将“新工科”思维融入“纺织材料学”学习的途径

2020-12-19罗雅煊

纺织报告 2020年12期

罗雅煊，张毅

（天津工业大学纺织科学与工程学院，天津 300387）

“纺织材料学”是纺织科学与工程类专业的公共专业基础课，是一个专门化的材料学科。通过该课程的学习，学生要能掌握纺织材料的基本原理及相关知识，包括纺织材料结构与其理化性能之间的内在联系以及纺织材料性能的检测与实验方法，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。

“新工科”建设是主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动，是以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济要求，也是国家一系列重大战略实施的要求、产业转型升级和新旧动能转换的要求以及提升国际竞争力和国家硬实力的要求。“新工科”教育已在全国高校形成共识，得到企业界的积极响应和大力支持，引起了国际高等教育行业的广泛关注。“新工科”不仅是教育改革项目，还是一场持续性的工程教育转型改革。

因此，在“新工科”背景下，“纺织材料学”作为一门重要的专业基础课，需要思考如何将“新工科”的思维融入学习之中，以期满足新时代对纺织专业人才培养的要求。

1 “新工科”建设的内涵

“新工科”这一概念是在2016年提出的，随即教育部就组织高校进行了深入研讨，并提出了“天大行动”与“复旦共识”。“新工科”不仅与人工智能、机器人、大数据等新兴专业建设有关，强调的不仅是知识体系的更新，更是工程教育文化和理念的更新[1]。

“新工科”建设以立德树人为目的，以塑造未来、应对变化为教育理念，以交叉与融合、继承与创新、协调与共享为主要培养途径，培养未来复合型、创新型、多元型卓越工程人才[2]。“新工科”建设主要抓5个方面的工作，即抓理念引领、抓结构优化、抓模式创新、抓质量保障、抓分类发展。

纺织工业作为我国传统的支柱产业和重要的民生产业之一，在新时代被赋予了自动化、智能化、节能化等新要求。因此，未来纺织工业必定是以创新和科技为主导，多学科融合发展。由此可见，建设具有“新工科”特色的纺织工业，是中国纺织产业转型升级走向智能化、科技化、高端化的必经过程与要求。

2 “纺织材料学”课程现状

目前，常规的纺织类高校基本采用课堂教学的方式来完成专业课的讲授，以教师讲、学生听的形式为主，授课的方式比较单一。

“纺织材料学”是纺织工程专业学生接触的第一门专业类课程，课程涵盖的内容十分广泛，如纤维、纱线、织物的结构与性能，纱线的分类、结构与形态特征、力学性质、可加工性能和品质评定方法，各类物理、化学的测试技术和手段等[3]。在教学过程中，由于课时限制且以教师为主体，授课教师在有限的课堂教学和实验教学时间内无休止地以填鸭方式，向学生灌输众多知识点。即使如此，也不可避免有很多内容并不能充分展开。因此，学生普遍反映课程内容繁复、基础知识点过多、学习被动，无法及时掌握课堂的知识，在学习时感到枯燥乏味。

这门课程通常采用闭卷形式考核，学生需要背记大量的基础知识。然而，学生只是知道这些基础知识的概念和定义，不懂得实际应用，也不知道对今后的专业课程学习有何作用，所以，学生的学习缺乏动力，学习效果较差。

“纺织材料学”是一门涉及多门学科的交叉应用型课程，数学、物理、化学、工程力学、机械等多门基础学科都在课程中有所体现。同时，涉及的纺织相关实验较多。学生如果只是单一地理解知识点，不去查阅资料来消化吸收教学内容，就必将埋下学习质量无法保障的隐患。因此，将“新工科”思维融入“纺织材料学”的学习中，由被动学习变为主动学习来提高学习质量十分必要。

3 将新工科思维融入“纺织材料学”的学习方法

3.1 培养批判性思维

批判性思维指的是思维的主动性、独立性与开阔性。具有批判性思维的人，要拥有怀疑精神和好奇心，敢于提出质疑，勇于质问自己，探索所学知识体系，不断自我反思并调整，在批评中不断进步。

在工科教育中，批判性思维能力的培养是较为欠缺的。张青根等[4]研究发现，大学教育对批判性思维能力的增值效应存在显著的专业差异，从高到低依次为文、医、理、工，与学校所在层次并无特定关系[5]。据王瑞霞等[6]对国内近30年批判性思维现状的研究发现，批判性思维研究主要涉及的领域有哲学、教育学、心理学与医学，在占比相当大的工科高等教育中，学生批判性思维的培养未引起足够的重视，存在一定的欠缺。

“新工科”思维要求有系统的思维能力。由于学生在学习“纺织材料学”时，知识点是分散的，很难把握前后内容的关系。所以在学习过程中，要注意内容的启承关联以及学科之间的交互，培养自身的系统思维方式。例如在学习影响纱线拉伸强度的因素时，对于纱线结构这一影响因素，要结合之前学习到的捻度的相关知识，更好地理解与思考这一知识点。

在培养方案中，设有“微机原理”“机械设计基础”以及“电工电子技术”等课程，可以在“纺织材料学”的学习中，融入这3门学科的知识。比如一种材料或者产品的检验、纺织器械目前存在的问题，都可以结合工科其他学科，用不同的方式方法进行思考，发散思维。例如在学习织物的拉伸、撕破、顶破的概念时，如果能在理论分析层面，将力学中的相关概念落实到具体的分析中，在研究方法上将解析法、图示法运用到实际的操作中，则能使这一概念更加立体、系统，有助于深入理解，并将“物理学”“机械设计”“工程力学”等多门课程所学的知识有效联系起来。许多课程和知识都是相通的，寻找相互之间的联系，有助于形成开阔的视角、系统的思维。

3.2 重视实践体验

实践体验就是要强化学生对教学的参与程度和对学习内容的把握程度，有利于知识经验的转化。光有理论知识还远远不够，“新工科”思维要求有动手实践能力。虽然已设有“纺织材料学”实验课，但还是远远不够。有机会的话可以试着早点进入实验室，接触到纺织材料和纺织机械，这样学生对老师上课的讲解会理解得更加深刻，自己动手并思考后的记忆才是最牢固的。例如在学习几种纤维的形态时，当学生在实验室的显微镜下看到了各种纤维的形态时，会大大加深对知识点的印象。

“新工科”思维的特点就是要有应对突发情况的能力，用自己现有的知识解决从未遇过的问题。在实际操作的过程中，可能会碰到很多书上没有讲到的问题，在思考如何解决问题，并动手将想法变为现实时，一方面可以更好地掌握知识点，另一方面可以很好地提升自己解决问题的能力。

3.3 主动学习，增强师生互动

在信息化时代，各领域发展极其迅速，要主动将知识融会贯通，自主地完成“纺织材料学”的学习任务。常言道：真正善于学习的关键，可能在于课堂之外。既然是主动学习，就不应该是模式化的，网络、仿真系统、未来的智能系统都是主动学习的极好途径，而且很多碎片知识也可作为正式学习的很好补充。

老师对“纺织材料学”的知识理解较为深刻，课上和课下要多与老师进行互动。在此过程中，学生必将开拓视野，对知识点有更深刻的印象以及更多的理解。主动学习以及与老师积极沟通互动，会使学生的思维变得更加独立、更加开阔。敢于提出质疑，探究所学知识体系，学生的批判思维能力也将得到进一步提高，也符合“新工科”对人才培养的要求。

3.4 想象学习

想象学习，一方面是指通过想象，加深对所学内容的理解；另一方面则是指通过想象进行创造性的学习。例如在“纺织材料学”的学习中，学生可以通过想象纤维的结构形态、纱线的加捻方式和纤维的成形过程等，加深对纺织材料内容的理解。同时，想象也能扩大自己的思考面，培养自己的创造性思维。此外，如能将实践与想象学习相结合，多次加深对知识的印象，可极大地加强对知识点的把握。

（1）树立批判性思维、注重实践体验，通过主动学习，并运用想象学习，可改善目前普遍以教师讲、学生听为主的单一授课方式。（2）可有效减弱学生对“纺织材料学”课程感到内容繁复、基础知识点过多、学习枯燥的感受。（3）可改变学生对“纺织材料学”结构性的观察、测试的原理性和思考不深入，缺少实践应用的现状。（4）可提高学生的创造性，加深对知识的理解程度，提高学习的主观能动性，提高“纺织材料学”这门课程的学习质量，满足“新工科”对纺织专业的人才培养要求。