《紡織材料實驗》課程中的創(chuàng)新教學(xué)

劉宇清 劉正生

1.蘇州大學(xué)，江蘇蘇州 215021

2.揚州大學(xué)，江蘇揚州 225002

《紡織材料實驗》課程中的創(chuàng)新教學(xué)

劉宇清1劉正生2

1.蘇州大學(xué)，江蘇蘇州 215021

2.揚州大學(xué)，江蘇揚州 225002

創(chuàng)新性工程人才培養(yǎng)是高校教學(xué)改革的重點。本文圍繞紡織材料創(chuàng)新性實驗課程體系的建設(shè)，從培養(yǎng)創(chuàng)新意識、提高創(chuàng)新能力和科研教學(xué)雙豐收角度展開探討。以吸濕速干實驗為案例，從基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗層次闡述了新教學(xué)體系的特征和重點。

創(chuàng)新性；教學(xué)方法；紡織材料

高校工科要在加強科學(xué)文化基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，以強化工程實踐能力與工程創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，著力推動研究性學(xué)習(xí)方法，加強大學(xué)生創(chuàng)新能力訓(xùn)練，加強跨專業(yè)、跨學(xué)科的復(fù)合型人才培養(yǎng)。本文以“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”為背景，圍繞工程能力這一核心問題，進(jìn)行創(chuàng)新性實驗教學(xué)的人才培養(yǎng)模式探究。

1.課程體系創(chuàng)新

《紡織材料實驗》教學(xué)體系涉及涵蓋了紡織工程的上中下游技術(shù)，紡織工程大實驗平臺為學(xué)科綜合性性實驗的開展打下了良好的基礎(chǔ)，并為研究型創(chuàng)新型實驗內(nèi)容的發(fā)展創(chuàng)造了有利的基礎(chǔ)環(huán)境。

1.1 培養(yǎng)創(chuàng)新意識

精簡傳統(tǒng)演示性實驗內(nèi)容，增加研究型、創(chuàng)新性內(nèi)容。以實驗教學(xué)體系改革為突破口，確定以創(chuàng)新實驗為龍頭、核心實驗為基礎(chǔ)的多層次的新紡織工程實驗教學(xué)體系。通過前期實踐，學(xué)生基礎(chǔ)實驗訓(xùn)練得到鞏固和加強。將學(xué)科發(fā)展融入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，提高教學(xué)效果，激發(fā)創(chuàng)新意識。實踐證明，新體系有利于提高學(xué)生在紡織工程實驗領(lǐng)域從事科研、生產(chǎn)和貿(mào)易的綜合能力，提高了學(xué)生的工程素質(zhì)。

1.2 提高創(chuàng)新能力

全方位開放實驗室，創(chuàng)建良好的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生積極參加老師科研課題，積極配合學(xué)院進(jìn)行創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的教學(xué)，開闊視野，并使學(xué)生的分析、思維、判斷和解決問題的能力得到了培養(yǎng)和提高，素質(zhì)及能力得到了增強。以創(chuàng)新性實驗的開展、畢業(yè)論文的實施、學(xué)生自選課題的研究和學(xué)生參與教師的科研等形式進(jìn)行教學(xué)。這樣既鍛煉了學(xué)生的科研創(chuàng)造力、開拓了其思維能力，又能通過實踐看到自己的不足，確立自己的努力方向，同時也能從實驗結(jié)果中產(chǎn)生成就感。

1.3 科研教學(xué)雙豐收

學(xué)生積極參與教師科研活動，科研成果及時轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容。通過教師的科研積累爭取到各級各類科研項目后，邀請有興趣的學(xué)生參加科研，把大的項目分解成一些較小的項目和指標(biāo)，讓學(xué)生獨立完成或合作完成。這樣既鞏固了創(chuàng)新性實驗的教學(xué)成果，又加大了實驗室對學(xué)生開放的力度，也培養(yǎng)了學(xué)生在科研活動中的團隊合作精神。

2.教學(xué)案例

消費者在穿衣方面的舒適感覺，取決于面料的液態(tài)水分管理能力，需要對市場上的吸濕快干運動服裝產(chǎn)品有相對科學(xué)的評估。下文以紡織品吸濕速干性能實驗教學(xué)為例，分別從基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗三個層次來闡述。

2.1 基礎(chǔ)性實驗

吸濕速干的基礎(chǔ)實驗方法包括吸水率、滴水?dāng)U散時間、芯吸高度、蒸發(fā)速率和透濕量的單項測量。基礎(chǔ)實驗方法參考國標(biāo)《GBT21655.1-2008 紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分:單項組合實驗法》進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生掌握這五項基本實驗測量方法，然而基本方法無法測量面料中水分的動態(tài)轉(zhuǎn)移特性，相對于綜合性實驗也比較繁瑣。

2.2 綜合性實驗

隨后的實驗教學(xué)對液態(tài)水分管理測試系統(tǒng)進(jìn)行介紹。該系統(tǒng)通過單次測試，可精確測試出液體在面料中的整體動態(tài)表現(xiàn)、快速準(zhǔn)確地分析出面料的液態(tài)水分管理功能，并將測試結(jié)果形象化、數(shù)據(jù)化。性能指標(biāo)包括浸潤時間、吸水速率、最大浸潤半徑、液態(tài)水?dāng)U散速度、單向傳遞指數(shù)和液態(tài)水動態(tài)傳遞綜合指數(shù)。該方法詳細(xì)描述參考 《GBT21655.2-2009 紡織品 吸濕速干性的評定第2部分:動態(tài)水分傳遞法》進(jìn)行教學(xué)。實驗教學(xué)時，特別增加該方法對應(yīng)的英文研究論文和英文專利的講解，讓學(xué)生對該測試方法的創(chuàng)新過程的來龍去脈有一個全面的了解。原理的剖析是新實驗方法創(chuàng)新的源頭，教學(xué)重點在該測試方法原理的詳細(xì)闡述中。液態(tài)水分管理測試儀包含一對上、下同心的液體感應(yīng)器，電腦動態(tài)記錄上下感應(yīng)器的電阻變化[1]。引導(dǎo)學(xué)生對該方法原理進(jìn)行深度分析可知:干態(tài)紡織品在常溫下是固態(tài)高分子材料，電阻很大幾乎不導(dǎo)電，而汗水是離子鹽溶液，電阻很小導(dǎo)電；當(dāng)汗水浸潤紡織品后，紡織品的表面電阻大大降低。該方法原理主要用于模擬汗水（即鹽水）在織物中的動態(tài)傳遞性能測試，適用于運動服裝熱濕舒適性研究。水分管理測試儀就是根據(jù)這一原理測量吸水量。這一方法對于高導(dǎo)電性汗水在低導(dǎo)電性紡織品中傳遞性能表征有效，但是對于低導(dǎo)電性樹脂在低導(dǎo)電性紡織品中傳遞性能則束手無策。

2.3 創(chuàng)新性實驗

對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實驗方法培養(yǎng)，啟發(fā)是否有新的測量原理方法來對紡織品液體傳遞性能進(jìn)行表征。近紅外光學(xué)技術(shù)已用來測量醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中血氧指數(shù)性能，該技術(shù)方法原理能用來測試紡織品動態(tài)液體傳遞性能，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨專業(yè)和跨領(lǐng)域的測試方法思考。探究近紅外光學(xué)測試方法原理的核心，發(fā)現(xiàn)在某特征波段物質(zhì)的吸收率顯著差異是該原理方法應(yīng)用的基礎(chǔ)。紡織品和浸潤液體對近紅外光吸收率有明顯差異，液體（包括導(dǎo)電性強的水和導(dǎo)電性弱的樹脂）相對于紡織品近紅外吸收較低，因此當(dāng)液體動態(tài)傳遞過紡織品時，近紅外光學(xué)信號就會有變化[2]。近紅外方法相對于電導(dǎo)方法不僅適用于導(dǎo)電液體還適用于非導(dǎo)電液體，同時新方法為非接觸測量，對于復(fù)雜的紡織品表面形態(tài)有更大的優(yōu)勢。

創(chuàng)新性實驗教學(xué)中把學(xué)生分為三個不同任務(wù)組，第一任務(wù)組主要負(fù)責(zé)咨詢與決策任務(wù)，即對近紅外實驗原理進(jìn)行系統(tǒng)分析，查詢相關(guān)文獻(xiàn)，選擇最合適發(fā)送與接收的近紅外波段，完成實驗原理草圖設(shè)計；第二任務(wù)組主要負(fù)責(zé)計劃與準(zhǔn)備，即根據(jù)相應(yīng)傳感器尺寸，進(jìn)行測試系統(tǒng)細(xì)化CAD圖紙設(shè)計，并搭建實驗平臺進(jìn)行調(diào)試；第三任務(wù)組主要負(fù)責(zé)實施，即利用搭建的簡易的實驗平臺，進(jìn)行多條件下多樣品的比對實驗，綜合分析實驗數(shù)據(jù)，初步建立實驗材料數(shù)據(jù)庫。任務(wù)完成后由后組對前組成員的工作態(tài)度和能力進(jìn)行相應(yīng)循環(huán)評估，課程老師最后對創(chuàng)新性實驗過程中出現(xiàn)的瓶頸和問題進(jìn)行提示與點評。

3.結(jié)語

創(chuàng)新性實驗教學(xué)的實施，對課程老師提出了全新的要求。具備跨專業(yè)、跨領(lǐng)域、擅研究和有較強工程實踐素質(zhì)的師資是關(guān)鍵。創(chuàng)新性實驗教學(xué)的實施，將為卓越工程人員的培養(yǎng)提供重要保障。

[1]郭朝紅,李黎. 紡織品吸濕排汗性能測試方法的研究[J].檢驗檢疫科學(xué),2005,15(4):15～17

[2]肖航,劉智,劉宇清.紡織品動態(tài)液體傳遞測試方法的研究[J].紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2011,(3):56～59

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.072

劉宇清（1978-）男，江蘇揚州人， 博士，蘇州大學(xué)紡織與服裝學(xué)院講師， 研究方向為紡織材料與紡織品。