基于工程認證標準的“非織造學”課程建設

張恒 甄琪 楊紅英 章偉 張一風

摘 要：工程教育認證對于非織造材料與工程專業人才的培養具有積極的意義，“非織造學”是非織造材料與工程專業的專業基礎必修課程，基于工程認證標準的“非織造學”課程建設是培養非織造工程領域復合型高級工程技術應用型人才的關鍵。本文介紹了中原工學院非織造材料與工程專業的特色，針對基于工程認證標準的“非織造學”課程的改革與實踐進行了分析，并從課程教學內容改革、課程教學教學方法的多樣化運用等方面探討提高教學質量的措施。

關鍵詞：工程教育認證 非織造材料與工程 非織造學 課程建設

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0138-03

非織造材料是由纖維直接連接而形成的三維網狀多孔纖維材料，具有原料來源廣、工藝流程短、結構和性能復雜多變的特點，是目前公認的經濟、實用型纖維材料。根據其不同的結構和性能，非織造材料在醫療衛生（如醫用敷料、繃帶、吸收性衛生用品等）、土木工程（如土工模板布、排水布等）、吸附工程（吸水、吸油材料）等領域有廣泛的應用，受到了工業界和學術界的日益重視，被稱為“先進工程材料”。

自從改革開放以來我國非織造工業發展迅速，非織造材料的產能從2011年的312萬t增長到2016年的535.4萬t，增長了大約1.7倍。伴隨著產量急劇增大的就是非織造行業對非織造技術專業人才的巨大需求缺口，因此各大紡織類院校都進行了非織造材料與工程專業的建設[1]。截至到2017年9月份，包括中原工學院、天津工業大學、武漢紡織大學、嘉興學院、安徽工程大學、東華大學、南通大學、蘇州大學、西安工程大學、浙江理工大學、河南工程學院、德州學院和陜西科技大學在內的13所高校進行非織造材料與工程專業的四年制本科招生。其中，筆者學校（中原工學院）以中原經濟區建設為契機，根據非織造行業快速發展和人才的巨大需求，于2015年面向全國開始非織造材料與工程專業的本科招生。

“非織造學”是中原工學院非織造材料與工程專業的一門專業基礎必修課，學生通過本課程的學習，掌握非織造材料加工工藝及理論、設備機構原理、產品結構與性能等專業知識，并引入相關新工藝、新產品、新應用領域和非織造發展的新趨勢。如何提高“非織造學”的教學效果一直是非織造材料與工程專業建設的關鍵一環。

1 工程教育認證的背景

工程教育認證是工程類專業的一種合格性評估，其目標是通過提高學生解決復雜工程問題的能力，來保證工程類專業畢業生的質量，進而促進專業發展和行業進步，實現工程類專業本科學位的國際互認[2-3]。以學生為中心（SC）、產出導向（OBE）和質量持續改進（QIC）是工程教育認證的三大教學理念[4-5]，也是非織造材料與工程專業的專業課程改革需要遵循的基本原則。

中原工學院非織造材料與工程專業以培養具有扎實纖維材料基礎、非織造工藝與產品設計及較強創新能力的非織造工程領域復合型高級工程技術應用型人才為目標，開設有“非織造學”“非織造產品設計”和“非織造設備”等專業基礎必修課程。其中，“非織造學”作為非織造材料與工程專業的基礎必修課程，其教學內容不僅涉及到了纖維原料和高分子聚合物原料的基本知識，還涉及到了非織造工藝參數和非織造材料微結構間的物理關系和非織造材料結構特征與應用特性間的理論關系，屬于紡織材料學、流體動力學、機構原理和纖維軟物質結構等多個學科的交叉體現和應用，具有工程實踐性強，知識廣泛且抽象和理論實踐交叉性強的特點。

因此，依據工程認證標準的工程類人才能力培養的總體要求，針對“非織造學”的課程特點，從教學內容改革、課程教學方法的多樣化運用等方面探討如何以學生為中心，實現產出導向的教學質量持續改進，是“非織造學”教學改革亟待解決的問題。

2 課程教學內容改革

2.1 加強工程實驗教學，培養學生復雜工程能力

筆者學校的非織造材料與工程專業的創建和發展始終緊密結合河南省產業用紡織品行業協會和紡織服裝產業河南省協同創新中心，形成了產學研深度融合為基礎，以高水平、多學科交叉的科研團隊為師資，著力于服務企業，培養以高水平創新型人才為目標的專業特色。這為加強綜合工程實驗教學，培養學生復雜工程能力提供了基礎。

2.1.1 基于“學生參與”為主體的模塊性實驗設計

非織造技術作為來源于傳統紡織品、塑料、皮革和造紙技術的纖維成型加工技術，其成網方法、固網方法較多，而且每種加工方法均涉及到不同的加工技術和機構原理，具有多學科交叉的特點，單純的理論教學很難加深學生對非織造技術的本質理解[6]。因此，以培養非織造材料與工程專業類學生的非織造原理工程實踐綜合素質為出發點，將實踐內容分三個教學模塊，“非織造用原料”“非織造成網方法”和“非織造固網方法”三大模塊。其中“非織造用原料”又分為“纖維”和“聚合物切片”兩個模板，“非織造成網方法”依據實驗條件又分為了“干法成網”和“聚合物成網”兩個模板進行實踐教學。

每個子模塊的設計均以“學生參與”為核心，“原料—工藝（成網和固網）—結構—性能—應用”的物理關系為主線，非織造技術原理的運用為目標。另外，在每個子模塊的實驗中，均將學生進行分組，并在實驗課前分別組織各小組參與實驗準備，進而提高學生分析和解決工程實際問題的能力。

2.1.2 以企業為主體的工程實踐

“非織造學”作為工程實踐性強的專業核心課，其實踐教學環節一定是基于“工程實際”的設計。該校利用河南省產業用紡織品行業協會和紡織服裝產業河南省協同創新中心與企業搭建的天然的產學研協同平臺，初步構建了“設備—非織造材料—應用”為主線的產學研實踐基地，并聘請了鄭州紡機工程技術有限公司（設備）、鄭州豫力新材料科技有限公司（非織造材料）和河南科高輻射化工科技有限公司（應用）等多位非織造設備、非織造卷材生產和應用企業的高級技術人員。通過邀請企業技術人員參與具體的實踐教學環節，并就某些具體的工程環節以現場教學的形式向學生傳授其實踐經驗，進而提高學生學習積極性和對“非織造學”課程的喜愛。

2.2 基于行業發展的教學內容更新

非織造技術作為纖維材料的新型成型技術，其技術進步隨著行業發展而日新月異，如靜電紡絲、雙組分紡粘水刺和多組分熔噴等新產品和新技術不斷地涌現出來。因此，教師在“非織造學”的授課內容上理應將新技術、新工藝補充更新到教學內容中去[7]。例如，純棉水刺非織造材料作為對人體具有天然親和性的纖維素纖維非織造材料，近幾年發展迅速，但是現有的“非織造學”教材對純棉水刺工藝和應用介紹較少。因此，授課教師不僅要講授化纖水刺非織造材料的加工工藝之外，還要針對性地補充“純棉水刺的前漂—水刺工藝和水刺—后漂工藝的純棉水刺”工藝路線及其特點。

基于技術發展的教學內容更新是提高學生對非織造材料興趣的關鍵一環，不僅有利于學生對非織造技術基礎知識系統的掌握，還可以進一步引導學生思考不同非織造產品生產過程中的具體工程問題，實現做到“學生自主學習”的教學目標。

2.3 合理整合教學資源，避免相近課程的教學內容重復

中原工學院非織造材料與工程專業不僅開設有“非織造學”課程，還開設了“非織造產品設計”和“非織造設備”等相關課程。過去，這些課程在教學內容上存在部分重復，比如針刺設備的刺針結構、紡粘工藝部件的功能性和熔噴模頭機構等基礎知識存在過度講解的可能?！爱a出導向教育”客觀上要求整合各類教學資源，明確每一個課程對工程實踐能力培養的貢獻程度[8]。這就需要教師之間進行有效的交流與合作，協調相關課程的教學大綱及內容，避免教學資源的浪費。

3 課程教學教學方法的多樣化運用

3.1 基于“問題探究”的案例教學法

傳統的非織造學的關鍵知識點主要為“提出問題—分析問題—解決問題”的方法，整個教學過程以老師為主線，而對學生考核和要求相對較少?；趯W習產出的案例教學法是通過學生報告或課后作業的形式，形成“老師提出問題—學生預分析—老師進一步提出問題—學生進一步回答”的案例教學模式，其特點是“學習產出”為主線。例如針對水刺工藝的講解，老師課上提出水刺非織造布的強度主要受纖維強力和非織造材料結構的影響，學生課下收集分析不同纖維原料的纖維強度并查閱水刺非織造材料結構的主要特征參數，并形成分析報告；此后，教師課上進一步提出“水刺能量、水刺壓力分布和水刺速度”等工藝參數對結構特征的影響規律，學生討論實際案例，分享結果。

3.2 基于“學習產出”的探究式教學法

探究式教學是培養學生以工程師心態分析工程問題的能力，關鍵是對非織造技術核心概念、原理或者方法的運用?；凇皩W習產出”的探究式教學法的主線是“提出問題—自主分析—實證—表達”，其目標是提高學生對非織造材料的內在理性認知能力[9-10]。比如，通過預先設計一個吸油領域問題，并提供聚丙烯熔噴和聚丙烯紡粘兩種不同的樣品為學生，由學生去查閱吸油材料對非織造材料的性能要求，并提出那種材料更適合吸油領域并解釋其可能的原因；最后通過授課教師點評使得學生更加明確紡粘非織造材料和熔噴非織造材料的結構特征差異。

3.3 應用現代教學技術手段

“非織造學”作為講述非織造成型技術的主要課程，涉及到原理、工藝、結構和應用等基礎知識。但是原理性的成型技術比較抽象，因此“非織造學”的教學過程中應該充分利用視頻展示、動畫演示、實物分析等現代教學手段來提高教學效果。比如通過紡粘和熔噴的動畫和實際影像來提高學生對其結構的理解，以靜電紡絲動畫演示的形式表現其鞭動特征。中原工學院建設有較為完善的慕課系統和期刊資源，學生可以直接自主學習與“非織造學”課程的相關資料和文獻。

3.4 建立課程教學質量跟蹤調查及反饋機制，形成持續改進的教學理念

工程教育認證要求對學生能力培養是一個持續改進的過程，因此需要建立有效的跟蹤調查方法，進而實現“非織造學”的教學效果進行持續改進[11]。主要方法有：（1）授課教師與學生進行不定期的座談會，聽取學生對前面所學課程內容及授課方式的看法和建議，并納入下一步做出改進方案；（2）與包括校外導師在內的企業的高級技術人員進行定期的溝通，掌握行業的發展趨勢和技術問題，進而更新授課內容。持續改進的教學理念不僅是學生持續學習的要求，也是對授課教師保持積極持續學習態度的要求。

4 教學改革效果

“非織造學”作為非織造材料與工程專業的專業基礎必修課，是多個學科的交叉體現和應用，具有工程實踐性強，知識廣泛且抽象和理論實踐交叉性強的特點。任課教師不僅要具備多種學科背景的知識儲備，還要有積極持續學習的態度?；谟凇皩W生參與”為主體的模塊性實驗設計，以企業為主體的工程實踐，和基于行業發展的教學內容更新是搞好“非織造學”以學生為中心，實現產出導向的教學質量持續改進的主要措施。

通過對課程教學內容改革和課程教學教學方法的多樣化運用，學生的學習熱情明顯高漲，課堂教學中學生積極參與問題討論的頻率和人次明顯增多。在實踐教學中，學生與設備和企業互動的積極性明顯提高，為學生長期從事非織造材料的相關工作奠定基礎。

參考文獻

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