纺织工程专业纺纱类实践教学的改革与创新

赵立环,王建坤,李凤艳,周宝明,李翠玉

(天津工业大学 纺织学院，天津 300387)

纺织工程专业纺纱类实践教学的改革与创新

赵立环,王建坤,李凤艳,周宝明,李翠玉

(天津工业大学 纺织学院，天津 300387)

天津工业大学纺织学院构建了“纺纱设备认识实习→纺纱基本原理验证性实验→纱线成形试纺实验→花式纱线设计实验→纱线综合设计启智夏令营”多模块、分层次、相互衔接、逐级递进、突出创新的纺纱类实践教学体系。围绕该教学体系建设，在实践教学平台、教学计划、师资队伍、实践教学模式等方面进行全方位的改革与实践，取得了良好效果。

纺织工程专业；纺纱；实践教学；教学改革

纺织工程是一门应用性、工程性和实践性很强的学科，纺织工程高等专门人才的核心能力就是适应时代要求的工程实践和创新能力[1-2]。我国传统的纺织工程教育过于注重工程理论知识教学、轻视工程实践训练，过分侧重专业知识传授、轻视工程实践及创新能力培养，导致学生的工程实践和创新能力差、工程意识淡漠等工程教育的“软化、弱化”问题。且纺织工程类专业普遍存在实践教学资源匮乏，实验设备不成套、信息化程度低、技术水平滞后，难以解决模拟信息化时代全过程生产的工程训练等实践教学过程中的突出问题[3]。因此，加强纺织工程专业教学改革，注重实践能力的训练和突出创新能力的培养势在必行。为此，在纺纱类实践教学(纺织工程专业培养方案中实践教学的重要组成部分)中，我校(天津工业大学)纺纱教学团队明确了构建科学合理的实践教学体系、创建特色鲜明的实践教学平台、创新实践教学模式等全方位的实践教学改革思路。

一、 纺纱类实践教学的改革

1． 实践教学体系构建

结合行业发展对专业人才的需求及我校纺织工程专业的培养目标与办学特色，以教学研究为先导，组织纺纱系列课程教学团队认真研讨、梳理现有纺纱类实践教学存在的问题，明确各环节间的相互关系，以培养创新实战能力为着力点，在学校政策的支持下，对纺纱类实践教学中的主要课程进行教改立项，构建了突出培养学生工程实践与创新能力的 “纺纱设备认识实习→纺纱基本原理验证性实验→纱线成形试纺实验→花式纱线设计实验→纱线综合设计启智夏令营”多模块、分层次、相互衔接、逐级递进、突出创新的纺纱类实践教学体系。

该体系通过“纺纱设备认识实习”，使学生初步掌握纺纱系统、流程、各工序的设备构成和基本任务等，为下一步的理论学习打下坚实基础；通过“纺纱基本原理验证性实验”，使学生深入理解纤维成形的基本过程和机理；在“纱线成形试纺实验”中，让学生独立完成原料选配、各道工序主要工艺配置、半制品质量测试等工作，进而纺出符合质量要求的纱线；在“花式纱线设计实验”中，通过典型花式纱线品种的试纺，使学生了解纱线的结构或形态变化多样性，为织物设计创新打下基础；在“纱线综合设计启智夏令营”环节，学生重点在纱线功能、结构或色彩上进行多种或组合创新，实现实践动手能力和创新能力的提升。

2． 实践教学平台建设

基于大型纺纱生产设备因受实验室场地及学校教学经费限制难以配套，使用中原料耗损多、维护维修不便、工艺调整不灵活，资金投入大、更新换代慢，导致其信息化程度滞后于当前企业的生产设备，不能适应现代纺织企业对人才要求的现状[4]，我们制订了切实可行的纺纱实践教学平台建设方案。借助国家级实验教学示范中心专项建设经费、“十二五”综合投资和中央与地方共建基础实验室投资等，组建团队，以科研促进教学，在已有小型数字化环锭纺纱平台的基础上，自主研发了多种小型新型纺纱设备，建成了满足实施多模块纺纱实践教学的完整的硬件平台；以先进的实际纺纱设备为模型，开发了纺纱主要工序的虚拟仿真平台，可实现虚拟纺纱，弥补了小型实验设备不能客观反映实际生产的不足。

小型数字化环锭纺纱系统是从清梳联、精梳、并条、粗纱、细纱、并纱到捻线的全套数字化纺纱系统，采用少量纤维就可快速高效地纺制出各种普通纱或花式纱线，可达到用 50克纤维成网、成条、纺纱的实验要求，大大节约了纺纱实践教学中的原料耗损。该系统承担了纺纱类实践教学体系中所有实践教学环节的任务。

实验室配置的新型纺纱系统均为小型数字化设备，节省实验室空间，方便学生操作。这些设备包括花式捻线机、转杯纺纱机、摩擦纺纱机、喷气涡流纺纱机等，主要承担“花式纱线设计实验”和“纱线综合设计启智夏令营”环节的实验任务，为培养学生的实践动手能力及创新思维提供平台。其中，转杯纺纱机和喷气涡流纺纱机均为单头，可供学生拆卸和组装，便于学生观察纺纱元件结构，理解新型纺纱的成纱机理。

纺纱教学团队一直致力于新型教学手段的探索，率先将虚拟仿真技术应用于纺纱实践教学。2014年依托教育部对我校国家级实验教学示范中心建设的虚拟仿真实验室，大力推动纺纱主要工序虚拟仿真实验平台的建设，建成了以现有先进纺纱设备为模型的虚拟仿真实验平台。该平台可实现一种或多种原料选配、各道工序工艺配置、半制品展示及纱线质量指标测试等功能，为学生清晰展现了纺纱系统构成、各工序设备、机构工作原理等，弥补了小型实验设备不能客观反映实际生产的不足，提高了实践教学效果。

3． 实践教学计划调整

为了保证纺纱类实践教学体系能充分发挥培养学生工程实践与创新能力的作用，经过纺纱教学团队研讨，调整了纺纱实践教学计划，新增“花式纱线设计实验”1学分和“纱线综合设计启智夏令营”课外实践2学分。配合以上调整，我们修订了“纱线成形试纺实验”“花式纱线设计实验”和“纱线综合设计启智夏令营”的教学大纲，并引进了FancyYarnsTheirManufactureandApplication英文原版教材，编写了《纺纱实验教程》《纺纱质量分析与控制》教材，以及《花式纱线纺纱实验》等教学讲义，使教学内容得到及时更新并与最新科技成果保持同步。

新引进的英文原版教材详细介绍了花式纱线的定义、范围、市场状况、生产方式及应用、结构特点、生产工艺技术、设计、营销等内容，涉及的知识面较宽，语言表述简洁，比较符合本科生的实践教学要求和大学生的阅读能力。该教材在我校纺织工程专业已连续使用5届，受到了学生的一致肯定，教学效果良好。

纺纱教学团队主编的《纺纱实验教程》是纺织高等教育“十一五”部委级规划教材，其内容包括纺纱设备认识实习、纺纱原理实验、工艺上机与检验、数据的整理与分析四部分。教材内容丰富，具有很好的实践指导作用，特别是在学生的纱线创新设计中起到了重要作用。该教材在我校纺织工程专业已连续使用7届以上，同时也是许多其他纺织类院校同类课程的指定教材。

《花式纱线纺纱实验》讲义是配合新开设的“花式纱线设计实验”课程编写的。该讲义完善了大肚纱、波形纱、圈圈纱、辫子线、包缠纱、包芯纱等花式纱线的实验目的、原理、设备与原料、工艺参数设计和实验步骤，在我校纺织工程专业已连续使用5届，在学生的纱线创新设计中起到了重要作用。

4． 实践教学师资队伍建设

多年来，我校在纺纱类实践教学的师资队伍建设方面，重视以教学名师、优秀教师为带头人，通过健全运行机制与激励机制帮助青年教师尽快成长，为纺纱类实践教学的持续建设提供了充分的人力资源保障。具体措施有：

(1) 对青年教师传、帮、带。实施青年教师导师制、集体备课制、双向听课制、理论课教师进实验室和车间制，通过助课、带实验、批改作业、指导生产实习、带学生下厂参观、指导毕业设计(论文)等方式，使青年教师成为纺纱类实践教学的主力军。目前课程组的青年教师均能系统开出2门以上课程并承担相应的实验教学，教学效果良好。在我校2011和2013年的青年教师教学基本功竞赛中各有1名教师获得优秀奖，2015年2名青年教师获得优秀教学质量奖。

(2) 健全激励机制，促进青年教师业务能力的提升。我校大力支持青年教师通过各种途径提升业务能力，支持青年教师开展教改项目研究、发表教研论文，团队中的青年教师均独立主持过纺纱系列课程的教学改革项目，发表论文20余篇。鼓励青年教师指导本科生参加各级各类专业竞赛，已获得奖励40余项。创造机会带领青年教师深入企业学习，走访了浙江、福建的多家纺纱企业，就人才培养、技术问题以及新产品开发方面进行深入的交流，显著增强了青年教师的综合业务能力。

5． 实践教学模式创新

在第五学期认识实习和验证性实验的基础上，将“纱线成形试纺实验”“花式纱线设计实验”和“纱线综合设计启智夏令营”集中安排在第六学期，其中“花式纱线设计实验”随“花式纱线”双语课程分散实施，而将期末3周的“纱线成形试纺实验”与暑期1周的“纱线综合设计启智夏令营”统筹安排，既各有侧重又衔接贯通。实施了分散+集中、课内+课外、学期内3周+夏令营(暑期)1周的实践教学模式，既注重学生基本实践能力的训练，又突出学生创新能力的培养。

(1) 在“纱线成形试纺实验”中，除主要训练学生独立完成原料选配、工艺参数配置、质量检验等工作外，还对新型纱线的创新设计方法进行渗透，为夏令营的纱线创新设计打下基础。例如，在传统的环锭细纱机上实现环锭细纱试纺后，再进一步讲解如何调整或改造喂入、牵伸或加捻部分以实现纱线的创新设计。

(2) 在“花式纱线设计实验”中，通过几种典型花式纱线的试纺，使学生基本掌握花式纱线的成形方法，同时又融入了创新设计思路。比如，在转杯纺纱系统外配置长丝喂入装置，使长丝从转杯芯轴的孔中进入杯内，在杯内形成两个成纱点：一个是原杯内凝聚槽短纤纱条成纱点，另一个是短纤纱条与化纤长丝结合的成纱点。在杯内，两个成纱点各自成纱加捻的状态由化纤长丝的超喂率决定，用改变超喂率的方法可以获得多种基本的花式混合纱结构。

(3) 在“纱线综合设计启智夏令营”环节，结合全国纱线和面料设计大赛，充分调动学生的创新实战积极性，培养创新思维。同时在时间安排上使学生的设计作品契合大赛的提交节点(夏令营为暑期第1周，期间学生在校纺制纱线，暑期可以撰写或完善《作品申报书》，开学后利用前3周的织造上机实验时间，采用所纺纱线织制参赛织物样品，并撰写《设计说明与作品简介》，9月底前完成所有参赛作品和文字资料的准备并提交)，为学生的实战与创新提供了展示与检验的平台。

二、 纺纱类实践教学改革的创新点

通过以上纺纱类实践教学改革，激发了学生的创新思维，强化了学生的实践动手和创新能力。纺纱类实践教学改革的创新点可归结为以下三点：

(1) 构建的多模块实践教学体系理顺了纺纱类实践教学各模块间的衔接与递进关系，使其既各有侧重又相互贯通；增设了突出创新训练的综合设计模块，实现了认识→验证→试纺→创新逐级递进的分层次训练，符合学生的认知规律。

(2) 建成的纺纱实践教学平台采用信息化技术自主研发，以实为主、虚实结合，环锭纺纱与新型纺纱并重，且小型成套、省时省料、操作灵活、方便教学，有效地保障了我校纺纱类实践教学的开展，为学生创新实战训练提供了有力支撑。

(3) 实施的分散+集中、课内+课外、学期内3周+夏令营(暑期)1周的实践教学模式既注重学生基本实践能力的训练，又突出创新能力的培养。充分利用学校的启智夏令营课外实践计划，集中强化学生的综合设计能力，并将其与全国纱线设计大赛相结合，锻炼了学生的创新思维，强化了学生的实践动手和创新能力，检验了培养效果。

三、 结语

纺纱类实践教学是我校纺织工程专业培养方案中实践教学的重要组成部分，对培养学生的工程实践与创新能力具有重要作用。我校纺纱教学团队在纺纱系列课程群教学改革取得成果的基础上，以强化学生的实践与创新能力培养为目标，坚持“教以务新、务需、务用”的教育教学理念，重点对课程群的实践教学环节进行持续建设与改革实践，解决了纺纱类实践教学知识模块不连贯、不完整，创新设计不突出，实践教学平台不完善、与实际生产有缝隙，实践教学比重小、内容滞后，缺少综合创新实践环节等问题。

[1] 王瑞，王建坤，成玲，等. 纺织工程专业三级实践教学体系的探索与实践[J]. 纺织教育,2009,24(3): 29-32.

[2] 柯贵珍. 纺织工程专业实践教学环节考核方法探讨[J]. 纺织服装教育,2012,27(4): 356-360.

[3] 王建坤，李津，王瑞，等. 纺织工程专业回归工程的实践教学改革与创新 [J]. 纺织服装教育,2013,28(4): 309-312.

[4] 王瑞，王建坤，成玲，等. 提高学生创新能力的数字化纺织实践教学平台建设[J]. 纺织教育,2009,24(1): 30-33.

国家级专业综合改革试点项目(教高司函〔2013〕56号)

作者简介： 赵立环(1981—)，女，河北邢台人，讲师，博士，研究方向为纤维集合体的成形技术及产品性能。 E-mail:zhaolihuan@tjpu.edu.cn

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2095-3860(2016)06-0483-04