新工科背景下化纖專業(yè)課教學改革探究

徐乃庫　安樹林　肖長發(fā)　宋俊　馮霞

摘 要 我國在由化纖生產大國向化纖生產強國邁進過程中，需要大量化纖方向的專業(yè)人才，化纖專業(yè)課在培育這方面人才方面發(fā)揮著重要作用。為實現(xiàn)育人目標，同時響應新工科教育要求，本文從任課教師的親身經(jīng)歷出發(fā)，對化纖專業(yè)課教學過程中存在的問題進行了總結，提出了相應的改革方案，以期促進學生對化纖生產原理及工藝學知識的吸收與消化，激發(fā)學生在化纖方向的創(chuàng)新。

關鍵詞 新工科 化纖 專業(yè)課 教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：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

為應對新一輪科技革命與產業(yè)變革，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗。天津工業(yè)大學，作為我國首批“雙一流”學科建設高校，其在紡織材料領域的教學、科研享譽國內外，化纖專業(yè)課——“化纖工藝學”也因化纖為重要紡織材料而備受學校重視，在相關專業(yè)學生培育中發(fā)揮著重要作用，為順應國家新時代工科教育的要求，化纖專業(yè)課教學理應進行相應改革。

1 化纖專業(yè)課教學內容及目標

“化纖工藝學”課程分工藝學和工藝原理兩部分。工藝學對主要化學纖維品種進行講解，通過工藝學的學習，學生應對化學纖維的品種、結構與性能以及加工與制備過程有較全面的了解。工藝原理主要涉及纖維成形原理，通過學習工藝原理，學生應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。通過這兩部分的學習，學生應具備分析纖維結構與加工工藝條件之間關系的能力，能夠對現(xiàn)有化學纖維進行改性和功能化處理。

2 教學過程中存在問題

“化纖工藝學”課程在實際教學過程中仍以教為中心，即教師根據(jù)相關教材和課件內容在講臺上講，學生在座位上聽，對學生“學”這一環(huán)節(jié)沒有給予足夠重視，即沒有很好地將“教”與“學”結合起來進行教學，面對90末、00后這些被賦予信息化特質的新時代學生時，這種教師單向灌輸教學模式已嚴重落伍，致使課堂上學生參與度普遍較低，表現(xiàn)為氛圍沉悶，互動偏少，學生跟不上教師的授課思路、甚至放棄聽課，導致學生未能在課堂上收獲必要的知識。

3 教學改革方向探索

“新工科”建設系列文件專門強調：“要形成以學習者為中心的工程教育模式”。[1]因此，“化纖工藝學”課程教學方法改革中首當其沖的應是教學理念的轉變，即由“以教為中心”轉變?yōu)椤耙詫W為中心”，要以學生為中心和重心完成課程教學過程，為采用新的教學理念完成教學目標，須綜合運用如下新的教學方法。

3.1 啟發(fā)、關聯(lián)式教學法

我國古代大教育家孔子就很重視啟發(fā)式教學，關聯(lián)式教學也已在我國工科專業(yè)課教學中獲得應用。[2]當學生遺忘知識點（如為什么要對拉伸后的纖維進行熱定型處理？）時，教師可以相關知識點（拉伸導致纖維大分子鏈發(fā)生了什么變化，這些變化會使大分子鏈有哪些傾向，這些傾向是由于什么引起的，在應用中會使纖維發(fā)生什么）為突破口，啟發(fā)學生逐步回憶起遺忘的知識點，在回憶中加深學生對當前知識點的理解與記憶。

3.2 問題、任務導向教學法

問題、任務導向教學法是一種新的課堂教學模式，已被廣泛運用到工科課程的教學中，[3-6]可運用問題、任務導向教學法開展再生纖維素纖維教學工作。在講授再生纖維素纖維前三周，將問題（如何通過粘膠路徑制備再生纖維素纖維？制備過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（除粘膠路徑外，有無其他可用于制備再生纖維素纖維的路徑，請選擇一種進行學習）布置給學生，學生通過自學以及同學間交流形成初步方案，教學過程中，教師根據(jù)學生作答情況及時糾正、補充知識點，強化學生對再生纖維素纖維的理解。

3.3 案例、實踐教學法

案例教學法通過案例事實提供教學內容，并與實際經(jīng)驗之間建立聯(lián)系橋梁，[7]而實際經(jīng)驗則來源于實踐，因此，案例、實踐教學法在“化纖工藝學”課程中仍有用武之地。在講授聚丙烯纖維時，涉及熔噴聚丙烯無紡布，其為口罩的核心材料，口罩在應對2019年全球新冠疫情中發(fā)揮了舉足輕重的作用，利用這一案例讓學生了解熔噴用聚丙烯原料性質、熔噴工藝特征、所得無紡布結構以及阻隔病毒機理;隨后可在紡織學院無紡布中心實地操作設備，制備熔噴聚丙烯無紡布，在理論與實踐結合基礎上使學生掌握上述知識點。

3.4 多媒體、網(wǎng)絡資源結合教學法

多媒體是多種媒體的綜合，為教學內容承載提供了便利，而教育教學平臺提供的眾多線上課程為學生隨時、隨地學習創(chuàng)造了條件。“化纖工藝學”課程涉及紡絲工藝原理，這些工藝過程需要相關設備輔助完成，設備對于學生來說是陌生的，因此學生難以很快理解這些原理。將紡絲、后處理設備的圖片、視頻，模擬紡絲、后加工過程的動畫以及相關工廠實際生產過程錄像嵌入到授課PPT中，在講授工藝原理的同時讓學生從視覺上了解相關設備，促進學生對原理部分的及時消化，學生還可利用網(wǎng)絡資源補充、延伸學習上述知識點，拓展認知水平。

3.5 科研嵌入式教學法

任課教師多從事與纖維相關的科研工作，這些研究工作與創(chuàng)新息息相關，如果不能將科研嵌入課堂，課堂教學則勢必存在盲區(qū)。通?？赏ㄟ^如下途徑嵌入教師科研成果，一方面，可以招募學生參與教師的科研工作，讓學生參與成纖聚合物合成、紡絲成形、改性及功能化、應用等環(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，補足、更新教學內容。借助學生對科技的好奇心，調動其學習專業(yè)知識的積極性。

3.6 類比教學法

類比教學法就是以學生熟悉的物體、概念、原理來講解一個新的概念、原理、原則，使抽象的概念具體化、形象化、簡單化的教學方法。[8]“化纖工藝學”課程涉及眾多可類比學習的內容，如溶液、熔體紡絲工藝間的類比、同種紡絲法制得的纖維品種間的類比、高性能纖維間的類比、溶液紡絲工藝中濕法、干法之間的類比等。運用類比教學法可強化知識點間的聯(lián)系，突出知識點間的異同，讓學生在比較中聯(lián)想，具有啟發(fā)思路、舉一反三、觸類旁通的作用，幫助學生融會貫通所學的知識。

3.7 虛擬仿真教學法

虛擬仿真，作為一種有效的輔助教學工具，可進行情景式、協(xié)作式教學。[9]“化纖工藝學”課程教學離不開實踐，對于纖維結構、性能測試與表征實踐，教師可以為學生安排相關實驗，但對于紡絲成形、后加工過程，由于空間以及經(jīng)費的限制，學校不可能擁有所有的成形工藝設備，這就限制了學生的實踐活動。這種情況下，虛擬仿真實驗就派上了用場，學生可在虛擬的場景中就像親臨現(xiàn)場做實驗一樣領略纖維成形過程，強化學生對各環(huán)節(jié)的理解。

3.8 素養(yǎng)輸入教學法

素養(yǎng)輸入指教學過程中除專業(yè)知識外應傳授給學生的思想、理念、意識、精神、能力等。工匠精神指堅定、踏實、耐心、細致的精神特質，[10]可督促從業(yè)人員在生產與研究過程中精益求精，因此，教師須將工匠精神滲透至課堂教學中。絕大多數(shù)化纖新成果被發(fā)表在英文期刊上，專著也多以英文撰寫，這種情況就要求學生具有閱讀、理解英文資料的能力，由此，教師要注重培養(yǎng)學生從外文資料汲取知識的能力。我國纖維行業(yè)需要創(chuàng)新，教師須使學生在其思維體系中建立纖維加工-結構-性能-應用間的完整邏輯關系，使學生有能力在纖維領域大膽設想、大膽探索、大膽創(chuàng)新。

4 結語

作為“化纖工藝學”課程任課教師，以自己的實際授課經(jīng)驗為支撐，對授課過程中存在的問題進行了總結，并以解決相關問題為出發(fā)點，提出了幾點教學改革建議，希望在學校、學院支持下，在專業(yè)課任課教師們共同努力下，能夠顯著提升化纖專業(yè)課教學質量，滿足新工科教育要求，為國家培育纖維領域的創(chuàng)新型人才。

基金項目：天津市虛擬仿真實驗教學建設項目“熔體復合紡絲虛擬仿真實驗”

參考文獻

[1] 莊騰騰，姚繼軍.“新工科”背景下我國理工科本科生專業(yè)課教學滿意度的影響因素研究.高等教育管理，2020（4）：73-86.

[2] 楊仲卿，冉景煜，張力，關聯(lián)式教學在能源動力類專業(yè)課教學中的探索.中國電力教育，2019（11）：62-63.

[3] 賈曌.《化纖基礎》專業(yè)課教學改革實踐.山東化工，2020（17）：200-201.

[4] 楊淑靜，楊超，劉玉魏，叢海林.新工科背景下高校專業(yè)課教學模式改革及教學檔案研究.山東高等教育，2020（3）：59-65.

[5] 姜愛梅.任務驅動教學法在機電技術專業(yè)課教學中存在的問題與建議.農業(yè)技術與裝備，2020（5）：108-109.

[6] 郭凱凱，李敬兆.新工科背景下電氣工程專業(yè)課問題探索型教學方法探究.高教學刊，2020（6）：102-104.

[7] 陳勝，王氚，顧迎春，郭榮輝，趙穎會.基于討論式案例教學法的化學纖維課程教學設計與探討.紡織科技進展，2019（9）：58-61.

[8] 翁水紅.淺談電子專業(yè)課教學中開啟學生思維的金鑰匙.科技資訊，2019（30）：115-116.

[9] 苑振宇，孟凡利，高宏亮，李晉，張華.“五位一體”下新工科專業(yè)課的基礎理論課程教學改革.教育現(xiàn)代化，2020（29）：73-76.

[10] 李偉義.中職《紡織面料設計》專業(yè)課教學融入工匠精神培養(yǎng)的探索.教育園地，2020（8）：163-164.