“新工科”背景下《非織造學》課程教學改革的探討

張會青,馬洪才,楊洪芳

(德州學院 紡織服裝學院,山東 德州253023)

教育部于2017年在北京召開的新工科研究與實踐的第一次工作會議,全面啟動了新工科建設。推動傳統工科專業改造升級,從而深化工程教育改革,推進新工科的建設與發展[1]。新工科與工科的不同之處體現在“新”字上,有學者指出,“新”指的是新興、新型和新生。其中,新興指的是在高校課程中新出現的、前所未有的新課程,是指不同于其他工科的課程門類[2],非織造課程門類就是這樣一門新興課程。

非織造布的大量應用刺激了行業的發展,近十年來中國非織造產品的產量增長最為迅速,企業具有極強的競爭意識,“工業4.0”、智能制造時代在非織造行業掀起創新熱潮,具有創新精神的應用型人才的匱乏成為我國非織造行業發展的最大瓶頸,對于行業發展來說,配備創新型應用型管理人才、骨干技術力量和對員工進行繼續培訓成為關鍵[3]。

“大業欲成,人才為重”,高校設立非織造材料與工程專業成為必然。我國于2005年設立該專業,開始非織造技術高等教育,同時也在紡織工程專業人才培養計劃中增設了非織造技術的相關課程。

高校設立非織造材料與工程專業應立足于新工科建設需求,適應新形勢,強調信息化,培養出工程實踐能力強、較高創新能力的復合型創新型的“新工科”人才,新工科建設對人才的培養目標和培養方式提出了更高的要求[4],基于這樣的要求,新工科背景下非織造課程的教學革新與探索顯得尤為重要。本文從教學內容、教學方式、教育信息化手段等方面探索非織造學課程教學改革的新方案。

1 《非織造學》課程建設分析

我校于2012年獲批了山東省企校共建工科專業——非織造材料與工程專業,專業作為人才培養的載體,必須順勢而為、主動改革,才能滿足市場的人才需求,并且培養學生樹立創新型工程教育理念[5],提升學生工程科技創新、創造能力。近幾年我校為了專業建設,購置了專業所需的成網、熱粘合、紡黏、熔噴等非織造布加工教學設備,建設了專業實驗室和實踐平臺。

《非織造學》課程是非織造材料與工程專業的專業必修課程,旨在通過《非織造學》課程的學習,建立非織造材料生產工藝原理與設備的知識體系,這門課程屬于實踐性強的課程,內容多而廣,技術更新快,教學中應注重理論與實踐的緊密結合[6]。課程建設過程中采取與企業密切合作,共建課程體系的思路。企業參與教學計劃和教學方案的制定與實施,更新教學內容,緊貼科技前沿,在課程內容的選擇與組織上,既適度保持學科知識體系的系統化和完整性,又注重培養創新型應用型人才。借助于德州市土工材料基地的地域優勢,強化實踐教學力度,拓展實訓內容和實訓基地建設,使課程從教學大綱到課程內容、教學過程真實反映企業崗位實際,教學與實際契合。

課程建設過程中注重教育信息化,豐富在線課程的建立,除了企校合作實踐平臺的建立,對成網系統、水刺等加固系統的虛擬仿真實驗平臺也進行了開發。以方便主動服務行業企業,創新“互聯網+”環境下教學方法和教學手段,推進信息技術與工程教育深度融合,以提高教學效果。

2 校企合作共建《非織造學》課程

2.1 課程內容建設注重行業企業需求

我國非織行業起步晚,但是全世界非織造材料與產品保持了持續高速的增長,非織造技術具有多學科交叉、工藝流程短、工藝靈活多樣、生產設備自動化程度高和應用領域廣等特點[7]。因而課程更加強調理論與實踐的緊密結合,教學中學校需要將企業先進而不斷更新的資源及時引入。

根據教學思路及專業人才培養目標,從教材內容、實驗實訓項目等方面和企業相關人員共同探討,教師深入到企業一線進行資料搜集,對出現的新技術新工藝錄制視頻,確定教學內容體系,共同合作開發課程與教材,補充教材內容,使其更加體現實用性和先進性,反映出非織生產工藝的實際技術水平。遇到技術問題與企業技術人員及管理人員進行探討,從教學內容及教學思路上進行完善和改進。如近幾年水刺企業開始注重新型纖維產品的開發,在教學過程中增加了針對再生蛋白纖維和再生纖維素纖維性能不同對工藝設計的影響。除了了解水刺工藝過程,也使學生對水刺產品的市場情況有了更好的了解。

課程內容安排上依據非織造產品工藝特點進行模塊化劃分,按照纖維原料、纖維成網、纖網加固分為三大模塊,每個模塊又分解成若干子模塊,如圖1所示。例如纖網加固模塊,不同加固工藝原理差異大,因而按照工藝原理進一步分解為針刺、熱粘合、化學粘合等子模塊,模塊化教學使學生可以通過比較找到不同工藝、設備原理之間的聯系和區別,更容易理解不同類型的非織產品從原料、工藝到生產過程,產品結構形成與性能間的關系,使學生對各種非織造加工的原理有充分理解,掌握非織造工藝和生產設備原理。

2.2 注重實踐教學,實踐過程企業重度參與

響應教育部推進“新工科”的號召,非織造材料與工程專業人才培養更注重實踐教育、工程教育,重視學生創新能力和實踐能力的培養[8]。采用企校合作的方式,可充分利用企業的設備、人力和市場資源進行辦學,我校非織造材料與工程專業建立較晚,在實驗室和實訓設備的建設方面還不夠健全,因而積極籌建校企實踐教學平臺,讓企業全程參與課程教學,才能更好地實現理論與實踐相結合、課堂教學與實際操作相結合,達成人才培養目標,培養出工程實踐能力強、具有較高創新能力的復合型創新型“新工科”人才。

圖1 教學內容模塊分解

目前,我校非織造材料與工程專業已與德潤新材料科技有限公司、宏祥新材料股份有限公司等當地非織造企業及多家山東省非織造生產企業建立了校外實習基地,滿足了本專業學生校外實習的需要。特別是與當地非織造企業組建了課程建設小組,聘請了兼職指導老師,實踐性強的部分如水刺加固工藝原理及設備、紡粘設備原理等內容通過實踐教學平臺輔助完成,教學內容項目化,學生直接參與教學項目全過程,使教與學更接近生產實際。比如,通過針刺鞋材項目,分析客戶對產品要求,對原料、針刺道數,針刺密度等主要工藝參數等進行設計、討論,并對最終產品進行檢測,充分理解針刺工藝原理、產品質量與工藝設計間的關系,把晦澀的理論知識直觀化,加深理解。專職教師在企業生產現場進行授課時,企業兼職教師全程參與對學生的教學與管理,保證了課程教學的質量。同時把企業在實際生產過程中出現的生產和技術問題帶回學校進行研討,鼓勵學生在實踐平臺開展課外科技活動,提高了學生的實踐和創新能力,解決生產實際問題的能力。

2.3 教學手段信息化,實現信息技術與工程教育深度融合,企校共贏

信息技術的飛速發展和廣泛應用,逐漸改變著世界的經濟結構與增長方式,改變著人們的生活習慣和學習方式。“互聯網+”時代背景下,專業技術的更新速度遠遠高于理論知識體系的形成與研究速度,課程教學的組織與形式也應根據學生的學習特點進行變革。

目前的高校具備了一定的信息化教學的環境。在學校政策引導下,企業團隊的幫助下,課程團隊進行了在線課程、虛擬仿真項目的建設,借助于信息化平臺,開發多媒體課件、錄制生產工藝及設備視頻材料、進行上傳,適當引入非織造前沿技術、新設備、新工藝及新的科研成果,使課程的數字化教學資源得到完善,學生可通過智能手機、平板、電腦應用終端隨時觀看。同時,將信息技術手段融入到Power Point和微信,在課外預習與課堂教學間建立溝通橋梁,教師將課件、視頻、習題、語音的課前預習課件推送到學生手機,并增加師生溝通渠道,課堂上也能實時答題、彈幕互動,組織課堂討論,引導學生思考分析。教學手段的新穎化信息化,提高了學生的學習興趣。

同時,通過調研發現,非織造企業以目前的職員知識結構來應對日益更新的生產技術和自動化程度越來越高的生產設備及工藝流程還是有很大限制的,而更新生產管理理念、掌握新的生產技術、學習國際先進標準,掌握新技術、新材料、新工藝的運用是給企業員工提出的新的職業要求,但這些包含新知識、新技能、新素質的職業再培訓任務企業已無力自我實現。在線課程的共享性也滿足了非織企業對現有職員進行再培訓、繼續教育的需求。

3 教學改革效果

校企合作的方式給了教學更好的實踐平臺,非織行業前沿技術及新設備信息能更好地通過信息技術平臺得以傳播,理論與實踐相結合效果更好。學生自發組成小組利用實訓中心的小樣機對產品進行創新設計,參加大學生文化競賽；部分同學加入教師的科研團隊,通過實驗過程加深了對專業知識的認識和理解,研究結果在整理后發表了論文,申報的多項國家級大學生創新創業訓練項目得以審批。

企業反饋,開放的在線課程給了職工更好的學習平臺,給了員工們完善專業知識體系的機會。