“面料結構與性能測試”課程“四個一”教學模式探索

杜 磊，朱海峰，丁笑君，徐平華，劉 正，鄒奉元

(浙江理工大學 a.服裝學院；b.服裝國家級實驗教學示范中心;c.服裝設計國家級虛擬仿真實驗教學中心,浙江 杭州 310018)

工程教育的培養目標是使學生在畢業后5年左右能在工業界、學術界、教育界等相關領域有所成就，這就要求學生能夠在社會大背景下理解和解決復雜工程問題[1-2]。工程教育專業認證的理念是以學生為中心，其培養目標的內涵是切實提高學生能力，培養能從事科學研究、工程設計、技術開發、項目管理等工作的高級復合型專業人才[3]。因此，將工程教育專業認證理念具體落實在教學實施上，可極大地引導改革，并最終使學生受益[4]。目前我校(浙江理工大學)服裝學院“面料結構與性能測試”課程教學主要是實驗室環境下“手把手”的教學方式，未能有效激發學生的學習熱情和探索精神，教學效果不理想。為了使該課程更好地支撐畢業要求，促進學生能力達成，我們嘗試以工程教育專業認證理念為指導，進行課程的改革和探索，以期提高課堂教學效果，為工程教育專業認證工作奠定基礎。

一、工程教育專業認證理念指導下的“四個一”教學模式

工程教育專業認證的核心理念是以學生為中心，建立基于產出導向的課程體系，以學生能力達成為導向，開展教學建設和學生指導[5]。對于“面料結構與性能測試”課程而言，其實踐性固然重要，但僅僅是做實驗，不能很好地培養學生解決復雜工程問題的能力。課程的實驗必須要成為培養學生解決復雜工程問題能力的載體。在整個教學過程中，不僅要讓學生動手實驗，更要激發學生學習興趣，引導學生自主思考，培養學生探索解決問題的思路和途徑。

我校服裝學院于1998年開設“面料結構與性能測試”課程，是服裝設計與工程專業的必修課。該課程是“服裝材料學”之后的一門專業實踐課程，課程主要通過服裝材料的微觀、宏觀形態以及面料性能測試表征，使學生掌握服裝面料結構與性能測試的基本原理、方法、儀器設備的操作步驟，以及實驗數據的統計分析方法，從而加深對“服裝材料學”課程中所學知識的理解；同時培養學生的動手操作技能和解決問題的能力，掌握面料結構與性能測試分析完整的知識框架，為今后進行實驗設計、研究面料與服裝造型間的關系奠定基礎。該課程將理論知識運用于工程實踐，與工程教育的培養思路完全契合。本次教學改革在2017級服裝設計與工程專業開展，在工程教育專業認證理念指導下，將“四個一”(一個故事、一個實驗、一篇論文、一個推送)教學模式應用于“面料結構與性能測試”課程教學中，對課程內容進行重新設計，以學生為本，關注學生的學習產出，重視學生的能力達成。

“四個一”教學模式與工程教育之間的內在關系如圖1所示。將“四個一”教學模式引入實踐教學，并通過各部分之間的聯系，讓知識點成為知識線，進而形成知識網絡結構，加深學生對知識的記憶，促使學生形成利用自然科學和工程科學的基本原理揭示本質問題的思維慣性，提高其解決復雜工程問題的能力。

圖1 “四個一”教學模式與工程教育之間的內在關系

二、“四個一”教學模式實踐案例

1.一個故事

談到時尚，被譽為“腿部時裝”的長襪永遠是不可或缺的元素之一。將長襪的誕生和發展這段故事融于教學實踐，作為課堂教學的引子，能更好地激發學生的學習興趣。以“在16世紀的歐洲，長襪起初是男人的專屬品”這一顛覆性知識點抓取學生的注意力，并展開到隨著女性著裝變化，從而女性長襪時代的到來；然后引出卡羅瑟斯博士發明尼龍的坎坷過程；再介紹尼龍纖維在第二次世界大戰時由于被用作軍需品(帳篷和降落傘等)，一雙尼龍長襪在黑市上的價格竟賣到3 000美元的故事。這樣通過《長襪的前世今生》故事中一系列學生平時不大關注的“冷知識”激發學生的好奇心和求知欲，在構筑故事的過程中可以培養工科學生的人文科學素養，實現自然科學和人文社科知識的交叉融合。人文教育是思維求異性和創造性的來源，是形象思維和直覺思維產生的保障，將人文素質教育貫穿于教學的各個環節，使工程人才受到全面系統的人文教育和科學教育，使學生能從自然和社會等多維度思考并解決問題，進一步達到創新的目的[6-7]。

2.一個實驗

實驗是對理論知識的實踐和檢驗。在本案例中，引出的實驗為“織物的耐磨性和起毛起球”。實驗操作的內容按照傳統教學方法進行，根據國家標準和教材指導學生進行實驗，掌握評定織物起毛起球和耐磨性的方法。此外，還借助現代軟件工具，更高效地分析、解決問題。在起毛起球實驗中，引入圖像處理技術，利用MATLAB軟件對織物的耐磨性進行分析(包括起毛起球分析和外觀變化)。對織物五個等級起毛起球標準樣照圖像進行分析，提取特征值，并建立其與起毛起球等級之間的關系，對實際織物的起球等級進行評定[9]。在此過程中，讓學生更加深刻地認識到要針對具體對象，選用滿足特定需求的現代工具模擬和預測專業問題，同時也要了解其局限性。

3.一篇論文

在工程教育畢業要求中，有一條是“學生能夠運用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效的結論”。將論文引入到教學中，就是為了培養學生能夠通過文獻尋求相關基本原理，進而解決問題的能力。在此案例中，以尼龍最突出的優點耐磨性為話題，以文獻“Wear properties of high speed spun multi-component PA6 nanocomposite fabrics；abrasion resistance mechanism of nanocomposites”為例，揭示各種納米粒子摻雜在尼龍纖維中對其耐磨性的影響及其機理[8]。在此過程中可以充分培養學生運用基本原理，借助文獻研究，分析影響因素并獲得有效的結論。

工程教育畢業要求中還指出，要使學生能夠基于科學原理并采用科學方法對問題進行研究，也就是要求學生能夠面向復雜工程問題，按照“調研、設計、實施、歸納”的思路開展研究。通過對論文中研究思路的學習，可以引導學生有根據地設計實驗方案，并能夠根據所構建的實驗系統開展實驗，正確采集有效數據，然后對所得到的數據進行有效的分析，最后嘗試通過信息綜合得到結論。

4.一個推送

在課下利用多媒體工具為學生推送興趣閱讀資料，使學生在閱讀中拓展知識面，串聯相關課程理論及所授知識點，引導學生終身學習。以尼龍長襪的發展為例，氨綸的出現改變了以往吊帶襪的歷史，從而擴展到氨綸的一些知識點。同時，尼龍長襪的厚薄取決于尼龍長絲的粗細，由此擴展到長絲纖度的表示單位丹尼爾(Deniel)。部分推送如圖2所示，這些課外推送對知識點進行了有效的梳理，使學生能“常用常新”。

圖2 課下公眾號推送

三、結語

近年來，我校服裝學院以工程教育專業認證理念和工程教育認證通用標準(2018版)為指導，對“面料結構與性能測試”課程教學模式進行了改革，通過將學生能力達成和課程目標達成對標，將“四個一”(一個故事、一個實驗、一篇論文、一個推送)教學模式引入實踐教學，并加強與“服裝材料學”等相關課程的聯系，夯實實踐教學，促使學生形成利用自然科學和工程科學的基本原理揭示本質問題的思維慣性，提高其解決復雜工程問題的綜合能力，同時也促進學生知識、能力、素質協調發展，培養具有扎實服裝理論基礎和良好專業素養的專業人才。