加強紡織品檢測實訓教學提高學生實踐能力和質量意識

張瑞萍,莫靖昱,李勝臻,申曉萍,方 瀅,施達本

0 引言

當前世界范圍內新一輪科技革命和產業變革正加速進行,我國經濟發展進入新常態,高等教育步入新階段。教育部發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》,啟動了“新工科研究與實踐”項目。通過各地高校開展“新工科”的研究實踐活動,從而深化工程教育改革,推進“新工科”的建設與發展。即能否培養出“中國制造”需要的新人才,正在成為教育界關注的話題[1]。

我國有世界上規模最大的工程教育,2016年我國工科本科在校生達521萬人,當屆畢業生119萬人,專業布點17 037個,工科在校生約占高等教育在校生總數的三分之一[2]。然而面對龐大的工科生群體,企業往往感到學生實際業務能力不理想,很難直接上手使用。由教育部、人社部和工信部編制的《制造業人才發展規劃指南》指出,“制造業人才培養與企業實際需求脫節,產教融合不夠深入,工程教育實踐環節薄弱,學校和培訓機構基礎能力建設滯后”。工程實訓是工程教育的重要環節,對培養企業需求的制造業人才起著關鍵作用。

紡織品檢測實訓課程是輕化工程專業一個重要的實踐性教學環節,也是該專業本科學生的一門專業必修課。本課程是在完成相關理論教學基礎上,通過實際紡織品檢測技能訓練,進一步掌握紡織品檢測要點和步驟,學會運用相關標準和技術方法對紡織品性能進行基本的測試分析;可使學生認識和理解紡織品的結構和性能,了解和熟悉紡織品檢測工作的內容和過程,提高和強化實踐動手能力,訓練和掌握職業崗位技能。同時對培養學生理論聯系實際的工作作風、科學嚴謹的工作態度具有重要意義。

1 紡織品檢測實訓基礎內容安排

1.1 纖維鑒別

纖維鑒別實訓主要目的是使學生熟練掌握顯微鏡觀察、手感目測法、燃燒法等鑒別方法。讓學生掌握纖維橫截面特征(見表1)、纖維燃燒特征和手感目測特征,對易混淆的化學纖維抓住關鍵性特征并在規定時間內快速判斷纖維種類。

表1 不同纖維的截面特征

如表1所示,不同品種的纖維在縱向形態、表面形態方面都存在一定的差異,尤其是各種天然纖維都具有獨特的特征,通過顯微鏡放大觀察,就可獲得不同微細結構的信息。

各種纖維的化學組成不同,其燃燒特征也不同。通過觀察纖維接近火焰、在火焰中和離開火焰后的燃燒特征,散發的氣味及燃燒后的殘留物,可將常用纖維分成三類,即纖維素纖維(棉、麻、黏膠等),蛋白質纖維(毛、絲)和合成纖維(滌綸、錦綸、腈綸、維綸等)三類。黏膠、棉、麻的區別是黏膠剛性強不易拉斷,棉較柔軟,麻手感較粗糙;羊毛與蠶絲(生絲)的區別是羊毛有細微卷曲,生絲硬長。各種纖維的燃燒特征見表2。

表2 各種纖維的燃燒特征

1.2 紗線捻度測定

紗線捻度測試實訓目的是要求學生根據給定紗線,正確設定隔距、限位、預加張力,熟練規范地操作捻度機;通過測試給定紗線的捻回數,用(單紗)退捻加捻法,即在規定張力下夾持一定長度的試樣,測量經退捻和反向加捻后回復到起始長度時的捻回數,掌握數據及結果計算方法。

1.3 單紗斷裂強力測定

單紗斷裂強力測定實訓目的是要求學生根據給定紗線正確設定隔距、速度、預加張力,使用等速伸長型強力儀,在一定條件下將單根紗線拉伸至斷裂,測試有關拉伸斷裂指標。計算平均斷裂強力、斷裂強度和強力變異數。

1.4 織物起毛起球測定

織物起毛起球測定實訓目的是要求學生熟練規范地操作起毛起球儀,學會評定等級。在一定條件下先用尼龍刷使織物試樣起毛,而后用織物磨料使試樣起球,再將起球后的試樣與標準樣照對比,評定其起球等級。

1.5 織物耐磨性測定

織物耐磨性測定實訓目的是要求學生根據給定的織物,寫出正確的試驗條件,正確調試儀器,熟練規范地操作耐磨儀。織物試樣固定在工作圓盤上,圓盤以70 r/min回轉運動,圓盤上方兩個支架分別裝有2個砂輪磨盤接觸并做相對運動,試樣受到多個方向磨損后形成一個磨損圓環。學會數據處理和計算,并對兩塊織物耐磨性進行比較得出結論。

1.6 織物撕破強力測定

織物撕破強力測定實訓目的是要求學生根據給定織物,準確剪裁,正確調校儀器,熟練規范地操作,織物受到集中負荷的作用而撕開。

參數設定:切口長度(20±5)mm;撕裂長度43 mm;選樣重錘讀數0～32 N。

1.7 織物拉伸強力測定

織物拉伸強力測定實訓目的是要求學生根據給定織物,準確剪裁,正確調校儀器,熟練規范地操作,將一定尺寸的試樣按等速伸長方式拉伸至斷裂,測其承受的最大力——斷裂強力及產生對應的長度增量——斷裂伸長。

參數設定:上下布夾距離200 mm;預加張力200 c N;下夾下降速度100 mm/min。

1.8 織物經緯密度測定

織物經緯密度測定實訓目的是要求學生熟練使用定移動式織物密度鏡,測定機織物經向或緯向一定長度內的紗線根數,折算至10 c m長度內的紗線根數。將根/最小測量距離轉換為根/10 c m(精確到0.1根)。數據處理舉例見表3。

表3 織物經緯密度測定數據表

經向1 c m內紗線27根,取最小測試距離:3 c m;緯向1 c m內紗線26根,取最小測試距離:3 c m。

經紗根數/3 c m:81 81 80 81 81

緯紗根數/3 c m:78 77 77 76 77

平均經密:10×(81+81+80+81+81)/(5×3)=269.3根/10 c m

平均緯密:10×(78+77+77+76+77)/(5×3)=256.7根/10 c m

2 紡織品檢測實訓課程教學方法改革

紡織品檢測實訓課程側重于紡織品檢測理論與操作實踐的結合,學習該課程要通過手腦并用的“做中學”和理論與實踐一體化教學,采用任務驅動和傳遞式的教學方法,通過工作任務實現理論與實踐的一體化整合,實現理論學習與實踐學習的融合。

任務驅動教學方法其過程分為四個階段:確實任務→分析任務→完成任務→反饋任務。注重師生間的交互式合作學習場境[3],創造了“以學定教、學生主動參與、自主合作、探索創新”的新型學習方式[4]。紡織品檢測實訓課程的教學目的是使學生掌握常見紡織品的主要檢測項目,基本檢測方法和基本技巧。在講授過程中根據任務驅動教學法組織相應的教學活動,如在講授織物起毛起球性能測試時,可結合企業檢測織物起毛起球性能的項目設計課堂教學任務,使學生得到真實的企業檢測任務,從而提高學生解決問題的積極性,學習并掌握檢測基本知識,認識檢驗設備,掌握操作步驟,對比分析檢驗結果[5]。

傳遞式教學方法主要是教師采用分類的方法,對全體同學按照平時成績和活躍程度兩個因素劃分為優、良、差三類,組合成學習小組。教師在介紹完新課內容后開始針對性練習,能夠提前完成基礎性訓練的優等生將負責小組其他學生的新課學習,而教師則針對那些活躍度較差同時成績又欠佳的學生進行個別輔導[6]。形成了一種結合“學生教學生”和“分類指導”的教學方法,實現了“教師-學生-學生”的知識傳遞。通過教師教會了一部分學生后,讓領悟力強的學生再教反應慢的學生,最終讓每個學生在課堂上都達到基本的教學目標。在紡織品檢測實訓課程的講授過程中,針對學生基礎不同,學習能力不同,采取學習優秀的、動手能力強的學生帶動學習一般、動手能力弱的學生,促進了學生的共同學習,共同進步。并且傳遞式教學方法能充分調動學生學習的主動性和積極性,提高學生的語言表達和溝通能力,活躍了學習氣氛[5]。

3 紡織品檢測實訓內容拓展

通過校企合作來拓展紡織品檢測實訓內容,提高實訓效果。

3.1 織物p H值測試影響因素分析

受南通纖檢所和南通金瀅紡織產品檢測中心有限公司委托,安排大四學生通過分析織物p H值測試中的影響因素,以進一步完善織物p H值測試方法。

采用水萃取法,分析了織物p H值,甲醛含量萃取和測試過程中的影響因素,包括萃取時間、萃取溫度、振蕩速率、萃取液水質等。結果表明,此法萃取時的振蕩速率和萃取時間在實驗參數范圍內對織物p H值的測量影響不大,而萃取溫度和萃取液的水質則有很大影響;蒸餾水和自來水配置的萃取液不穩定,測試半小時后才能獲得較穩定的數值,而氯化鉀溶液則能快速測得準確穩定的數據;溫度升高,酸性織物p H值降低,中性織物和堿性織物p H值升高,水質不同對測量時數據的穩定性和準確性有很大影響[7]。

3.2 織物殘留甲醛測試影響因素分析

受南通纖檢所委托,安排大四學生通過分析織物殘留甲醛測試中的影響因素,以進一步完善織物殘留甲醛測試方法。

分析了甲醛萃取溫度、萃取時間、振蕩速率、萃取液冷卻時間、顯色時間、樣品保存狀態等對檢測結果的影響。結果表明,甲醛水萃取中的顯色時間對測試結果影響不大,而萃取溫度、萃取時間、靜置時間、冷卻時間、萃取液過濾與否、樣品保存狀態都有很大影響;溫度升高、時間延長、靜置時間延長都會使甲醛含量變高,而過濾后及樣品暴露會使甲醛含量變低[7]。

3.3 紡織品吸濕排汗性能檢測方法的比較分析

通常人體在從事體育運動或體力勞動時會明顯感到有大量汗液排出,即便處在一般環境下人的身體也需要不斷“無感蒸泄”來釋放人體本身因新陳代謝而產生的水汽和熱量,從而維持人體溫度的恒定。因此借助人們穿著的服裝,將體表的水汽和熱量向外界傳送,并經過“吸濕、透濕、蒸發(快干)”這一連串過程,已成了紡織品吸濕排汗功能整理的核心,也是當前所有紡織產品吸濕排汗(快干)功能檢測方法發展的基礎。受南通纖檢所委托,安排大四學生比較分析國內外紡織品的吸水性、吸濕性、透濕性及快干性等測試標準和影響因素,采用浸漬法,通過單因素試驗探討了整理劑用量、浸漬溫度、浸漬時間、p H值等主要參數對滌綸織物吸濕排汗性能的影響。結果表明,按不同國家標準測試同一布樣,國標測試結果為10.3 c m達到合格,美標為5.2 c m達到良好,歐標為6.17 s達到可以接受。在滴水法測試中隨滴水高度增加測試結果變化不大,水滴的滲透時間隨液滴大小增加下降。用日本JIS L1079標準測試織物的吸濕性,結果表明吸濕性測試布樣大小10 c m×10 c m,烘干時間30～60 min,吸濕時間可取為10 min,平衡時間必須達到6 h。正杯法和倒杯法測試數據顯示兩種方法結果相差不大。日本標準JIS L 1096快干性測試顯示結果慢,且對操作者要求高;中國臺灣地區紡拓會標準測試顯示結果快,容易操作[8]。

3.4 紡織品中含氯農藥殘留的測試

在生態紡織品的各項指標中殺蟲劑殘留量是一個重要指標,由于棉、麻、絲綢等天然植物動物纖維在種植和養殖中會用到各種農藥,如殺蟲劑、除草劑、落葉劑、殺菌劑等,有一部分農藥會被吸收,還有一部分會殘留在纖維上。由于許多紡織品服裝長期直接與皮膚接觸,當這些有害農藥殘留在紡織品上并達到一定量時,就有可能對人體皮膚乃至健康造成危害。受南通出入境檢驗檢疫局委托,聯合承擔了國家質檢總局的“紡織品上十氯酮、乙滴涕和碳氯靈殘留的檢測方法”項目[9]。

對紡織品中這3種含氯有機農藥的萃取和檢測方法進行了研究,討論了萃取時間、溫度、溶劑、萃取方式、進樣溶劑和程序升溫條件對精密度、檢出限和準確度的影響,以獲取檢測方法。并以這3種含氯有機農藥為例,探討了退漿、煮練、雙氧水漂白、活性染料染色、阻燃后整理五種常見染整技術對棉紡織品中農藥殘留量的影響。結果表明,退漿、煮練、雙氧水漂白、活性染料染色、阻燃后整理都能將紡織品中的碳氯靈和十氯酮殘留完全去除,并能除去82.0%～95.0% 的乙滴涕。去除效果由好到差依次為:退漿工藝,煮練工藝,阻燃后整理工藝,染色工藝,氧漂工藝。

4 結語

我校輕化工程專業自推行紡織品檢測實訓教學與改革以來,充分利用南通市紡織品公共實訓平臺、南通出入境檢驗檢疫局、南通纖檢所、南通金瀅紡織產品檢測中心有限公司、南通曙光染織等檢測機構和合作單位,拓展實訓內容及實訓深度;通過任務式和傳遞式教學方法改革,提高了學生學習的積極性和主動性,學生不但掌握了紡織品的基本檢測技能,而且還學習了專業前沿新型生態紡織品檢測方法,豐富了輕化工程專業學生的知識結構,取得了很好的教學效果。有95%以上的學生能順利通過“紡織檢驗工”國家職業資格考證,大大提高了畢業生在紡織品生產與檢測第一線及紡織品面料貿易公司的就業競爭力,受到用人單位的好評。

南通大學作為地方院校在教學上,與國內同類專業的研究型大學實施錯位培養,為學生創造真實的從業環境,提高其對生產實踐與科學研究的參與度;著力提高學生的實踐能力和社會適應能力,形成自身的辦學特色,使培養的學生在區域實業發展中“下得去、留得住、用得上”,使學校能更好地為地方經濟和社會發展服務。

[1] 多所高校提出建設“新工科”探索新人才培養實踐[N].工人日報,2017-09-17.

[2] 教育部高教司.新工科建設行動路線[EB/OL].(2017-04-12)[2018-02-26].http://www.moe.edu.cn/S78/A08/moe-745/201704/t2017012-302427.ht ml.

[3] 趙家敏.淺析任務驅動教學法在高職實踐課程中的應用[J].云南電大學報,2012,(1):92-94.

[4] 李德義,劉 華.任務驅動教學法在 《紡織品檢測技術》教學中的應用[J].山東紡織經濟,2010,(7):67-68.

[5] 牛建濤,韓 茹,徐超武.《紡織品檢驗實訓》教學探討[J].輕工科技,2012,(9):166-167.

[6] 劉 濤.談傳遞式教學法在 《計算機組裝與維修》教學中的應用[J].現代教育教學探索,2011,(3):33-34.

[7] 袁紅森.生態紡織品檢測影響因素分析[D].南通:南通大學,2013.

[8] 許存存.紡織品吸濕排汗性能評價及整理工藝[D].南通:南通大學,2013.

[9] 陳虎軍.紡織品中含氯有機農藥十氯酮、乙滴涕、碳氯靈檢測技術研究[D].南通:南通大學,2012.