“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革探索與實(shí)踐

王慶濤，周寶明，馬崇啟，呂漢明，買 巍

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387)

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“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革探索與實(shí)踐

王慶濤，周寶明，馬崇啟，呂漢明，買 巍

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387)

“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院開(kāi)設(shè)的與“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”課程理論教學(xué)相配套的一門重要實(shí)驗(yàn)課。針對(duì)該實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，從教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)考核等方面入手進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。

織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)管理；教學(xué)改革

“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是紡織工程專業(yè)一門重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。作為與“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”課程相配套的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，在我校(天津工業(yè)大學(xué))紡織學(xué)院已開(kāi)設(shè)多年。針對(duì)紡織工程專業(yè)不同方向的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括基本組織織物分析、簡(jiǎn)單織物設(shè)計(jì)與試織、聯(lián)合組織織物分析、復(fù)雜織物設(shè)計(jì)與試織等織物分析與織物設(shè)計(jì)兩大類。由于該實(shí)驗(yàn)課程為分析設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，其綜合性、設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，為進(jìn)一步提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)院將其設(shè)置為一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程。

一、 “織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

在“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，織物組織分析實(shí)驗(yàn)由于項(xiàng)目較多，傳統(tǒng)的講授方法讓學(xué)生難以掌握，部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有興趣，學(xué)生參與感不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想?？椢锝M織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)由于工藝流程較長(zhǎng)、工藝參數(shù)較多，學(xué)生往往無(wú)從下手，而實(shí)驗(yàn)工藝的制訂、上機(jī)參數(shù)的審核、實(shí)驗(yàn)機(jī)臺(tái)運(yùn)行的監(jiān)控等工作均由實(shí)驗(yàn)教師一對(duì)一進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)。但是小樣機(jī)臺(tái)數(shù)量較多，參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)也較多，極大地增加了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的難度，并且實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，難免會(huì)出現(xiàn)由于學(xué)生盲目操作，造成實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤、無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)、機(jī)器設(shè)備損壞甚至發(fā)生人身傷害事故等問(wèn)題[1]。分析原因：一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法過(guò)于單一，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課缺乏興趣，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性低；二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式落后，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源分配不均，部分學(xué)生沒(méi)有得到充分的指導(dǎo)。因此“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)必須進(jìn)行改革和創(chuàng)新。

二、 “織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革

針對(duì)“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們從教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)考核等方面入手進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。

1． 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)的講解、板書、演示操作等實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課缺乏興趣、參與感差。為此我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)方法上做了以下改革與創(chuàng)新：

(1) 采用多媒體與操作演示相結(jié)合的教學(xué)方式。制作織物結(jié)構(gòu)分析和織物組織設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的PPT課件，利用文本、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體手段講授實(shí)驗(yàn)課程[2]，同時(shí)錄制實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程演示視頻，將理論知識(shí)與實(shí)際動(dòng)手操作相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣。通過(guò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)PPT課件與操作演示視頻等教學(xué)方式，讓學(xué)生更清晰直觀地了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，熟悉實(shí)驗(yàn)操作步驟。

(2) 使用CAD模擬設(shè)計(jì)教學(xué)軟件。對(duì)于織物組織設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，我們引進(jìn)了國(guó)際領(lǐng)先的法國(guó)Lectra織物CAD模擬設(shè)計(jì)軟件[3]，完成織物組織設(shè)計(jì)、顏色搭配、紗線選擇、工藝參數(shù)制訂、織物外觀模擬、打印輸出等一系列織物設(shè)計(jì)流程。使織物設(shè)計(jì)作品從風(fēng)格、外觀、配色等多個(gè)方面更貼近學(xué)生的設(shè)計(jì)理念，避免出現(xiàn)最后織出的成品與所設(shè)計(jì)的紋樣出現(xiàn)很大差異而無(wú)法達(dá)到學(xué)生設(shè)計(jì)的理想效果，甚至出現(xiàn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤不得不返工重新設(shè)計(jì)并織造的現(xiàn)象。提高了織物組織設(shè)計(jì)的效率，使學(xué)生在紡織產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方面得到了鍛煉，學(xué)習(xí)自主性與實(shí)踐動(dòng)手能力均有所提高。

(3) 自主開(kāi)發(fā)圖案設(shè)計(jì)教學(xué)軟件。我校紡織實(shí)驗(yàn)室根據(jù)織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，自主開(kāi)發(fā)了圖案設(shè)計(jì)教學(xué)軟件。一方面，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師不再需要在黑板上繪制織物組織圖、上機(jī)圖，可采用圖案設(shè)計(jì)教學(xué)軟件將織物組織圖和上機(jī)圖等顯示在屏幕上，清晰明了且方便快捷；另一方面，不同于商業(yè)化織物CAD設(shè)計(jì)軟件，學(xué)生可在課下自主學(xué)習(xí)中使用該教學(xué)軟件[4]，無(wú)需在普通意匠紙上繪制上機(jī)圖。同時(shí)該軟件還提供了紋板圖輸出接口，學(xué)生可將設(shè)計(jì)好的紋板圖直接導(dǎo)入到學(xué)院自主研發(fā)的數(shù)字化小樣織機(jī)設(shè)備中，無(wú)需通過(guò)織機(jī)設(shè)備上的觸摸屏輸入紋板圖，這樣可避免出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤，提高了實(shí)驗(yàn)效率。圖案設(shè)計(jì)教學(xué)軟件的界面如圖1所示。

圖1 圖案設(shè)計(jì)教學(xué)軟件

2． 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式

在“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程中，織物組織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所占比重較大。而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于每次上課班級(jí)人數(shù)較多，設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師往往要花很長(zhǎng)時(shí)間對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行審核，個(gè)別學(xué)生在未通過(guò)審核的情況下便盲目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤甚至損壞機(jī)器。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室小樣織機(jī)集中管理水平落后、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理欠佳等現(xiàn)象，我校紡織實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)了小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化和信息化管理。

(1) 教學(xué)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，所設(shè)計(jì)的小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)主要具有以下功能：①上位機(jī)對(duì)小樣織機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，可查看小樣機(jī)臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，讀取任意運(yùn)行機(jī)臺(tái)的紋板圖、所織緯紗數(shù)等工藝參數(shù)，并可實(shí)時(shí)審核與修改紋板圖；②可讀取學(xué)生的個(gè)人信息和經(jīng)紗密度、筘號(hào)、幅寬等實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)，由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師統(tǒng)一審核，合格后學(xué)生方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并且系統(tǒng)可將實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)存儲(chǔ)到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中；③能夠?qū)v史工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)查詢與修改。

小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)平臺(tái)由實(shí)驗(yàn)室小樣織機(jī)設(shè)備等硬件與管理系統(tǒng)軟件組成。硬件部分主要由上位PC機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、小樣織機(jī)設(shè)備等組成，各臺(tái)小樣織機(jī)通過(guò)高速網(wǎng)線與上位機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器聯(lián)接建成局域網(wǎng)，在同一網(wǎng)段內(nèi)每臺(tái)小樣織機(jī)分配一個(gè)獨(dú)立的IP地址，這樣實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可通過(guò)上位機(jī)對(duì)所有小樣織機(jī)進(jìn)行管理。軟件部分采用MATLAB語(yǔ)言與SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，主要由通信模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、上機(jī)圖審核模塊組成。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可通過(guò)系統(tǒng)的通信模塊實(shí)現(xiàn)小樣織機(jī)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視管理，數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)信息的統(tǒng)一審核管理功能。利用上機(jī)圖審核模塊可使實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師與學(xué)生方便快捷地完成紋板圖的輸入、審核、修改、下傳等一系列操作，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理效率。小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)的控制界面如圖2所示。

圖2 管理系統(tǒng)控制界面

(2) 教學(xué)管理系統(tǒng)應(yīng)用。小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)可使實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師與學(xué)生方便快速地完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的審核、修改等工作，提高了教學(xué)管理效率。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)需要對(duì)所設(shè)計(jì)的織造小樣面料工藝參數(shù)進(jìn)行登記，紋板圖可通過(guò)觸摸屏輸入或直接由圖案設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)入到織機(jī)的可編程序控制器(PLC)中，可將織物組織、經(jīng)紗密度、幅寬等工藝參數(shù)制成Excel工藝單。首先實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師完成所有實(shí)驗(yàn)工藝單的讀取與審核，確定工藝參數(shù)設(shè)置是否正確，然后通過(guò)通信模塊依次讀取紋板圖并進(jìn)行審核，確認(rèn)無(wú)誤后學(xué)生方可上機(jī)操作。

在多臺(tái)小樣織機(jī)同時(shí)織造過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可通過(guò)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)取任意機(jī)臺(tái)的紋板圖、所織造緯紗數(shù)、織機(jī)運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可即時(shí)糾正，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、集中管理。同時(shí)所讀取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的歷史查詢、修改、更新等功能，系統(tǒng)還可將紋板圖生成JPEG、PNG等多種圖片格式以用于其他場(chǎng)合。

3． 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式主要依據(jù)學(xué)生所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容，再結(jié)合學(xué)生的出勤情況以及課堂表現(xiàn)等給出最終成績(jī)，這種考核方式對(duì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的客觀性要求較高。由于每次參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生較多，教師難以對(duì)每個(gè)學(xué)生的平時(shí)上課表現(xiàn)給出客觀的評(píng)價(jià)，所以必須對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式進(jìn)行改進(jìn)。

(1) 織物組織分析類實(shí)驗(yàn)的考核。根據(jù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)將實(shí)驗(yàn)成績(jī)分為預(yù)習(xí)成績(jī)、課堂成績(jī)、報(bào)告成績(jī)?nèi)糠?。預(yù)習(xí)成績(jī)主要考核學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)預(yù)習(xí)情況對(duì)每個(gè)學(xué)生有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)；課堂成績(jī)主要考核學(xué)生上課回答問(wèn)題及出勤情況，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)預(yù)習(xí)情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行課上提問(wèn)與互動(dòng)，并給出相應(yīng)的課堂成績(jī)；報(bào)告成績(jī)除了考核實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外，還包括學(xué)生的實(shí)驗(yàn)分析及所做實(shí)驗(yàn)的自我評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師綜合這兩部分內(nèi)容給出最終報(bào)告成績(jī)，避免了實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲敷衍等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

(2) 織物組織設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)的考核。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師依托小樣織機(jī)信息化教學(xué)管理系統(tǒng)對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容以及所織造小樣面料的分析報(bào)告給出最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)。由于織物組織設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)從工藝設(shè)計(jì)到最后完成小樣面料成品的時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)的綜合性強(qiáng)，單一的根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考核的方式無(wú)法對(duì)學(xué)生做出客觀評(píng)價(jià)，因而實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在工藝設(shè)計(jì)、整經(jīng)穿經(jīng)、上機(jī)織造等各個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)打分，同時(shí)要求學(xué)生對(duì)所織造的小樣面料進(jìn)行分析，并撰寫織物面料分析報(bào)告，最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

三、 改革成效

從教學(xué)方法、教學(xué)管理、教學(xué)考核三個(gè)方面對(duì)“織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)進(jìn)行改革，充實(shí)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平，完善了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教學(xué)考核機(jī)制。這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式在我校紡織工程專業(yè)2012、2013級(jí)學(xué)生中試行，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果顯著提高，激發(fā)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)興趣和熱情，提高了學(xué)生運(yùn)用紡織專業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。學(xué)生自主設(shè)計(jì)加工的織物面料作品在第七屆“中國(guó)高校紡織品設(shè)計(jì)大賽”中獲得一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，優(yōu)秀獎(jiǎng)若干。學(xué)生的綜合素質(zhì)得到提高，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的預(yù)期目標(biāo)。

[1] 周寶明，王建坤，劉建中，等. “紗線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].紡織服裝教育,2014,29 (1): 67-69.

[2] 于勤，倪春鋒，陳在鐵. “織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”課程的信息化教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 紡織服裝教育, 2015, 30(4): 321-323.

[3] 荊妙蕾，王建坤，張毅. 高校紡織品設(shè)計(jì)專業(yè)方向建設(shè)的研究與實(shí)踐[J]. 紡織服裝教育, 2014,29 (2):109-111.

[4] 潘如如，王鴻博，高衛(wèi)東.“織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].紡織服裝教育,2015,30(4):324-326.

天津工業(yè)大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2014-3-03)

王慶濤(1988—)，男，遼寧本溪人，助教，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)字化紡織技術(shù)。E-mail:wqthc@126.com

G642.0

A

2095-3860(2016)05-0383-03