基于学科交叉融合的《非织造学》课程教学改革探讨

陈明星，张 威

（河北科技大学 纺织服装学院，河北 石家庄 050018）

学科交叉融合在科学技术的发展进程中扮演着越来越重要的角色，是现阶段科研工作以及基础教育工作发展的热点，也将是必然趋势[1]。我国在《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》中指出，多学科的交叉、融合以及渗透有利于培养新的学科生长点、提升创新能力，进而突出科学的长远价值。单一化学科的深耕细作，仅从一个角度很难全面、深刻、系统、完整地看到事物的全貌，已经到了瓶颈期，很难再有新的重大突破。现阶段行业的发展以及民生大计的发展，需要高校从深度到广度进行多元化、多层次的创新发展的转变[2-3]。学科交叉已成为当前科学发展的主要趋势，更是推动科学发展的主要动力之一。开展多学科交叉可以从多视角、多维度、多方向打破技术、行业壁垒，取得多角度、快脚步的研究进展[4]。

非织造工业是纺织工业的“新兴产业”，它是源于纺织又不同于传统纺织的新型纤维材料加工技术，如图1 所示，它突破了传统纺织原理，综合了纺织、高分子材料、化工、造纸以及现代物理学、化学等学科的知识，并充分结合和运用了诸多现代智能化高新技术。作为多学科深度交叉融合的产物，非织造工业的产生和发展离不开多学科交叉融合的带动[5]。《非织造学》作为非织造学科的核心课程之一，它综合了纺织、高分子材料、造纸、化工和机械等多学科内容，在授课和学习过程中，如仅拘泥于传统纺织学科的知识体系，则很难将课程内容讲透彻，更难以激发学生的学习兴趣，学生也无法很好地掌握相关内容，这对课程的教学和学习是不利的。基于河北科技大学（以下简称我校）纺织工程专业开设课程的特点，有必要在传统纺织学科知识体系的基础上，将其他交叉学科的知识体系适当引入到《非织造学》课程授课和学习过程当中，打破学科发展的瓶颈，使课程建设得到长足发展，提升人才培养质量。

图1 《非织造学》交叉学科示意图

1 开展学科交叉的必要性

近年来以非织造材料为代表的纺织品行业发展较为迅速，更加广泛应用于生物工程、环境化工、医疗卫生、环保防护、土木工程等国民经济多个领域，是纺织产业的重要组成部分，其正以高质量、高速度和高效率的方式融入及改善人们的日常生活和生产。新冠肺炎疫情的爆发及非织造材料在疫情防控中所发挥的重要作用，使得非织造材料在世界范围内受到广泛关注，人们对非织造材料的重视程度达到了前所未有的程度，对非织造人才的需求也迅速增长[6]。

非织造行业发展较为迅速，新材料和新产品日新月异、不断更新，基于这种现代纺织材料创新发展的重大需求，培养适应新形势下行业需求的专业能力过硬、知识范围广、具有前瞻性的人才成为急需，对学生相关交叉学科知识的储备提出了新要求。《非织造学》是纺织工程专业学生本科阶段核心必修课程之一，课程体系主要涵盖了非织造材料加工工艺以及理论、设备机构原理以及产品结构与性能测试方法等主要内容，涉及知识面较为广泛，需要学生对相关的机械、化学、高分子材料等方面知识进行多方位学习。因此，对于《非织造学》课程的讲授和学习，需要教师和学生突破学科间壁垒，进行适度的学科交叉与融合，才能更好地将课程知识讲授好，学生才能将课程内容内化吸收好，从而达到培养高素质人才的目的。

2 开展学科交叉的可行性

《非织造学》涵盖了纺织、高分子材料、化工、机械和造纸等相关学科部分内容，进行学科间交叉、渗透，有利于推进纺织与其他学科的融合发展。以《非织造学》所涉及的主要课程内容为例，简单介绍非织造与其他学科交叉的情况。在梳理成网工艺中，涉及到传统纺织课程《纺纱学》的相关内容；湿法成网的工艺与湿法造纸工业非常相似，与造纸学科有所交叉。在纤网化学加固过程中，需要使用多种化学粘合剂，与化学学科有一定交叉。在聚合物直接成网工艺（纺粘、熔喷等）中，与高分子材料学科中化学纤维的加工具有十分紧密的联系，需要学生对高分子材料的加工和物化性能进行学习；同时，关于螺杆的结构与设计、喷丝板的结构与设计等内容，需要学生掌握与此相关的机械学科知识。我校《非织造学》课程开设初期，专业教师主要来自于纺织专业，随着课程建设的深化，增加了化纤和高分子材料等专业等相关专业教师，教师的专业背景相对合理，具有较强的学科专业交叉性。综上，基于《非织造学》开展学科交叉具有广泛可行性和重要现实意义，对《非织造学》课程的教学改革具有重要意义，可有力推动课程的建设和发展。

3 开展学科交叉的措施

学科交叉融合不是多门学科的简单堆积和拼凑，学科间的交叉融合要具有一定的基础，生硬和简单的拼凑堆积无法做到相关学科的有效交叉和融合。一般来说，各高校都具有一定程度的学科交叉基础，而结合我校纺织学科实际及相关课程教师配置，基于《非织造学》开展学科交叉，主要通过图2 所示几种途径进行。

图2 促进学科交叉途径

3.1 创新教学手段

基于线上线下混合式教学，对教学手段进行创新。传统课堂以教师为主导的灌输式教学，无法兼顾学生的个性化需求，课时和讲授内容也相对有限。现代科技的不断发展与创新，在信息智能性、便利性越来越深入到人们日常生活的同时，也给教育领域带来了诸多资源和便利。互联网+教育模式的引入正逐渐影响及改变着传统教学方式，利用线上平台，可以实现师生、生生之间无障碍的互动交流，为课下师生互动提供了有利工具，可以有效弥补教师课堂教学和学生课堂学习的不足，为学科交叉知识的学习提供了可行性。

在《非织造学》课程授课过程中，教师可利用线下课堂对课程基础理论知识和课程重点及难点进行详尽的阐述，引导学生思考、进行课堂讨论，为学生掌握课程重难点知识打牢基础。课前或课后，可充分利用线上教学平台，将线下课堂未覆盖的知识形成微课，并对设备、工艺流程采用动画、视频的形式呈现。可在线上教学平台建立学科交叉专栏，将其他相关学科扩展知识加以多形式补充，进行创新式、开放式教学，激发学生对学科交叉内容的学习兴趣。以“学习通”平台为例，教师可以充分将平台现有视频资源加入到课程学习资料里，然后将其发送给学生，同时，也可以将教师整理的工艺视频等上传至学习通平台，更加方便学生在学有余力时对相关知识进行学习。

线上线下相结合可实现课程知识体系的多角度覆盖，满足学生系统化、个性化、多层次、多维度的学习需求。同时，这种教学模式可以有效地解决学习资源不足、课时不足的问题，也可以激发学生学习的积极性，提高学生对课程知识及相关学科交叉知识的理解和运用能力。

3.2 创新教学机制

注重实践教学，对教学机制进行创新。《非织造学》主要讲述新型纤维材料加工技术，课程涉及内容广泛，不同的生产工艺需要不同的设备进行配合，具有很强的实践性，单一的理论教学很难达到令人满意的效果。因此，要创新教学机制，将理论教学和实践教学进行有机结合，将理论知识落地于实际设备和工艺流程上，在实践中巩固和加深学生对于理论知识的认识，是提升学生创新意识和创新实践能力的必要手段。注重实践教学不仅可以加深学生对于理论知识的认识，还能够让学生在实践过程中，深刻认识到学科交叉融合在实际生产中的重要性。

目前，受制于教学设备偏少的影响，在实际实践教学中，教学理论往往较先进，实践却较落后，两者之间存在一定的脱节现象[7]，因此，实践教学的形式可以多样化进行。首先，对于交叉性较强的内容，例如，纺粘和熔喷非织造材料生产工艺流程，可以利用学校所拥有的纺粘/熔喷复合非织造材料生产设备进行现场教学，通过现场教学将理论教学有机融入到实践过程中。在现场教学过程中，可以激发学生带着疑问去主动学习，实现以学生为中心的教学目的。除进行现场教学外，我校设立了纺粘/熔喷复合材料生产大型综合实验，带领学生进行实训项目的实践，进而促使学生对自身学习成果进行检验；其次，通过实际生产活动，让学生进一步理解学科交叉在工业生产中的重要性，增强学生对学科交叉知识的学习兴趣。此外，还可以鼓励学生积极参加创新创业实践活动和学科竞赛活动，培养学生的创新精神，以及主动学习的务实精神。通过进行多种形式的实践教学，让学生在实践中加深对理论知识的理解，并意识到学科外延交叉的重要性。

3.3 开展论坛交流

为进一步延伸学生的学习思路和教师的授课方向，增强学生对于非织造材料应用领域的认识，可以邀请相关专家学者开展论坛交流。面对非织造材料行业发展较为迅速、新材料和新产品日新月异、不断更新的事实，《非织造学》课程教学在进行基础理论知识培养的同时，要兼顾培养能够与当前经济社会创新、创业需求相适应的专业人才。因此，要采取适当措施解决传统纸质教材对教学内容单一学科的限定及专业知识技能的滞后问题。

为此，可聘请领域内知名专家学者开展学术报告，通过专家学者关于学科前沿、社会需要、学科交叉点的讲述，开拓学生的视野，打开思路，激发学生主动学习的兴趣，进而丰富学生知识储备体系。还可鼓励学生在学有余力的情况下积极参与相关的科研项目，例如，大学生创新和创业项目和教师科研项目等。通过参与科研项目，学生进一步了解学科前沿最新成果和学科交叉在科研创新中的重要作用。通过专家学者的讲述及学生实地参与科研项目等途径，激发学生创新兴趣和欲望，引导学生主动突破课本理论知识的限制，从而实现理论知识学习向创新能力转变、单学科专业主体向多学科专业的交叉融合。

4 结语

随着学科知识的迅速发展，学科间的边界愈加模糊，学科间的交叉融合、相互作用更加迅速。非织造行业的发展离不开多学科间的交叉融合，因此，在讲授和学习《非织造学》课程内容时，多学科间的交叉融合具有重要现实意义。鉴于此，本研究从优化教学手段、创新教学机制、延伸学习思路等方面对促进多学科间交叉融合、提升人才综合创新能力提出相应措施。通过教学和学习方式的改进，促使教师和学生发散跨学科思维、激发创新灵感，提高学生综合创新能力，达到培养高素质人才的目的。