基于CDIO工程教育模式的“织物组织学”课程教学改革与实践.pdf

2023 年 2 月第 38 卷第 1 期纺织服装教育Textile and Apparel EducationFeb.,2023Vol.38 No.1收稿日期:2022-07-06基金项目:福建省教育厅本科高校教育教学研究项目(FBJG20220212);泉州师范学院教育教学改革研究项目(JGX2021037)作者简介:孙浪涛(1986),男,陕西西安人,讲师,硕士,研究方向为功能性纺织产品。E-mail:sunlt1986 引用格式:孙浪涛,张宏杰.基于 CDIO 工程教育模式的“织物组织学”课程教学改革与实践J.纺织服装教育,2023,38(1):65-69.基于 CDIO 工程教育模式的“织物组织学”课程教学改革与实践孙浪涛,张宏杰(泉州师范学院 纺织与服装学院,福建 泉州 362000)摘要:在工程教育专业认证背景下,传统纺织专业课程教学模式需要改革,以适应现代纺织企业人才需求。以“织物组织学”课程为例,引入 CDIO 工程教育模式,从课程目标、教学内容、教学过程、教学方法、课程考核等方面进行改革,将理论与实践有机结合,通过实践促进理论学习。课程改革取得了一定成效,学生的学习兴趣、工程实践能力及创新思维能力得到显著提高。关键词:教学改革;“织物组织学”;工程教育专业认证;CDIO 教学模式中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:2095-3860(2023)01-0065-05 “织物组织学”作为纺织工程专业一门重要的专业基础课程,具有较强的应用性1。但传统教学存在重理论轻实践、多学科交叉融合不足、实践教学体系不够完善、教学内容比较陈旧、知识点繁杂等问题,难以满足现代纺织企业对人才的需求2。CDIO 即构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),是一种工程教育理念,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。本文在工程教育专业认证背景下,采用 CDIO 教学模式,针对“织物组织学”课程教学存在的问题,从课程目标、教学内容、教学过程、教学方法及课程考核等方面,探索适应现代纺织产业发展的课程教学改革方案,旨在提高学生的综合实践能力及创新思维意识,以培养适应现代纺织行业需要的高素质、创新型人才。一、“织物组织学”课程教学存在的问题 “织物组织学”课程重点介绍机织物组织结构的设计原则、绘制方法及样品制备等内容,是“机织学”课程的深入与延续,也为后续的“纺织品设计学”“纺织品 CAD”“染织设计”“面料创意设计”等课程学习奠定基础,对学生从事纺织面料设计与开发工作有着重要影响3。通过对毕业生及用人单位的调研,发现我校(泉州师范学院)纺织工程专业“织物组织学”课程教学存在以下问题:1.教学方式较单一,与应用型人才培养差距大“织物组织学”课程为 48 学时,3 学分,教学方式主要采用课堂讲授。这种以“演示法”为主的传统教学方法,强调理论知识的“输出”,难以激发学生的学习热情及主动性,同时,也不利于学生实践能力、创新能力及综合素质的提升4。另外,由于该课程知识点繁杂、纱线交织规律多变及织物种类繁多,学生难以理解和掌握,特别是对课程涉及的织物组织与面料实物难以对应,学生只是被动地完成课后作业,对知识点深入理解与掌握不够,难以做到学以致用。纺织服装教育2023 年2.教学内容比较陈旧,实践环节不足,多学科交叉融合不够传统的“织物组织学”课程教学内容侧重织物组织设计原则与方法的介绍,教学重点在于原组织、变化组织、联合组织及复杂组织四大类组织结构的绘制方面5,但是由于织物组织种类多、知识点繁杂,学生容易混淆。此外,课程间的联系不够密切,多学科交叉融合不够,导致学生的应用能力欠缺。比如学生在平纹地小提花组织设计、格子组织及配色模纹组织设计与试织时,选择的色纱搭配不协调,织物纹理不突出,布面不够美观6。在课程教学过程中,存在重理论轻实践的现象,实践训练内容设置偏少,且缺乏系统性,部分教学内容与实际脱节。3.课程考核评价不全面,不利于培养学生的创新能力及实践能力合理的课程考核不仅可以提高学生学习的积极性、主动性,还能培养学生对专业的认知度,提升学生的创新能力及实践能力。传统的“织物组织学”课程考核以闭卷考试为主,通常期末考试成绩占总评成绩的 70%80%。这种重结果轻过程的考核方式导致部分学生将精力放在了考前复习上,片面追求卷面分数,忽视了对创新能力及实践能力的培养,出现了“高分低能”的现象。这偏离了高素质、应用型人才的培养目标。二、基于 CDIO 教学模式的“织物组织学”课程教学改革1.课程目标设计“织物组织学”作为纺织工程专业的一门专业核心课程,除了要使学生掌握各类织物组织的设计原则与绘制方法外,还要求学生能够熟练进行实物面料分析、样品试织及服用织物设计等实践操作,培养学生的织物组织设计能力及实践应用能力7。通过对国内纺织类院校及本地纺织企业调研,结合我校办学定位及“织物组织学”课程教学存在的问题,制定了基于 CDIO 教学模式的“织物组织学”课程教学目标(表 1)。表 1“织物组织学”课程教学目标序号课程目标毕业要求毕业要求指标点1掌握织物组织的基本概念、基本理论知识,能分析处理织物组织设计过程中的问题中能用自然科学和工程科学基本原理分析解决纺织工程领域问题2掌握各类织物组织设计的原则与方法,具备一定的来样分析、面料设计及样品试织能力高能理解和处理纺织工程实践过程中存在的问题3了解纺织品设计相关软件,并能进行织物组织模拟与仿样低能使用现代工程工具和信息技术工具预测模拟纺织复杂工程问题4了解织物结构对织物外观及性能的影响,提高学生织物设计与开发能力中能基于工程知识分析解决复杂纺织工程问题5具备从事纺织工艺技术和纺织品设计开发工作所需的织物组织方面的专业知识及实践能力中能基于科学原理和方法对纺织复杂工程问题进行研究6将专业教育与思政教育有机结合,使学生热爱纺织工程专业,培养学生良好的职业道德高能理解和评价纺织工程专业对环境、社会可持续发展的影响 课程教学目标突出学生实践能力的培养,以纺织企业人才需求为导向,以纺织品开发与应用为背景,以织物组织设计为主线,贯穿纺织产品开发中的主题确定、材料选择、结构设计、样品试织、性能测试、应用评价等全过程,全面覆盖 CDIO 教学模式中的构思、设计、实现和运作四个层次,推动“做中学”“学中做”“做中思”的多维实践教学形式,以提高学生的工程实践能力及创新能力。2.教学内容改革(1)优化课程教学模块。“织物组织学”课程教学中,教材内容交叉融合,知识点繁杂,容易混淆,学生难以建立全面系统的知识体系。这就要求教师在授课前对教学内容进行模块化处理,突出重点难点,使学生建立全面的课程知识框架8。结合“织物组织学”课程目标及学生实际情况,将课程教学内容划分为织物组织基础知识、织物组织设计、服用织物设计与开66第 1 期孙浪涛,等:基于 CDIO 工程教育模式的“织物组织学”课程教学改革与实践发、扩展提升、实践等 5 个模块,各模块之间知识紧密衔接,循序渐进,理论与实践相结合,使学生的知识、能力及综合素质得到提升。(2)理论教学与实践教学协同促进。理论教学可以使学生对专业基础理论知识有系统性的认识,而实践教学可以通过实践操作使学生加深对专业知识点的理解,同时还可以对理论教学起到强化和补充作用。在“织物组织学”课程教学过程中,注重理论教学与实践训练相结合,在课程教学过程中设置面料分析、样品试织、服用织物设计等实践环节。同时,课上也进行产品开发案例分析、实物演示、讨论汇报等,加深学生对织物组织结构的理解。(3)教学内容持续更新。如果教学内容仅局限于教材,不能持续更新的话,则会使课程内容脱离实际,难以提升学生的学习兴趣。教师在课程教学时可以结合新产品、新工艺、新技术、新设备等内容,拓展学生的知识面,强化学生的专业知识,提升学生对课程学习的热情。同时,也可邀请本地纺织企业参与课程教学内容的设计,提供纺织产品开发案例、技术成果及实践条件,使教学内容与纺织产业紧密衔接,避免出现教学内容与实践应用脱节的问题。(4)增加纺织面料开发新技术。传统的纺织面料开发是先在意匠纸上完成织物组织设计,再选择纱线原料进行样品试织,最后对试样进行评价,开发过程费时、费力,特别是调整织物组织、纱线及工艺参数时,需要进行大量重复性工作,很难适应现代纺织产品开发需要。纺织品 CAD 软件具有织物开发效率高、设计灵活、存储方便等特点,且具备织物组织设计、工艺设计、织物模拟、工艺存储等功能,采用纺织品 CAD 软件可以显著提升产品开发效率。因此,在“织物组织学”课程教学过程中,教师可以适当增加纺织品 CAD 相关内容,提升学生的织物设计与开发能力。3.教学过程改革基于 CDIO 教学模式的课程教学更加注重通过产品开发全过程的练习与实践来达到提高教学质量的目的。在课程教学过程中,首先将课程目标对照各模块教学内容分解为若干个子目标,再将子目标与对应的产品开发案例及实践训练等相结合,以“做中学”“学中做”“做中思”的多维实践教学形式,促进学生的知识、能力及素质协调发展。以“织物组织学”课程中的平纹地小提花组织设计为例,其教学实施过程如图 1 所示。图 1 基于 CDIO 的课程教学 理论部分介绍平纹地小提花组织的设计原则与方法、上机织造及产品应用。实践环节由实物面料分析和样品试织两部分构成:实物面料分析部分要求学生借助实验设备对织物选用的材料、组织结构、厚度、经纬密度、克重、色纱排列方式等进行分析,并设计织物上机图;样品试织部分要求学生能以此类织物组织为设计主题,进行市场调研及资料分析,设计织物组织结构及外观特征,并进行样品制备与评价,最终形成样品试织报告。除理论教学外,配以实践训练,可以有效提升学生的创新能力及工程实践能力,同时,可加深学生对基础理论知识的理解与掌握。76纺织服装教育2023 年4.教学方法改革CDIO 教学模式注重通过实践的方式来促进学生主动学习,培养学生的创新能力、工程实践能力、团队协作能力、交流表达能力及终身学习能力9。因此,在教学大纲中,除理论教学外,还设置了一定学时的实践教学。理论教学以多媒体教学为主,借助学校在线教学综合平台、智慧树等网络平台进行辅助教学,学生可以在平台上进行相关资料的下载、视频学习、答疑讨论及测试等,不仅有利于学生对专业知识的巩固与提高,还可以提高学生学习的主动性。而实践教学主要以实物演示、课堂研讨、实践训练等形式进行,同时还结合课程特点,引入学科竞赛来促进学生学习,提高学生学习主动性。5.课程考核改革为了提高学生对课程知识及能力的掌握程度,课程考核设置为期末考核与过程性考核相结合的方式。期末考核占总评成绩的 50%,以闭卷的方式进行,在试题设计时提高综合应用类题目的比例,培养学生运用专业知识解决实际问题的能力。过程性考核占总评成绩的 50%,具体包含:考勤,占10%;随堂练习及课后作业,占20%;线上学习、课程测试等,占 20%;课程实践环节的预习、设计、实践及报告等,占 50%。重点考察学生对专业知识的实际运用能力及创新能力,引导学生养成主动学习、主动思考的学习习惯,培养学生利用专业知识解决实际问题的能力,全面提升学生的创新能力及综合素质。三、教学改革成效 以我校 2018 级及 2019 级纺织工程专业学生为试点,在工程教育专业认证背景下,基于CDIO 的“织物组织学”课程教学改革经过近两年探索,取得了较好的教学效果。1.教学内容更加优化结合我校纺织工程专业人才培养计划及学生的实际情况,通过集体备课、教学研讨、写教案、做课件、听评课等教研活动,调整“织物组织学”课程知识框架,删减教材中理论性过强的内容,及时更新纺织产品开发案例,以及新工艺、新技术、新型织造设备等知识,并借助现代教学工具制作图片、动画、视频等教学资料,建设教学课件,目前已建立面料样品案例库、小样试织案例库,以及自编讲义等教学资料,并持续更新。2.教学过程设置更加合理对原有“织物组织学”课程内容进行模块化处理及优化,改革“织物组织学”课程教学内容及教学过程,通过课堂讨论、作业、在线学习、课程小测、课程实践及考核等环节全面考查学生的课程知识、能力及素质。以“0”为最低分,以 10分制对学生进行问卷调查,结果如图 2 所示。图 2 课程教学问卷调查结果86第 1 期孙浪涛,等:基于 CDIO 工程教育模式的“织物组织学”课程教学改革与实践 经过两年的教学改革实践,学生对“织物组织学”课程的认可度较高,其中,课程教学满意程度达 9.7 分,课程内容接受程度达 9.3 分,教学过程接受程度达 9.2 分,教学方法接受程度达 9.3 分。表明该课程教学改革效果良好。3.强化实践能力在课程教学过程中,设置了面料分析、样品试织、服用织物设计等实验、实训环节,并通过课堂讨论、作品汇报等形式,加强学生间的交流与协作。学生通过查阅文献资料、市场调研,获取设计灵感,进行独立思考与设计并付诸实施,提高了分析问题、解决问题能力及实践能力,同时,也促进了专业课程学习。对学生的实践环节进行问卷调查(表 2),其中,A 为实践环节对相关先修课程知识及能力的巩固程度,B 为实践环节对学生分析及解决问题能力的提升程度,C 为实践环节对学生实践能力的提升程度,D 为实践环节对“织物组织学”课程理论知识学习的促进程度。表 2 课程实践环节问卷调查结果项目面料分析实训样品试织实训服用织物设计实训平均分A8.68.88.98.8B8.58.89.08.8C8.89.08.98.9D8.99.49.29.2“织物组织学”课程设置的实践环节有效巩固了学生的先修课程知识和能力,提高了学生对专业知识系统性和关联性的把握程度,提升了学生分析问题、解决问题的能力,以及实践能力。同时,也培养了学生的创新能力及工程素养,促进了学生对“织物组织学”课程理论知识的学习,实现了通过实践来带动学习的目的。4.提升创新能力现代纺织产业的发展对人才的创新能力要求越来越高,结合“织物组织学”课程特点,将学科竞赛与专业知识相结合,开展相关竞赛专题训练,形成“以高带低、以强带弱、互助共进”的良性循环,达到“以赛促学、以赛促教”的效果。通过参与学科竞赛,学生能够系统掌握织物组织设计的方法与原则,并将其应用于纺织产品开发,有效提升了自身的创新能力。四、结语 “织物组织学”是纺织工程专业学生的一门必修专业课程,对纺织工程专业人才培养起到重要作用。基于 CDIO 工程教育模式,从课程目标、教学内容、教学过程、教学方法、课程考核等方面,对该课程进行教学改革,将理论与实践有机结合,通过实践来带动学习,取得了较好的教学效果,学生的主动学习意识、工程实践能力、创新思维能力得到较大提升。该课程的教学改革实践具有一定的示范作用,可为其他专业课程教学改革提供借鉴。参考文献:1 张伟,王春霞.“织物结构与设计”课程教学改革的实践与探索J.山东纺织经济,2013(8):106-108.2 吕冬云.地方高校纺织工程专业实践教学人才培养模式探究J.湖北开放职业学院学报,2020,33(5):35-36.3 陆浩杰,徐彩娣.“织物组织学”实验课程的教学模式改革探索J.轻纺工业与技术,2014(6):98-99.4 于学成.纺织工程专业“织物组织学”课程教学模式 改 革 探 究 J.教 育 园 地,2019(7):131-133.5 林晓云,罗炳金,邵玲灵.高职“织物组织分析与应用”课程的教材建设J.纺织教育,2009,24(3):48-50.6 庄勤亮,孙晓霞.新工科背景下纺织面料设计人才培养实践J.纺织服装教育,2020,35(1):14-17.7 邹清云.织物组织课程改革实践J.河南工程学院学报(自然科学版),2009,21(2):74-76.8 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