基于工程認證標準的“非織造學”課程建設

張恒 甄琪 楊紅英 章偉 張一風

摘 要：工程教育認證對于非織造材料與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)具有積極的意義，“非織造學”是非織造材料與工程專業(yè)的專業(yè)基礎必修課程，基于工程認證標準的“非織造學”課程建設是培養(yǎng)非織造工程領(lǐng)域復合型高級工程技術(shù)應用型人才的關(guān)鍵。本文介紹了中原工學院非織造材料與工程專業(yè)的特色，針對基于工程認證標準的“非織造學”課程的改革與實踐進行了分析，并從課程教學內(nèi)容改革、課程教學教學方法的多樣化運用等方面探討提高教學質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞：工程教育認證 非織造材料與工程 非織造學 課程建設

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0138-03

非織造材料是由纖維直接連接而形成的三維網(wǎng)狀多孔纖維材料，具有原料來源廣、工藝流程短、結(jié)構(gòu)和性能復雜多變的特點，是目前公認的經(jīng)濟、實用型纖維材料。根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)和性能，非織造材料在醫(yī)療衛(wèi)生（如醫(yī)用敷料、繃帶、吸收性衛(wèi)生用品等）、土木工程（如土工模板布、排水布等）、吸附工程（吸水、吸油材料）等領(lǐng)域有廣泛的應用，受到了工業(yè)界和學術(shù)界的日益重視，被稱為“先進工程材料”。

自從改革開放以來我國非織造工業(yè)發(fā)展迅速，非織造材料的產(chǎn)能從2011年的312萬t增長到2016年的535.4萬t，增長了大約1.7倍。伴隨著產(chǎn)量急劇增大的就是非織造行業(yè)對非織造技術(shù)專業(yè)人才的巨大需求缺口，因此各大紡織類院校都進行了非織造材料與工程專業(yè)的建設[1]。截至到2017年9月份，包括中原工學院、天津工業(yè)大學、武漢紡織大學、嘉興學院、安徽工程大學、東華大學、南通大學、蘇州大學、西安工程大學、浙江理工大學、河南工程學院、德州學院和陜西科技大學在內(nèi)的13所高校進行非織造材料與工程專業(yè)的四年制本科招生。其中，筆者學校（中原工學院）以中原經(jīng)濟區(qū)建設為契機，根據(jù)非織造行業(yè)快速發(fā)展和人才的巨大需求，于2015年面向全國開始非織造材料與工程專業(yè)的本科招生。

“非織造學”是中原工學院非織造材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎必修課，學生通過本課程的學習，掌握非織造材料加工工藝及理論、設備機構(gòu)原理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能等專業(yè)知識，并引入相關(guān)新工藝、新產(chǎn)品、新應用領(lǐng)域和非織造發(fā)展的新趨勢。如何提高“非織造學”的教學效果一直是非織造材料與工程專業(yè)建設的關(guān)鍵一環(huán)。

1 工程教育認證的背景

工程教育認證是工程類專業(yè)的一種合格性評估，其目標是通過提高學生解決復雜工程問題的能力，來保證工程類專業(yè)畢業(yè)生的質(zhì)量，進而促進專業(yè)發(fā)展和行業(yè)進步，實現(xiàn)工程類專業(yè)本科學位的國際互認[2-3]。以學生為中心（SC）、產(chǎn)出導向（OBE）和質(zhì)量持續(xù)改進（QIC）是工程教育認證的三大教學理念[4-5]，也是非織造材料與工程專業(yè)的專業(yè)課程改革需要遵循的基本原則。

中原工學院非織造材料與工程專業(yè)以培養(yǎng)具有扎實纖維材料基礎、非織造工藝與產(chǎn)品設計及較強創(chuàng)新能力的非織造工程領(lǐng)域復合型高級工程技術(shù)應用型人才為目標，開設有“非織造學”“非織造產(chǎn)品設計”和“非織造設備”等專業(yè)基礎必修課程。其中，“非織造學”作為非織造材料與工程專業(yè)的基礎必修課程，其教學內(nèi)容不僅涉及到了纖維原料和高分子聚合物原料的基本知識，還涉及到了非織造工藝參數(shù)和非織造材料微結(jié)構(gòu)間的物理關(guān)系和非織造材料結(jié)構(gòu)特征與應用特性間的理論關(guān)系，屬于紡織材料學、流體動力學、機構(gòu)原理和纖維軟物質(zhì)結(jié)構(gòu)等多個學科的交叉體現(xiàn)和應用，具有工程實踐性強，知識廣泛且抽象和理論實踐交叉性強的特點。

因此，依據(jù)工程認證標準的工程類人才能力培養(yǎng)的總體要求，針對“非織造學”的課程特點，從教學內(nèi)容改革、課程教學方法的多樣化運用等方面探討如何以學生為中心，實現(xiàn)產(chǎn)出導向的教學質(zhì)量持續(xù)改進，是“非織造學”教學改革亟待解決的問題。

2 課程教學內(nèi)容改革

2.1 加強工程實驗教學，培養(yǎng)學生復雜工程能力

筆者學校的非織造材料與工程專業(yè)的創(chuàng)建和發(fā)展始終緊密結(jié)合河南省產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會和紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，形成了產(chǎn)學研深度融合為基礎，以高水平、多學科交叉的科研團隊為師資，著力于服務企業(yè)，培養(yǎng)以高水平創(chuàng)新型人才為目標的專業(yè)特色。這為加強綜合工程實驗教學，培養(yǎng)學生復雜工程能力提供了基礎。

2.1.1 基于“學生參與”為主體的模塊性實驗設計

非織造技術(shù)作為來源于傳統(tǒng)紡織品、塑料、皮革和造紙技術(shù)的纖維成型加工技術(shù)，其成網(wǎng)方法、固網(wǎng)方法較多，而且每種加工方法均涉及到不同的加工技術(shù)和機構(gòu)原理，具有多學科交叉的特點，單純的理論教學很難加深學生對非織造技術(shù)的本質(zhì)理解[6]。因此，以培養(yǎng)非織造材料與工程專業(yè)類學生的非織造原理工程實踐綜合素質(zhì)為出發(fā)點，將實踐內(nèi)容分三個教學模塊，“非織造用原料”“非織造成網(wǎng)方法”和“非織造固網(wǎng)方法”三大模塊。其中“非織造用原料”又分為“纖維”和“聚合物切片”兩個模板，“非織造成網(wǎng)方法”依據(jù)實驗條件又分為了“干法成網(wǎng)”和“聚合物成網(wǎng)”兩個模板進行實踐教學。

每個子模塊的設計均以“學生參與”為核心，“原料—工藝（成網(wǎng)和固網(wǎng)）—結(jié)構(gòu)—性能—應用”的物理關(guān)系為主線，非織造技術(shù)原理的運用為目標。另外，在每個子模塊的實驗中，均將學生進行分組，并在實驗課前分別組織各小組參與實驗準備，進而提高學生分析和解決工程實際問題的能力。

2.1.2 以企業(yè)為主體的工程實踐

“非織造學”作為工程實踐性強的專業(yè)核心課，其實踐教學環(huán)節(jié)一定是基于“工程實際”的設計。該校利用河南省產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會和紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心與企業(yè)搭建的天然的產(chǎn)學研協(xié)同平臺，初步構(gòu)建了“設備—非織造材料—應用”為主線的產(chǎn)學研實踐基地，并聘請了鄭州紡機工程技術(shù)有限公司（設備）、鄭州豫力新材料科技有限公司（非織造材料）和河南科高輻射化工科技有限公司（應用）等多位非織造設備、非織造卷材生產(chǎn)和應用企業(yè)的高級技術(shù)人員。通過邀請企業(yè)技術(shù)人員參與具體的實踐教學環(huán)節(jié)，并就某些具體的工程環(huán)節(jié)以現(xiàn)場教學的形式向?qū)W生傳授其實踐經(jīng)驗，進而提高學生學習積極性和對“非織造學”課程的喜愛。

2.2 基于行業(yè)發(fā)展的教學內(nèi)容更新

非織造技術(shù)作為纖維材料的新型成型技術(shù)，其技術(shù)進步隨著行業(yè)發(fā)展而日新月異，如靜電紡絲、雙組分紡粘水刺和多組分熔噴等新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷地涌現(xiàn)出來。因此，教師在“非織造學”的授課內(nèi)容上理應將新技術(shù)、新工藝補充更新到教學內(nèi)容中去[7]。例如，純棉水刺非織造材料作為對人體具有天然親和性的纖維素纖維非織造材料，近幾年發(fā)展迅速，但是現(xiàn)有的“非織造學”教材對純棉水刺工藝和應用介紹較少。因此，授課教師不僅要講授化纖水刺非織造材料的加工工藝之外，還要針對性地補充“純棉水刺的前漂—水刺工藝和水刺—后漂工藝的純棉水刺”工藝路線及其特點。

基于技術(shù)發(fā)展的教學內(nèi)容更新是提高學生對非織造材料興趣的關(guān)鍵一環(huán)，不僅有利于學生對非織造技術(shù)基礎知識系統(tǒng)的掌握，還可以進一步引導學生思考不同非織造產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的具體工程問題，實現(xiàn)做到“學生自主學習”的教學目標。

2.3 合理整合教學資源，避免相近課程的教學內(nèi)容重復

中原工學院非織造材料與工程專業(yè)不僅開設有“非織造學”課程，還開設了“非織造產(chǎn)品設計”和“非織造設備”等相關(guān)課程。過去，這些課程在教學內(nèi)容上存在部分重復，比如針刺設備的刺針結(jié)構(gòu)、紡粘工藝部件的功能性和熔噴模頭機構(gòu)等基礎知識存在過度講解的可能?！爱a(chǎn)出導向教育”客觀上要求整合各類教學資源，明確每一個課程對工程實踐能力培養(yǎng)的貢獻程度[8]。這就需要教師之間進行有效的交流與合作，協(xié)調(diào)相關(guān)課程的教學大綱及內(nèi)容，避免教學資源的浪費。

3 課程教學教學方法的多樣化運用

3.1 基于“問題探究”的案例教學法

傳統(tǒng)的非織造學的關(guān)鍵知識點主要為“提出問題—分析問題—解決問題”的方法，整個教學過程以老師為主線，而對學生考核和要求相對較少?；趯W習產(chǎn)出的案例教學法是通過學生報告或課后作業(yè)的形式，形成“老師提出問題—學生預分析—老師進一步提出問題—學生進一步回答”的案例教學模式，其特點是“學習產(chǎn)出”為主線。例如針對水刺工藝的講解，老師課上提出水刺非織造布的強度主要受纖維強力和非織造材料結(jié)構(gòu)的影響，學生課下收集分析不同纖維原料的纖維強度并查閱水刺非織造材料結(jié)構(gòu)的主要特征參數(shù)，并形成分析報告；此后，教師課上進一步提出“水刺能量、水刺壓力分布和水刺速度”等工藝參數(shù)對結(jié)構(gòu)特征的影響規(guī)律，學生討論實際案例，分享結(jié)果。

3.2 基于“學習產(chǎn)出”的探究式教學法

探究式教學是培養(yǎng)學生以工程師心態(tài)分析工程問題的能力，關(guān)鍵是對非織造技術(shù)核心概念、原理或者方法的運用。基于“學習產(chǎn)出”的探究式教學法的主線是“提出問題—自主分析—實證—表達”，其目標是提高學生對非織造材料的內(nèi)在理性認知能力[9-10]。比如，通過預先設計一個吸油領(lǐng)域問題，并提供聚丙烯熔噴和聚丙烯紡粘兩種不同的樣品為學生，由學生去查閱吸油材料對非織造材料的性能要求，并提出那種材料更適合吸油領(lǐng)域并解釋其可能的原因；最后通過授課教師點評使得學生更加明確紡粘非織造材料和熔噴非織造材料的結(jié)構(gòu)特征差異。

3.3 應用現(xiàn)代教學技術(shù)手段

“非織造學”作為講述非織造成型技術(shù)的主要課程，涉及到原理、工藝、結(jié)構(gòu)和應用等基礎知識。但是原理性的成型技術(shù)比較抽象，因此“非織造學”的教學過程中應該充分利用視頻展示、動畫演示、實物分析等現(xiàn)代教學手段來提高教學效果。比如通過紡粘和熔噴的動畫和實際影像來提高學生對其結(jié)構(gòu)的理解，以靜電紡絲動畫演示的形式表現(xiàn)其鞭動特征。中原工學院建設有較為完善的慕課系統(tǒng)和期刊資源，學生可以直接自主學習與“非織造學”課程的相關(guān)資料和文獻。

3.4 建立課程教學質(zhì)量跟蹤調(diào)查及反饋機制，形成持續(xù)改進的教學理念

工程教育認證要求對學生能力培養(yǎng)是一個持續(xù)改進的過程，因此需要建立有效的跟蹤調(diào)查方法，進而實現(xiàn)“非織造學”的教學效果進行持續(xù)改進[11]。主要方法有：（1）授課教師與學生進行不定期的座談會，聽取學生對前面所學課程內(nèi)容及授課方式的看法和建議，并納入下一步做出改進方案；（2）與包括校外導師在內(nèi)的企業(yè)的高級技術(shù)人員進行定期的溝通，掌握行業(yè)的發(fā)展趨勢和技術(shù)問題，進而更新授課內(nèi)容。持續(xù)改進的教學理念不僅是學生持續(xù)學習的要求，也是對授課教師保持積極持續(xù)學習態(tài)度的要求。

4 教學改革效果

“非織造學”作為非織造材料與工程專業(yè)的專業(yè)基礎必修課，是多個學科的交叉體現(xiàn)和應用，具有工程實踐性強，知識廣泛且抽象和理論實踐交叉性強的特點。任課教師不僅要具備多種學科背景的知識儲備，還要有積極持續(xù)學習的態(tài)度?；谟凇皩W生參與”為主體的模塊性實驗設計，以企業(yè)為主體的工程實踐，和基于行業(yè)發(fā)展的教學內(nèi)容更新是搞好“非織造學”以學生為中心，實現(xiàn)產(chǎn)出導向的教學質(zhì)量持續(xù)改進的主要措施。

通過對課程教學內(nèi)容改革和課程教學教學方法的多樣化運用，學生的學習熱情明顯高漲，課堂教學中學生積極參與問題討論的頻率和人次明顯增多。在實踐教學中，學生與設備和企業(yè)互動的積極性明顯提高，為學生長期從事非織造材料的相關(guān)工作奠定基礎。

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