基于學(xué)科交叉融合的《非織造學(xué)》課程教學(xué)改革探討

陳明星，張 威

（河北科技大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，河北 石家莊 050018）

學(xué)科交叉融合在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中扮演著越來(lái)越重要的角色，是現(xiàn)階段科研工作以及基礎(chǔ)教育工作發(fā)展的熱點(diǎn)，也將是必然趨勢(shì)[1]。我國(guó)在《關(guān)于高等學(xué)校加快“雙一流”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出，多學(xué)科的交叉、融合以及滲透有利于培養(yǎng)新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)、提升創(chuàng)新能力，進(jìn)而突出科學(xué)的長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值。單一化學(xué)科的深耕細(xì)作，僅從一個(gè)角度很難全面、深刻、系統(tǒng)、完整地看到事物的全貌，已經(jīng)到了瓶頸期，很難再有新的重大突破。現(xiàn)階段行業(yè)的發(fā)展以及民生大計(jì)的發(fā)展，需要高校從深度到廣度進(jìn)行多元化、多層次的創(chuàng)新發(fā)展的轉(zhuǎn)變[2-3]。學(xué)科交叉已成為當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的主要趨勢(shì)，更是推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的主要?jiǎng)恿χ弧ｉ_(kāi)展多學(xué)科交叉可以從多視角、多維度、多方向打破技術(shù)、行業(yè)壁壘，取得多角度、快腳步的研究進(jìn)展[4]。

非織造工業(yè)是紡織工業(yè)的“新興產(chǎn)業(yè)”，它是源于紡織又不同于傳統(tǒng)紡織的新型纖維材料加工技術(shù)，如圖1 所示，它突破了傳統(tǒng)紡織原理，綜合了紡織、高分子材料、化工、造紙以及現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的知識(shí)，并充分結(jié)合和運(yùn)用了諸多現(xiàn)代智能化高新技術(shù)。作為多學(xué)科深度交叉融合的產(chǎn)物，非織造工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展離不開(kāi)多學(xué)科交叉融合的帶動(dòng)[5]?！斗强椩鞂W(xué)》作為非織造學(xué)科的核心課程之一，它綜合了紡織、高分子材料、造紙、化工和機(jī)械等多學(xué)科內(nèi)容，在授課和學(xué)習(xí)過(guò)程中，如僅拘泥于傳統(tǒng)紡織學(xué)科的知識(shí)體系，則很難將課程內(nèi)容講透徹，更難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生也無(wú)法很好地掌握相關(guān)內(nèi)容，這對(duì)課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)是不利的。基于河北科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱我校）紡織工程專業(yè)開(kāi)設(shè)課程的特點(diǎn)，有必要在傳統(tǒng)紡織學(xué)科知識(shí)體系的基礎(chǔ)上，將其他交叉學(xué)科的知識(shí)體系適當(dāng)引入到《非織造學(xué)》課程授課和學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，打破學(xué)科發(fā)展的瓶頸，使課程建設(shè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

圖1 《非織造學(xué)》交叉學(xué)科示意圖

1 開(kāi)展學(xué)科交叉的必要性

近年來(lái)以非織造材料為代表的紡織品行業(yè)發(fā)展較為迅速，更加廣泛應(yīng)用于生物工程、環(huán)境化工、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保防護(hù)、土木工程等國(guó)民經(jīng)濟(jì)多個(gè)領(lǐng)域，是紡織產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其正以高質(zhì)量、高速度和高效率的方式融入及改善人們的日常生活和生產(chǎn)。新冠肺炎疫情的爆發(fā)及非織造材料在疫情防控中所發(fā)揮的重要作用，使得非織造材料在世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，人們對(duì)非織造材料的重視程度達(dá)到了前所未有的程度，對(duì)非織造人才的需求也迅速增長(zhǎng)[6]。

非織造行業(yè)發(fā)展較為迅速，新材料和新產(chǎn)品日新月異、不斷更新，基于這種現(xiàn)代紡織材料創(chuàng)新發(fā)展的重大需求，培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)下行業(yè)需求的專業(yè)能力過(guò)硬、知識(shí)范圍廣、具有前瞻性的人才成為急需，對(duì)學(xué)生相關(guān)交叉學(xué)科知識(shí)的儲(chǔ)備提出了新要求?！斗强椩鞂W(xué)》是紡織工程專業(yè)學(xué)生本科階段核心必修課程之一，課程體系主要涵蓋了非織造材料加工工藝以及理論、設(shè)備機(jī)構(gòu)原理以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能測(cè)試方法等主要內(nèi)容，涉及知識(shí)面較為廣泛，需要學(xué)生對(duì)相關(guān)的機(jī)械、化學(xué)、高分子材料等方面知識(shí)進(jìn)行多方位學(xué)習(xí)。因此，對(duì)于《非織造學(xué)》課程的講授和學(xué)習(xí)，需要教師和學(xué)生突破學(xué)科間壁壘，進(jìn)行適度的學(xué)科交叉與融合，才能更好地將課程知識(shí)講授好，學(xué)生才能將課程內(nèi)容內(nèi)化吸收好，從而達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目的。

2 開(kāi)展學(xué)科交叉的可行性

《非織造學(xué)》涵蓋了紡織、高分子材料、化工、機(jī)械和造紙等相關(guān)學(xué)科部分內(nèi)容，進(jìn)行學(xué)科間交叉、滲透，有利于推進(jìn)紡織與其他學(xué)科的融合發(fā)展。以《非織造學(xué)》所涉及的主要課程內(nèi)容為例，簡(jiǎn)單介紹非織造與其他學(xué)科交叉的情況。在梳理成網(wǎng)工藝中，涉及到傳統(tǒng)紡織課程《紡紗學(xué)》的相關(guān)內(nèi)容；濕法成網(wǎng)的工藝與濕法造紙工業(yè)非常相似，與造紙學(xué)科有所交叉。在纖網(wǎng)化學(xué)加固過(guò)程中，需要使用多種化學(xué)粘合劑，與化學(xué)學(xué)科有一定交叉。在聚合物直接成網(wǎng)工藝（紡粘、熔噴等）中，與高分子材料學(xué)科中化學(xué)纖維的加工具有十分緊密的聯(lián)系，需要學(xué)生對(duì)高分子材料的加工和物化性能進(jìn)行學(xué)習(xí)；同時(shí)，關(guān)于螺桿的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、噴絲板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)等內(nèi)容，需要學(xué)生掌握與此相關(guān)的機(jī)械學(xué)科知識(shí)。我校《非織造學(xué)》課程開(kāi)設(shè)初期，專業(yè)教師主要來(lái)自于紡織專業(yè)，隨著課程建設(shè)的深化，增加了化纖和高分子材料等專業(yè)等相關(guān)專業(yè)教師，教師的專業(yè)背景相對(duì)合理，具有較強(qiáng)的學(xué)科專業(yè)交叉性。綜上，基于《非織造學(xué)》開(kāi)展學(xué)科交叉具有廣泛可行性和重要現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)《非織造學(xué)》課程的教學(xué)改革具有重要意義，可有力推動(dòng)課程的建設(shè)和發(fā)展。

3 開(kāi)展學(xué)科交叉的措施

學(xué)科交叉融合不是多門(mén)學(xué)科的簡(jiǎn)單堆積和拼湊，學(xué)科間的交叉融合要具有一定的基礎(chǔ)，生硬和簡(jiǎn)單的拼湊堆積無(wú)法做到相關(guān)學(xué)科的有效交叉和融合。一般來(lái)說(shuō)，各高校都具有一定程度的學(xué)科交叉基礎(chǔ)，而結(jié)合我校紡織學(xué)科實(shí)際及相關(guān)課程教師配置，基于《非織造學(xué)》開(kāi)展學(xué)科交叉，主要通過(guò)圖2 所示幾種途徑進(jìn)行。

圖2 促進(jìn)學(xué)科交叉途徑

3.1 創(chuàng)新教學(xué)手段

基于線上線下混合式教學(xué)，對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行創(chuàng)新。傳統(tǒng)課堂以教師為主導(dǎo)的灌輸式教學(xué)，無(wú)法兼顧學(xué)生的個(gè)性化需求，課時(shí)和講授內(nèi)容也相對(duì)有限?，F(xiàn)代科技的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，在信息智能性、便利性越來(lái)越深入到人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，也給教育領(lǐng)域帶來(lái)了諸多資源和便利?；ヂ?lián)網(wǎng)+教育模式的引入正逐漸影響及改變著傳統(tǒng)教學(xué)方式，利用線上平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)師生、生生之間無(wú)障礙的互動(dòng)交流，為課下師生互動(dòng)提供了有利工具，可以有效彌補(bǔ)教師課堂教學(xué)和學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的不足，為學(xué)科交叉知識(shí)的學(xué)習(xí)提供了可行性。

在《非織造學(xué)》課程授課過(guò)程中，教師可利用線下課堂對(duì)課程基礎(chǔ)理論知識(shí)和課程重點(diǎn)及難點(diǎn)進(jìn)行詳盡的闡述，引導(dǎo)學(xué)生思考、進(jìn)行課堂討論，為學(xué)生掌握課程重難點(diǎn)知識(shí)打牢基礎(chǔ)。課前或課后，可充分利用線上教學(xué)平臺(tái)，將線下課堂未覆蓋的知識(shí)形成微課，并對(duì)設(shè)備、工藝流程采用動(dòng)畫(huà)、視頻的形式呈現(xiàn)?？稍诰€上教學(xué)平臺(tái)建立學(xué)科交叉專欄，將其他相關(guān)學(xué)科擴(kuò)展知識(shí)加以多形式補(bǔ)充，進(jìn)行創(chuàng)新式、開(kāi)放式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)科交叉內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣。以“學(xué)習(xí)通”平臺(tái)為例，教師可以充分將平臺(tái)現(xiàn)有視頻資源加入到課程學(xué)習(xí)資料里，然后將其發(fā)送給學(xué)生，同時(shí)，也可以將教師整理的工藝視頻等上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)，更加方便學(xué)生在學(xué)有余力時(shí)對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

線上線下相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)體系的多角度覆蓋，滿足學(xué)生系統(tǒng)化、個(gè)性化、多層次、多維度的學(xué)習(xí)需求。同時(shí)，這種教學(xué)模式可以有效地解決學(xué)習(xí)資源不足、課時(shí)不足的問(wèn)題，也可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生對(duì)課程知識(shí)及相關(guān)學(xué)科交叉知識(shí)的理解和運(yùn)用能力。

3.2 創(chuàng)新教學(xué)機(jī)制

注重實(shí)踐教學(xué)，對(duì)教學(xué)機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新?！斗强椩鞂W(xué)》主要講述新型纖維材料加工技術(shù)，課程涉及內(nèi)容廣泛，不同的生產(chǎn)工藝需要不同的設(shè)備進(jìn)行配合，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，單一的理論教學(xué)很難達(dá)到令人滿意的效果。因此，要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)機(jī)制，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將理論知識(shí)落地于實(shí)際設(shè)備和工藝流程上，在實(shí)踐中鞏固和加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，是提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的必要手段。注重實(shí)踐教學(xué)不僅可以加深學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，還能夠讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中，深刻認(rèn)識(shí)到學(xué)科交叉融合在實(shí)際生產(chǎn)中的重要性。

目前，受制于教學(xué)設(shè)備偏少的影響，在實(shí)際實(shí)踐教學(xué)中，教學(xué)理論往往較先進(jìn)，實(shí)踐卻較落后，兩者之間存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象[7]，因此，實(shí)踐教學(xué)的形式可以多樣化進(jìn)行。首先，對(duì)于交叉性較強(qiáng)的內(nèi)容，例如，紡粘和熔噴非織造材料生產(chǎn)工藝流程，可以利用學(xué)校所擁有的紡粘/熔噴復(fù)合非織造材料生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)將理論教學(xué)有機(jī)融入到實(shí)踐過(guò)程中。在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)過(guò)程中，可以激發(fā)學(xué)生帶著疑問(wèn)去主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)目的。除進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)外，我校設(shè)立了紡粘/熔噴復(fù)合材料生產(chǎn)大型綜合實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)踐，進(jìn)而促使學(xué)生對(duì)自身學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢驗(yàn)；其次，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)，讓學(xué)生進(jìn)一步理解學(xué)科交叉在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科交叉知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。此外，還可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)和學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，以及主動(dòng)學(xué)習(xí)的務(wù)實(shí)精神。通過(guò)進(jìn)行多種形式的實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)踐中加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并意識(shí)到學(xué)科外延交叉的重要性。

3.3 開(kāi)展論壇交流

為進(jìn)一步延伸學(xué)生的學(xué)習(xí)思路和教師的授課方向，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于非織造材料應(yīng)用領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，可以邀請(qǐng)相關(guān)專家學(xué)者開(kāi)展論壇交流。面對(duì)非織造材料行業(yè)發(fā)展較為迅速、新材料和新產(chǎn)品日新月異、不斷更新的事實(shí)，《非織造學(xué)》課程教學(xué)在進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)培養(yǎng)的同時(shí)，要兼顧培養(yǎng)能夠與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)需求相適應(yīng)的專業(yè)人才。因此，要采取適當(dāng)措施解決傳統(tǒng)紙質(zhì)教材對(duì)教學(xué)內(nèi)容單一學(xué)科的限定及專業(yè)知識(shí)技能的滯后問(wèn)題。

為此，可聘請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)知名專家學(xué)者開(kāi)展學(xué)術(shù)報(bào)告，通過(guò)專家學(xué)者關(guān)于學(xué)科前沿、社會(huì)需要、學(xué)科交叉點(diǎn)的講述，開(kāi)拓學(xué)生的視野，打開(kāi)思路，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而豐富學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備體系。還可鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)有余力的情況下積極參與相關(guān)的科研項(xiàng)目，例如，大學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和教師科研項(xiàng)目等。通過(guò)參與科研項(xiàng)目，學(xué)生進(jìn)一步了解學(xué)科前沿最新成果和學(xué)科交叉在科研創(chuàng)新中的重要作用。通過(guò)專家學(xué)者的講述及學(xué)生實(shí)地參與科研項(xiàng)目等途徑，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣和欲望，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)突破課本理論知識(shí)的限制，從而實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)學(xué)習(xí)向創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)變、單學(xué)科專業(yè)主體向多學(xué)科專業(yè)的交叉融合。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著學(xué)科知識(shí)的迅速發(fā)展，學(xué)科間的邊界愈加模糊，學(xué)科間的交叉融合、相互作用更加迅速。非織造行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)多學(xué)科間的交叉融合，因此，在講授和學(xué)習(xí)《非織造學(xué)》課程內(nèi)容時(shí)，多學(xué)科間的交叉融合具有重要現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，本研究從優(yōu)化教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)機(jī)制、延伸學(xué)習(xí)思路等方面對(duì)促進(jìn)多學(xué)科間交叉融合、提升人才綜合創(chuàng)新能力提出相應(yīng)措施。通過(guò)教學(xué)和學(xué)習(xí)方式的改進(jìn)，促使教師和學(xué)生發(fā)散跨學(xué)科思維、激發(fā)創(chuàng)新靈感，提高學(xué)生綜合創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目的。