輕化工程專業設計性實驗教學效果研究

［摘 要］對采用節能減排、短流程工藝進行棉織物前處理，使織物達到一定技術指標要求的輕化工程專業綜合型、設計性實驗的實施效果進行了總結、分析。結果表明設計性實驗內容的實施，可以提高學生的綜合分析問題、解決問題的能力，促進學生對行業的最新科技知識進行查閱與自學，拓寬學生的知識面，訓練學生的實踐動手能力，培養學生的團隊合作精神，培養學生的創新能力和科學研究能力，同時，可以達到提升實驗師資隊伍素質的目的。

［關鍵詞］綜合型 設計性實驗 教學效果 輕化工程專業 織物前處理

［中圖分類號］ G642.423 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2013）01-0109-03

一、前言

采用綜合型、設計性實驗的教學模式，能充分調動學生的學習主動性、積極性，進一步培養學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的綜合素質和創新能力。[1][２][3]輕化工程專業是一個實踐性很強的工科專業，因此我們對我院輕化工程專業的專業綜合實驗進行設計性改革。織物的前處理包括退漿、煮練、漂白三個基本過程，傳統的加工工藝是分開進行的，教科書[4]上也是分別講授的。但在實際應用中若采用分開進行的方法流程長、能耗高，對環境污染大，近年來國內外相繼研究開發了高效、低耗短流程前處理新工藝。[5]基于此知識點我院進行了綜合型、設計性實驗的教學內容改革。

二、織物前處理綜合型設計性實驗教學結果

2011年我院輕化工程本科專業學生進行了前處理綜合實驗，參加實驗共44人，兩人一組，分兩次進行。學生們分別設計了不同的實驗方案，其中采用汽蒸一步法的2組，研究了助劑用量、汽蒸時間對處理效果的影響；采用雙氧水活化劑進行汽蒸一步法的4組，研究了活化劑用量、汽蒸條件對處理效果的影響；采用冷軋堆一步法的2組，分別研究了助劑用量、堆置時間等工藝條件對最終處理效果的影響；采用雙氧水活化劑進行冷軋堆一步法的4組，分別研究了活化劑用量、燒堿用量、堆置時間等工藝條件對最終處理效果的影響；采用等離子預處理織物，再進行冷軋堆一步法處理的4組，分別研究了等離子處理條件、助劑用量等工藝條件對最終處理效果的影響；采用等離子預處理織物，再進行汽蒸一步法處理的5組，分別研究了等離子處理條件、燒堿用量、汽蒸時間等工藝條件對最終處理效果的影響；采用等離子預處理織物，再加入雙氧水活化劑進行汽蒸處理的1組，研究了等離子處理條件、活化劑用量等工藝條件對最終處理效果的影響。不論采用什么方法，處理結果均達到了試驗任務書的要求。學生們采用的方法基本上包含了目前所有正在使用或研究的節能減排前處理工藝方法。

學生參閱的參考文獻包括：圖書3本，分別是：陳英等的《染整工藝試驗教程》；陳杰瑢的《等離子體清潔技術在紡織印染中的應用》；教材《染整工藝原理》。碩士學位論文2篇，分別是：北京服裝學院張婧的《雙氧水活化劑在織物前處理工藝中的應用研究》，以及魏峰的《等離子體技術在短流程前處理中的應用》。科技期刊文章18篇：《印染》雜志6篇，分別是：《活化劑NOBS/TAGU在棉冷軋堆前處理中的應用》（2009，20）；《低溫等離子體處理對棉織物堿退漿的影響》（2006，21）；《純棉織物低堿冷堆處理》（2009，9）；《紫絨低溫氧漂工藝》（2009，35）；《棉織物冷軋堆前處理加工》（2008，34）；《雙氧水漂白活化劑在棉織物冷軋堆前處理中的應用》（2009，35）。《毛紡科技》2篇，分別是：《常壓等離子體實現無堿短流程前處理》（2010，38）；《活化劑在羊毛織物低溫漂白中的應用》（2010，7）。《印染助劑》5篇，分別是：《活化劑在織物漂白中的應用研究》（2006：1）；《前處理短流程工藝中過氧化氫分解機理的研究》（1994，11）；《筒狀棉針織物冷軋堆》（1997，12）；《活化劑在織物漂白中的應用研究》（2006，1）；《TAED及其對H2O2漂白的活化作用》（2003，3）。《染整技術》2篇，分別是：《棉織物等離子體預處理后的前處理工藝研究》（2010， 4）；《純棉粗厚織物低堿冷堆前處理》（2007，11）。《紡織科學研究》1篇：《基于一種棉織物的等離子體前處理工藝研究》（2009，4）；《科技前言》1篇：《紡織纖維及制品的鑒別方法綜述》（2008，2）；《現代紡織技術》1篇：《棉織物退煮漂軋蒸一浴法技術研究》（2006，4）；《中國纖檢》1篇：《紡織品多組分纖維快速定性檢測方法研究》（2007，6）。互聯網文章1篇：《雙氧水漂白活化劑在棉織物冷軋堆前處理中的應用》（http：//www.ttmn.com/topic/fq032/070918/1-2.html）。

在實驗過程中學生們能夠遵守實驗室守則和各項規章制度，嚴格遵守課堂紀律；實驗操作認真，積極參與實驗，愛護實驗儀器、用具等公物，實驗結束后能積極做好儀器設備清潔維護。實驗中能互相配合認真完成自己設計的實驗內容，根據階段實驗結果，調整實驗工藝條件，結果全部達到了設計任務書要求的技術指標。完成實驗以后，學生們以科技論文的形式，內容包括題目、摘要、關鍵詞、文獻綜述、實驗部分、結果與討論等，完成了各自的實驗報告。

三、織物前處理綜合型設計性實驗效果分析

（一）對學生綜合能力的培養

織物前處理加工的能耗在印染加工中占有較大比例，且對環境污染大，因此世界各國均相繼研究開發了高效低耗的工藝，即將傳統的退、煮、漂工藝進行有機的、合理的組合與合并的短流程前處理清潔生產新工藝，我國目前許多工廠的前處理也采用短流程工藝。綜合型實驗中要求使用短流程節能減排前處理工藝，符合國家的產業政策要求，符合目前的生產實際要求。而目前國際、國內各種新的、更高效的、節能減排的短流程前處理方法也不時有最新的報導出現，這就使學生的實驗設計具有開放性，優秀的學生可以跟上科學研究的最前沿。盡管學生在課堂上比較系統地學習了織物前處理過程中退漿、精練、漂白的基本原理和方法，但從節能減排的角度上看，必須將這三步進行有機地、合理地合并才能變成短流程工藝，從而達到節能減排的目的。而這三個工藝過程有相互矛盾的因素存在。如何合并？采用什么工藝條件？使用什么化學藥劑及染整助劑？這些內容在課堂上教師只進行了簡單介紹，并沒有具體講授，而且近年來還出現了一些新的節能減排前處理工藝，課本上并沒有進行介紹，學生要完成本實驗內容必須查找相關科技文獻，自學相關知識才能進行實驗設計，否則將無法完成。學生查閱了19篇科技論文，2篇碩士學位論文，并通過自學制訂出了自己的實驗方案，大大提高了學生查閱文獻能力及自學能力，同時提高了學生綜合分析問題、解決問題的能力。

從學生們選擇的節能減排方案來看，有冷軋堆法，有采用雙氧水活化劑的方法，有采用等離子體的方法。在這些方法中，冷軋堆法實現了低溫、短流程，節約了能源；雙氧水活化劑可以降低化學助劑的消耗，以利于降低排放，同時又可以減少處理時間以及溫度，達到節能的目的；等離子體處理法是近年來研究的無水處理的新方法。這些方法均為近年來世界各國正在研究完善的新的節能減排前處理工藝，學生們將這些方法有機地結合在一起，達到了很好的節能減排實驗效果，這使學生們了解了行業發展的最新狀況，而不是僅僅局限于課本知識，培養了學生的創新能力，提高了學生的科學研究能力。

從學生的最終的實驗報告看，學生們均能以科技論文的形式完成，在文獻綜述部分，學生們對前處理的基本原理進行了論述，并且對前處理的節能減排現狀進行了基本的了解，拓寬了學生的知識面。結果討論時部分學生也能從原理的角度對自己選擇的工藝條件進行討論，達到了讓學生自學、了解行業最新現狀以及節能減排原理的目的。

在實驗過程中，學生們自己完成了實驗儀器的選擇、染整試劑的選擇、實驗操作、儀器操作，完全不同于教學實驗中列出各個實驗操作步驟的方式，從而使實踐動手能力得到全方位的綜合訓練與提高。在實驗設計過程中，要求學生首先自己獨立完成設計，然后分組進行討論，最終確定本組的最后實驗方案，再共同完成實驗，這種過程培養了學生的團隊合作精神，有助于加強今后在科學研究和工作中的合作精神。

（二）對實驗教學師資隊伍的培養

節能減排、短流程前處理加工工藝是目前先進加工工藝的一種，最新的科研成果不時有報導，這就要求指導實驗的教師也要系統地掌握最新的研究成果，而不僅僅是書本上的基本知識。在指導實驗的過程中要從幾個重要方面對學生進行考評。實驗態度和實驗操作盡管是每一個實驗均要考核的內容，但在本實驗中，由于每一組學生的具體實驗內容均不一樣，這就要求指導教師要更主動、更仔細、更認真地進行指導，防范試驗中的一切問題發生，對指導教師的責任心方面提出了更高的要求。而實驗過程中方案設計和論文批改過程是與其他教學實驗明顯不同的。在設計過程中，要求從查閱資料程度、實驗方法和技術先進性、實驗方案的合理性等幾方面考核學生設計方案的水平。另外學生設計出的方案五花八門，為保證學生順利完成實驗，教師應能夠準確地判斷學生的方案是否可行。在學生實驗報告（論文）的批閱過程中，要求論文格式正確，包括題目、摘要、前言、實驗部分、結果與討論、結論、參考文獻，尤其要求學生對自己的實驗結果進行比較深入的理論分析。參與指導的年輕教師應做到查閱近五年的相關文獻、書籍，掌握相關知識，在指導實驗的過程中要準確地解答學生在整個實驗過程中提出的各種問題，達到提高實驗師資隊伍綜合素質的目的。

（三）存在的問題

盡管在教學實施過程中達到了較好的效果，但也存在一些明顯的問題。首先在實驗方案設計過程中，從學生查閱的總文獻數量來講，同近年來發表的文章相比有很大差距，可見有些學生并沒有深入地、系統地學習此領域的專業知識，往往是對文獻中的方案進行簡單的重復，不能真正反應出前處理領域的最新發展。從參閱的文獻質量來講，盡管均是行業內比較有影響的核心期刊，但沒有一篇外文文獻，這是需要提高的。由于是兩人一組，在實驗過程中也發現個別學生的方案有雷同現象。另外在最終論文的總結階段，學生中出現的主要問題是對自己的試驗結果的分析缺乏深度，不能從理論的角度對自己的實驗結果進行深入分析。產生這些現象的根本原因是學生的基本理論相對較差造成的。實驗前應從前處理的基本理論，以及短流程節能減排前處理的基本原理方面再進行深入地講授，另外還要在文獻檢索方面再進一步指導。在實際操作時將兩人一組變為單人獨立進行，再加上指導教師的進一步嚴格要求，及時發現問題，及時解決，使以上問題可得到解決。

四、結束語

通過合理設計純棉織物節能減排、短流程前處理綜合型、設計性實驗內容，并在教師指導下認真實施，可以提高學生的綜合分析問題、解決問題的能力，促進學生對最新行業發展的科技知識進行查閱與自學，拓寬學生的知識面，訓練學生的實踐動手能力，培養學生的團隊合作精神，培養學生的創新能力和科學研究能力，從而，最終為使學生成為本行業的精英打下堅實的基礎。

［ 參 考 文 獻 ］

［1］ 程永揚，王為，李小星等．構建立體化的創新性實驗教學體系與模式［J］．實驗室研究與探索，2008，27（7）：102—104．

［2］ 何深知，崔純瑩，段薇等．在設計性實驗中培養學生的綜合能力［J］. 實驗技術與管理，2009，26（6）：134—136．

［3］ 陳懷俠，蔡火操，黃建林等．設計性實驗教學的實踐與思考［J］．實驗技術與管理，2006，23（1）：105—107．

［4］ 孫鎧，沈淦清. 染整工藝原理（第二分冊）［M］. 北京：中國紡織出版社，2008.

［5］ 陳立秋. 染整工業節能減排技術指南［M］. 北京：化學工業出版社，2008.

［責任編輯：鐘 嵐］