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基于工程认证标准的“非织造学”课程建设

发布时间:2019-09-07所属分类:教育论文浏览:1

摘 要:工程教育认证对于非织造材料与工程专业人才的培养具有积极的意义,非织造学是非织造材料与工程专业的专业基础必修课程,基于工程认证标准的非织造学课程建设是培养非织造工程领域复合型高级工程技术应用型人才的关键。本文介绍了中原工学院非织造材料

  摘 要:工程教育认证对于非织造材料与工程专业人才的培养具有积极的意义,“非织造学”是非织造材料与工程专业的专业基础必修课程,基于工程认证标准的“非织造学”课程建设是培养非织造工程领域复合型高级工程技术应用型人才的关键。本文介绍了中原工学院非织造材料与工程专业的特色,针对基于工程认证标准的“非织造学”课程的改革与实践进行了分析,并从课程教学内容改革、课程教学教学方法的多样化运用等方面探讨提高教学质量的措施。

基于工程认证标准的“非织造学”课程建设

  关键词:工程教育认证 非织造材料与工程 非织造学 课程建设

  非织造材料是由纤维直接连接而形成的三维网状多孔纤维材料,具有原料来源广、工艺流程短、结构和性能复杂多变的特点,是目前公认的经济、实用型纤维材料。根据其不同的结构和性能,非织造材料在医疗卫生(如医用敷料、绷带、吸收性卫生用品等)、土木工程(如土工模板布、排水布等)、吸附工程(吸水、吸油材料)等领域有广泛的应用,受到了工业界和学术界的日益重视,被称为“先进工程材料”。

  自从改革开放以来我国非织造工业发展迅速,非织造材料的产能从2011年的312万t增长到2016年的535.4万t,增长了大约1.7倍。伴随着产量急剧增大的就是非织造行业对非织造技术专业人才的巨大需求缺口,因此各大纺织类院校都进行了非织造材料与工程专业的建设[1]。截至到 2017年9月份,包括中原工学院、天津工业大学、武汉纺织大学、嘉兴学院、安徽工程大学、东华大学、南通大学、苏州大学、西安工程大学、浙江理工大学、河南工程学院、德州学院和陕西科技大学在内的13所高校进行非织造材料与工程专业的四年制本科招生。其中,笔者学校(中原工学院)以中原经济区建设为契机,根据非织造行业快速发展和人才的巨大需求,于2015年面向全国开始非织造材料与工程专业的本科招生。

  “非织造学”是中原工学院非织造材料与工程专业的一门专业基础必修课,学生通过本课程的学习,掌握非织造材料加工工艺及理论、设备机构原理、产品结构与性能等专业知识,并引入相关新工艺、新产品、新应用领域和非织造发展的新趋势。如何提高“非织造学”的教学效果一直是非织造材料与工程专业建设的关键一环。

  1 工程教育认证的背景

  工程教育认证是工程类专业的一种合格性评估,其目标是通过提高学生解决复杂工程问题的能力,来保证工程类专业毕业生的质量,进而促进专业发展和行业进步,实现工程类专业本科学位的国际互认[2-3]。以学生为中心(SC)、产出导向(OBE)和质量持续改进(QIC)是工程教育认证的三大教学理念[4-5],也是非织造材料与工程专业的专业课程改革需要遵循的基本原则。

  中原工学院非织造材料与工程专业以培养具有扎实纤维材料基础、非织造工艺与产品设计及较强创新能力的非织造工程领域复合型高级工程技术应用型人才为目标,开设有“非织造学”“非织造产品设计”和“非织造设备”等专业基础必修课程。其中,“非织造学”作为非织造材料与工程专业的基础必修课程,其教学内容不仅涉及到了纤维原料和高分子聚合物原料的基本知识,还涉及到了非织造工艺参数和非织造材料微结构间的物理关系和非织造材料结构特征与应用特性间的理论关系,属于纺织材料学、流体动力学、机构原理和纤维软物质结构等多个学科的交叉体现和应用,具有工程实践性强,知识广泛且抽象和理论实践交叉性强的特点。

  因此,依据工程认证标准的工程类人才能力培养的总体要求,针对“非织造学”的课程特点,从教学内容改革、课程教学方法的多样化运用等方面探讨如何以学生为中心,实现产出导向的教学质量持续改进,是“非织造学”教学改革亟待解决的问题。

  2 课程教学内容改革

  2.1 加强工程实验教学,培养学生复杂工程能力

  笔者学校的非织造材料与工程专业的创建和发展始终紧密结合河南省产业用纺织品行业协会和纺织服装产业河南省协同创新中心,形成了产学研深度融合为基础,以高水平、多学科交叉的科研团队为师资,着力于服务企业,培养以高水平创新型人才为目标的专业特色。这为加强综合工程实验教学,培养学生复杂工程能力提供了基础。

  2.1.1 基于“学生参与”为主体的模块性实验设计

  非织造技术作为来源于传统纺织品、塑料、皮革和造纸技术的纤维成型加工技术,其成网方法、固网方法较多,而且每种加工方法均涉及到不同的加工技术和机构原理,具有多学科交叉的特点,单纯的理论教学很难加深学生对非织造技术的本质理解[6]。因此,以培养非织造材料与工程专业类学生的非织造原理工程实践综合素质为出发点,将实践内容分三个教学模块,“非织造用原料”“非织造成网方法”和“非织造固网方法”三大模块。其中“非织造用原料”又分为“纤维”和“聚合物切片”两个模板, “非织造成网方法”依据实验条件又分为了“干法成网”和 “聚合物成网”两个模板进行实践教学。

  每个子模块的设计均以“学生参与”为核心,“原料— 工艺(成网和固网)—结构—性能—应用”的物理关系为主线,非织造技术原理的运用为目标。另外,在每个子模块的实验中,均将学生进行分组,并在实验课前分别组织各小组参与实验准备,进而提高学生分析和解决工程实际问题的能力。

  2.1.2 以企业为主体的工程实践

  “非织造学”作为工程实践性强的专业核心课,其实践教学环节一定是基于“工程实际”的设计。该校利用河南省产业用纺织品行业协会和纺织服装产业河南省协同创新中心与企业搭建的天然的产学研协同平台,初步构建了“设备—非织造材料—应用”为主线的产学研实践基地,并聘请了郑州纺机工程技术有限公司(设备)、郑州豫力新材料科技有限公司(非织造材料)和河南科高辐射化工科技有限公司(应用)等多位非织造设备、非织造卷材生产和应用企业的高级技术人员。通过邀请企业技术人员参与具体的实践教学环节,并就某些具体的工程环节以现场教学的形式向学生传授其实践经验,进而提高学生学习积极性和对“非织造学”课程的喜爱。

  2.2 基于行业发展的教学内容更新

  非织造技术作为纤维材料的新型成型技术,其技术进步随着行业发展而日新月异,如静电纺丝、双组分纺粘水刺和多组分熔喷等新产品和新技术不断地涌现出来。因此,教师在“非织造学”的授课内容上理应将新技术、新工艺补充更新到教学内容中去[7]。例如,纯棉水刺非织造材料作为对人体具有天然亲和性的纤维素纤维非织造材料,近几年发展迅速,但是现有的“非织造学”教材对纯棉水刺工艺和应用介绍较少。因此,授课教师不仅要讲授化纤水刺非织造材料的加工工艺之外,还要针对性地补充 “纯棉水刺的前漂—水刺工艺和水刺—后漂工艺的纯棉水刺”工艺路线及其特点。

  基于技术发展的教学内容更新是提高学生对非织造材料兴趣的关键一环,不仅有利于学生对非织造技术基础知识系统的掌握,还可以进一步引导学生思考不同非织造产品生产过程中的具体工程问题,实现做到“学生自主学习”的教学目标。

  2.3 合理整合教学资源,避免相近课程的教学内容重复

  中原工学院非织造材料与工程专业不仅开设有“非织造学”课程,还开设了“非织造产品设计”和“非织造设备”等相关课程。过去,这些课程在教学内容上存在部分重复,比如针刺设备的刺针结构、纺粘工艺部件的功能性和熔喷模头机构等基础知识存在过度讲解的可能。“产出导向教育”客观上要求整合各类教学资源,明确每一个课程对工程实践能力培养的贡献程度[8]。这就需要教师之间进行有效的交流与合作,协调相关课程的教学大纲及内容,避免教学资源的浪费。

  3 课程教学教学方法的多样化运用

  3.1 基于“问题探究”的案例教学法

  传统的非织造学的关键知识点主要为“提出问题— 分析问题—解决问题”的方法,整个教学过程以老师为主线,而对学生考核和要求相对较少。基于学习产出的案例教学法是通过学生报告或课后作业的形式,形成“老师提出问题—学生预分析—老师进一步提出问题—学生进一步回答”的案例教学模式,其特点是“学习产出”为主线。例如针对水刺工艺的讲解,老师课上提出水刺非织造布的强度主要受纤维强力和非织造材料结构的影响,学生课下收集分析不同纤维原料的纤维强度并查阅水刺非织造材料结构的主要特征参数,并形成分析报告;此后,教师课上进一步提出“水刺能量、水刺压力分布和水刺速度”等工艺参数对结构特征的影响规律,学生讨论实际案例,分享结果。

  3.2 基于“学习产出”的探究式教学法

  探究式教学是培养学生以工程师心态分析工程问题的能力,关键是对非织造技术核心概念、原理或者方法的运用。基于“学习产出”的探究式教学法的主线是“提出问题—自主分析—实证—表达”,其目标是提高学生对非织造材料的内在理性认知能力[9-10]。比如,通过预先设计一个吸油领域问题,并提供聚丙烯熔喷和聚丙烯纺粘两种不同的样品为学生,由学生去查阅吸油材料对非织造材料的性能要求,并提出那种材料更适合吸油领域并解释其可能的原因;最后通过授课教师点评使得学生更加明确纺粘非织造材料和熔喷非织造材料的结构特征差异。

  3.3 应用现代教学技术手段

  “非织造学”作为讲述非织造成型技术的主要课程,涉及到原理、工艺、结构和应用等基础知识。但是原理性的成型技术比较抽象,因此“非织造学”的教学过程中应该充分利用视频展示、动画演示、实物分析等现代教学手段来提高教学效果。比如通过纺粘和熔喷的动画和实际影像来提高学生对其结构的理解,以静电纺丝动画演示的形式表现其鞭动特征。中原工学院建设有较为完善的慕课系统和期刊资源,学生可以直接自主学习与“非织造学”课程的相关资料和文献。

  3.4 建立课程教学质量跟踪调查及反馈机制,形成持续改进的教学理念

  工程教育认证要求对学生能力培养是一个持续改进的过程,因此需要建立有效的跟踪调查方法,进而实现 “非织造学”的教学效果进行持续改进[11]。主要方法有: (1)授课教师与学生进行不定期的座谈会,听取学生对前面所学课程内容及授课方式的看法和建议,并纳入下一步做出改进方案;(2)与包括校外导师在内的企业的高级技术人员进行定期的沟通,掌握行业的发展趋势和技术问题,进而更新授课内容。持续改进的教学理念不仅是学生持续学习的要求,也是对授课教师保持积极持续学习态度的要求。

  4 教学改革效果

  “非织造学”作为非织造材料与工程专业的专业基础必修课,是多个学科的交叉体现和应用,具有工程实践性强,知识广泛且抽象和理论实践交叉性强的特点。任课教师不仅要具备多种学科背景的知识储备,还要有积极持续学习的态度。基于于“学生参与”为主体的模块性实验设计,以企业为主体的工程实践,和基于行业发展的教学内容更新是搞好“非织造学”以学生为中心,实现产出导向的教学质量持续改进的主要措施。

  通过对课程教学内容改革和课程教学教学方法的多样化运用,学生的学习热情明显高涨,课堂教学中学生积极参与问题讨论的频率和人次明显增多。在实践教学中,学生与设备和企业互动的积极性明显提高,为学生长期从事非织造材料的相关工作奠定基础。

  参考文献

  [1] 张如全,武继松,邹汉涛,等.“非织造原理”课程教学改革与实践[J].纺织服装教育,2013,28(2):140-142.

  [2] 林健.基于工程教育认证的“卓越工程师教育培养计划”质量评价探析[J].高等工程教育研究,2014(5):49- 61.

  [3] 余寿文.工程教育评估与认证及其思考[J].高等工程教育研究,2015(3):1-6.

  [4] 陆勇.浅谈工程教育专业认证与地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究,2015(6):157-161.

  [5] 甘林火.工程教育认证背景下精细化工工艺课程教学改革的思考[J].教育教学论坛,2017(4):130-132.

  [6] 石文英,李红宾,朱洪英,等.非织造材料与工程专业 “纺熔非织材料工程学”课程的教学[J].纺织服装教育,2016,31(4):318-320.

  [7] 张如全,武继松.基于战略性新兴(支柱)产业发展的非织造材料与工程专业人才培养[J].纺织服装教育,2017,32(2):100-102.

  [8] 张瑜,李素英,张伟,等.传承张謇教育理念协同创新培养非织造本科人才[J].纺织服装教育,2017,32(2):103-105.

  [9] 初红艳,刘志峰,昝涛,等.机械制造课程群体系构建与实施:基于工程教育认证毕业要求[J].高等工程教育研究,2017(5):140-144.

  [10]于靖军,郭卫东,陈殿生.面向工程教育的STEP教学模式 [J].高等工程教育研究,2017(4):73-77.

  [11]喻莹,陆小华.基于CDIO大纲的探究式教学在工程教育中的应用研究[J].中国电力教育,2014(14):99-100.

  《基于工程认证标准的“非织造学”课程建设》来源:《科技资讯》2018年9期,作者:张恒; 甄琪; 杨红英; 章伟; 张一风。

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