紡熔非織材料工程學(xué)課程教學(xué)探索與實踐

“非織染材料力學(xué)”是我校（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)）關(guān)于非織染材料和工程的專業(yè)課程。這是學(xué)生通過學(xué)習(xí)課程后接收到的第二門主要課程的第二門主干課。通過對學(xué)生進(jìn)行紡熔法的紡絲原理和紡黏紡絲生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制等知識的傳授,使學(xué)生掌握紡熔非織造材料的生產(chǎn)工藝原理和工藝控制,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)工程素質(zhì)和實踐動手能力,為學(xué)生從事紡熔非織造材料的實際工作奠定基礎(chǔ)。本文針對我校非織造材料與工程專業(yè)“紡熔非織材料工程學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題,結(jié)合筆者的教學(xué)實踐,提出幾點課程教學(xué)的建議。一、非織造材料加工技術(shù)課程“紡熔非織材料工程學(xué)”課程涉及紡黏、熔噴、膜裂等品種的生產(chǎn)工藝流程,以及紡絲原料的主要品種和品質(zhì)指標(biāo)。學(xué)習(xí)該課程,要求學(xué)生具備良好的高分子材料專業(yè)知識,如高分子化學(xué)、高分子物理及高分子成型理論(化纖成型方向)。此外,還需具有非織造材料加工基礎(chǔ)知識,如成網(wǎng)、固網(wǎng)工藝,其中的成網(wǎng)工藝與紡織工程專業(yè)相關(guān),而固網(wǎng)工藝與化學(xué)和機械學(xué)科相關(guān)。所以,該課程需要學(xué)生在完成大學(xué)化學(xué)、高分子物理與化學(xué)、短纖非織工程學(xué)等課程的學(xué)習(xí)后進(jìn)行教學(xué)。紡熔固網(wǎng)工藝與化學(xué)黏合劑及機械設(shè)備加工緊密相關(guān),需要學(xué)生具備良好的短纖非織加工工藝專業(yè)基礎(chǔ)知識,但由于學(xué)生在此之前尚未接觸過化纖工藝,所以熔融紡絲工藝是教學(xué)的難點。二、學(xué)科交叉專業(yè)特點非織造材料與工程是近幾十年來發(fā)展起來的一個多學(xué)科交叉專業(yè),具有多學(xué)科知識相互滲透的特點。筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐,提出幾點關(guān)于課程教學(xué)的思考。1.化纖成型知識“紡熔非織材料工程學(xué)”課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具備良好的化纖成型基礎(chǔ)和紡織、機械相關(guān)知識。同樣,對于任課教師來講,也需要具備這些知識。目前“紡熔非織材料工程學(xué)”課程涉及的主要內(nèi)容包括纖維品質(zhì)指標(biāo)及長絲生產(chǎn)、聚合物切片的生產(chǎn)及干燥工藝、紡熔法非織造材料的紡絲原理、紡熔法非織造材料的紡絲工藝控制、氣流拉伸的原理及工藝控制、紡黏成網(wǎng)的工藝控制、熱黏合法加固、熔噴法非織造材料的生產(chǎn)及工藝控制、紡熔法生產(chǎn)中的工藝計算、膜裂法非織造材料。因此,要求任課教師具有扎實的化纖成型知識儲備。具有高分子專業(yè)(化纖方向)背景的教師都有著堅實的專業(yè)基礎(chǔ),但在紡黏成網(wǎng)的工藝控制、熱黏合法加固、熔噴法非織造材料的生產(chǎn)及工藝控制、膜裂法非織造材料方面的知識相對薄弱。而具有紡織專業(yè)背景的教師對紡黏成網(wǎng)的工藝控制較為熟悉,但膜裂法非織造材料、熱黏合法加固等內(nèi)容要求他們具備高分子材料(薄膜成型)及高分子物理和化學(xué)方面的知識。因此,“紡熔非織材料工程學(xué)”課程的任課教師應(yīng)具備扎實的高分子專業(yè)基礎(chǔ),同時熟知紡熔成網(wǎng)工藝及加固方法等內(nèi)容。高分子專業(yè)出身的教師可以通過學(xué)習(xí)非織成網(wǎng)及加固工藝的知識,紡織專業(yè)出身的教師可以通過學(xué)習(xí)化纖成型方面的知識來提高自己的教學(xué)素養(yǎng),滿足課程的教學(xué)要求。2.非織造材料的應(yīng)用目前有關(guān)“紡熔非織材料工程學(xué)”課程的教材較少,2003年出版的《紡黏法非織造布》,介紹的紡熔非織造材料知識較淺且陳舊,屬于科普類書籍;《非織造材料與工程學(xué)》(2010版)介紹的紡熔非織造材料內(nèi)容較深入、全面和合理,但只涉及短纖非織造材料工程,較少涉及紡熔非織造材料相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景;《紡黏和熔噴非織造布手冊》(2014版)涉及紡黏和熔噴,內(nèi)容較新穎,但其為生產(chǎn)工藝手冊,沒有過多的原理及工藝內(nèi)容?？傊?目前尚缺一本較專業(yè)的“紡熔非織材料工程學(xué)”教材,這導(dǎo)致在教學(xué)過程中出現(xiàn)教師講解費勁、學(xué)生學(xué)起來沒有針對性及學(xué)習(xí)積極性不高的現(xiàn)象,給教師和學(xué)生造成了一定的困擾。3.注重紡黏非織加工工藝的應(yīng)用“紡熔非織材料工程學(xué)”作為一門主干必修課,教師在講授紡黏基本原理和工藝等相關(guān)專業(yè)知識的同時,可以結(jié)合實際應(yīng)用來加強學(xué)生對紡黏非織加工工藝的理解,增強學(xué)生對本專業(yè)的自信心。如可以講授日常的紡黏非織造布袋、各種揩布、手術(shù)服、電纜包裝布、分離過濾用熔噴布等,以及結(jié)合最新科技前沿技術(shù)講授雙組分超細(xì)纖維紡黏非織造布、防霧霾口罩、紡黏-熔噴-紡黏(SMS)復(fù)合非織造布、電池隔膜、3D非織造技術(shù)等4.現(xiàn)場教學(xué)模式課堂教學(xué)是學(xué)生接觸新的專業(yè)知識的主要途徑,課堂教學(xué)效果的好壞直接影響學(xué)生掌握專業(yè)知識的程度。下面從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點和難點、建立樣品庫及差異化教學(xué)五個方面談?wù)劰P者對“紡熔非織材料工程學(xué)”課堂教學(xué)的思考。(1)教學(xué)方法?！凹徣鄯强棽牧瞎こ虒W(xué)”課程的教學(xué)多以PPT講解為主、板書為輔的模式。PPT教學(xué)可以在一堂課的時間內(nèi)融入較多的內(nèi)容,且可以配以圖片、視頻等多媒體方式,將知識點充分展現(xiàn)解析。板書起到輔助PPT教學(xué)的作用,有些需要聯(lián)系到之前講授的知識點可以以板書形式補充。紡熔非織材料生產(chǎn)工藝較多,有紡黏、熔噴、膜裂等,在講解工藝過程時可以配以動畫或在線生產(chǎn)的視頻等,使學(xué)生更直觀地接觸到實際操作情況。還可以采用參觀教學(xué)法甚至現(xiàn)場教學(xué)法。參觀教學(xué)可以在講授相關(guān)課堂知識之前、之中和之后進(jìn)行,分別為準(zhǔn)備性參觀、并行性參觀、總結(jié)性參觀。組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場觀察、調(diào)查、研究和學(xué)習(xí),從而獲得新知識或鞏固已學(xué)知識。參觀時可由校外實訓(xùn)教師指導(dǎo)和講解,要求學(xué)生圍繞參觀內(nèi)容收集有關(guān)資料,質(zhì)疑問難,做好記錄。在參觀完成后,整理參觀筆記,寫出書面報告,將感性認(rèn)識升華為理性知識。參觀教學(xué)可以進(jìn)一步提升為現(xiàn)場教學(xué),即在校內(nèi)外實訓(xùn)基地進(jìn)行,以現(xiàn)場為中心,以實際紡熔生產(chǎn)工藝為對象,以學(xué)生為主體。現(xiàn)場教學(xué)一般比參觀教學(xué)占用課時少,可以較為直觀地傳授理論知識,實時解答學(xué)生疑問。(2)教學(xué)內(nèi)容。除講授紡熔非織原理、加工工藝及工藝控制方面的基礎(chǔ)知識外,還需對紡熔非織造材料的應(yīng)用及最新發(fā)展趨勢進(jìn)行補充講解。傳統(tǒng)的紡熔非織基礎(chǔ)知識涉及內(nèi)容較多,需要根據(jù)工藝內(nèi)容循序講解,但講解原理、工藝時易使學(xué)生感到枯燥乏味,造成學(xué)習(xí)興趣下降。若能結(jié)合每種類型紡熔非織造材料(如紡黏、熔噴及膜裂等)的相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域及其全球的發(fā)展現(xiàn)狀和前景來進(jìn)行講解,學(xué)生的注意力及學(xué)習(xí)興趣會有明顯提高。除了常規(guī)紡熔非織工藝外,一些新型非織造加工工藝,如閃蒸法、靜電紡絲法等都可以歸為新型紡熔非織造技術(shù)。前者與紡黏非織造工藝相關(guān),后者與傳統(tǒng)熔噴工藝類似。在講授傳統(tǒng)的紡熔非織工藝之后,可以適當(dāng)增加這些新型紡熔非織造技術(shù)的介紹。因為這些都屬于非織造材料加工技術(shù)的新發(fā)展、新方向,學(xué)生在掌握了傳統(tǒng)的紡熔非織工藝之后,對這些新型紡熔非織造技術(shù)有所接觸,可鞏固之前所學(xué)的紡熔非織造材料相關(guān)內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)“紡熔非織材料工程學(xué)”課程的興趣,增強對非織造材料與工程專業(yè)的信心。(3)教學(xué)重點和難點。“紡熔非織材料工程學(xué)”課程涉及的內(nèi)容面廣點深,教師在講授時要突出重點和難點,如紡熔非織造工藝的紡絲原理、氣流拉伸的原理及工藝控制、熔噴法非織造材料的生產(chǎn)及工藝控制等,這些內(nèi)容涉及高分子物理、高分子化學(xué)及化纖成型等內(nèi)容,其中高分子物理、高分子化學(xué)對于高分子材料專業(yè)的學(xué)生來講也是較難理解和掌握的。對于非織造材料與工程專業(yè)的學(xué)生,涉及到的這些知識點更需要反復(fù)講解,運用課堂提問、小組討論、參觀教學(xué)甚至現(xiàn)場教學(xué)等多種方式相結(jié)合的教學(xué)方法,才能使學(xué)生真正掌握。而對于一些簡單的知識點,如紡熔法非織造材料的生產(chǎn)原料、聚合物切片的生產(chǎn)及干燥工藝、纖維品質(zhì)指標(biāo)及長絲生產(chǎn)等內(nèi)容,可以作簡單講解并運用動畫、視頻等多種教學(xué)手段。(4)建立樣品庫。紡熔非織造加工工藝作為非織造加工工藝的一大門類,其材料應(yīng)用領(lǐng)域很廣,從日常服裝和家居用非織造布,到醫(yī)療衛(wèi)生、包裝、農(nóng)業(yè)、土木工程及汽車、建筑、過濾等工業(yè)用非織造布,都有很多的應(yīng)用案例。若能將各種應(yīng)用的紡熔非織造材料樣品進(jìn)行收集、保存,并做出相應(yīng)標(biāo)記及說明,制成完備的紡熔非織造材料樣品庫,將有助于教師的講授及學(xué)生對專業(yè)知識的理解。在“紡熔非織材料工程學(xué)”課程的教學(xué)中,將一些應(yīng)用和研究領(lǐng)域的紡熔非織造材料樣品帶入課堂,讓學(xué)生觸摸樣品,同時配以PPT圖片講解,將顯著提高課堂教學(xué)效果。例如,在講授紡黏非織造材料的紡絲原理這個重點、難點時,可以帶上紡黏非織造布購物袋進(jìn)入課堂,結(jié)合實物講解紡黏非織造材料的產(chǎn)品及其加工工藝特點;在講解熔噴法非織造材料的生產(chǎn)及工藝控制時,將熔噴/靜電紡防霧霾口罩帶入課堂,結(jié)合當(dāng)今的環(huán)境問題及靜電紡絲技術(shù)講解熔噴非織造工藝及其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能特點。(5)差異化教學(xué)。對于一些接受能力特別強的學(xué)生,可以讓他們參與紡熔非織材料相關(guān)課外實驗及教師的教科研項目。課外實驗讓學(xué)生自己動手開發(fā)各種用途的紡熔非織造產(chǎn)品,要求學(xué)生對所創(chuàng)作的作品從原料、加工工藝到產(chǎn)品性能、特點及其用途作全方位的講解報告,可以極大地提高學(xué)生的想象力和創(chuàng)新力。參加教師的教科研項目可以使學(xué)生了解教師是如何對常規(guī)專業(yè)知識進(jìn)行提煉和創(chuàng)新并形成研究思路的,同時鍛煉學(xué)生的實踐動手能力,加深學(xué)生對課堂所學(xué)紡熔非織材料相關(guān)知識的理解。三、知識儲備和教學(xué)方法多樣化“紡熔非織材料工程學(xué)”作為非織造材料