徐思峻　姚理荣　孙启龙

【摘 要】文章通过向学生展示最新的科研成果和最新的纤维材料，并参与到科学研究中来，直观感受到纤维材料的性能和开发原理，不仅能够充分调动学生学习兴趣和学习主动性提高学生的知识的高度，而且能够激发学生的创造潜能。

【关键词】教学；科研；课程改革

中图分类号： TS10-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）08-0183-002

Exploration of Combination of Teaching and Scientific Research in "New Textile Materials" Course

XU Si-jun YAO Li-rong SUN Qi-long

（College of Textiles and Clothing， Nantong University， Nantong， Jiangsu 226019， China）

【Abstract】The article presents students with the latest scientific research results and the latest fiber materials， and participates in scientific research. It intuitively feels the performance and development principles of fiber materials. It not only can fully mobilize students interest in learning and initiative to improve students. The height of knowledge， but also to stimulate students creative potential.

【Key words】Teaching； Scientific research； Curriculum reform

教育教學和科学研究是高等院校自然科学和人文科学的两大核心任务[1]。随着现代科学技术突破式发展，新技术和新知识的更新速度远远超过以往任何一个时代。同样，对于纺织科学，近年来也出现了大量的新材料、新技术和新设备。大大提升了传统纺织业的科技含量和竞争力。当前，纺织新材料相关教材更新速度无法追赶科技进步速度，很多新材料未能及时补充。这就要求高校教师在教学过程中引入科研内容，将最新的科研成果带给学生，刷新学生的知识，提高学生的对新材料认识的深度、广度和发展趋势[2]。另一方面通过展示目前实验室超前的新材料技术，甚至引导学生参与到纺织新材料的科学研究中，提高学生的眼界和创新能力。这也要求高校教师不仅是一名渊博知识的学者而且是具有较强研究能力的研究者[3]。纺织新材料是纺织服装专业学生技术方向必修的一门专业性基础课程。本课程的特点是跨学科性和专业性强，知识更新速度快，实践性强，学生对于诸多新型纺织材料特征和性能难以有直观的认识。本文将从教学与科学研究相结合的角度探讨如何提高专业课程的教学效果。

1 课程开展的难点及问题

新型纤维材料学是一门涉及到物理、化学、机械、电子、医学等多学科交叉的课程。该课程是在纺织材料学的基础上的对新型纤维材料基本性能进行全面详细的介绍。随着国内高端纺织的不断推进，学生仅仅掌握传统纤维材料已经远远不能满足当今社会对学生能力的要求。通过高性能高技术纤维相关知识的学习，不仅能够拓宽学生视野，而且能够提升学生专业创新能力，从而适应未来岗位高端产品研究与开发的需求。同时，通过新材料制备原理与工艺的学习，激发学生的创造力，为未来产品开发奠定基础。最后，通过新型纤维材料的学习，能够为其他专业课程如产业用纺织品、复合材料学提供学习基础。本课程的重点和难点之一在于新型纤维材料课程的跨学科性，课程所涉及的物理学尤其是晶体学、高分子化学等知识难度较大，纺织类学生在物理和化学方面仅具有基础知识，理解难度大。二、课程抽象性。对于传统纤维，学生在日常生活中经常接触到。对天然纤维和涤纶为代表的化学纤维有直观的认识。而对于新型纤维，接触较少，难以有直观深入的认识。三、合成与纺丝工艺复杂，知识枯燥。对于高性能纤维如碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、芳纶等高技术纤维合成和制备工艺极为复杂，核心技术仍然被国外垄断，如何生动形象的将上述知识展示给学生的是本课程的难点之一。最后，本课程与实际生产联系极为紧密。例如高强高模聚乙烯纤维是当今防弹衣的首选材料，其防弹性能远高于其他材料，如何直观展示其成本以及性能是学生理解的关键，也是学生是否能够深刻理解的关键。

2 科学研究在教学中作用

教学与科研是相辅相成的整体。课堂知识来源于科研，又可以促进学科研究。科研在教学中的主要作用主要有以下几点。第一，科研可以提升教师的知识水平，从而服务于教学。第二，科学研究可以让教师掌握最新的前沿技术，敏锐把握到当前的科技发展趋势，从而通过补充资料的形式传授给学生，提高学生认识的深度和广度，启发学生的思维敏锐性和创造性。第三，科学研究产生的成果可以第一时间展示给学生，让学生有直观的认识。第四，学生可以通过参观实验室甚至参与到研究中，提高学生的分析能力和创造能力。

3 科学研究在教学中的应用

3.1 在科研工作中提炼教学内容

纺织新材料与纺织材料学有所不同。纺织材料学侧重于纺织材料基本材料和基本理论。而纺织新材料则侧重于新型纤维。这些纤维材料在某些物理化学性能上显著优于普通纤维。例如天然纤维中的彩棉，具有普通棉所不具有的色彩。芳纶具有极为优异的阻燃性能和优异的力学性能。近年来，芳纶更是发展出了力学性能接近高强高模聚乙烯纤维的种类。新型纤维材料加工生产机理也显著不同于一般纤维。其制备方法复杂甚至有的纤维材料制备工艺仍处于为未公开状态或者国内尚未解决状况。另外，新型纤维并不是完美无瑕，也存在诸多缺陷。例如，高强高模聚乙烯纤维虽然强力很高，但是耐热性能不好。芳纶1414虽然力学性能和阻燃性能优异，但是耐光照性不好。这就要求教师首先是新型纤维材料的研究者。熟悉新型纤维材料，接触并经常研究新型纤维材料，与相关企业具有合作关系，能够了解目前国内外市场纤维材料的状况。只有这样才不会雾里看花。

在科研工作中提炼教学内容包括以下内容。第一，课程中未能及时补充的新型纤维。这些新型纤维往往具有比前代纤维更为优异的性能，是行业尚未了解到但应用潜力极大的纤维材料。通过这部分资料的补充能够显著提升学生知识的前沿性。第二，原有新型纤维的研究进展。例如碳纤维是国防军工领域重要的高性能纤维材料。碳纤维质量不到钢材的1/4，其复合材料拉伸强度是钢的7倍以上。拉伸模量也高于钢材。实际上，碳纤维的力学性能一直在改进。以东丽公司为例，早期东丽推出的T300系列，拉伸强度为3530Mpa，拉伸模量为230GPa，而目前东丽开发的T1000系类碳纤维拉伸强度可达6370Mpa，是钢材的10倍以上，拉伸模量达294GPa（Q345B钢材为345MPa）。国内目前中复神鹰可以生产的T800系类稳定率在90%，与国外仍有一定差距。由于教材更新速度的问题，上述进展很难第一时间编撰的教材中。另外，目前出版的几种关于新型纤维材料的书籍对碳纤维主要性能指标以及市场形势仅作了笼统介绍。而这些内容对开拓视野，明晰碳材料的基本面貌有很大帮助。相比于概述性介绍，这些内容可以以视频数据的形式展示，提高课堂的趣味性和含金量。

3.2 在科研工作中收集教学素材

教师在科学研究中除了更新新知识新理论，还要收集新型纤维样品及其制品、图片、视频等教学素材。纤维新材料学作为工程类课程，与生产应用密不可分，文字性知识往往无法将纤维材料的性能特點直观的展现给学生。例如天然材料具有普通棉纤维不具有的特殊的色彩，但其色彩较为古朴，色系单一。这是因为彩棉的色素存在于细胞壁中，其色彩要经过多层反射和折射才能到达人眼，因此其色彩偏朦胧感，光泽偏淡，而这种感觉是无法用语言来形容。学生即使将两种纤维特点记住，遇到染色织物和天然彩棉织物也未必能够区分开来。相反如果将材料样品直接交由学生自己观察，并得出两者之间的区别，则更为直观生动，也更够激发学生主动概括归纳知识的能力。高性能纤维如高强高模聚乙烯纤维可用于防割刺服装，其性能远超普通化学纤维织物。如果仅仅比较两者耐割刺数据，对学生来说没有任何概念。教师可以学生进行分组，将防割刺面料发给每一组，利用小刀进行割刺实验（保证安全的情况下），将普通面料与防割刺面料区分开来。另外也可以将高模聚乙烯纤维、普通天然纤维和涤纶丝束发给学生，让学生分析防割刺性能强的原因。同样，向学生展示高模聚乙烯纤维制防弹衣的打靶弹孔，也能直观的像学生展示其防弹性能。当然除了样品展示外，图片和视频也是展示该课程的良好手段，这对于纤维制备方法和原理相关的知识尤为有效。高性能纤维制备方法往往过程复杂，加工设备较多，利用图片、视频等展示现场生产过程往往起到将知识化繁为简的效果。

3.3 学术专题讲座

随着国内科学技术的长足进步，材料学研究水平与国外基本处于同一水平。国内关于纺织新材料研究涉及到新型纤维的各个领域。相关的研究者是各自领域的专家，对相应方向具有深刻的理解。我院教师研究范围覆盖了当先新型纤维材料制备与应用的主要研究方向，为学术专题讲座的开展提供了可能。另外，也可以定期邀请国内其他高校的同行进行专题讲座。讲座的形式可以分为课内讲座和课外讲座。课内讲座的好处在于研究者可以针对教学内容编排合理的教学内容，更适合于知识的传授，另外师生可以面对面交流，互动效果较好，缺点是会占用课堂大量时间。课外讲座是开放性的学术性讲座，不用占用学生时间，学生具有自主选择权，但讲授内容往往具有较强的学术性，理解难度较大。随着网络课程的兴起，利用手机客户端学习越来越成为学生喜爱的学习方式。学术专题讲座也可以通过微课的形式作为补充上传到网络上供学生学习。教师可以和本学院其他老师合作，根据个自研究的领域做出相应的微课课程，经核对后上传供学生学习。

3.4 参与学术研究课题

新材料包括尚未成熟的新材料都由实验室而来。学生通过进入实验室学习，能够从源头上感受到纤维新材料的特性，并能够在实际操作过程中，锻炼自己的创新能力和解决问题的能力。纤维新材料加入学术研究的方式有两种。第一种在课内安排实验环节，在新材料中选取集特性材料进行实验。实验内容包括纤维物理化学性能测试，基于新型纤维的特种材料设计以及前沿新型纤维开发研究。其中，最后一部分内容与研究生工作内容类似，可由研究生共同参与完成。第二，鼓励学生加入课题组，通过系统性研究培养，实现学生知识的升华与创新能力的提高。该种方式可以直接和毕业课题结合。第二种方式需要学院建立鼓励本科生进实验室的长效机制，形成学习与研究相结合的教学机制。

4 结论

将学术研究引入到教学环节中，要求教师具有较高的研究能力和教学热情。与本学科同行建立良好的学术关系，注意收集教学素材，通过老师间的合作，建立起一种长效的合作教学机制。课程教师定期更新教学内容，补充教学素材。通过样品展示，图文视频等资料激发学生兴趣。通过翻转课堂、微课等形式将教学内容形象的引导并传授给学生。最后，设立学术讲座，鼓励学生参与到新材料的研究中来，实现学以致用，提高学生的实践能力和创造力。总之，通过学术与教学的相互结合能够充分发挥教师研究者的特长，是避免学生学习形而上学弊端的有效手段。

【参考文献】

[1]李慈，徐云，蒋西明.高校科研在促进本科教学质量中的作用和途径[J].内江科技，2011（11）30-31.

[2]胡弼成，尹岳.高校科研成果与课程资源[J].江苏高教， 2006（02）69-71.

[3]王清华，刘建新.研究型大学中动物科学特色专业建设的若干思考[J].教育教学论坛，2012（18）103-105.