摘要：在纺织工程专业人才培养过程中,实践教学是提升学生综合素质、培养学生创新能力的重要环节。以兰州理工大学纺织工程专业为例,将实践教学贯穿于学生培养的全过程,改革实践教学模式,提高实践教学效果,充分发挥实践教学在学生创新能力培养中的作用。
关键词：纺织工程专业; 实践教学; 创新能力培养;
创新是社会发展的重要推动力之一。习近平总书记强调:“人是科技创新最关键的因素,创新的事业呼唤创新的人才。”在新的时代背景下,提高大学生创新能力成为高校人才培养的重要战略,也是高等教育改革的重大课题[1]。一些高校通过修订人才培养方案、优化课程体系、完善实践教学环节、增加实践动手机会等措施,培养学生的创新意识,提高学生的实践能力。然而,受课程体系、教学计划、实践环节学时、实践场所及设备等诸多因素制约,学生的实践技能、分析及解决问题的能力得不到应有的锻炼,创新能力也得不到应有的提升[2]。
纺织工程专业是一个工程实践性较强,集纺织品设计与生产工艺、生产管理与综合应用于一体的多学科交叉融合的专业。纺织工程专业的实践教学环节包括专业实验(课内实验)、专业课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等。传统的实践教学模式相对单一,技术手段也较落后,这种实践教学模式不能满足“新工科”培养专业能力强、综合素质高、具备创新精神的专业人才的要求。为此,兰州理工大学纺织工程专业改革实践教学体系,增加了科研创新训练、创新创业训练、创新课程、实践教学周等环节。本文对纺织工程专业如何在实践教学过程中提升学生的创新能力进行深入探究,以进一步提升学生的创新能力及解决复杂工程问题的能力。
一、 结合学科前沿成果,激发学生创新意识
学生创新意识的培养是提升其创新能力的前提保障,通过改革理论课程教学模式、优化教学内容、开设学术讲座、开展科研创新训练等措施,激发学生创新意识,为学生创新能力培养及提升奠定基础。
1. 改革教学模式,加强智慧网络教学
充分利用网络资源,采用学生参与度高的教学模式,如项目式教学、翻转课堂或者多种方法相互结合的混合式教学。也可采用在线直播教学模式,例如将超星泛雅平台与钉钉直播或腾讯直播等搭配使用,教师在超星泛雅平台上传课程教学大纲、课件以及专业视频资料等,通过发布作业、随堂测评等方式巩固学习效果;使用钉钉直播或腾讯直播讲解重点和难点内容,学生在指定时间段进行充分讨论交流,教师随堂查阅点评,提升线上教学效果,或者布置题目让学生课后讨论,将讨论结果发布在教学平台上,教师进行点评补充。
2. 教学与科研有机结合,激发学生求知欲
在教学过程中,教师可将自己的研究成果或与课程内容密切相关的其他最新科研进展与课本内容有机结合,这样不但可以激发学生对专业知识的渴求,拓展学生视野,而且对教师自身科研起到一定的促进作用。另外,教师可以吸纳一些专业理论知识扎实、实践操作能力强、科研素养良好或计划读研深造的学生参与自己的科研项目,通过科研激发学生学习积极性,提升学生培养质量。
3. 开设学术讲座与学术交流会,拓宽学生视野
学校及学院的科研氛围日益浓厚,定期邀请国内外纺织工程相关领域知名专家学者来校讲学或举办重要学术会议。鼓励学生参加各种学术讲座或学术交流会,让学生了解最新的科研前沿动态,拓展学生学术视野,启发学生科研思维。
4. 强化科研创新训练过程,培养学生创新意识
为培养学生创新意识,提高实践能力,兰州理工大学纺织工程专业培养方案中增设了为期1学年的科研创新训练(必修)实践环节。在此环节中,指导教师结合自己科研方向给学生提供科研创新训练题目,学生根据自身科研兴趣选择题目,通过文献资料的查阅、分析与归纳总结,与指导教师讨论后确定实验方案,然后开展实验研究,最后分析总结并得到结论。通过为期1年的科研创新训练,学生的科研实践能力得到充分锻炼,创新意识明显增强。
二、 鼓励学生辅修相关专业,培养学生创新思维
通过辅修专业学习,启发学生创新思维,有利于培养学生创新意识。随着科技的进步,各学科知识相互交叉融合,纺织工业正在向智能化制造迈进,部分纺织企业已建立自动化生产车间,甚至出现了无人车间。为拓展学生视野,提升综合能力,鼓励学生辅修纺织工程相关专业,如智能制造、电子信息、计算机技术、机械设计及其自动化、机械电子工程、电气工程及其自动化等。学生在掌握纺织工程专业基础理论的基础上,结合智能制造、电子信息、计算机技术等相关专业知识,分析纺织工程关键环节存在的问题,提高分析并解决复杂纺织工程问题的能力。
三、 推进实验教学改革,提升学生创新能力
纺织工程专业的实验环节包括课程实验、专业综合实验、创新课程实验等,结合纺织工程专业本科生培养方案,调整实验教学内容,改革实验教学模式,强化学生创新设计能力。
1. 提高综合性、设计性实验比重
尽量缩减演示性和验证性实验的比重,增加综合性和设计性实验比重。学生在掌握实验原理和实验目的之后,根据实验室提供的实验材料,充分发挥自身的创造性,提出自己的思路,与指导教师充分讨论交流后进行实验操作,记录实验现象和实验数据,通过分析得出实验结果。这一过程不但激发了学生探究性学习的积极性,同时培养了学生创新意识,提升了学生创新能力[3]。
2. 鼓励学生开展虚拟仿真实验
由于硬件设施及其他实际条件的限制,同时为了减少实验对环境造成的负担,确保所有学生能积极参与专业实验,笔者积极申请教育部2018年度第二批产学合作协同育人项目,获批“实践条件和实践基地建设”类项目2项,分别为“棉织物染整3D仿真实验平台构建与应用”“棉织物功能整理仿真实验平台构建与应用”,通过与相关企业合作,搭建虚拟仿真实验平台。学生依托纺织虚拟仿真实验平台,设计实验方案,经指导教师修正后,在纺织虚拟仿真实验平台上进行操作,获得实验结果。虚拟仿真实验不仅节约了实验资源,而且激发了学生的创新思维。
四、 加强实习环节管理,提升学生创新能力
纺织工程专业的专业实习环节包括认识实习(1周)、生产实习(3周)及毕业实习(2周),实习环节具有实践性和综合性,同时具有创新性。在实习过程中学生能够发现专业理论知识与具体实践问题的差异,也能发现自身的不足,从而进一步巩固和提高专业基础理论水平,提高创新意识和创新能力[4]。通过各个实习环节,学生能够了解到国内纺织行业发展情况,接触到纺织产品生产流程以及纺织企业管理特色,从而获得纺织生产实践知识、纺织仪器设备操作基本技能以及纺织企业管理基本知识,强化实践创新能力。
1. 学生亲身体验一线员工工作
在纺织企业实习过程中,学生以一线员工的身份参与生产,经过企业安全教育及生产技能培训之后,学生遵守企业生产制度,了解企业生产流程、生产管理模式与各个生产组织环节。要求学生仔细观察、认真记录,在发现问题时鼓励学生提出自己的想法,然后虚心向企业技术人员或经验丰富的一线员工请教,激发学生实习的积极性,提升实习效果[5]。
2. 激发学生实习兴趣,培养学生创新能力
在实习过程中,通过指导教师或企业技术人员的合理引导和启发,激发学生对实习具体内容产生浓厚兴趣和求知欲,从而提升学生创新能力。实习时间虽然有限,但可以通过学生分组讨论、指导教师集中讲解等形式,使学生明确实习目的,激发实习热情,积极主动参与到实习过程中。通过这种形式,既培养了学生的团队合作精神,也达到了激发学生创新思维的目的[3]。
3. 强化实习过程管理,改革实习考核方式
为了强化实习效果和保证学生实习期间的安全,学校和企业严格规定实习纪律,对学生提出具体详细的管理制度,例如由带队教师和企业人员对学生进行安全教育,学校、学生和企业三方签订安全协议书等。在实习过程中根据企业具体情况,对学生进行分组,每组推选1名组长,强调实习中的注意事项,加强实习管理。实习开始前指导教师讲解实习大纲、实习任务书、实习指导书等,使学生明确实习任务,同时要求学生写实习日记。实习结束后要求学生认真撰写实习报告、实习体会,最后进行实习答辩汇报。答辩汇报时指导教师和参加实习学生都可作评委,给答辩汇报学生打分,作为学生实习最终考核的重要参考依据。通过师生全员参与的实习答辩汇报,可以反映出学生在实习环节中的自我提升效果[6]。
五、 改革课程设计模式,提升学生创新能力
纺织工程专业课程设计主要包括纺纱学课程设计(2周)、纺织品设计课程设计(2周)等,课程设计包含了“纺纱学”和“纺织品设计”等专业理论课程的大部分内容,其目的是提升学生综合应用知识解决纺织工程问题的能力。但目前的课程设计依然存在一些问题,例如重视程度不够、存在抄袭现象、方式陈旧等,因此有必要改革课程设计内容、方式、过程及评价。例如,指导教师给出课程设计题目“可穿戴智能变色保健功能服用纺织品的设计”,要求此类纺织品在外界条件刺激(如通电、光照、摩擦、吸湿等)下色泽发生变化,同时具备抗菌等保健功能。学生组队或个人查阅相关资料,从纤维原料选用、织物结构设计、功能赋予整理等方面进行研究。整个过程中学生自主进行研究,教师悉心指导,最后学生提交作品并参加答辩,指导教师根据学生平时表现、作品完成情况以及答辩情况评定最终成绩。
六、 加强毕业设计(论文)环节,提升学生综合素质
毕业设计(论文)是学生最重要的实践教学环节,其目的在于培养学生综合运用所学的纺织工程专业理论知识和技能独立分析与解决工程问题的能力以及从事科研的能力。兰州理工大学纺织工程专业毕业设计(论文)安排15周时间,是实践教学时间最长的环节。
1. 依据学生兴趣进行选题
纺织工程专业本科生毕业设计(论文)实行双向选题,毕业设计(论文)指导教师根据自身科研项目和研究方向在毕业设计(论文)系统中在线提交题目,学生根据自身兴趣进行选题。学生选题后与指导教师进行讨论,若指导教师和学生双方达成一致,则确定题目并进入毕业设计(论文)环节;若未达成一致,则学生继续进行选题,直至与指导教师达成一致后方可进入毕业设计(论文)环节。在选题过程中,充分体现了学生的主体性,让兴趣引导学生选择课题。
2. 重视实验过程,提倡创新
在毕业设计(论文)实验环节,学生先根据课题要求制订实验方案,提出影响实验结果的因素,与指导教师一起讨论,教师鼓励学生在实验操作过程中进行创新。在实验总结时引导学生从多角度分析实验数据,并与文献进行对比,得出实验结论。在此过程中,学生综合运用知识的能力及创新能力得到提升。
3. 加强答辩管理,提升毕业设计(论文)质量
为进一步提升毕业设计(论文)质量,兰州理工大学纺织工程专业毕业设计(论文)采取三次答辩方式,即开题答辩、中期答辩及最终答辩,每次答辩都占最终毕业论文成绩的一定比重。为了做好每次答辩,学生必须综合运用所学知识,从而使学生综合素质得到提升,思辨能力和表达能力也得到进一步锻炼。
七、 结语
为激发学生创新意识,培养学生创新思维,兰州理工大学纺织工程专业通过一系列实践教学环节提高学生创新能力,为学生在毕业后能够将数学、自然科学、工程基础和纺织工程专业知识综合应用于解决复杂纺织工程问题提供有力支撑,也为学生就业或进一步深造奠定良好基础。
参考文献
[1] 项贤明.创新人才培养是教育现代化的战略核心[J].中国教育学刊,2017(9):71-75.
[2] 李光提,尹克荣,李玉道,等.拓宽实践环节提升学生创新能力的途径与探索[J].实验科学与技术,2018,16(6):89-92.
[3] 黄青,李晓义,李中.实验课与理论教学深度融合带动实践能力培养模式创新[J].教育教学论坛,2019(5):107-108.
[4] 曹永姝,刘红保.高校如何在实习环节中培养理工类大学生的创新能力[J].素质教育,2013(1):109.
[5] 汤晓明,潘晓红,韩奉林.依托校外实习打造创新教育新模式[J].大学教育,2019(2):156-158.
[6] 黄国权.工科生产实习教学与学生创新能力培养的研究[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2011(3):43-44.
