面向紡織專業研究生的“紡織物理”課程建設探索與實踐

張天蕓,陳莉萍,楊 亮

(蘭州理工大學 機電工程學院,甘肅 蘭州 730500)

研究生教育是培養高層次創新人才的主要途徑。2020年7月召開的第一次全國研究生教育會議開啟了我國研究生教育發展的新篇章。習近平總書記強調,研究生教育在培養創新人才、提高創新能力、服務社會經濟發展、推進國家治理體系和治理能力現代化方面具有重要作用[1]。推動研究生教育事業的發展,學科的課程建設是關鍵。

紡織科學屬于應用科學,是主要研究紡織纖維及纖維集合體的結構與性能的關系,以及性能與紡織加工工藝之間關系的一門學科[2]?！凹徔椢锢怼笔羌徔椏茖W與工程學科碩士研究生的專業基礎必修課,也是對本科階段“紡織材料學”課程的重要補充,通過課程學習進一步提高學生的創新研究能力?！凹徔椢锢怼闭n程系統介紹了纖維以及纖維集合體的結構和物理性能,重點闡述纖維結構理論及發展、纖維各項物理性質和表面性質、紗線結構理論和性質、織物結構、織物手感風格與織物結構和性質的關系、織物舒適性的基本概念和內容等。通過借鑒本科生“紡織材料學”課程建設方面的成功經驗,在前期課程建設的基礎上,經過三年多的教學實踐,深入系統地對紡織專業研究生“紡織物理”課程的教學目標、課程內容、教學設計、考核方式等方面進行了系統的探索和實踐。

一、課程存在的問題

“紡織物理”是面向紡織工程、紡織材料與紡織品設計、紡織生物材料與技術、非織造材料與工程等專業的碩士研究生開設的專業基礎必修課[3]。在實際教學過程中,存在如下問題:① 課程教學目標和思政育人目標未能有機融合。單純地在課程部分章節中簡單地加入一些思想政治元素,并以傳統講授的方式傳遞給學生,未能很好地達到思政育人的目標。在如今“大思政”格局下,如何將思想政治教育與課程教學目標有機融合,是課程現階段面臨的首要問題[4]。② 課程密集的知識點和有限學時的矛盾?！凹徔椢锢怼闭n程內容理論性強、難度大、知識點密集,但學時安排相對較少。如何在有限的時間里系統全面、重點突出地講授課程,同時又能將知識點深入淺出地講解,并引發學生進行思考,是目前面臨的一個重要問題。③ 課程內容高階性和創新性的挑戰。作為本科課程“紡織材料學”的高階課程,“紡織物理”在教學內容上與本科課程有較多的重疊。如何避免教學內容的簡單重復,保證授課內容無縫銜接,同時體現課程的高階性和創新性,都是需要妥善解決的問題。

二、課程建設的實施策略

1.課程思政元素的梳理與聚焦

課程思政是一種全新的教育觀念和實踐活動,目標在于將思政與專業有機融合,從而推進被教育對象由“實然”轉向“必然”。課程思政教育既要明晰思政教育的“實然”情況,又要關注我國教育立德樹人的“必然”目標,從而尋找“實然”和“必然”之間的有效鏈接,真正實現育人與育才相統一。因此,在原有“紡織物理”課程教學目標的基礎上,充分挖掘課程蘊含的思政元素,從而實現價值引領和知識傳授相結合。通過加入紡織文化和國家政策的介紹,增加學生的知識儲備,弘揚愛國情懷,激發學生的民族自豪感與專業自信心。通過發掘教學內容蘊含的哲學思想,培養學生的辯證思維能力,引導學生開展獨立思考和深度思考。從解析和詮釋紡織纖維集合體研究的學術來源、進展、關聯、內涵的過程中,引導學生感悟認知規律,培養學生的科學精神。由現代紡織技術啟發學生用更寬闊的視野思考專業問題,激發學生的專業使命感,培養學生學科發展的責任感。

根據課程教學目標和思政育人目標,在不改變原有知識框架的基礎上,通過合理的教學設計,講授專業知識的同時,貫穿紡織人“衣被天下”的志向,真正做到歷史融合、人物融合、原理融合、時事融合[5]。通過紡織工業發展史的介紹,幫助學生了解紡織行業的重要地位;通過紡織行業杰出人物事跡的介紹,培養學生對紡織專業的認同感;通過紡織工程中豐富的理論與實踐案例的講解,引導學生進行哲學思辨;通過對與國計民生關聯的紡織科技的介紹,激發學生投身紡織行業的熱情。

教學案例是課程思政的載體,將課程蘊含的思政元素通過教學案例的方式傳遞給學生,“紡織物理”課程部分思政元素見表1。將思政元素與相應的專業知識相結合,實現專業教學與德育培養的有機融合,激發學生對紡織工程、紡織材料、紡織品設計等專業的興趣和熱愛。

表1 “紡織物理”課程思政教學設計

2.課程教學內容的解構與重塑

“紡織物理”課程建設的核心為教學內容體系的重構。目前課程所使用的教材雖然注重理論性和系統性,但在呈現方式上,與紡織行業最新時事、研究進展等聯系不夠緊密。此外,教材共有12章教學內容,總體分為3大模塊,即纖維、紗線、織物,知識點繁多,在做好與本科相關課程內容無縫銜接的同時,還要重點體現研究生階段學習的高階性。

相較于本科生課程,研究生課程更重視“研”的特色和“跨學科”教育,包括方法論的掌握、內涵的針對性以及學科的系統化[6]。通過對教學內容的系統梳理和分解,按照“纖維—紗線—織物”的知識框架,以“結構—運動—性質”為主線,精心選擇教學內容,優化課程設計,將教學內容進行模塊化處理。同時,為了讓學生更好地理解纖維結構和性質的內在關系,在原有教材基礎上,通過增加“分子運動”的教學內容,在纖維結構和性質之間架起橋梁,以此打通課程的知識脈絡,使得教學內容環環相扣、前后貫通。教學內容模塊化設計如圖1所示。在教學過程中,通過教學質量和學習效果的反饋,逐漸形成了教學內容上本碩有銜接、前后章節有貫通的完整體系。除了對教材內容的解構和重塑外,在授課過程中還注重教師與學生的雙向互動。一方面,教師需要將教材的理論知識以整合知識點的形式傳授給學生;另一方面,教師需要給予學生足夠的空間和時間,循循善誘,引導學生挖掘問題并深入探討。依托國家級、省級重點實驗室的學術資源和線上學術講座,收集當前行業重點研發領域的前沿信息,在課堂教學過程中設置專題討論板塊,引導學生應用理論知識分析紡織領域相關的技術問題,激發學生的學術熱情,培養學生嚴謹求真的科學素養,加強研究生科學精神的培養。

圖1 “紡織物理”課程內容模塊化設計

3.課程教學方法的多樣化探索

借助多媒體和思維導圖等方式,先對本科階段的基礎知識進行簡單的回顧,然后直接向學生點出研究生階段學習的重點和難點。授課教師采用問題導引式教學法,通過提出“纖維力學性質包括哪些內容”“纖維結構如何影響纖維電學性質”等問題,引導學生回顧、思考、總結相關知識點,同時進一步掌握學生的學科背景和知識儲備,這有助于授課教師隨時調整課堂講授知識點的范圍和難度。

此外,“紡織物理”是一門理論性較強的課程,雖然未設置獨立的實踐體驗課,但在授課過程中,將理論教學和行業最新研究熱點結合在一起,有助于學生對理論知識的理解。為了提高線上教學過程中學生學習的專注度,通過對3個模塊知識點的細致劃分,引導學生先將部分理論知識和研究前沿進行自學,并在課堂上進行專題匯報,鞏固知識的同時加強學生之間的交流。這種適度的“翻轉課堂”模式既保證了學生的參與度,鍛煉了學生的口頭表達能力,也有利于培養學生的創新思維和科研探索精神。

4.課程考核方式的多維度設計

針對學生核心素養的發展,設計多維度的課程考核方式是非常必要的?！凹徔椢锢怼闭n程主要通過線上和線下相結合的教學模式,實行一門課程多種形式相結合的方式進行考核[7]?？己诵问桨ㄆ綍r表現(40%)和閉卷考試(60%)。平時表現主要體現在作業(10%)、專題報告(20%)、課內互動表現和對課程的合理化建議(10%)上。通過學生對課堂內容資料查閱和文獻講解的完成度,培養學生的敬業精神,提高學生自主學習的能力。后期通過觀察、評教、座談、問卷調查等形式,了解和掌握課程教學目標和思政育人目標的達成情況。及時了解學生對課程教學以及考核體系的意見,根據反饋的信息,持續改進,從而構建一套可量化的評價方法和體系。

三、課程改革實踐案例分析

以“紡織物理”課程第一模塊中“纖維的結構”為例。纖維結構是纖維的固有特征,是纖維的本質屬性,探索纖維基本特性和開發新型纖維材料時,纖維的結構是基礎。

依據教材內容,對本模塊課程內容進行解構。為了讓學生對纖維結構有較深刻的了解,增加了“纖維的結構表征”,如圖2所示。同時,在授課過程中,有意識地增加背景知識的講解,尤其是點明紡織纖維結構與高分子結構的某些共性問題。紡織纖維屬于高分子化合物(高聚物),是由分子量很大的大分子組成的。通過結合高分子結構和理論的講解,引導學生深入理解紡織纖維的結構,完成對“紡織物理”課程教學內容的補充和重塑。在講解教學內容的基礎上,提煉思政元素,將思政育人融入教學當中。如在“纖維的結構理論”部分,通過講解纖維的結構理論和結構特征,向學生介紹纖維材料的開發思路以及纖維資源的循環利用,幫助學生建立“結構決定性質,性質是結構的外在表現”的認識,培養學生的科學精神。

圖2 課程模塊化的教學內容

在課程設計的過程中,對知識模塊的教學目標進行細致的劃分。如“纖維的結構理論”和“纖維的結構特征”作為第一模塊的重點和難點內容,需采用教學內容詳解、教學內容討論、課堂總結、課后作業鞏固的傳統教學模式授課。而對于學生易掌握的內容,如“纖維的結構表征”,采用“翻轉課堂”的形式,由學生自主選擇一種表征技術,在課堂上通過多媒體技術,介紹該表征技術的基本原理,同時以文獻為載體,進一步介紹該表征技術在明晰纖維結構時的應用。學生講解完成后,通過小組討論、現場提問的形式,讓學生對介紹的內容有更全面的了解,進一步引導學生發現問題,著重培養學生的探索精神。每個模塊的課堂教學活動結束后,采用課堂總結和課后作業鞏固的形式,激勵學生強化基礎訓練,盡快補齊知識短板。同時,授課教師向學生提供與模塊知識相對應的線上資源,如精選的高質量文獻、國內外學術會議信息、知名專家的主題報告會等,不僅有利于學生了解紡織前沿知識,而且還可以培養學生的責任擔當意識。

四、結語

“紡織物理”是紡織專業研究生的基礎核心課程,課程的建設和改革始終堅持“以學生為中心”的教育理念。針對目前課程教學現狀,結合線上和線下混合式教學模式,從課程思政元素的梳理與聚焦、課程教學內容的解構與重塑、課程教學方法的多樣化探索、課程考核方式的多維度設計等方面,提出了課程建設的策略和思路。依據“紡織物理”課程的理論教學目標和思政育人目標,結合各個模塊教學內容,通過優化教學設計,切實提高紡織專業 “紡織物理”課程的教學質量,進一步提升紡織專業研究生的思想水平、政治覺悟、文化素養,培養高素質紡織人才。