新工科背景下化纖專(zhuān)業(yè)課教學(xué)改革探究

徐乃庫(kù)　安樹(shù)林　肖長(zhǎng)發(fā)　宋俊　馮霞

摘 要 我國(guó)在由化纖生產(chǎn)大國(guó)向化纖生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)過(guò)程中，需要大量化纖方向的專(zhuān)業(yè)人才，化纖專(zhuān)業(yè)課在培育這方面人才方面發(fā)揮著重要作用。為實(shí)現(xiàn)育人目標(biāo)，同時(shí)響應(yīng)新工科教育要求，本文從任課教師的親身經(jīng)歷出發(fā)，對(duì)化纖專(zhuān)業(yè)課教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，提出了相應(yīng)的改革方案，以期促進(jìn)學(xué)生對(duì)化纖生產(chǎn)原理及工藝學(xué)知識(shí)的吸收與消化，激發(fā)學(xué)生在化纖方向的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞 新工科 化纖 專(zhuān)業(yè)課 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.016

Study on Teaching Reform of Chemical Fiber Course

under New Engineering's Background

XU Naiku， AN Shulin， XIAO Changfa， SONG Jun， FENG Xia

（College of Materials Science and Engineering， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）

Abstract During the transition from a big fiber-producing country to a powerful country， many talents who are good at fiber technology are needed. The chemical fiber course works well in cultivating talents. In order to achieve talents-cultivating goal and to meet new engineering education's need， this paper discussed the practical problem existing in the teaching process based on teacher's personal experience and put forward some reforming plans. It is expected that students can really absorb and digest the knowledge about production mechanism and technology of chemical fiber and can make innovation in the field of chemical fiber.

Keywords New Engineering; chemical fiber; professional course; teaching reform

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，2017年2月以來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)。天津工業(yè)大學(xué)，作為我國(guó)首批“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校，其在紡織材料領(lǐng)域的教學(xué)、科研享譽(yù)國(guó)內(nèi)外，化纖專(zhuān)業(yè)課——“化纖工藝學(xué)”也因化纖為重要紡織材料而備受學(xué)校重視，在相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生培育中發(fā)揮著重要作用，為順應(yīng)國(guó)家新時(shí)代工科教育的要求，化纖專(zhuān)業(yè)課教學(xué)理應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)改革。

1 化纖專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)

“化纖工藝學(xué)”課程分工藝學(xué)和工藝原理兩部分。工藝學(xué)對(duì)主要化學(xué)纖維品種進(jìn)行講解，通過(guò)工藝學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)對(duì)化學(xué)纖維的品種、結(jié)構(gòu)與性能以及加工與制備過(guò)程有較全面的了解。工藝原理主要涉及纖維成形原理，通過(guò)學(xué)習(xí)工藝原理，學(xué)生應(yīng)熟知紡絲流體的流變性，掌握熔紡、濕紡、干紡成形工藝原理，熟悉拉伸和熱定性工藝原理。通過(guò)這兩部分的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備分析纖維結(jié)構(gòu)與加工工藝條件之間關(guān)系的能力，能夠?qū)ΜF(xiàn)有化學(xué)纖維進(jìn)行改性和功能化處理。

2 教學(xué)過(guò)程中存在問(wèn)題

“化纖工藝學(xué)”課程在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中仍以教為中心，即教師根據(jù)相關(guān)教材和課件內(nèi)容在講臺(tái)上講，學(xué)生在座位上聽(tīng)，對(duì)學(xué)生“學(xué)”這一環(huán)節(jié)沒(méi)有給予足夠重視，即沒(méi)有很好地將“教”與“學(xué)”結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，面對(duì)90末、00后這些被賦予信息化特質(zhì)的新時(shí)代學(xué)生時(shí)，這種教師單向灌輸教學(xué)模式已嚴(yán)重落伍，致使課堂上學(xué)生參與度普遍較低，表現(xiàn)為氛圍沉悶，互動(dòng)偏少，學(xué)生跟不上教師的授課思路、甚至放棄聽(tīng)課，導(dǎo)致學(xué)生未能在課堂上收獲必要的知識(shí)。

3 教學(xué)改革方向探索

“新工科”建設(shè)系列文件專(zhuān)門(mén)強(qiáng)調(diào)：“要形成以學(xué)習(xí)者為中心的工程教育模式”。[1]因此，“化纖工藝學(xué)”課程教學(xué)方法改革中首當(dāng)其沖的應(yīng)是教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，即由“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”，要以學(xué)生為中心和重心完成課程教學(xué)過(guò)程，為采用新的教學(xué)理念完成教學(xué)目標(biāo)，須綜合運(yùn)用如下新的教學(xué)方法。

3.1 啟發(fā)、關(guān)聯(lián)式教學(xué)法

我國(guó)古代大教育家孔子就很重視啟發(fā)式教學(xué)，關(guān)聯(lián)式教學(xué)也已在我國(guó)工科專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中獲得應(yīng)用。[2]當(dāng)學(xué)生遺忘知識(shí)點(diǎn)（如為什么要對(duì)拉伸后的纖維進(jìn)行熱定型處理？）時(shí)，教師可以相關(guān)知識(shí)點(diǎn)（拉伸導(dǎo)致纖維大分子鏈發(fā)生了什么變化，這些變化會(huì)使大分子鏈有哪些傾向，這些傾向是由于什么引起的，在應(yīng)用中會(huì)使纖維發(fā)生什么）為突破口，啟發(fā)學(xué)生逐步回憶起遺忘的知識(shí)點(diǎn)，在回憶中加深學(xué)生對(duì)當(dāng)前知識(shí)點(diǎn)的理解與記憶。

3.2 問(wèn)題、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)法

問(wèn)題、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)法是一種新的課堂教學(xué)模式，已被廣泛運(yùn)用到工科課程的教學(xué)中，[3-6]可運(yùn)用問(wèn)題、任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)法開(kāi)展再生纖維素纖維教學(xué)工作。在講授再生纖維素纖維前三周，將問(wèn)題（如何通過(guò)粘膠路徑制備再生纖維素纖維？制備過(guò)程涉及哪些具體處理工序？這些工序的目的是什么？）以及任務(wù)（除粘膠路徑外，有無(wú)其他可用于制備再生纖維素纖維的路徑，請(qǐng)選擇一種進(jìn)行學(xué)習(xí)）布置給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)自學(xué)以及同學(xué)間交流形成初步方案，教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生作答情況及時(shí)糾正、補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)再生纖維素纖維的理解。

3.3 案例、實(shí)踐教學(xué)法

案例教學(xué)法通過(guò)案例事實(shí)提供教學(xué)內(nèi)容，并與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)之間建立聯(lián)系橋梁，[7]而實(shí)際經(jīng)驗(yàn)則來(lái)源于實(shí)踐，因此，案例、實(shí)踐教學(xué)法在“化纖工藝學(xué)”課程中仍有用武之地。在講授聚丙烯纖維時(shí)，涉及熔噴聚丙烯無(wú)紡布，其為口罩的核心材料，口罩在應(yīng)對(duì)2019年全球新冠疫情中發(fā)揮了舉足輕重的作用，利用這一案例讓學(xué)生了解熔噴用聚丙烯原料性質(zhì)、熔噴工藝特征、所得無(wú)紡布結(jié)構(gòu)以及阻隔病毒機(jī)理;隨后可在紡織學(xué)院無(wú)紡布中心實(shí)地操作設(shè)備，制備熔噴聚丙烯無(wú)紡布，在理論與實(shí)踐結(jié)合基礎(chǔ)上使學(xué)生掌握上述知識(shí)點(diǎn)。

3.4 多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源結(jié)合教學(xué)法

多媒體是多種媒體的綜合，為教學(xué)內(nèi)容承載提供了便利，而教育教學(xué)平臺(tái)提供的眾多線上課程為學(xué)生隨時(shí)、隨地學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。“化纖工藝學(xué)”課程涉及紡絲工藝原理，這些工藝過(guò)程需要相關(guān)設(shè)備輔助完成，設(shè)備對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是陌生的，因此學(xué)生難以很快理解這些原理。將紡絲、后處理設(shè)備的圖片、視頻，模擬紡絲、后加工過(guò)程的動(dòng)畫(huà)以及相關(guān)工廠實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程錄像嵌入到授課PPT中，在講授工藝原理的同時(shí)讓學(xué)生從視覺(jué)上了解相關(guān)設(shè)備，促進(jìn)學(xué)生對(duì)原理部分的及時(shí)消化，學(xué)生還可利用網(wǎng)絡(luò)資源補(bǔ)充、延伸學(xué)習(xí)上述知識(shí)點(diǎn)，拓展認(rèn)知水平。

3.5 科研嵌入式教學(xué)法

任課教師多從事與纖維相關(guān)的科研工作，這些研究工作與創(chuàng)新息息相關(guān)，如果不能將科研嵌入課堂，課堂教學(xué)則勢(shì)必存在盲區(qū)。通常可通過(guò)如下途徑嵌入教師科研成果，一方面，可以招募學(xué)生參與教師的科研工作，讓學(xué)生參與成纖聚合物合成、紡絲成形、改性及功能化、應(yīng)用等環(huán)節(jié)研究工作;另一方面，教師可將自己的科研成果引入課堂，補(bǔ)足、更新教學(xué)內(nèi)容。借助學(xué)生對(duì)科技的好奇心，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的積極性。

3.6 類(lèi)比教學(xué)法

類(lèi)比教學(xué)法就是以學(xué)生熟悉的物體、概念、原理來(lái)講解一個(gè)新的概念、原理、原則，使抽象的概念具體化、形象化、簡(jiǎn)單化的教學(xué)方法。[8]“化纖工藝學(xué)”課程涉及眾多可類(lèi)比學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如溶液、熔體紡絲工藝間的類(lèi)比、同種紡絲法制得的纖維品種間的類(lèi)比、高性能纖維間的類(lèi)比、溶液紡絲工藝中濕法、干法之間的類(lèi)比等。運(yùn)用類(lèi)比教學(xué)法可強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，突出知識(shí)點(diǎn)間的異同，讓學(xué)生在比較中聯(lián)想，具有啟發(fā)思路、舉一反三、觸類(lèi)旁通的作用，幫助學(xué)生融會(huì)貫通所學(xué)的知識(shí)。

3.7 虛擬仿真教學(xué)法

虛擬仿真，作為一種有效的輔助教學(xué)工具，可進(jìn)行情景式、協(xié)作式教學(xué)。[9]“化纖工藝學(xué)”課程教學(xué)離不開(kāi)實(shí)踐，對(duì)于纖維結(jié)構(gòu)、性能測(cè)試與表征實(shí)踐，教師可以為學(xué)生安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)，但對(duì)于紡絲成形、后加工過(guò)程，由于空間以及經(jīng)費(fèi)的限制，學(xué)校不可能擁有所有的成形工藝設(shè)備，這就限制了學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)。這種情況下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就派上了用場(chǎng)，學(xué)生可在虛擬的場(chǎng)景中就像親臨現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)一樣領(lǐng)略纖維成形過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)各環(huán)節(jié)的理解。

3.8 素養(yǎng)輸入教學(xué)法

素養(yǎng)輸入指教學(xué)過(guò)程中除專(zhuān)業(yè)知識(shí)外應(yīng)傳授給學(xué)生的思想、理念、意識(shí)、精神、能力等。工匠精神指堅(jiān)定、踏實(shí)、耐心、細(xì)致的精神特質(zhì)，[10]可督促?gòu)臉I(yè)人員在生產(chǎn)與研究過(guò)程中精益求精，因此，教師須將工匠精神滲透至課堂教學(xué)中。絕大多數(shù)化纖新成果被發(fā)表在英文期刊上，專(zhuān)著也多以英文撰寫(xiě)，這種情況就要求學(xué)生具有閱讀、理解英文資料的能力，由此，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生從外文資料汲取知識(shí)的能力。我國(guó)纖維行業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新，教師須使學(xué)生在其思維體系中建立纖維加工-結(jié)構(gòu)-性能-應(yīng)用間的完整邏輯關(guān)系，使學(xué)生有能力在纖維領(lǐng)域大膽設(shè)想、大膽探索、大膽創(chuàng)新。

4 結(jié)語(yǔ)

作為“化纖工藝學(xué)”課程任課教師，以自己的實(shí)際授課經(jīng)驗(yàn)為支撐，對(duì)授課過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，并以解決相關(guān)問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，提出了幾點(diǎn)教學(xué)改革建議，希望在學(xué)校、學(xué)院支持下，在專(zhuān)業(yè)課任課教師們共同努力下，能夠顯著提升化纖專(zhuān)業(yè)課教學(xué)質(zhì)量，滿(mǎn)足新工科教育要求，為國(guó)家培育纖維領(lǐng)域的創(chuàng)新型人才。

基金項(xiàng)目：天津市虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目“熔體復(fù)合紡絲虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”

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