以工程素質(zhì)和能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)探索

黃 娟， 張如全， 劉延波， 鄒漢濤， 張 明， 陳志軍， 韋 煒

(武漢紡織大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430200)

我國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)明確指出，必須通過(guò)實(shí)踐類(lèi)課程提高學(xué)生利用工程知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。在“新工科”建設(shè)背景下，不僅理論課程開(kāi)展教學(xué)改革[1-3]，實(shí)踐課程也紛紛進(jìn)行教學(xué)探索[4-7]?！胺强椩鞂W(xué)實(shí)驗(yàn)”是非織造材料與工程專(zhuān)業(yè)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)非織造專(zhuān)業(yè))的基礎(chǔ)實(shí)踐課程，該課程教學(xué)亦是非織造專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。依據(jù)國(guó)家工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生工程能力培養(yǎng)的要求和基于非織造產(chǎn)業(yè)對(duì)教研產(chǎn)融合型工程技術(shù)人才的迫切需求，“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

一、“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.內(nèi)容多、課時(shí)少

“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”是我校(武漢紡織大學(xué))非織造專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)中的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程。該課程分為“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅰ”和“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅱ”兩部分，分兩學(xué)期開(kāi)設(shè)，分別面向大二下學(xué)期和大三上學(xué)期學(xué)生，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及進(jìn)度與“非織造學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度相對(duì)應(yīng)?！胺强椩鞂W(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅰ”和“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅱ”的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配如表1所示。該課程包含的內(nèi)容較多，在有限的時(shí)間里，很難要求學(xué)生在了解設(shè)備構(gòu)造和工作原理的同時(shí)制備所設(shè)計(jì)的非織造產(chǎn)品。為了節(jié)約時(shí)間并順利地完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要由教師操作，學(xué)生在一旁觀看。學(xué)生沒(méi)有實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，積極性就很難調(diào)動(dòng)起來(lái)，從而影響教學(xué)效果。

2.教學(xué)方式過(guò)于單一

“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程往往采取教師講授、教師操作、學(xué)生觀摩這種以教師為中心的教學(xué)方式。因?qū)W時(shí)有限，通常教師先講授實(shí)驗(yàn)及設(shè)備的相關(guān)理論知識(shí)，然后演示設(shè)備的操作，在極少數(shù)學(xué)生開(kāi)關(guān)機(jī)、喂樣和收集產(chǎn)品等配合下完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這種單一的教學(xué)方式無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也錯(cuò)失了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要一步。

二、基于工程素質(zhì)和能力培養(yǎng)的“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革

1.培養(yǎng)目標(biāo)的確立

依據(jù)《武漢紡織大學(xué)紡織工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》制定的人才培養(yǎng)目標(biāo)點(diǎn)，“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)圍繞以下幾點(diǎn)進(jìn)行：(1)具有良好的政治思想素質(zhì)和工程倫理素養(yǎng)，有意愿并有能力為社會(huì)服務(wù)；(2)具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，能夠分析并解決非織造產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工方法和性能評(píng)價(jià)等工程問(wèn)題；(3)具有自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能力和技術(shù)水平的不斷提升。

2.教學(xué)模式創(chuàng)新實(shí)踐

(1)梳理教學(xué)內(nèi)容，重新分配學(xué)時(shí)。由表1可知，“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅰ”課程主要采用的是梳理成網(wǎng)針刺非織造材料的生產(chǎn)設(shè)備，具體涉及開(kāi)松機(jī)、給棉機(jī)、梳理機(jī)、鋪網(wǎng)機(jī)和針刺機(jī)。其中開(kāi)松機(jī)和給棉機(jī)設(shè)備較簡(jiǎn)單，可調(diào)節(jié)的參數(shù)較少，可適當(dāng)減少學(xué)時(shí)。而梳理機(jī)(羅拉-錫林式梳理機(jī)和低速凝聚輥)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且參數(shù)設(shè)置影響纖維網(wǎng)的質(zhì)量；針刺機(jī)包含預(yù)刺機(jī)、主刺機(jī)和倒刺機(jī)，每臺(tái)機(jī)器的結(jié)構(gòu)不同且參數(shù)設(shè)置影響針刺非織造產(chǎn)品的機(jī)械性能，可適當(dāng)增加學(xué)時(shí)。為了提高學(xué)生應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，針刺工藝與產(chǎn)品性能實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)可適當(dāng)增加，給予學(xué)生充分的時(shí)間思考問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題。調(diào)整前“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)Ⅱ”中6個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容相關(guān)性不大，可以根據(jù)某種非織造產(chǎn)品(如口罩)的生產(chǎn)流程將其重新梳理、串聯(lián)起來(lái)，提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的趣味性和成就感。由于口罩的上下層是紡黏層，需要對(duì)其進(jìn)行熱軋加固；中間層一般為熔噴層，也可以用靜電紡纖維層替代，該層不需要額外的熱加固處理；三層非織造布的邊緣是通過(guò)超聲波黏合成一個(gè)整體，且口罩帶亦是通過(guò)超聲波黏合到非織造布上的。因此，調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表2所示。

表1 調(diào)整前“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

表2 調(diào)整后“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

(2)優(yōu)化教學(xué)模式。打破傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，通過(guò)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，提高“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 “非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)模式

①實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)：由課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)集體討論、編寫(xiě)，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等，需提前發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)。

② “講-問(wèn)-答”理論教學(xué)：將學(xué)生分成5組，每組4人或5人，每組負(fù)責(zé)一次實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的講解。比如，第1組學(xué)生對(duì)第1個(gè)實(shí)驗(yàn)中設(shè)備的工作原理、參數(shù)對(duì)產(chǎn)品性能的影響等理論知識(shí)進(jìn)行講解，之后，由其他4組學(xué)生提問(wèn)，第1組學(xué)生回答。通過(guò)“講-問(wèn)-答”的方式進(jìn)一步理解和鞏固“非織造學(xué)”課程所學(xué)的理論知識(shí)。讓每名學(xué)生參與到提問(wèn)和討論中來(lái)，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的參與感，讓學(xué)生對(duì)這門(mén)課真正感興趣。

③操作流程：由某組學(xué)生演示設(shè)備的操作流程，依照“開(kāi)機(jī)-設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行-修改參數(shù)-觀察設(shè)備運(yùn)行的變化-關(guān)機(jī)”的流程進(jìn)行，其他組學(xué)生評(píng)價(jià)該組操作正確與否，并給予糾正。

④分組實(shí)驗(yàn)及測(cè)試[7]：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，由學(xué)生共同決定某一實(shí)驗(yàn)變量(工藝參數(shù))，先預(yù)測(cè)該變量對(duì)樣品性能的影響。調(diào)節(jié)該變量的大小，進(jìn)行分組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。每組學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，完成樣品制備及性能測(cè)試(厚度、面密度等)，其中，為了增加實(shí)驗(yàn)的可比性，樣品性能測(cè)試結(jié)果以10次測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值為準(zhǔn)。

⑤數(shù)據(jù)處理及分析：每組學(xué)生對(duì)自己組所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，然后匯總所有組數(shù)據(jù)，通過(guò)畫(huà)圖、列表等手段綜合評(píng)價(jià)變量對(duì)樣品性能的影響趨勢(shì)，看是否達(dá)到預(yù)期效果，如果沒(méi)有，則分析其原因。

⑥實(shí)驗(yàn)報(bào)告：根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)書(shū)的要求完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，需提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析及評(píng)價(jià)等，并附實(shí)驗(yàn)樣品。

3.教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)容較多且開(kāi)設(shè)在兩個(gè)學(xué)期，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的水平直接影響課程教學(xué)與人才培養(yǎng)效果，因此合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)組成是課程運(yùn)行的基本前提。一是構(gòu)建合理的團(tuán)隊(duì)成員結(jié)構(gòu)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)由老中青不同年齡、高級(jí)與中級(jí)不同職稱(chēng)、教師與實(shí)驗(yàn)師不同崗位的成員組成，便于課程的可持續(xù)發(fā)展與改進(jìn)。二是定期開(kāi)展教研活動(dòng)。教學(xué)前、中、后期分別開(kāi)展團(tuán)隊(duì)研討活動(dòng)，同時(shí)參與企業(yè)培訓(xùn)、非織造產(chǎn)品展等交流活動(dòng)，提升團(tuán)隊(duì)成員的崗位技能。

4.考核評(píng)價(jià)機(jī)制改革

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，考核每組學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手操作能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、分析與解決問(wèn)題的能力；通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，考核每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力和獨(dú)立思考能力；甄別學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否雷同，完善考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)價(jià)體系。最后，根據(jù)學(xué)生的平時(shí)考核成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)對(duì)其總成績(jī)進(jìn)行評(píng)定。成績(jī)分配如表3所示。

表3 考核方式及成績(jī)比例

三、結(jié)語(yǔ)

基于工程素質(zhì)和能力培養(yǎng)的教學(xué)改革是高等工程教育改革的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)“非織造學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的教學(xué)探索，彌補(bǔ)目前該課程教學(xué)中的不足，打破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配，激發(fā)學(xué)生去思考和創(chuàng)新，增加學(xué)生動(dòng)手操作的時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的人才。