工程教育与国家的经济增长、科技发展、社会进步休戚相关。从世界范围看,工程教育改革起源于1970年前后,不少发达国家根据当代经济社会发展的状况,对工程教育进行了深人的反思和研讨,形成了工程教育改革思想,即要使建立在学科基础上的工程教育回归其本来含义,更加重视工程实际以及工程本身的系统性和完整性。有人把这种思想称为大工程观。大工程观与以研究为导向的工程科学观相对立,要求工程教育应为学生提供综合的知识背景,强调工程的实践性、创造性[1],重视学生工程能力的培养。大工程观的理念为我们进行纺织工程专业教学改革研究与实践奠定了重要的理论基础,为我们着力培养学生的工程能力指明了方向。
1. 纺织工程专业在培养学生的工程能力方面存在的问题
纺织工程是一门应用性学科,通过该专业系统的理论学习和实践锻炼,使学生掌握纺织工程专业的基础理论和专门知识,培养学生的工程综合能力、先进技术的应用能力、产品开发和创新能力,使学生能够根据基本理论和原理,举一反三地进行纺织产品的开发、设计以及技术改造和技术创新。综合近年来对纺织工程毕业生就业的追踪以及用人单位的反馈,对纺织工程专业学生工程能力的需求表现在以下几个方面:
(1)具有创新能力。通过工程教育与实践,使学生具有工程创新意识和突出的技术创新能力。
(2)具有多项能力的集成。要求学生具有较全面的素质,具有多方面能力的复合,如有应用各种技术和现代工程工具去解决实际问题的能力;有进行设计 及实验分析与数据处理的能力;有根据需要去设计一个机器部件、一个产品或一个工艺过程的能力;还要有市场需求分析能力、创意和策划能力、语言文字表达能力等。
(3)终身学习的能力。学生在校期间不仅要学习知识,掌握技术,更重要的是学会学习。这样在知识技术不断更新的今天,才有进一步发展的空间,有潜力,有后劲。
但长期以来,纺织工程专业教学中存在着诸多不利于学生工程能力培养的问题,主要有:
1.1 教学内容不能及时跟上纺织科学技术发展的步伐。近年来,纺织技术日新月异,新材料、新设备、新工艺层出不穷,但教学内容的更新未能及时跟上纺织科学技术发展的步伐,某些已经随着科技的发展失去原有价值的技术、工艺和设备,仍然在教材中占有地位,而某些正在转化为新的知识体系内核的科学前沿知识,却仍被置于教材之外,教学内容未能及时反映纺织学科发展前沿的有关新科学、新技术、新设备和新工艺,使学生对学科发展前沿缺乏了解,这样就不能激发学生对新知识主动学习的兴趣,培养自学能力,就不能启发学生的创新思维,产生探求新知识的创新欲望。
1.2 对实践教学在人才培养中的重要性认识不足。知识源于实践,能力来自实践,素质更需要在实践中养成[2],实践教学是培养学生工程能力的有效形式,是培养学生创新精神和实践能力的重要途径。但由于受各种条件限制,专业教学中普遍存在着重理论教学轻实践教学的现象,技术性和实践性内容偏少,且专业教育与工程实践相脱节。实践教学通常只作为理论教学的辅助手段,侧重于对所学理论的验证和演示,实践的内容也多以演示性、验证性为主,学生分析问题、解决工程实际问题的能力远远未达到企业对工程人才需求的标准。
1.3 教学方法和教学手段呆板单一。在无法穷尽所有知识的大学本科阶段, 教会学生如何提出问题并分析问题, 寻找最优的解决方案是至关重要的, 因为这样的能力能迁移到学生毕业后的工作、学习和研究中, 甚至会影响其一生[3]。但长期以来,缺乏师生双边互动的被动灌输式与填鸭式的教与学是当前本科工程教育课堂上极为普遍的状况,而粉笔+黑板或者改进型的粉笔+黑板+ PPT文本演示也是当前常用的教学手段。这样的教学方法和手段,无法培养学生自主获取知识的能力,无法培养学生运用知识解决实践问题的能力,不利于学生工程素质、工程能力和创造性思维的培养。
1.4 教师本身缺乏工程实践经验。作为高等工程教育者,教师自身的工程实践能力和水平是决定所培养的高等工程技术人才质量高低的关键因素之一[4]。但我院从事纺织工程专业教学的教师,多数为从学生到教师,从学校到讲台,普遍存在着无工程实践经历、实践能力不强和教学水平不高等问题。特别是青年教师比重过大,且教学任务繁重,下企业的时间较少,缺少实际经验的积累和解决工程实际问题的能力以及水平提高的过程锻炼,因此教学素材不丰富,教学上照本宣科,难以真正做到联系生产中的实际问题开展教学,由此导致在讲授专业课时不能引用生产实例阐述基本理论和原理,不能用生产中的实际问题来充实课程的教学内容,只能纸上谈兵,缺少个性和生动性,难以激发学生的学习兴趣。
因此,必须在大工程观的指导下,加快加大纺织工程专业教学改革,突出工程教育特色,着力培养学生的工程意识和工程能力。
2. 培养学生的工程能力的研究与探索
2.1 改革与创新教学内容。现代工程教育要求工程师承担的是构建整体的工作,而这必须在培养工程师的工程教育中得到充分体现。为此,纺织工程教学团队的老师们,对现行专业教学内容进行了全面认真的梳理、辨析、选择、更新和重组,将课程进行综合化,即将以往被学科严重割裂的知识按工程的内在要求进行重新组合,课程体系以课程群为单位,为学生提供综合的知识背景,以利于复杂工程问题的解决。各门专业课程有机结合,使教学内容连贯充实,大大减少了理论授课的课时数,为学生提供了更多的自主学习的时间和空间;二是注重教学内容与行业的技术进步紧密相连,体现当今纺织科学技术的发展水平,及时补充本学科领域的新知识、新技术、新工艺和新方法,删去了那些陈旧老化不符合行业技术发展趋势的课程内容,淘汰落后的工艺、技术与设备,使学生了解现代纺织技术发展的要求;三是在理论学习中,注重原理对实践的科学指导作用,强调技术的可靠性,注重典型机型和常用工艺的分析,强调技术的创新性,在使学生具有必备的基础理论知识和专门知识的基础上,重点培养学生的工程综合能力、先进技术的应用能力、产品开发和创新能力,使学生能够根据基本理论和原理,举一反三地进行纺织产品的开发和设计以及技术改造和创新。
2.2 改革与创新实践教学。纺织工程是一门应用性较强的学科,培养学生的工程综合能力、先进技术的应用能力、产品开发和创新能力是本专业重要的教学目标,因此,实践环节不仅在理论学习和实际应用之间起着桥梁和纽带的作用,同时也是理论教学不可替代的[5]。为此,我们突出应用性学科的特点,注重理论教学与实践教学的有机融合,注重理论与生产实践的紧密结合,融知识传授、能力培养、素质教育于一体,有针对性地设置教学内容,增加实践、实验内容,以在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。开课前的认识实习,课程中的实验教学、课程结束后的综合性实习与设计,各具有其针对性和重点。认识实习让学生了解各种纺织机的机器结构和作用,以及工艺流程和生产管理,使学生对纺织生产具有感性认识,为后续课程的学习打下基础;课程中的实验教学按照课程进度安排 (包括室内和室外),通过学生亲自动手和切身观察,掌握纺织机及其主要机构的工作原理和上机工艺、纺织品的形成方法、纺织品各项物理机械性能的测试方法等和各种实践中用到的基本操作技能,以充分达到对理论知识的验证、回顾和加深理解,以及熟悉各种操作技能的目的;课程后的综合性实习,侧重于理论对生产实践的指导作用,主要是通过各类工艺实习让学生掌握纺织产品的生产和设计方法,巩固并加深理解所学的针织原理知识,为毕业以后从事工艺、生产管理打下基础;而综合性设计是将专业知识的综合运用能力作为重点,进行专项研究或综合设计。它突破了单一的课程设置,更加注重整个专业知识间的联系,突出设计的综合性、实用性和创新性。我们还在毕业设计中采用“真题真做”,即鼓励学生在毕业设计中承担企业的实际项目,由企业和学校共同配置导师进行指导,对提高学生的工程设计能力起到了积极的作用。通过构建科学合理的实践教学体系,使学生从基础到综合直至创新都得到了训练,知识理论得到应用,动手能力、学习能力、创新能力得到提高。此外,我们把职场环境引入教育环境,冲破课堂教学界限,在工厂企业、实验室、研发机构中开展教学,让学生在专业学习过程中有更多机会获得解决工程实际问题的经验,有更多参与工程实践活动的平台。我们还鼓励学生参与教师的科研项目,以提高科学素质与科学思维,知道如何将实际问题转化为科学问题并利用各种资源寻求问题的解决之道。