“可穿戴智能电子纺织品”双语课程建设探索

闫 静，望希言，朱 宁，杨 光

(天津工业大学 纺织科学与工程学院，天津 300387)

我国是一个纺织大国，向纺织强国的迈进需要先进纺织技术的支撑。目前，我国纺织行业正处于转型升级的重要时期，智能电子纺织是传统纺织提质升级的一个重要着力点。随着物联网及现代纺织技术的发展，可穿戴智能电子纺织品受到越来越多的关注，但相关内容还处于研究阶段，尚未形成系统的知识体系进入课堂。我校(天津工业大学)纺织科学与工程学科为“双一流”建设学科，为助力学科发展和学生培养，率先面向纺织工程专业硕士研究生开设了“可穿戴智能电子纺织品”双语课程，旨在使学生了解可穿戴智能电子纺织品的发展历程、研究方向、应用领域及最新研究进展。本文将从该课程建设的必要性、方法及内容、存在问题及改进措施等方面进行探讨。

一、“可穿戴智能电子纺织品”双语课程开设的必要性

1. 行业发展的需求

可穿戴技术(wearable technology，WT)，最早是20 世纪 60 年代由美国麻省理工学院媒体实验室提出的一项创新技术。利用该技术，可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣物，可支持手势和眼动操作等多种交互方式，主要探索和创造能直接穿在身上或整合进穿戴者衣服、配件的设备[1]。起初该技术发展较慢，并未得到广泛的关注。从2010年开始，可穿戴技术逐渐成为产业和学术热点，并进入大众视野。可穿戴产品可广泛应用于健康医疗、养老健身、生物工程、移动通信、时尚文化、教育和工业等领域，例如智能电子服装可以给军人用的电子设备供电，检测工作环境中的有害气体，观测军人的身体状况、受伤情况，传输位置信息等；在医疗方面，检测病人的心跳、呼吸、情绪等状况[2]。但市场上推出的如智能眼镜、智能手表、智能腕带、智能臂环等产品[3]，基本上是可“戴”或者是将电子元件植入到纺织品中，还没有真正地实现穿着的功能。理想的可穿戴智能电子纺织品是以纤维、纱线或织物为载体，集柔性、轻便、可水洗、自供能、传感等特点为一体的智能纺织产品[4-5]。秉着对美好生活的向往，人们为开发真正的可穿戴智能纺织品不断奋斗着，很多研究工作者致力于开发性能优异的产品。我校设有可穿戴电子与智能纺织服装技术国际合作研究中心，很多教师也在致力于该方向的研究，但目前还未开设相关课程。因此，开设“可穿戴智能电子纺织品”课程很有必要，可以将最前沿的知识系统地传授给学生，使其为可穿戴智能电子纺织品的发展贡献力量。

2. 人才培养的需求

研究生教育是为了培养掌握专门技术的高级专门人才，也是为我国科技发展储备生力军。为提升我校纺织工程专业硕士研究生在可穿戴智能电子纺织品方向的科研探索能力，使其了解科技前沿、拓宽学术视野、激发创新能力，为可穿戴智能电子纺织品的研究提供新鲜血液，学校开设了“可穿戴智能电子纺织品”课程，使学生通过对可穿戴智能电子纺织品相关知识的学习和探讨，掌握可穿戴智能电子纺织品开发的关键技术及发展趋势。为提升硕士研究生的国际视野，增强学生英文文献的学习能力，促使其走向世界，该课程采用中英双语教学，同时满足了研究生需掌握一门外语的培养需求。

二、“可穿戴智能电子纺织品”双语课程建设内容

1. 师资建设

课程建设的首要任务是抓好师资建设。教师教学能力的强弱和水平的高低是决定课程建设优劣的关键。该课程的负责人具有良好的师德师风，爱岗敬业，以身作则，能够给学生正确的引导；具有海外留学背景，具有较强的英语听说读写能力，能够胜任课程的英语教学；拥有博士学位，研究方向为智能纺织品，身处教学科研一线，对可穿戴智能电子纺织品有较深入的研究，并取得了一定的科研成果；具有良好的学习背景和丰富的工作经验，可以将教学和科研相融合，同时始终关注科技前沿，探索教学方法，不断提升教学和科研能力，保证教学质量和水平。

2. 教材建设

可穿戴智能电子纺织品的关键技术是纺织、非织造、物理、化学、生物、计算机等多学科的交叉融合。很多研究已经实现纺织和功能材料的完美融合，获得了理想的使用性能。目前可穿戴智能电子纺织品相关书籍有Gang Wang等编著的FlexibleandWearableElectronicsforSmartClothing、Xiaoming Tao编著的HandbookofSmartTextiles、Tilak Dias编著的ElectronicTextiles:SmartFabricsandWearableTechnology和J. McCann等编著的SmartClothesandWearableTechnology。但这些书籍内容都有各自的局限性，不能作为单一的教材使用。相关研究成果大多以科技论文的形式发表，仍处于基础研究阶段，没有智能电子纺织品基础的学生难以快速入门。我们结合上述几本专著以及大量科研人员发表的学术论文，归纳总结出适合纺织工程专业学生的内容系统、丰富、前沿的教学材料，并根据学科发展的前沿技术不断更新。

3. 教学内容建设

“可穿戴智能电子纺织品”课程首先介绍可穿戴智能电子纺织品的发展历程，然后按功能分类介绍各类可穿戴智能电子纺织品的结构、功能、工作原理及应用等。课程的教学目的是使学生掌握可穿戴智能电子纺织品基础知识和相关英文表达；较系统地学习可穿戴智能电子纺织品研发的关键技术，了解其存在的问题、可能的解决方案及发展趋势。该课程的教学内容如表1所示。例如讲授第三章能源收集中压电纳米发电机时，从基础理论方面分别介绍压电效应、压电材料以及压电纳米发电机的概念、工作原理和研究现状，并结合案例分析存在的问题，探讨解决方法。在双语教学的过程中，让学生掌握专业英语词汇，如piezoelectric nanogenerator(压电纳米发电机)、energy harvesting(能源采集)、conductivity(导电性)等单词及相关描述的句式。

三、“可穿戴智能电子纺织品”双语课程的教学实践

1. 教学方法

由于可穿戴智能电子纺织品是一种实用性产品，其设计涉及多学科的基础知识，因此该课程从理论和案例两个方面进行教学。首先，介绍电子纺织品的基本概念、工作原理、材料选取、构建方法、性能表征、应用前景等，采用多媒体教学方式，运用图片和视频来丰富教学内容，增强学生的感性认识。其次，结合实际应用开展案例教学，对每一类型产品的应用需求选择相关案例，从选材、制备、测试、应用等方面系统地进行介绍。在教学过程中，为了激发学生的学习热情，调动其学习主动性，增强课堂互动性，在讲解关键知识点之前，鼓励学生积极思考并回答问题。例如，在“导电材料”这一章中，可以向学生提问“导电材料有哪些？”“导电聚合物的导电机理是什么？”让学生带着问题进行系统学习。

表1 “可穿戴智能电子纺织品”双语课程教学内容

为了使学生在学习可穿戴智能电子纺织品知识的同时掌握相应的专业英语，该课程采用中英双语教学。(1)我们编写了全英文教材，上课时让学生朗读并翻译其中的重点内容，这有利于学生掌握英语单词和句子。(2)教学中使用的视频都是全英文的，以提高学生对双语课程的学习兴趣，提升英语听说能力。(3)布置的作业要求学生用英文完成，包括让学生就自己感兴趣的可穿戴智能纺织品，选择一篇英文学术论文进行学习和介绍，培养学生的科技论文阅读能力。通过以上三个措施，使学生的英语听说读写能力得到有效提升。

2. 考核方式

为了检验学生的学习效果，客观、准确、全面地反映学生对知识的掌握程度，以促进课程建设和教学改革，该课程的考核由考勤(10%)、学习报告(30%)和期末考试(60%)三部分组成。考勤的目的在于督促学生学习，保证其参与课堂教学。由于学生对该课程的学习积极性较高，基本能保证满勤。在内容讲完之后，学生选取其感兴趣的一种可穿戴智能电子纺织品进行系统深入学习，提出一种产品的设计方案，撰写学习报告，并对学习成果进行汇报。因为可穿戴智能电子纺织品的开发还处于初级阶段，需要大量的探索和创造来满足应用需求。这部分考核主要是强化学生对所学知识的理解，激发其创作灵感，开拓其探索精神，运用多学科的知识解决实际问题。学生都能根据自己的学习情况提出研究方案，有些学生还结合自己的研究方向提出了创新性课题，获得了很好的学习效果。在该项考核中鼓励学生用英语汇报，锻炼其学术英语口语表达能力。期末考试主要是考查学生对课程基础知识的理解和掌握情况，题型包括选择题、名词解释和简答题，同时含有中英文题，题量和难度中等。从考核结果可知，学生基本掌握了课程的基础知识，但也存在一些问题，需要在今后的教学中加以改进，加强对难点问题的讲解。该课程的考核方式较好地评价了教学效果，有助于课程的持续改进。

四、存在问题及改进措施

“可穿戴智能电子纺织品”课程开设2年以来，受到越来越多学生的欢迎，选修该课的学生人数大幅增加，表明研究生对先进纺织技术的关注以及对该课程的认可。但是在教学过程中也发现一些问题。

(1)课程内容具有跨学科、高技术的特点，涉及领域广、知识量大、理论性强，而且研究成果都是最新的，学生在理解上存在一定的困难。有一些内容经过教师的讲解之后，学生并不能完全理解，尤其是对一些基本原理、设计方法等。我们将进一步优化教学内容，使学生充分掌握重点内容，对有些内容学生仅需了解。同时，加强与学生的互动，在课程讲解完之后让学生对相关内容进行复述，如有不完全明白的地方，教师进一步讲解。除了采用多媒体手段讲解理论知识外，还可以让学生进入实验室现场观察研究情况，这不仅可加深学生对基础知识的理解，而且还可了解设计过程中需要考虑的问题以及可行的解决方法。

(2)课程与研究生自身课题的结合度较弱。课程学习和科学研究是研究生阶段的重要工作，如果能把两者相结合，学以致用才能达到理想的效果。研究生的研究方向不一，课程所教内容可能与学生的研究课题关联不大，造成教学与科研的脱节。因此，在教学过程中教师应该了解学生的知识需求及科研中遇到的问题，多介绍一些与学生研究课题相关的内容，帮助其科研创新及解决问题。

(3)研究生的专业英语水平仍较薄弱，专业词汇量不足，导致课堂教学效率不高，同时学生的英语口语表达能力较差。为此教师要指导学生课前预习，提前解决生词及发音问题，增加学生在课堂上的口语表达机会，纠正其表达不准确、不恰当的地方，提高其专业英语理解和表达能力。

五、结语

“可穿戴智能电子纺织品”双语课程适应时代潮流，紧跟科技前沿，为学生提供最新的可穿戴智能电子纺织品知识；双语课程教学使学生在掌握基础知识的同时学习相应的英文表述，提高其专业英语水平；采用教师讲授及学生选题研究汇报的教学形式，提高学生的学习兴趣及对知识的把握程度。该课程的开设及持续改进对我校纺织科学与工程学科的发展及研究生培养具有积极作用。