“雙碳”背景下“生態(tài)紡織”專業(yè)課實踐教學(xué)的探索

王淑花，史 晟，郭 紅，高承永，張永芳，盧建軍

（太原理工大學(xué) 輕紡工程學(xué)院，山西 晉中 030600）

隨著“碳達(dá)峰、碳中和”呼聲在全球范圍內(nèi)越來越高，在我國紡織強國目標(biāo)基本實現(xiàn)的新發(fā)展階段，紡織服裝行業(yè)以綠色、低碳、循環(huán)為特征的新經(jīng)濟形態(tài)加速形成。在“減碳”背景下，紡織產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展需要具有跨學(xué)科交叉性、創(chuàng)新型特征的紡織工科人才。本研究從“減碳”理念出發(fā)，對紡織工程專業(yè)“生態(tài)紡織”專業(yè)課的實踐教學(xué)進(jìn)行探索，為培養(yǎng)全面、復(fù)合交叉型紡織人才奠定基礎(chǔ)。

1 “雙碳”背景下生態(tài)紡織發(fā)展的必然性

“雙碳”目標(biāo)對我國綠色低碳發(fā)展具有引領(lǐng)性、系統(tǒng)性作用，可以帶來環(huán)境質(zhì)量改善和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的多重效應(yīng)。在此環(huán)境下，作為我國重要基礎(chǔ)經(jīng)濟支柱，紡織工業(yè)必須具有生態(tài)性，即全面加快清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排及資源綜合利用技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，建立綠色循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展體系，朝著更清潔、更節(jié)約資源和能源的方向發(fā)展。要想實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，需要整個紡織產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密協(xié)作，從最初的原料到產(chǎn)品消費全過程實現(xiàn)無污染綠色發(fā)展，建立從源頭到末端產(chǎn)業(yè)鏈的綠色循環(huán)生態(tài)圈，推動生態(tài)紡織發(fā)展。

從十幾年前開始，生態(tài)紡織已經(jīng)引起了許多學(xué)者關(guān)注，出版了相關(guān)書籍，比如《生態(tài)紡織品標(biāo)準(zhǔn)》（2003年）、《生態(tài)紡織工程》（2004年）、《生態(tài)紡織的構(gòu)建與評價》（2005年）、《綠色纖維和生態(tài)紡織新技術(shù)》（2005年）、《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》（2009年）、《生態(tài)紡織服裝綠色設(shè)計》（2017年）、《紡織產(chǎn)品生態(tài)安全性能檢測》（2019年）。

近年來，有關(guān)紡織綠色生態(tài)發(fā)展的各個法規(guī)相繼出臺。2021年6月11日，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布了《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》（以下簡稱《綱要》），以進(jìn)一步推進(jìn)我國紡織行業(yè)“科技、時尚、綠色”的高質(zhì)量發(fā)展。基于行業(yè)發(fā)展目標(biāo)，《綱要》提出“十四五”時期我國紡織行業(yè)發(fā)展的8項重點任務(wù)。其中，紡織行業(yè)綠色發(fā)展重點任務(wù)是“推進(jìn)社會責(zé)任建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展”，具體包括推進(jìn)節(jié)能低碳發(fā)展；加強清潔安全發(fā)展；推動再生循環(huán)發(fā)展。在此環(huán)境下，需要更多掌握綠色生態(tài)紡織相關(guān)內(nèi)容的新型專業(yè)人才。

2 生態(tài)紡織體系內(nèi)容

生態(tài)紡織覆蓋紡織產(chǎn)品生命周期的各個環(huán)節(jié)，要求產(chǎn)品從設(shè)計、生產(chǎn)、銷售到使用，直至最后處理的整個生命周期內(nèi)都不會對生態(tài)環(huán)境造成危害，具體包括生態(tài)紡織原材料體系、生態(tài)紡織生產(chǎn)體系、生態(tài)紡織消費體系、紡織品廢棄物回收處理再利用體系。

2.1 生態(tài)紡織原材料體系

生態(tài)紡織原材料體系包括生態(tài)纖維、環(huán)保漿料、染料和助劑的研究開發(fā)，要求研發(fā)新型生態(tài)纖維；研究化纖的生產(chǎn)方式、工藝過程和原料選用，解決“三廢”排放和治理問題；研發(fā)環(huán)保型上漿劑與漿料助劑。

2.2 生態(tài)紡織品生產(chǎn)體系

生態(tài)紡織品生產(chǎn)體系需要改進(jìn)污水處理機制，預(yù)防大氣污染。紡織品在生產(chǎn)加工過程中要采用綠色環(huán)?；钚匀玖?，避免紡織品上有污物殘留，消除對消費者身體健康的不利影響；研發(fā)高新技術(shù)，采用資源利用率高、污染物產(chǎn)生量少的工藝和設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的有效控制。

2.3 生態(tài)紡織消費體系

生態(tài)紡織消費體系主要研究紡織品在使用中對人體及其周圍環(huán)境可能產(chǎn)生的影響及檢測方法，為紡織品開發(fā)與生產(chǎn)指明方向；研究紡織品中有哪些物質(zhì)對人體有害、對其含量的檢測方法，制定出科學(xué)的法規(guī)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；研究原材料、加工、消費、處理等方面的生態(tài)要求和措施，引導(dǎo)消費者正確選用對人體無害的紡織品。

2.4 紡織品廢棄物回收處理再利用體系

紡織品廢棄物回收處理再利用體系主要研究廢棄紡織物對環(huán)境的影響及其檢測與控制；研究使傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)活動由“資源產(chǎn)品—廢物”構(gòu)成的單向流動生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)工業(yè)由“資源—產(chǎn)品—再生資源—再生產(chǎn)品”構(gòu)成的物質(zhì)循環(huán)流動生產(chǎn)過程。

2.5 小結(jié)

以上體系構(gòu)成了完整的生態(tài)紡織系統(tǒng)。近年來，國家加大了在環(huán)保技術(shù)、設(shè)備上的投入，為生態(tài)紡織的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的生產(chǎn)基礎(chǔ)，但仍需教學(xué)機構(gòu)培養(yǎng)更多的專業(yè)技術(shù)性人才來保障生態(tài)紡織系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

隨著國家出臺諸多相關(guān)政策，目前許多高校已經(jīng)開設(shè)了有關(guān)生態(tài)紡織的專業(yè)課程，并以培養(yǎng)生態(tài)專業(yè)人才為目標(biāo)。比如，蘇州大學(xué)設(shè)有“可持續(xù)紡織”“綠色紡織概論”“環(huán)境保護”等與生態(tài)紡織相關(guān)的課程；河北科技大學(xué)的輕化工程專業(yè)開設(shè)了“生態(tài)紡織化學(xué)品”專業(yè)方向；江南大學(xué)輕化工程專業(yè)的本科生培養(yǎng)目標(biāo)之一就是具備本領(lǐng)域初步的生態(tài)紡織品研究開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)管理能力；東華大學(xué)設(shè)有生態(tài)紡織教育部重點實驗室。這些生態(tài)紡織專業(yè)人才將會是生態(tài)紡織的發(fā)展主力軍，也將保障紡織行業(yè)朝著生態(tài)紡織方向發(fā)展。

3 “生態(tài)紡織”課程實踐教學(xué)意義

“生態(tài)紡織”課程是在全世界可持續(xù)發(fā)展要求的基礎(chǔ)上為了培養(yǎng)新型創(chuàng)新人才設(shè)置的一門課程。課程包括紡織生產(chǎn)體系綠色原料、清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、綠色設(shè)計、綠色產(chǎn)品，涉及面很廣，包含從紡織原材料到最終的紡織產(chǎn)品，也包括中間的加工過程。但是，實際課堂教學(xué)課時不可能將這些內(nèi)容全部講授完，學(xué)生深度理解并掌握課程知識有一定的困難。實踐是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑[1]。通過加強實踐教學(xué)，配合理論講授，可以讓學(xué)生更快、更深入、更全面地掌握生態(tài)紡織相關(guān)知識，滿足紡織行業(yè)的發(fā)展需要。另外，“生態(tài)紡織”課程內(nèi)容較多，涉及不同學(xué)科，比如材料、化學(xué)、機械等，需設(shè)置的實踐教學(xué)種類多，但由于學(xué)校有投入資金、指導(dǎo)老師、場地等多方面的限制，并且學(xué)校實踐教學(xué)實驗設(shè)備主要用于基礎(chǔ)實驗，與相關(guān)學(xué)科的交叉融合不夠，在有限的課時內(nèi)無法保證每一個學(xué)生都能完成所有實驗，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對課程的理解和掌握不足，甚至無法了解到行業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)的專業(yè)知識，最終難以滿足紡織產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的需求。因此，需要一套多學(xué)科交叉融合的可行性實踐教學(xué)方案，以適應(yīng)“雙碳”背景下對紡織人才的要求。

4 構(gòu)建“雙碳”背景下多模塊、有機銜接的交叉“生態(tài)紡織”實踐教學(xué)體系

為貫徹國家本科教育教學(xué)綜合改革措施，提高紡織工程專業(yè)人才的實踐操作能力，在紡織教學(xué)方面必須強化實踐動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，緊跟行業(yè)發(fā)展和社會需求，及時修訂紡織工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案，大幅度提高實踐教學(xué)比例。在理論教學(xué)時，運用實踐案例；在實踐教學(xué)時，有理論支撐?？偨Y(jié)實踐經(jīng)驗并上升為理論，在理論指導(dǎo)下深化實踐，構(gòu)建理論教學(xué)、科研學(xué)術(shù)活動、生產(chǎn)社會實踐三位一體的理論與實踐教學(xué)有機融合的課程教學(xué)體系。在理論教學(xué)上，在對專業(yè)必修課程進(jìn)行“濃縮改造”的基礎(chǔ)上，將必修課與選修課相結(jié)合，增加紡織專業(yè)知識，增強學(xué)生的理論基礎(chǔ)，為學(xué)生提供有關(guān)紡織行業(yè)發(fā)展的講座以及參加相關(guān)學(xué)術(shù)會議、參觀行業(yè)企業(yè)等活動的機會，為進(jìn)一步開發(fā)實踐性課程、培養(yǎng)人才綜合應(yīng)用能力奠定堅實的學(xué)術(shù)理論基礎(chǔ)，構(gòu)建新時期“雙碳”背景下理論、科研、實踐三位一體的多學(xué)科交叉融合生態(tài)紡織實踐教學(xué)體系。

5 “生態(tài)紡織”實踐教學(xué)多模塊融合銜接

5.1 發(fā)揮紡織行業(yè)特色，緊密連接地方紡織企業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展需要，激發(fā)紡織新動力

學(xué)校老師應(yīng)走進(jìn)企業(yè)，聆聽企業(yè)需求，及時分析并調(diào)整人才培養(yǎng)方案，以“雙碳”新經(jīng)濟發(fā)展需求為導(dǎo)向，以“科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)發(fā)展”為驅(qū)動力，進(jìn)行紡織復(fù)合型人才培養(yǎng)的探索和實踐；進(jìn)一步加強校企合作，學(xué)以致用，學(xué)校為企業(yè)科技發(fā)展助力，企業(yè)為教學(xué)實踐搭建平臺，培養(yǎng)學(xué)生的工程師思維，為解決工程實際問題奠定基礎(chǔ)。這有助于提高學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，實現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)的創(chuàng)新雙贏，并培養(yǎng)出創(chuàng)新應(yīng)用型人才。

5.2 以“雙碳”經(jīng)濟為背景，理論教學(xué)多模塊交叉融合銜接，促進(jìn)紡織新型復(fù)合人才的培養(yǎng)

結(jié)合“雙碳”經(jīng)濟背景下紡織產(chǎn)業(yè)復(fù)合實踐型人才的需要，以“生態(tài)紡織”為主體，深化教學(xué)內(nèi)容和課程體系，將生態(tài)紡織涉及的材料、化工、機械燈學(xué)科有機融合，通過設(shè)置包括不同學(xué)科的教學(xué)團隊、課程專題，增加跨學(xué)科選修課程，滿足學(xué)生的知識需求。

5.3 與理論教學(xué)相對應(yīng)，實現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)的融合銜接，提升學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，適應(yīng)“雙碳”紡織經(jīng)濟對人才的需求

5.3.1 實踐內(nèi)容小模塊化銜接構(gòu)成“生態(tài)紡織”實踐大模塊

“生態(tài)紡織”包括綠色原料、清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排、綠色設(shè)計、綠色產(chǎn)品等多維度，在綜合實踐和實習(xí)環(huán)節(jié)，在有限的實踐時間內(nèi)很難讓每個學(xué)生都完成每一項內(nèi)容。首先，將課程內(nèi)實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等必要的基礎(chǔ)實踐小模塊統(tǒng)籌銜接，保證學(xué)生具備一定的基礎(chǔ)實踐能力。其次，在實習(xí)等綜合實踐模塊，依據(jù)整體化原則，可以工序分段、學(xué)生分組為小模塊，定時匯報交流，融合實習(xí)內(nèi)容。當(dāng)涉及復(fù)雜的工程問題時，學(xué)生共同探討解決，培養(yǎng)分析問題、合作溝通、解決問題的能力。

5.3.2 教研實驗平臺共享，學(xué)生走進(jìn)科研實驗室，實踐常態(tài)化

科研實驗室的研究內(nèi)容比較接近行業(yè)發(fā)展前沿，有更先進(jìn)的實驗設(shè)備。通過合理統(tǒng)籌規(guī)劃，秉著科研教學(xué)共贏的理念，鼓勵二者實驗儀器設(shè)備和相關(guān)資源的開放共享，構(gòu)建“研教融合、教研共贏”的實驗教學(xué)平臺。將科研實驗室統(tǒng)籌作為教學(xué)實驗的重要補充，特別是對于“生態(tài)紡織”實踐內(nèi)容，紡織基本實驗很難涉及材料化工較深層次的知識，通過參與科研實驗可以幫助學(xué)生加深這方面知識的理解，彌補紡織基礎(chǔ)實驗的不足。目前，學(xué)科開設(shè)的含有紡織實驗的課程有“紡織化學(xué)”“紡織染整工藝學(xué)”，包含的實驗有化學(xué)基礎(chǔ)操作、簡單有機物乙酸乙酯的合成以及染色基本實驗。對于紡織原材料、紡織清潔生產(chǎn)和廢舊紡織品回收再利用等“生態(tài)紡織”中重要的過程沒有涉及，學(xué)生只能通過書本知識有限理解。學(xué)院有許多紡織原材料的開發(fā)、紡織廢棄污染物處理、回收再利用等相關(guān)科研平臺，教師在開課期間，免費、隨時向?qū)W生開放，學(xué)生通過預(yù)約可以去實驗室直接參觀甚至參與相關(guān)實驗，更直觀地理解課堂上的知識，加深對課程的理解。課堂與實驗的結(jié)合激發(fā)了學(xué)生對科研的興趣，教學(xué)科研相互融合，促使學(xué)生盡早進(jìn)入科研實驗室，了解更多的行業(yè)發(fā)展前沿，建立科研思維，鍛煉實踐動手能力，這是培養(yǎng)新型復(fù)合紡織人才的重要一環(huán)。

5.3.3 充分發(fā)揮現(xiàn)代科技的功能，“虛實結(jié)合”，使教學(xué)實踐更加豐富完善

“雙碳”經(jīng)濟發(fā)展要求紡織產(chǎn)業(yè)減少碳排放，推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型，加快形成綠色生產(chǎn)方式，這是對紡織產(chǎn)業(yè)鏈的宏觀要求。實踐教學(xué)條件的限制無法完成這部分教學(xué)任務(wù)，學(xué)生很難理解其中的深刻含義。虛擬仿真實驗已成為現(xiàn)代高效實驗教學(xué)的重要手段[2-3]，因此，可以充分利用虛擬仿真實驗和多媒體課件等信息化手段，對整個紡織產(chǎn)業(yè)綠色生產(chǎn)的優(yōu)勢、科技對紡織技術(shù)的提升促使紡織行業(yè)滿足“雙碳”要求等內(nèi)容進(jìn)行演示，讓學(xué)生多角度、多形式地學(xué)習(xí)和熟悉各種知識和技能，拓寬學(xué)生的知識面，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，增強學(xué)生對紡織專業(yè)的熱愛和自信心。

6 結(jié)語

“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出對社會經(jīng)濟發(fā)展、生產(chǎn)經(jīng)營方式與生活消費理念都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。在我國紡織強國目標(biāo)基本實現(xiàn)的新發(fā)展階段，紡織行業(yè)以綠色、低碳、循環(huán)為特征的生態(tài)紡織新經(jīng)濟形態(tài)加速形成。紡織行業(yè)“雙碳”目標(biāo)的主力企業(yè)亟需以制度創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新展開生態(tài)環(huán)保布局，推動產(chǎn)業(yè)綠色循環(huán)的高質(zhì)量發(fā)展。在此背景下，企業(yè)亟需掌握交叉融合新知識、新技術(shù)的應(yīng)用復(fù)合型人才，因此，必須加強生態(tài)紡織專業(yè)實踐教學(xué)，進(jìn)行整體性、多學(xué)科交叉融合改革，以滿足企業(yè)對實踐型復(fù)合人才的新需求。