“功能性非织造材料”课程的产品问题驱动式教学方法探讨

徐玉康

摘 要：“功能性非织造材料”是一门以认知和理解功能性非织造产品的结构和性能为主要目的的课程。文章依据工程学科对人才实践和工程能力的要求，探讨“功能性非织造材料”课程的产品问题驱动式教学模式，结合学校非织造教学软硬件资源，以实际产品为切入点，通过对产品结构和性能的分析，探讨功能性非织造材料或产品的产业需求、产品问题及发展趋势，培养非织造产业的高素质人才。

关键词：“功能性非织造材料”;非织造材料与工程;产品问题驱动;教学改革

中图分类号：G642;TS176 文献标识码：A 收稿日期：2020-09-24 文章编号：1674-120X（2020）30-0120-02

非织造布在国家标准《GB/T 5709-1997 纺织品非织造布术语》中的定义（也称为无纺布）是定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或黏合或这些方法组合而形成的片状物、纤网或絮垫（不包括纸、机织物、簇绒织物，带有缝编纱线的缝编织物以及湿法缩绒的毡制品）。用于制备非织造材料的纤维原料可以是天然纤维或化学纤维;可以是短纤维或长丝。非织造材料加工技术具有多样性，常见的有纺粘成型技术、熔喷成型技术、针刺加固技术、水刺加固技术、热风粘合技术等。不同加工技术的原理及作用特征不同，因而非织造材料结构呈现出多样性，这使得非织造材料在众多领域中有广泛应用，如医用卫生领域、空气过滤领域、土工建材领域、航空航天领域等。

伴随着非织造产业的快速发展，非织造行业对专业性非织造技术人才的需求急剧增加。为满足非织造行业对非织造专业人才的需求，很多高校开设非织造材料与工程专业。基于非织造产业需求的大背景，苏州大学（以下简称“我校”）纺织与服装工程学院2010年面向全国招收非织造材料与工程专业本科生。“功能性非织造材料”是我校非织造材料与工程专业的一门专业选修课，学生通过本课程的学习，能够对现有主要非织造材料的应用领域及相应产品的结构及性能有较好的认识和了解，能对特定非织造产业产品的发展趋势有一定的判断。

一、课程教学的设置

（一）课程设置目的

较多的高校针对非织造材料与工程专业设置的课程主要包括公共基础课程和专业课程，在专业课程的學习中，学生能了解高聚物加工技术、非织造材料成型技术、非织造材料在不同领域的应用，掌握非织造材料相关的基础理论。然而，目前工科毕业的学生进入企业工作后，遇到具体某一问题时往往无法快速找到解决问题的切入点，这是因为学生对实际产业产品的制备工艺及结构特点没有较深的认知和理解。

为了能让非织造材料与工程专业的毕业生快速适应工作、有效地应用在学校中所学的专业知识，“功能性非织造材料”课程的开设旨在让学生能够对现有产业化规模较大的非织造产品的制备技术及结构与性能特征有较好的认知和理解，进而能够更快更好地融入非织造产业。

（二）课程设置思路

“功能性非织造材料”课程既要包含常规非织造加工技术，又要包含产业规模较大的非织造商业化产品的制备及结构与性能特征的分析。因此，本课程的主体框架为非织造技术介绍、产业化非织造商业产品介绍、以产品为出发点逆推其所涉及的非织造加工技术，最后让学生基于现有产品的产业现状对该产品的进一步发展提出自己的想法。采用产品问题驱动式教学方法，能加深学生对非织造材料与工程专业的认知和理解，进而提高学生学习本专业的积极性。

二、课程教学的内容改革

（一）以产业化非织造产品为主体

非织造技术是一门多学科交叉技术，其主要涉及高聚物加工技术、纤维成型技术、材料加工技术、纤维加固技术、化学处理技术、机械制造技术等，是一门不同于传统纺织原理的新型材料加工技术。“功能性非织造材料”课程是基于各种非织造加工技术及产品的一门课程，对任课教师的专业知识储备要求较高，其既要掌握非织造加工技术的类型及特征，又要掌握高聚物纤维材料的结构及性能特征，更重要的是，要能对产业化非织造产品的应用及结构与性能特点有全面的了解。此外，在具体教学过程中，课程以产业化产品为主体，这对教材的要求比较苛刻。为了加深学生对功能性材料概念的理解，本课程选用《功能高分子材料》作为辅助性的参考教材，同时还提供一本深入学习的参考书《功能性高分子材料》。

“功能性非织造材料”课程中的产业化非织造产品的应用领域包括汽车滤清器（空调滤清器、空气滤清器、燃油滤清器、机油滤清器）、吸附分离非织造产品（吸油产品、一次性口罩、N95口罩、医用立体口罩）、土工非织造产品（土工路基增强土工布、护坡土工布）、工业烟尘净化用非织造产品（不同规格的除尘履带）、汽车装饰用非织造产品（汽车吸音隔音材料、汽车挡板、汽车内饰挂架）、生物医学非织造产品（一次性手术服、一次性手术垫巾、一次性手术帽、防护服、医用敷料、医用护创贴）、生活卫生非织造产品（棉柔巾、一次性洗脸巾、纸尿裤、面膜、湿巾）、工业擦拭非织造产品（工业无尘擦拭纸）以及农业用非织造产品（农业果蔬包装袋、农用地膜）。在具体的教学内容上，不同领域的非织造产品均有商业化产品，每个领域的产品类型为一种或多种。在课堂教学过程中，学生能够接触商业化实物产品，同时能够分析产品的具体组成结构。

（二）以实物产品问题为导向

非织造设备或零部件的实物教学方法已有初步探索。在非织造材料与工程专业的课程设置中，实践相关的课程均涉及产品制备与分析。但这一类课程往往是独立的且综合性较强的，而学生对所学知识点的综合应用能力较弱，因此在课程具体进行的过程中，教师一般起到主导性教授作用。“功能性非织造材料”课程的设置，以实物产品问题为导向，以实物产品的性能为切入点，让学生切实分析非织造产品结构，以及带着结构设计的性能要求推进产品的深层次分析。

三、课程教学方式的改革

（一）常规教学方式

在非织造材料与工程专业的课程设置中，常规的教学方式仍然是以教师讲授为主，重点内容为非织造加工技术原理理论。学生虽能接触到部分产品，但没有充足的时间去认真拆解产品，分析产品的具体组成部分、材料特征、加工特征及结构特征。这使得学生在具体产品分析上得不到实际训练，将非织造理论知识应用于具体产品的能力也较弱。

（二）产品问题驱动教学方式

“功能性非织造材料”课程采用产品问题驱动式教学方法，具体实施过程：①教师先针对某一应用领域介绍目标材料的要求，再对该领域已有的非织造产品类型作简要分析。例如，在工业烟尘净化领域，教师需介绍不同工业烟尘来源（主要来源于燃煤电厂、垃圾焚烧电厂、钢铁行业、水泥行业）、烟尘特点（温度特征、氧化性特征、腐蚀性特征等）以及不同工业烟尘对除尘滤袋的要求。②实物产品结构与性能分析，将商业化产品分发给学生并引导学生对产品进行结构与性能分析。例如，将上述的除尘滤袋分发给学生，引导学生从材料的原料特性、可能的加工技术、组成结构及不同组分功能出发，详细分析除尘滤袋并思考滤袋设计的功能性特点。③互动交流。学生对商业化产品的结构已有初步了解，此时学生需要与他人进行互动交流以加深对该产品的认知和理解。例如，对上述的除尘滤袋，学生经过拆解后分析发现，滤袋的主体部分为覆膜针刺非织造毡。该毡呈现出“纤维网—基布—纤维网”的“三明治”结构。此时教师继续引导学生思考每层材料的特点是什么、功能是什么、这些材料是否可以采用其他材料代替或者采用其他非织造加工技术代替、该材料结构是否存在缺陷、哪些方法可以消除这些缺陷、该材料的发展将具备哪些其他功能等问题。这一系列问题的互动交流在很大程度上能够激发学生对该材料的进一步思考，也能够促使学生更深入地理解该材料。④开放式解答。通过互动交流，学生更期望对该领域材料有初步的直观认识和理解，此时教师针对学生的共性问题给出开放式解答。例如，上述的除尘滤袋，基布两面的纤维网一般通过针刺加固技术制成非织造毡，表面层为功能性微孔膜，微孔膜的作用是拦截工业烟尘中微尺度颗粒，非织造毡的作用是捕捉和储存烟尘中的亚微尺度颗粒，其中基布起到的作用是增加非织造毡的强力、提高非织造毡的尺寸稳定性。

四、课程教学的考核方式

“功能性非织造材料”课程是一门专业选修课，其考核方式为平时成绩与期末总评成绩相结合，平时成绩占20%、期末总评成绩占80%，平时成绩主要包括学生课堂出勤、课外文献检索、PPT制作及汇报，期末总评是以主题论文报告+PPT制作及汇报的形式。采用该考核方式的出发点是让学生加深对非织造材料应用领域的认知及对产品结构的理解。在讲授非织造材料在某一领域应用之前，教师先让学生自行通过文献库检索来了解该领域现有的产业化非织造产品的应用场合、类型及特点，让学生对将学习的内容有初步的了解;教师再根据学生的PPT制作及简要汇报，了解学生的把握程度。期末总评是以主题论文报告为主要考核内容，同时包括学生的PPT制作及主题产品汇报。教师先提供非织造材料应用的10个不同领域作为学生选择产品的参考方向，在学生确定应用领域后另行选取该领域内未讲授过的商业化非织造产品进行工藝、结构与性能的分析，以产品问题驱动式方法推进，再进行总评汇报，这能让学生更加深入理解非织造产品的特点。

五、课程教学的改革效果

教师在“功能性非织造材料”课程中采用产品问题驱动式教学方法，通过对课程教学内容、教学方式等的教学改革，让学生对非织造行业及产业化非织造产品有更深入的了解，激发他们学习非织造专业课程的积极性，让学生在课堂上积极参与互动式讨论。通过教学实践，学生更积极主动地去接触和分析非织造相关产品，融入非织造行业的能力得到增强，综合素质也得以显著提升。

参考文献：

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