紡織工程專業(yè)紡紗類實踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新

趙立環(huán),王建坤,李鳳艷,周寶明,李翠玉

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387)

紡織工程專業(yè)紡紗類實踐教學(xué)的改革與創(chuàng)新

趙立環(huán),王建坤,李鳳艷,周寶明,李翠玉

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387)

天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院構(gòu)建了“紡紗設(shè)備認(rèn)識實習(xí)→紡紗基本原理驗證性實驗→紗線成形試紡實驗→花式紗線設(shè)計實驗→紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”多模塊、分層次、相互銜接、逐級遞進(jìn)、突出創(chuàng)新的紡紗類實踐教學(xué)體系。圍繞該教學(xué)體系建設(shè)，在實踐教學(xué)平臺、教學(xué)計劃、師資隊伍、實踐教學(xué)模式等方面進(jìn)行全方位的改革與實踐，取得了良好效果。

紡織工程專業(yè)；紡紗；實踐教學(xué)；教學(xué)改革

紡織工程是一門應(yīng)用性、工程性和實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，紡織工程高等專門人才的核心能力就是適應(yīng)時代要求的工程實踐和創(chuàng)新能力[1-2]。我國傳統(tǒng)的紡織工程教育過于注重工程理論知識教學(xué)、輕視工程實踐訓(xùn)練，過分側(cè)重專業(yè)知識傳授、輕視工程實踐及創(chuàng)新能力培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力差、工程意識淡漠等工程教育的“軟化、弱化”問題。且紡織工程類專業(yè)普遍存在實踐教學(xué)資源匱乏，實驗設(shè)備不成套、信息化程度低、技術(shù)水平滯后，難以解決模擬信息化時代全過程生產(chǎn)的工程訓(xùn)練等實踐教學(xué)過程中的突出問題[3]。因此，加強(qiáng)紡織工程專業(yè)教學(xué)改革，注重實踐能力的訓(xùn)練和突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)勢在必行。為此，在紡紗類實踐教學(xué)(紡織工程專業(yè)培養(yǎng)方案中實踐教學(xué)的重要組成部分)中，我校(天津工業(yè)大學(xué))紡紗教學(xué)團(tuán)隊明確了構(gòu)建科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系、創(chuàng)建特色鮮明的實踐教學(xué)平臺、創(chuàng)新實踐教學(xué)模式等全方位的實踐教學(xué)改革思路。

一、 紡紗類實踐教學(xué)的改革

1． 實踐教學(xué)體系構(gòu)建

結(jié)合行業(yè)發(fā)展對專業(yè)人才的需求及我校紡織工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與辦學(xué)特色，以教學(xué)研究為先導(dǎo)，組織紡紗系列課程教學(xué)團(tuán)隊認(rèn)真研討、梳理現(xiàn)有紡紗類實踐教學(xué)存在的問題，明確各環(huán)節(jié)間的相互關(guān)系，以培養(yǎng)創(chuàng)新實戰(zhàn)能力為著力點，在學(xué)校政策的支持下，對紡紗類實踐教學(xué)中的主要課程進(jìn)行教改立項，構(gòu)建了突出培養(yǎng)學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力的 “紡紗設(shè)備認(rèn)識實習(xí)→紡紗基本原理驗證性實驗→紗線成形試紡實驗→花式紗線設(shè)計實驗→紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”多模塊、分層次、相互銜接、逐級遞進(jìn)、突出創(chuàng)新的紡紗類實踐教學(xué)體系。

該體系通過“紡紗設(shè)備認(rèn)識實習(xí)”，使學(xué)生初步掌握紡紗系統(tǒng)、流程、各工序的設(shè)備構(gòu)成和基本任務(wù)等，為下一步的理論學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)；通過“紡紗基本原理驗證性實驗”，使學(xué)生深入理解纖維成形的基本過程和機(jī)理；在“紗線成形試紡實驗”中，讓學(xué)生獨立完成原料選配、各道工序主要工藝配置、半制品質(zhì)量測試等工作，進(jìn)而紡出符合質(zhì)量要求的紗線；在“花式紗線設(shè)計實驗”中，通過典型花式紗線品種的試紡，使學(xué)生了解紗線的結(jié)構(gòu)或形態(tài)變化多樣性，為織物設(shè)計創(chuàng)新打下基礎(chǔ)；在“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”環(huán)節(jié)，學(xué)生重點在紗線功能、結(jié)構(gòu)或色彩上進(jìn)行多種或組合創(chuàng)新，實現(xiàn)實踐動手能力和創(chuàng)新能力的提升。

2． 實踐教學(xué)平臺建設(shè)

基于大型紡紗生產(chǎn)設(shè)備因受實驗室場地及學(xué)校教學(xué)經(jīng)費限制難以配套，使用中原料耗損多、維護(hù)維修不便、工藝調(diào)整不靈活，資金投入大、更新?lián)Q代慢，導(dǎo)致其信息化程度滯后于當(dāng)前企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，不能適應(yīng)現(xiàn)代紡織企業(yè)對人才要求的現(xiàn)狀[4]，我們制訂了切實可行的紡紗實踐教學(xué)平臺建設(shè)方案。借助國家級實驗教學(xué)示范中心專項建設(shè)經(jīng)費、“十二五”綜合投資和中央與地方共建基礎(chǔ)實驗室投資等，組建團(tuán)隊，以科研促進(jìn)教學(xué)，在已有小型數(shù)字化環(huán)錠紡紗平臺的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)了多種小型新型紡紗設(shè)備，建成了滿足實施多模塊紡紗實踐教學(xué)的完整的硬件平臺；以先進(jìn)的實際紡紗設(shè)備為模型，開發(fā)了紡紗主要工序的虛擬仿真平臺，可實現(xiàn)虛擬紡紗，彌補了小型實驗設(shè)備不能客觀反映實際生產(chǎn)的不足。

小型數(shù)字化環(huán)錠紡紗系統(tǒng)是從清梳聯(lián)、精梳、并條、粗紗、細(xì)紗、并紗到捻線的全套數(shù)字化紡紗系統(tǒng)，采用少量纖維就可快速高效地紡制出各種普通紗或花式紗線，可達(dá)到用 50克纖維成網(wǎng)、成條、紡紗的實驗要求，大大節(jié)約了紡紗實踐教學(xué)中的原料耗損。該系統(tǒng)承擔(dān)了紡紗類實踐教學(xué)體系中所有實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的任務(wù)。

實驗室配置的新型紡紗系統(tǒng)均為小型數(shù)字化設(shè)備，節(jié)省實驗室空間，方便學(xué)生操作。這些設(shè)備包括花式捻線機(jī)、轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)、摩擦紡紗機(jī)、噴氣渦流紡紗機(jī)等，主要承擔(dān)“花式紗線設(shè)計實驗”和“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”環(huán)節(jié)的實驗任務(wù)，為培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力及創(chuàng)新思維提供平臺。其中，轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)和噴氣渦流紡紗機(jī)均為單頭，可供學(xué)生拆卸和組裝，便于學(xué)生觀察紡紗元件結(jié)構(gòu)，理解新型紡紗的成紗機(jī)理。

紡紗教學(xué)團(tuán)隊一直致力于新型教學(xué)手段的探索，率先將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于紡紗實踐教學(xué)。2014年依托教育部對我校國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的虛擬仿真實驗室，大力推動紡紗主要工序虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)，建成了以現(xiàn)有先進(jìn)紡紗設(shè)備為模型的虛擬仿真實驗平臺。該平臺可實現(xiàn)一種或多種原料選配、各道工序工藝配置、半制品展示及紗線質(zhì)量指標(biāo)測試等功能，為學(xué)生清晰展現(xiàn)了紡紗系統(tǒng)構(gòu)成、各工序設(shè)備、機(jī)構(gòu)工作原理等，彌補了小型實驗設(shè)備不能客觀反映實際生產(chǎn)的不足，提高了實踐教學(xué)效果。

3． 實踐教學(xué)計劃調(diào)整

為了保證紡紗類實踐教學(xué)體系能充分發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力的作用，經(jīng)過紡紗教學(xué)團(tuán)隊研討，調(diào)整了紡紗實踐教學(xué)計劃，新增“花式紗線設(shè)計實驗”1學(xué)分和“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”課外實踐2學(xué)分。配合以上調(diào)整，我們修訂了“紗線成形試紡實驗”“花式紗線設(shè)計實驗”和“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”的教學(xué)大綱，并引進(jìn)了FancyYarnsTheirManufactureandApplication英文原版教材，編寫了《紡紗實驗教程》《紡紗質(zhì)量分析與控制》教材，以及《花式紗線紡紗實驗》等教學(xué)講義，使教學(xué)內(nèi)容得到及時更新并與最新科技成果保持同步。

新引進(jìn)的英文原版教材詳細(xì)介紹了花式紗線的定義、范圍、市場狀況、生產(chǎn)方式及應(yīng)用、結(jié)構(gòu)特點、生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)計、營銷等內(nèi)容，涉及的知識面較寬，語言表述簡潔，比較符合本科生的實踐教學(xué)要求和大學(xué)生的閱讀能力。該教材在我校紡織工程專業(yè)已連續(xù)使用5屆，受到了學(xué)生的一致肯定，教學(xué)效果良好。

紡紗教學(xué)團(tuán)隊主編的《紡紗實驗教程》是紡織高等教育“十一五”部委級規(guī)劃教材，其內(nèi)容包括紡紗設(shè)備認(rèn)識實習(xí)、紡紗原理實驗、工藝上機(jī)與檢驗、數(shù)據(jù)的整理與分析四部分。教材內(nèi)容豐富，具有很好的實踐指導(dǎo)作用，特別是在學(xué)生的紗線創(chuàng)新設(shè)計中起到了重要作用。該教材在我校紡織工程專業(yè)已連續(xù)使用7屆以上，同時也是許多其他紡織類院校同類課程的指定教材。

《花式紗線紡紗實驗》講義是配合新開設(shè)的“花式紗線設(shè)計實驗”課程編寫的。該講義完善了大肚紗、波形紗、圈圈紗、辮子線、包纏紗、包芯紗等花式紗線的實驗?zāi)康?、原理、設(shè)備與原料、工藝參數(shù)設(shè)計和實驗步驟，在我校紡織工程專業(yè)已連續(xù)使用5屆，在學(xué)生的紗線創(chuàng)新設(shè)計中起到了重要作用。

4． 實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)

多年來，我校在紡紗類實踐教學(xué)的師資隊伍建設(shè)方面，重視以教學(xué)名師、優(yōu)秀教師為帶頭人，通過健全運行機(jī)制與激勵機(jī)制幫助青年教師盡快成長，為紡紗類實踐教學(xué)的持續(xù)建設(shè)提供了充分的人力資源保障。具體措施有：

(1) 對青年教師傳、幫、帶。實施青年教師導(dǎo)師制、集體備課制、雙向聽課制、理論課教師進(jìn)實驗室和車間制，通過助課、帶實驗、批改作業(yè)、指導(dǎo)生產(chǎn)實習(xí)、帶學(xué)生下廠參觀、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(論文)等方式，使青年教師成為紡紗類實踐教學(xué)的主力軍。目前課程組的青年教師均能系統(tǒng)開出2門以上課程并承擔(dān)相應(yīng)的實驗教學(xué)，教學(xué)效果良好。在我校2011和2013年的青年教師教學(xué)基本功競賽中各有1名教師獲得優(yōu)秀獎，2015年2名青年教師獲得優(yōu)秀教學(xué)質(zhì)量獎。

(2) 健全激勵機(jī)制，促進(jìn)青年教師業(yè)務(wù)能力的提升。我校大力支持青年教師通過各種途徑提升業(yè)務(wù)能力，支持青年教師開展教改項目研究、發(fā)表教研論文，團(tuán)隊中的青年教師均獨立主持過紡紗系列課程的教學(xué)改革項目，發(fā)表論文20余篇。鼓勵青年教師指導(dǎo)本科生參加各級各類專業(yè)競賽，已獲得獎勵40余項。創(chuàng)造機(jī)會帶領(lǐng)青年教師深入企業(yè)學(xué)習(xí)，走訪了浙江、福建的多家紡紗企業(yè)，就人才培養(yǎng)、技術(shù)問題以及新產(chǎn)品開發(fā)方面進(jìn)行深入的交流，顯著增強(qiáng)了青年教師的綜合業(yè)務(wù)能力。

5． 實踐教學(xué)模式創(chuàng)新

在第五學(xué)期認(rèn)識實習(xí)和驗證性實驗的基礎(chǔ)上，將“紗線成形試紡實驗”“花式紗線設(shè)計實驗”和“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”集中安排在第六學(xué)期，其中“花式紗線設(shè)計實驗”隨“花式紗線”雙語課程分散實施，而將期末3周的“紗線成形試紡實驗”與暑期1周的“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”統(tǒng)籌安排，既各有側(cè)重又銜接貫通。實施了分散+集中、課內(nèi)+課外、學(xué)期內(nèi)3周+夏令營(暑期)1周的實踐教學(xué)模式，既注重學(xué)生基本實踐能力的訓(xùn)練，又突出學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

(1) 在“紗線成形試紡實驗”中，除主要訓(xùn)練學(xué)生獨立完成原料選配、工藝參數(shù)配置、質(zhì)量檢驗等工作外，還對新型紗線的創(chuàng)新設(shè)計方法進(jìn)行滲透，為夏令營的紗線創(chuàng)新設(shè)計打下基礎(chǔ)。例如，在傳統(tǒng)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上實現(xiàn)環(huán)錠細(xì)紗試紡后，再進(jìn)一步講解如何調(diào)整或改造喂入、牽伸或加捻部分以實現(xiàn)紗線的創(chuàng)新設(shè)計。

(2) 在“花式紗線設(shè)計實驗”中，通過幾種典型花式紗線的試紡，使學(xué)生基本掌握花式紗線的成形方法，同時又融入了創(chuàng)新設(shè)計思路。比如，在轉(zhuǎn)杯紡紗系統(tǒng)外配置長絲喂入裝置，使長絲從轉(zhuǎn)杯芯軸的孔中進(jìn)入杯內(nèi)，在杯內(nèi)形成兩個成紗點：一個是原杯內(nèi)凝聚槽短纖紗條成紗點，另一個是短纖紗條與化纖長絲結(jié)合的成紗點。在杯內(nèi)，兩個成紗點各自成紗加捻的狀態(tài)由化纖長絲的超喂率決定，用改變超喂率的方法可以獲得多種基本的花式混合紗結(jié)構(gòu)。

(3) 在“紗線綜合設(shè)計啟智夏令營”環(huán)節(jié)，結(jié)合全國紗線和面料設(shè)計大賽，充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新實戰(zhàn)積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。同時在時間安排上使學(xué)生的設(shè)計作品契合大賽的提交節(jié)點(夏令營為暑期第1周，期間學(xué)生在校紡制紗線，暑期可以撰寫或完善《作品申報書》，開學(xué)后利用前3周的織造上機(jī)實驗時間，采用所紡紗線織制參賽織物樣品，并撰寫《設(shè)計說明與作品簡介》，9月底前完成所有參賽作品和文字資料的準(zhǔn)備并提交)，為學(xué)生的實戰(zhàn)與創(chuàng)新提供了展示與檢驗的平臺。

二、 紡紗類實踐教學(xué)改革的創(chuàng)新點

通過以上紡紗類實踐教學(xué)改革，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，強(qiáng)化了學(xué)生的實踐動手和創(chuàng)新能力。紡紗類實踐教學(xué)改革的創(chuàng)新點可歸結(jié)為以下三點：

(1) 構(gòu)建的多模塊實踐教學(xué)體系理順了紡紗類實踐教學(xué)各模塊間的銜接與遞進(jìn)關(guān)系，使其既各有側(cè)重又相互貫通；增設(shè)了突出創(chuàng)新訓(xùn)練的綜合設(shè)計模塊，實現(xiàn)了認(rèn)識→驗證→試紡→創(chuàng)新逐級遞進(jìn)的分層次訓(xùn)練，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

(2) 建成的紡紗實踐教學(xué)平臺采用信息化技術(shù)自主研發(fā)，以實為主、虛實結(jié)合，環(huán)錠紡紗與新型紡紗并重，且小型成套、省時省料、操作靈活、方便教學(xué)，有效地保障了我校紡紗類實踐教學(xué)的開展，為學(xué)生創(chuàng)新實戰(zhàn)訓(xùn)練提供了有力支撐。

(3) 實施的分散+集中、課內(nèi)+課外、學(xué)期內(nèi)3周+夏令營(暑期)1周的實踐教學(xué)模式既注重學(xué)生基本實踐能力的訓(xùn)練，又突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。充分利用學(xué)校的啟智夏令營課外實踐計劃，集中強(qiáng)化學(xué)生的綜合設(shè)計能力，并將其與全國紗線設(shè)計大賽相結(jié)合，鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維，強(qiáng)化了學(xué)生的實踐動手和創(chuàng)新能力，檢驗了培養(yǎng)效果。

三、 結(jié)語

紡紗類實踐教學(xué)是我校紡織工程專業(yè)培養(yǎng)方案中實踐教學(xué)的重要組成部分，對培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐與創(chuàng)新能力具有重要作用。我校紡紗教學(xué)團(tuán)隊在紡紗系列課程群教學(xué)改革取得成果的基礎(chǔ)上，以強(qiáng)化學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，堅持“教以務(wù)新、務(wù)需、務(wù)用”的教育教學(xué)理念，重點對課程群的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行持續(xù)建設(shè)與改革實踐，解決了紡紗類實踐教學(xué)知識模塊不連貫、不完整，創(chuàng)新設(shè)計不突出，實踐教學(xué)平臺不完善、與實際生產(chǎn)有縫隙，實踐教學(xué)比重小、內(nèi)容滯后，缺少綜合創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)等問題。

[1] 王瑞，王建坤，成玲，等. 紡織工程專業(yè)三級實踐教學(xué)體系的探索與實踐[J]. 紡織教育,2009,24(3): 29-32.

[2] 柯貴珍. 紡織工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)考核方法探討[J]. 紡織服裝教育,2012,27(4): 356-360.

[3] 王建坤，李津，王瑞，等. 紡織工程專業(yè)回歸工程的實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新 [J]. 紡織服裝教育,2013,28(4): 309-312.

[4] 王瑞，王建坤，成玲，等. 提高學(xué)生創(chuàng)新能力的數(shù)字化紡織實踐教學(xué)平臺建設(shè)[J]. 紡織教育,2009,24(1): 30-33.

國家級專業(yè)綜合改革試點項目(教高司函〔2013〕56號)

作者簡介： 趙立環(huán)(1981—)，女，河北邢臺人，講師，博士，研究方向為纖維集合體的成形技術(shù)及產(chǎn)品性能。 E-mail:zhaolihuan@tjpu.edu.cn

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2095-3860(2016)06-0483-04