “學(xué)” “考”一體化,極大地提升了學(xué)生課堂參與度和專業(yè)課程學(xué)習(xí)效果。

四、多學(xué)科融通的師資隊(duì)伍建設(shè)與教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)

基于多學(xué)科交叉融合的輕化工程專業(yè)染整方向人才培養(yǎng)模式改革,對(duì)教師隊(duì)伍的組成也提出了較高要求。作為專業(yè)教師,必須通曉紡織品染整加工中纖維結(jié)構(gòu)與特性、染整助劑、染整加工原理與工藝等理論知識(shí),熟知企業(yè)紡織品染整生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工序與工藝流程;還應(yīng)具備在教學(xué)中將染整與其他學(xué)科知識(shí)進(jìn)行適時(shí)交叉和深度融合的能力,提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的獲得感。目前的實(shí)際情況是不少工科類青年教師雖然具有高學(xué)歷,但由于缺少染整方向的工程背景和企業(yè)實(shí)踐經(jīng)歷,教學(xué)中表現(xiàn)為授課內(nèi)容多局限于課本知識(shí),難以對(duì)專業(yè)相關(guān)的工程實(shí)踐案例進(jìn)行較好的拓展解析。針對(duì)上述可能出現(xiàn)的情形,輕化工程專業(yè)在人才培養(yǎng)模式改革中,一方面進(jìn)行專業(yè)核心課程、專業(yè)選修課程、專業(yè)自主課程和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的教師隊(duì)伍建設(shè),通過組建課程組和實(shí)施青藍(lán)工程計(jì)劃,推進(jìn)青年教師隊(duì)伍建設(shè),采用“老帶新傳幫帶”,通過“一對(duì)一”的方式,促進(jìn)青年教師改進(jìn)教學(xué)方法,積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn);另一方面,組織青年教師開展實(shí)踐基地走訪、橫向項(xiàng)目合作等多種形式的活動(dòng),由此加強(qiáng)與紡織染整企業(yè)的聯(lián)系,增強(qiáng)對(duì)染整生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的了解,提升自身的工程實(shí)踐技能與教學(xué)水平。

教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是指對(duì)教師的學(xué)術(shù)業(yè)務(wù)水平、教學(xué)方法、教學(xué)態(tài)度等的評(píng)價(jià),包括教師對(duì)專業(yè)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容的熟悉程度、課程重點(diǎn)和難點(diǎn)的教學(xué)實(shí)施方式等。近年來,學(xué)校層面加大了對(duì)教師本科教學(xué)質(zhì)量的督促檢查與反饋,具體舉措包括網(wǎng)上在線巡課、視頻回放查課、學(xué)生與督導(dǎo)評(píng)教、師風(fēng)師德考核等多種方式。在職稱晉升評(píng)審中,對(duì)于近5年內(nèi)授課評(píng)教排名處于后50%的申報(bào)人實(shí)行一票否決制,最大程度上引導(dǎo)教師精心備課、潛心教學(xué)。

五、結(jié)語

針對(duì)當(dāng)前工科專業(yè)本科教學(xué)及學(xué)生工程技能培養(yǎng)中普遍存在的問題,為實(shí)現(xiàn)寬口徑、高素質(zhì)、復(fù)合型輕化工程專業(yè)人才培養(yǎng),進(jìn)行了基于多學(xué)科交叉融合的染整方向人才培養(yǎng)模式改革。通過輕化工程與材料、環(huán)境、生物技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)等學(xué)科的相互交叉融合,拓展學(xué)生的專業(yè)視野;結(jié)合全員全程參與的工程實(shí)踐課程,遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐技能和科研素養(yǎng),構(gòu)建滿足社會(huì)需求的人才培養(yǎng)課程體系;通過互動(dòng)式教學(xué)、全程考核等手段,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性;結(jié)合多學(xué)科融通的師資隊(duì)伍建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)舉措,推動(dòng)輕化工程專業(yè)復(fù)合型工程人才技能提升。