“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程建設探索

閆 靜，望希言，朱 寧，楊 光

(天津工業大學 紡織科學與工程學院，天津 300387)

我國是一個紡織大國，向紡織強國的邁進需要先進紡織技術的支撐。目前，我國紡織行業正處于轉型升級的重要時期，智能電子紡織是傳統紡織提質升級的一個重要著力點。隨著物聯網及現代紡織技術的發展，可穿戴智能電子紡織品受到越來越多的關注，但相關內容還處于研究階段，尚未形成系統的知識體系進入課堂。我校(天津工業大學)紡織科學與工程學科為“雙一流”建設學科，為助力學科發展和學生培養，率先面向紡織工程專業碩士研究生開設了“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程，旨在使學生了解可穿戴智能電子紡織品的發展歷程、研究方向、應用領域及最新研究進展。本文將從該課程建設的必要性、方法及內容、存在問題及改進措施等方面進行探討。

一、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程開設的必要性

1. 行業發展的需求

可穿戴技術(wearable technology，WT)，最早是20 世紀 60 年代由美國麻省理工學院媒體實驗室提出的一項創新技術。利用該技術，可以把多媒體、傳感器和無線通信等技術嵌入人們的衣物，可支持手勢和眼動操作等多種交互方式，主要探索和創造能直接穿在身上或整合進穿戴者衣服、配件的設備[1]。起初該技術發展較慢，并未得到廣泛的關注。從2010年開始，可穿戴技術逐漸成為產業和學術熱點，并進入大眾視野。可穿戴產品可廣泛應用于健康醫療、養老健身、生物工程、移動通信、時尚文化、教育和工業等領域，例如智能電子服裝可以給軍人用的電子設備供電，檢測工作環境中的有害氣體，觀測軍人的身體狀況、受傷情況，傳輸位置信息等；在醫療方面，檢測病人的心跳、呼吸、情緒等狀況[2]。但市場上推出的如智能眼鏡、智能手表、智能腕帶、智能臂環等產品[3]，基本上是可“戴”或者是將電子元件植入到紡織品中，還沒有真正地實現穿著的功能。理想的可穿戴智能電子紡織品是以纖維、紗線或織物為載體，集柔性、輕便、可水洗、自供能、傳感等特點為一體的智能紡織產品[4-5]。秉著對美好生活的向往，人們為開發真正的可穿戴智能紡織品不斷奮斗著，很多研究工作者致力于開發性能優異的產品。我校設有可穿戴電子與智能紡織服裝技術國際合作研究中心，很多教師也在致力于該方向的研究，但目前還未開設相關課程。因此，開設“可穿戴智能電子紡織品”課程很有必要，可以將最前沿的知識系統地傳授給學生，使其為可穿戴智能電子紡織品的發展貢獻力量。

2. 人才培養的需求

研究生教育是為了培養掌握專門技術的高級專門人才，也是為我國科技發展儲備生力軍。為提升我校紡織工程專業碩士研究生在可穿戴智能電子紡織品方向的科研探索能力，使其了解科技前沿、拓寬學術視野、激發創新能力，為可穿戴智能電子紡織品的研究提供新鮮血液，學校開設了“可穿戴智能電子紡織品”課程，使學生通過對可穿戴智能電子紡織品相關知識的學習和探討，掌握可穿戴智能電子紡織品開發的關鍵技術及發展趨勢。為提升碩士研究生的國際視野，增強學生英文文獻的學習能力，促使其走向世界，該課程采用中英雙語教學，同時滿足了研究生需掌握一門外語的培養需求。

二、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程建設內容

1. 師資建設

課程建設的首要任務是抓好師資建設。教師教學能力的強弱和水平的高低是決定課程建設優劣的關鍵。該課程的負責人具有良好的師德師風，愛崗敬業，以身作則，能夠給學生正確的引導；具有海外留學背景，具有較強的英語聽說讀寫能力，能夠勝任課程的英語教學；擁有博士學位，研究方向為智能紡織品，身處教學科研一線，對可穿戴智能電子紡織品有較深入的研究，并取得了一定的科研成果；具有良好的學習背景和豐富的工作經驗，可以將教學和科研相融合，同時始終關注科技前沿，探索教學方法，不斷提升教學和科研能力，保證教學質量和水平。

2. 教材建設

可穿戴智能電子紡織品的關鍵技術是紡織、非織造、物理、化學、生物、計算機等多學科的交叉融合。很多研究已經實現紡織和功能材料的完美融合，獲得了理想的使用性能。目前可穿戴智能電子紡織品相關書籍有Gang Wang等編著的FlexibleandWearableElectronicsforSmartClothing、Xiaoming Tao編著的HandbookofSmartTextiles、Tilak Dias編著的ElectronicTextiles:SmartFabricsandWearableTechnology和J. McCann等編著的SmartClothesandWearableTechnology。但這些書籍內容都有各自的局限性，不能作為單一的教材使用。相關研究成果大多以科技論文的形式發表，仍處于基礎研究階段，沒有智能電子紡織品基礎的學生難以快速入門。我們結合上述幾本專著以及大量科研人員發表的學術論文，歸納總結出適合紡織工程專業學生的內容系統、豐富、前沿的教學材料，并根據學科發展的前沿技術不斷更新。

3. 教學內容建設

“可穿戴智能電子紡織品”課程首先介紹可穿戴智能電子紡織品的發展歷程，然后按功能分類介紹各類可穿戴智能電子紡織品的結構、功能、工作原理及應用等。課程的教學目的是使學生掌握可穿戴智能電子紡織品基礎知識和相關英文表達；較系統地學習可穿戴智能電子紡織品研發的關鍵技術，了解其存在的問題、可能的解決方案及發展趨勢。該課程的教學內容如表1所示。例如講授第三章能源收集中壓電納米發電機時，從基礎理論方面分別介紹壓電效應、壓電材料以及壓電納米發電機的概念、工作原理和研究現狀，并結合案例分析存在的問題，探討解決方法。在雙語教學的過程中，讓學生掌握專業英語詞匯，如piezoelectric nanogenerator(壓電納米發電機)、energy harvesting(能源采集)、conductivity(導電性)等單詞及相關描述的句式。

三、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程的教學實踐

1. 教學方法

由于可穿戴智能電子紡織品是一種實用性產品，其設計涉及多學科的基礎知識，因此該課程從理論和案例兩個方面進行教學。首先，介紹電子紡織品的基本概念、工作原理、材料選取、構建方法、性能表征、應用前景等，采用多媒體教學方式，運用圖片和視頻來豐富教學內容，增強學生的感性認識。其次，結合實際應用開展案例教學，對每一類型產品的應用需求選擇相關案例，從選材、制備、測試、應用等方面系統地進行介紹。在教學過程中，為了激發學生的學習熱情，調動其學習主動性，增強課堂互動性，在講解關鍵知識點之前，鼓勵學生積極思考并回答問題。例如，在“導電材料”這一章中，可以向學生提問“導電材料有哪些？”“導電聚合物的導電機理是什么？”讓學生帶著問題進行系統學習。

表1 “可穿戴智能電子紡織品”雙語課程教學內容

為了使學生在學習可穿戴智能電子紡織品知識的同時掌握相應的專業英語，該課程采用中英雙語教學。(1)我們編寫了全英文教材，上課時讓學生朗讀并翻譯其中的重點內容，這有利于學生掌握英語單詞和句子。(2)教學中使用的視頻都是全英文的，以提高學生對雙語課程的學習興趣，提升英語聽說能力。(3)布置的作業要求學生用英文完成，包括讓學生就自己感興趣的可穿戴智能紡織品，選擇一篇英文學術論文進行學習和介紹，培養學生的科技論文閱讀能力。通過以上三個措施，使學生的英語聽說讀寫能力得到有效提升。

2. 考核方式

為了檢驗學生的學習效果，客觀、準確、全面地反映學生對知識的掌握程度，以促進課程建設和教學改革，該課程的考核由考勤(10%)、學習報告(30%)和期末考試(60%)三部分組成。考勤的目的在于督促學生學習，保證其參與課堂教學。由于學生對該課程的學習積極性較高，基本能保證滿勤。在內容講完之后，學生選取其感興趣的一種可穿戴智能電子紡織品進行系統深入學習，提出一種產品的設計方案，撰寫學習報告，并對學習成果進行匯報。因為可穿戴智能電子紡織品的開發還處于初級階段，需要大量的探索和創造來滿足應用需求。這部分考核主要是強化學生對所學知識的理解，激發其創作靈感，開拓其探索精神，運用多學科的知識解決實際問題。學生都能根據自己的學習情況提出研究方案，有些學生還結合自己的研究方向提出了創新性課題，獲得了很好的學習效果。在該項考核中鼓勵學生用英語匯報，鍛煉其學術英語口語表達能力。期末考試主要是考查學生對課程基礎知識的理解和掌握情況，題型包括選擇題、名詞解釋和簡答題，同時含有中英文題，題量和難度中等。從考核結果可知，學生基本掌握了課程的基礎知識，但也存在一些問題，需要在今后的教學中加以改進，加強對難點問題的講解。該課程的考核方式較好地評價了教學效果，有助于課程的持續改進。

四、存在問題及改進措施

“可穿戴智能電子紡織品”課程開設2年以來，受到越來越多學生的歡迎，選修該課的學生人數大幅增加，表明研究生對先進紡織技術的關注以及對該課程的認可。但是在教學過程中也發現一些問題。

(1)課程內容具有跨學科、高技術的特點，涉及領域廣、知識量大、理論性強，而且研究成果都是最新的，學生在理解上存在一定的困難。有一些內容經過教師的講解之后，學生并不能完全理解，尤其是對一些基本原理、設計方法等。我們將進一步優化教學內容，使學生充分掌握重點內容，對有些內容學生僅需了解。同時，加強與學生的互動，在課程講解完之后讓學生對相關內容進行復述，如有不完全明白的地方，教師進一步講解。除了采用多媒體手段講解理論知識外，還可以讓學生進入實驗室現場觀察研究情況，這不僅可加深學生對基礎知識的理解，而且還可了解設計過程中需要考慮的問題以及可行的解決方法。

(2)課程與研究生自身課題的結合度較弱。課程學習和科學研究是研究生階段的重要工作，如果能把兩者相結合，學以致用才能達到理想的效果。研究生的研究方向不一，課程所教內容可能與學生的研究課題關聯不大，造成教學與科研的脫節。因此，在教學過程中教師應該了解學生的知識需求及科研中遇到的問題，多介紹一些與學生研究課題相關的內容，幫助其科研創新及解決問題。

(3)研究生的專業英語水平仍較薄弱，專業詞匯量不足，導致課堂教學效率不高，同時學生的英語口語表達能力較差。為此教師要指導學生課前預習，提前解決生詞及發音問題，增加學生在課堂上的口語表達機會，糾正其表達不準確、不恰當的地方，提高其專業英語理解和表達能力。

五、結語

“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程適應時代潮流，緊跟科技前沿，為學生提供最新的可穿戴智能電子紡織品知識；雙語課程教學使學生在掌握基礎知識的同時學習相應的英文表述，提高其專業英語水平；采用教師講授及學生選題研究匯報的教學形式，提高學生的學習興趣及對知識的把握程度。該課程的開設及持續改進對我校紡織科學與工程學科的發展及研究生培養具有積極作用。