新工科背景下化纤专业课教学改革探究

徐乃库　安树林　肖长发　宋俊　冯霞

摘 要 我国在由化纤生产大国向化纤生产强国迈进过程中，需要大量化纤方向的专业人才，化纤专业课在培育这方面人才方面发挥着重要作用。为实现育人目标，同时响应新工科教育要求，本文从任课教师的亲身经历出发，对化纤专业课教学过程中存在的问题进行了总结，提出了相应的改革方案，以期促进学生对化纤生产原理及工艺学知识的吸收与消化，激发学生在化纤方向的创新。

关键词 新工科 化纤 专业课 教学改革

中图分类号：G642                                 文献标识码：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

为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验。天津工业大学，作为我国首批“双一流”学科建设高校，其在纺织材料领域的教学、科研享誉国内外，化纤专业课——“化纤工艺学”也因化纤为重要纺织材料而备受学校重视，在相关专业学生培育中发挥着重要作用，为顺应国家新时代工科教育的要求，化纤专业课教学理应进行相应改革。

1 化纤专业课教学内容及目标

“化纤工艺学”课程分工艺学和工艺原理两部分。工艺学对主要化学纤维品种进行讲解，通过工艺学的学习，学生应对化学纤维的品种、结构与性能以及加工与制备过程有较全面的了解。工艺原理主要涉及纤维成形原理，通过学习工艺原理，学生应熟知纺丝流体的流变性，掌握熔纺、湿纺、干纺成形工艺原理，熟悉拉伸和热定性工艺原理。通过这两部分的学习，学生应具备分析纤维结构与加工工艺条件之间关系的能力，能够对现有化学纤维进行改性和功能化处理。

2 教学过程中存在问题

“化纤工艺学”课程在实际教学过程中仍以教为中心，即教师根据相关教材和课件内容在讲台上讲，学生在座位上听，对学生“學”这一环节没有给予足够重视，即没有很好地将“教”与“学”结合起来进行教学，面对90末、00后这些被赋予信息化特质的新时代学生时，这种教师单向灌输教学模式已严重落伍，致使课堂上学生参与度普遍较低，表现为氛围沉闷，互动偏少，学生跟不上教师的授课思路、甚至放弃听课，导致学生未能在课堂上收获必要的知识。

3 教学改革方向探索

“新工科”建设系列文件专门强调：“要形成以学习者为中心的工程教育模式”。[1]因此，“化纤工艺学”课程教学方法改革中首当其冲的应是教学理念的转变，即由“以教为中心”转变为“以学为中心”，要以学生为中心和重心完成课程教学过程，为采用新的教学理念完成教学目标，须综合运用如下新的教学方法。

3.1 启发、关联式教学法

我国古代大教育家孔子就很重视启发式教学，关联式教学也已在我国工科专业课教学中获得应用。[2]当学生遗忘知识点（如为什么要对拉伸后的纤维进行热定型处理？）时，教师可以相关知识点（拉伸导致纤维大分子链发生了什么变化，这些变化会使大分子链有哪些倾向，这些倾向是由于什么引起的，在应用中会使纤维发生什么）为突破口，启发学生逐步回忆起遗忘的知识点，在回忆中加深学生对当前知识点的理解与记忆。

3.2 问题、任务导向教学法

问题、任务导向教学法是一种新的课堂教学模式，已被广泛运用到工科课程的教学中，[3-6]可运用问题、任务导向教学法开展再生纤维素纤维教学工作。在讲授再生纤维素纤维前三周，将问题（如何通过粘胶路径制备再生纤维素纤维？制备过程涉及哪些具体处理工序？这些工序的目的是什么？）以及任务（除粘胶路径外，有无其他可用于制备再生纤维素纤维的路径，请选择一种进行学习）布置给学生，学生通过自学以及同学间交流形成初步方案，教学过程中，教师根据学生作答情况及时纠正、补充知识点，强化学生对再生纤维素纤维的理解。

3.3 案例、实践教学法

案例教学法通过案例事实提供教学内容，并与实际经验之间建立联系桥梁，[7]而实际经验则来源于实践，因此，案例、实践教学法在“化纤工艺学”课程中仍有用武之地。在讲授聚丙烯纤维时，涉及熔喷聚丙烯无纺布，其为口罩的核心材料，口罩在应对2019年全球新冠疫情中发挥了举足轻重的作用，利用这一案例让学生了解熔喷用聚丙烯原料性质、熔喷工艺特征、所得无纺布结构以及阻隔病毒机理;随后可在纺织学院无纺布中心实地操作设备，制备熔喷聚丙烯无纺布，在理论与实践结合基础上使学生掌握上述知识点。

3.4 多媒体、网络资源结合教学法

多媒体是多种媒体的综合，为教学内容承载提供了便利，而教育教学平台提供的众多线上课程为学生随时、随地学习创造了条件。“化纤工艺学”课程涉及纺丝工艺原理，这些工艺过程需要相关设备辅助完成，设备对于学生来说是陌生的，因此学生难以很快理解这些原理。将纺丝、后处理设备的图片、视频，模拟纺丝、后加工过程的动画以及相关工厂实际生产过程录像嵌入到授课PPT中，在讲授工艺原理的同时让学生从视觉上了解相关设备，促进学生对原理部分的及时消化，学生还可利用网络资源补充、延伸学习上述知识点，拓展认知水平。

3.5 科研嵌入式教学法

任课教师多从事与纤维相关的科研工作，这些研究工作与创新息息相关，如果不能将科研嵌入课堂，课堂教学则势必存在盲区。通常可通过如下途径嵌入教师科研成果，一方面，可以招募学生参与教师的科研工作，让学生参与成纤聚合物合成、纺丝成形、改性及功能化、应用等环节研究工作;另一方面，教师可将自己的科研成果引入课堂，补足、更新教学内容。借助学生对科技的好奇心，调动其学习专业知识的积极性。

3.6 类比教学法

类比教学法就是以学生熟悉的物体、概念、原理来讲解一个新的概念、原理、原则，使抽象的概念具体化、形象化、简单化的教学方法。[8]“化纤工艺学”课程涉及众多可类比学习的内容，如溶液、熔体纺丝工艺间的类比、同种纺丝法制得的纤维品种间的类比、高性能纤维间的类比、溶液纺丝工艺中湿法、干法之间的类比等。运用类比教学法可强化知识点间的联系，突出知识点间的异同，让学生在比较中联想，具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用，帮助学生融会贯通所学的知识。

3.7 虚拟仿真教学法

虚拟仿真，作为一种有效的辅助教学工具，可进行情景式、协作式教学。[9]“化纤工艺学”课程教学离不开实践，对于纤维结构、性能测试与表征实践，教师可以为学生安排相关实验，但对于纺丝成形、后加工过程，由于空间以及经费的限制，学校不可能拥有所有的成形工艺设备，这就限制了学生的实践活动。这种情况下，虚拟仿真实验就派上了用场，学生可在虚拟的场景中就像亲临现场做实验一样领略纤维成形过程，强化学生对各环节的理解。

3.8 素养输入教学法

素养输入指教学过程中除专业知识外应传授给学生的思想、理念、意识、精神、能力等。工匠精神指坚定、踏实、耐心、细致的精神特质，[10]可督促从业人员在生产与研究过程中精益求精，因此，教师须将工匠精神渗透至课堂教学中。绝大多数化纤新成果被发表在英文期刊上，专著也多以英文撰写，这种情况就要求学生具有阅读、理解英文资料的能力，由此，教师要注重培养学生从外文资料汲取知识的能力。我国纤维行业需要创新，教师须使学生在其思维体系中建立纤维加工-结构-性能-应用间的完整逻辑关系，使学生有能力在纤维领域大胆设想、大胆探索、大胆创新。

4 结语

作为“化纤工艺学”课程任课教师，以自己的实际授课经验为支撑，对授课过程中存在的问题进行了总结，并以解决相关问题为出发点，提出了几点教学改革建议，希望在学校、学院支持下，在专业课任课教师们共同努力下，能够显著提升化纤专业课教学质量，满足新工科教育要求，为国家培育纤维领域的创新型人才。

基金项目：天津市虚拟仿真实验教学建设项目“熔体复合纺丝虚拟仿真实验”

参考文献

[1] 庄腾腾，姚继军.“新工科”背景下我国理工科本科生专业课教学满意度的影响因素研究.高等教育管理，2020（4）：73-86.

[2] 杨仲卿，冉景煜，张力，关联式教學在能源动力类专业课教学中的探索.中国电力教育，2019（11）：62-63.

[3] 贾曌.《化纤基础》专业课教学改革实践.山东化工，2020（17）：200-201.

[4] 杨淑静，杨超，刘玉魏，丛海林.新工科背景下高校专业课教学模式改革及教学档案研究.山东高等教育，2020（3）：59-65.

[5] 姜爱梅.任务驱动教学法在机电技术专业课教学中存在的问题与建议.农业技术与装备，2020（5）：108-109.

[6] 郭凯凯，李敬兆.新工科背景下电气工程专业课问题探索型教学方法探究.高教学刊，2020（6）：102-104.

[7] 陈胜，王氚，顾迎春，郭荣辉，赵颖会.基于讨论式案例教学法的化学纤维课程教学设计与探讨.纺织科技进展，2019（9）：58-61.

[8] 翁水红.浅谈电子专业课教学中开启学生思维的金钥匙.科技资讯，2019（30）：115-116.

[9] 苑振宇，孟凡利，高宏亮，李晋，张华.“五位一体”下新工科专业课的基础理论课程教学改革.教育现代化，2020（29）：73-76.

[10] 李伟义.中职《纺织面料设计》专业课教学融入工匠精神培养的探索.教育园地，2020（8）：163-164.