《紡織材料實驗》課程中的創新教學

劉宇清 劉正生

1.蘇州大學，江蘇蘇州 215021

2.揚州大學，江蘇揚州 225002

《紡織材料實驗》課程中的創新教學

劉宇清1劉正生2

1.蘇州大學，江蘇蘇州 215021

2.揚州大學，江蘇揚州 225002

創新性工程人才培養是高校教學改革的重點。本文圍繞紡織材料創新性實驗課程體系的建設，從培養創新意識、提高創新能力和科研教學雙豐收角度展開探討。以吸濕速干實驗為案例，從基礎實驗、綜合實驗和創新實驗層次闡述了新教學體系的特征和重點。

創新性；教學方法；紡織材料

高校工科要在加強科學文化基礎知識學習的基礎上，以強化工程實踐能力與工程創新能力為核心，重構課程體系和教學內容，著力推動研究性學習方法，加強大學生創新能力訓練，加強跨專業、跨學科的復合型人才培養。本文以“卓越工程師教育培養計劃”為背景，圍繞工程能力這一核心問題，進行創新性實驗教學的人才培養模式探究。

1.課程體系創新

《紡織材料實驗》教學體系涉及涵蓋了紡織工程的上中下游技術，紡織工程大實驗平臺為學科綜合性性實驗的開展打下了良好的基礎，并為研究型創新型實驗內容的發展創造了有利的基礎環境。

1.1 培養創新意識

精簡傳統演示性實驗內容，增加研究型、創新性內容。以實驗教學體系改革為突破口，確定以創新實驗為龍頭、核心實驗為基礎的多層次的新紡織工程實驗教學體系。通過前期實踐，學生基礎實驗訓練得到鞏固和加強。將學科發展融入實驗教學環節中，提高教學效果，激發創新意識。實踐證明，新體系有利于提高學生在紡織工程實驗領域從事科研、生產和貿易的綜合能力，提高了學生的工程素質。

1.2 提高創新能力

全方位開放實驗室，創建良好的學習氛圍。學生積極參加老師科研課題，積極配合學院進行創新人才培養模式的教學，開闊視野，并使學生的分析、思維、判斷和解決問題的能力得到了培養和提高，素質及能力得到了增強。以創新性實驗的開展、畢業論文的實施、學生自選課題的研究和學生參與教師的科研等形式進行教學。這樣既鍛煉了學生的科研創造力、開拓了其思維能力，又能通過實踐看到自己的不足，確立自己的努力方向，同時也能從實驗結果中產生成就感。

1.3 科研教學雙豐收

學生積極參與教師科研活動，科研成果及時轉化為實驗教學內容。通過教師的科研積累爭取到各級各類科研項目后，邀請有興趣的學生參加科研，把大的項目分解成一些較小的項目和指標，讓學生獨立完成或合作完成。這樣既鞏固了創新性實驗的教學成果，又加大了實驗室對學生開放的力度，也培養了學生在科研活動中的團隊合作精神。

2.教學案例

消費者在穿衣方面的舒適感覺，取決于面料的液態水分管理能力，需要對市場上的吸濕快干運動服裝產品有相對科學的評估。下文以紡織品吸濕速干性能實驗教學為例，分別從基礎性實驗、綜合性實驗和創新性實驗三個層次來闡述。

2.1 基礎性實驗

吸濕速干的基礎實驗方法包括吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發速率和透濕量的單項測量。基礎實驗方法參考國標《GBT21655.1-2008 紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合實驗法》進行教學，讓學生掌握這五項基本實驗測量方法，然而基本方法無法測量面料中水分的動態轉移特性，相對于綜合性實驗也比較繁瑣。

2.2 綜合性實驗

隨后的實驗教學對液態水分管理測試系統進行介紹。該系統通過單次測試，可精確測試出液體在面料中的整體動態表現、快速準確地分析出面料的液態水分管理功能，并將測試結果形象化、數據化。性能指標包括浸潤時間、吸水速率、最大浸潤半徑、液態水擴散速度、單向傳遞指數和液態水動態傳遞綜合指數。該方法詳細描述參考 《GBT21655.2-2009 紡織品 吸濕速干性的評定第2部分:動態水分傳遞法》進行教學。實驗教學時，特別增加該方法對應的英文研究論文和英文專利的講解，讓學生對該測試方法的創新過程的來龍去脈有一個全面的了解。原理的剖析是新實驗方法創新的源頭，教學重點在該測試方法原理的詳細闡述中。液態水分管理測試儀包含一對上、下同心的液體感應器，電腦動態記錄上下感應器的電阻變化[1]。引導學生對該方法原理進行深度分析可知:干態紡織品在常溫下是固態高分子材料，電阻很大幾乎不導電，而汗水是離子鹽溶液，電阻很小導電；當汗水浸潤紡織品后，紡織品的表面電阻大大降低。該方法原理主要用于模擬汗水（即鹽水）在織物中的動態傳遞性能測試，適用于運動服裝熱濕舒適性研究。水分管理測試儀就是根據這一原理測量吸水量。這一方法對于高導電性汗水在低導電性紡織品中傳遞性能表征有效，但是對于低導電性樹脂在低導電性紡織品中傳遞性能則束手無策。

2.3 創新性實驗

對學生進行創新性實驗方法培養，啟發是否有新的測量原理方法來對紡織品液體傳遞性能進行表征。近紅外光學技術已用來測量醫學領域中血氧指數性能，該技術方法原理能用來測試紡織品動態液體傳遞性能，引導學生進行跨專業和跨領域的測試方法思考。探究近紅外光學測試方法原理的核心，發現在某特征波段物質的吸收率顯著差異是該原理方法應用的基礎。紡織品和浸潤液體對近紅外光吸收率有明顯差異，液體（包括導電性強的水和導電性弱的樹脂）相對于紡織品近紅外吸收較低，因此當液體動態傳遞過紡織品時，近紅外光學信號就會有變化[2]。近紅外方法相對于電導方法不僅適用于導電液體還適用于非導電液體，同時新方法為非接觸測量，對于復雜的紡織品表面形態有更大的優勢。

創新性實驗教學中把學生分為三個不同任務組，第一任務組主要負責咨詢與決策任務，即對近紅外實驗原理進行系統分析，查詢相關文獻，選擇最合適發送與接收的近紅外波段，完成實驗原理草圖設計；第二任務組主要負責計劃與準備，即根據相應傳感器尺寸，進行測試系統細化CAD圖紙設計，并搭建實驗平臺進行調試；第三任務組主要負責實施，即利用搭建的簡易的實驗平臺，進行多條件下多樣品的比對實驗，綜合分析實驗數據，初步建立實驗材料數據庫。任務完成后由后組對前組成員的工作態度和能力進行相應循環評估，課程老師最后對創新性實驗過程中出現的瓶頸和問題進行提示與點評。

3.結語

創新性實驗教學的實施，對課程老師提出了全新的要求。具備跨專業、跨領域、擅研究和有較強工程實踐素質的師資是關鍵。創新性實驗教學的實施，將為卓越工程人員的培養提供重要保障。

[1]郭朝紅,李黎. 紡織品吸濕排汗性能測試方法的研究[J].檢驗檢疫科學,2005,15(4):15～17

[2]肖航,劉智,劉宇清.紡織品動態液體傳遞測試方法的研究[J].紡織標準與質量,2011,(3):56～59

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.072

劉宇清（1978-）男，江蘇揚州人， 博士，蘇州大學紡織與服裝學院講師， 研究方向為紡織材料與紡織品。