殷允杰，王潮霞，陳坤林

(江南大學紡織服裝學院，江蘇無錫 214122)

基于《染整設備》ERP沙盤模式教學研究與實踐

殷允杰，王潮霞，陳坤林

(江南大學紡織服裝學院，江蘇無錫 214122)

《染整設備》是輕化(染整)工程專業(yè)的核心課程。針對《染整設備》教學中存在的課程教學重理論分析、輕實踐操作，枯燥乏味的課程教學模式對學生完全沒有吸引力等問題，將各部分設備按照典型的工藝生產過程分解為若干獨立或遞進的教學專題，系統(tǒng)性重組教學內容，并以教學專題為基本教學單元來彰顯染整生產過程要素且建立在線沙盤模塊。通過將染整設備通用單元引入到沙盤ERP中構建基于ERP仿真體系，擬構建跨專業(yè)綜合實訓平臺。通過設立虛擬工藝線或生產車間，搭建仿真化沙盤式跨專業(yè)綜合實訓平臺，提高學生染整理論與實踐相結合的思維能力及設備流程系統(tǒng)開發(fā)能力的培養(yǎng)。

輕化工程專業(yè) 染整設備 ERP沙盤模式 仿真實踐 教學改革

0 研究背景

《染整設備》是染整(輕化)工程專業(yè)的核心課程，課程的主要教學目的在于通過本課程的學習，增強學生對專業(yè)知識的掌握，拓寬學生染整工程的知識面，為今后從事紡織品染整加工及相關行業(yè)奠定良好的專業(yè)基礎[1]。該課程為專業(yè)核心課，涉及多門專業(yè)基礎課程，先行課程包括：纖維物理與化學、練漂、染色及印花等相關課程。通過本課程的學習，要求學生熟悉棉及棉型機織物、針織物的染整加工設備原理、結構及工藝參數，掌握絲織物、毛織物染整加工設備組成[2]。因此，《染整設備》是染整專業(yè)學生必須掌握并能充分運用的課程之一，也是教師授課中的重要課程之一。然而，就目前來看，該課程在教學方式上仍存在不足，在教材內容設置上也存在缺陷，實踐教學條件也不夠充分。針對這一缺點，需要突破教材落腳于生產，在原有的學科系統(tǒng)性結構基礎上進行改造，將各部分設備按照典型的工藝生產過程分解為若干獨立或遞進的教學專題，系統(tǒng)性重組教學內容，并以教學專題為基本教學單元來彰顯染整生產過程要素且建立在線沙盤模塊，通過仿真選擇的方式，根據工藝自主選定單元設備，組織染整設備，在此基礎上完成對各單元機特點和作用的學習。以染整加工教學模式為基礎，通過掌握設備的基本操作流程并調動學生的學習興趣來增加學生對專業(yè)技術課程的學習渴望。通過將沙盤仿真與校外實踐相結合，增強大學生所欠缺的實踐與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有較強的科學研究能力和創(chuàng)新意識的高素質輕化工人才。

1 《染整設備》課程存在問題

學生通過《染整設備》課程的學習，要了解各類裝置、通用單元機及專用設備的基本概念，并且掌握分類、結構組成、作用、工作原理以及操作步驟等，目的是為選擇準確的設備及組合并且可以對設備原因造成的產品質量問題找出解決方法，但在實際的教學過程中存在以下問題。

1.1 教學方式上存在的不足

針對多數染整專業(yè)課程的強理論性，在很多紡織院校一直沿用的模式是課堂講解為主。相比于其它專業(yè)課程，《染整設備》課程的特點為更注重工藝理論與生產實踐的結合。重理論分析、輕實踐操作，是一直以來該課程的教學模式。這種教學模式枯燥乏味，對學生完全沒有吸引力，因為沒有學習動力和學習方向，他們很快會出現(xiàn)厭學情緒，理解力和空間想象力較低的學生甚至一些基本的理論知識也無法理解，似懂非懂的學習狀態(tài)會讓他們深感困惑。特別是課程中涉及大量染整設備構造和工作原理的知識，要求學生不但熟悉染整工藝，而且需有一定的機械基礎知識和空間想像力，否則對課程內容理解較困難。例如在通用裝置章節(jié)中，由于在教材上無法展示擴幅過程，教師在進行螺紋擴幅輥原理講解中反復進行原理的講述，學生對布面緯向張力的變化規(guī)律的理解還是會有些困難，最終只能死記硬背地應付考試。

1.2 教材內容設置上的缺陷

由于染整專業(yè)課教材中的知識多年沒有更新，其中很多內容已經是十年前的內容，染整技術的發(fā)展以及市場產品結構的變化導致教材中的內容已經落后于實際生產，有些甚至已經被淘汰。目前，鑒于產業(yè)結構的變化，人們的視線當中逐漸有了小批量、多品種、細分工的染整產品，加工對象已經擴大到散纖維、紗線、絨線、針織物、毛織物、化纖織物和成衣等。對于紗線染整加工，很多《染整設備》教材只是簡單的介紹筒紗與絞紗的練染設備，并未涉及紗線絲光設備和燒毛設備，但是在實際生產中，這些設備與高附加值的加工工藝已經廣泛應用。由于傳統(tǒng)的教學模式以及實物圖片和動態(tài)演示的缺失，學生在學習這些新知識時會感覺空洞無趣，很難達到理想教學效果。

1.3 實踐教學條件的缺乏

《染整設備》的實踐性很強，其中染整工藝實施的關鍵是設備，而學生對染整設備的學習僅來源于幾次的工廠參觀，缺乏實際生產經驗，難以將理論和實際生產結合起來，出現(xiàn)了教學內容與實際生產脫節(jié)的現(xiàn)象。另外，由于參觀和實習無法直接給設備公司帶來最直接的利益，實習得不到廠房的直接支持。因此，目前影響教學質量的主要因素為實踐教學，尤其是理論與實際結合的缺失?！度菊O備》的教學模式必須要進行改革，需要進行認真探索和認真研究才可以達到如期效果。逐漸將ERP沙盤模式引入《染整設備》教學中，開始遵循職業(yè)教育規(guī)律。沙盤最初起源于軍事領域。沙盤的雛形是由沙土或其他材質做的地形模型，軍事指揮員常用沙盤在戰(zhàn)爭年代研究地形和敵情并進一步分析作戰(zhàn)方案，現(xiàn)在經管、企管等管理類專業(yè)借鑒沙盤概念，利用EPR沙盤教學模式來提高學生的主動性和互動性。ERP沙盤教學模式是注重體驗式的互動教學，可以讓學生在學習過程中參與模擬企業(yè)的工藝設計、產能分析、設備配置，給學生真實的體驗并在一定程度上提高學生實踐分析和經營管理方面的素質和能力。

2 《染整設備》ERP沙盤教學模式

根據染整設備企業(yè)模塊式的設備流程特點，引入ERP沙盤的基本原理和操作特點，形成了批判式地繼承、修正和調整形似實戰(zhàn)教學模式的《染整設備》ERP沙盤?！吧潮P”教學模式的重點是增加學生的染整設備仿真組件單元及相關課程的實踐經驗。《染整設備》課程的最終教學目標是培養(yǎng)學生認識并了解各單元機特點和作用，并能根據需求設計及組件完整染整工藝流程的能力。因此，教學內容按照真實生產流程和學生簡單到復雜、單一到綜合的認識基本規(guī)律進行系統(tǒng)性安排，并建立在線沙盤模塊，通過仿真選擇的方式，根據工藝自主選定單元設備，組織染整設備，在此基礎上完成對各單元機特點和作用的學習。

圖1 《染整設備》課程ERP教學模式

《染整設備》課程的教學目標是培養(yǎng)學生在實際企業(yè)中借助染整設備從事紡織品染整工藝加工。染整設備由很多通用單元機組成，各單元機特點鮮明，而且中間涉及產能、產率、質量、能耗、人員、空間等因素，與企管類課程沙盤模式中的各要素基本類同。因此，“沙盤”原理在《染整設備》課程中的建設以及ERP教學模式可以讓學生通過仿真實踐，在項目的可行性研究、產品類型、功能設計以及定員等方面進行研究、設計及開發(fā)的實戰(zhàn)，提高自己對相關知識的掌握程度和實踐能力，加深對課程中主要單元機特點與作用的理解，在一定程度上可以提高學生在工作中的實踐能力和就業(yè)優(yōu)勢(圖1)。

根據《染整設備》課程的教學現(xiàn)狀，結合目前染整工藝中的實際情況，根據需求設計及組件完整染整工藝流程的能力。教學內容按照真實生產流程和學生簡單到復雜、單一到綜合的認識基本規(guī)律進行系統(tǒng)性安排，將典型的工藝生產流程中使用到的設備分解為遞進的若干教學專題，以此突出染整生產的要素(包括工作對象、工作內容、工作流程等)，并建立在線沙盤模塊，通過仿真選擇的方式，根據工藝自主選定單元設備，組織染整設備，在此基礎上完成對各單元機特點和作用的學習。

2.1 從染整工藝入手，設備內容專題化

紡織品的染整加工過程，染整設備是工具，染整工藝是靈魂。紡織品染整前，要根據染整的最終產品特點確定好最佳的染整工藝，而工藝確定好后才能選用合適的染整工藝設備。《染整設備》課程講解內容比較抽象，較偏向于工程機械方面，要求學生有一定的空間想象能力。課堂的教學主要要求的是基本概念、基本原理，缺乏生產實踐經驗，即使學生有生產實習也難以在短暫的實踐活動中留下深刻印象。除此之外，每個章節(jié)的內容既獨立又具有緊密的聯(lián)系。課程體系主要分為通用裝置(僅構成染整設備，不能單獨用于染整加工，需組合成單元機才能正常運轉)、通用單元機以及專用設備三部分。這就要求課程教學時需要有清晰的主線、前后的邏輯關系來幫助掌握設備的應用學習。

在此基礎上，課程教授時可以從染整工藝入手，將染整設備以專題化內容進行講解。比如在講解通用設備和通用單元機之前，可以先結合染整工藝，讓學生自行設計織物需要經過的設備。然后結合設計，一步一步的指出織物加工時存在的問題，然后讓學生自己添加合適的設備，在添加的同時講解所用到設備的分類及特點。通過一次講解后，整條工藝所用到的設備就能了解清楚。將整門課程分成多個專題，重要內容多次講解后，學生的記憶深度會加深，而且有利于學生將設備與染整工藝相結合，減少對所學知識的遺忘，對于形成整個染整知識體系有益。例如，在進行“洗滌”介紹的時候，引入日常生活中的洗衣服，并從“如何快速、高效、省水地將衣服洗干凈”這些問題出發(fā)，引導學生思考并進行討論洗滌效率，可以通過激發(fā)學生的學習興趣使課堂變得更為有趣。

2.2 從染整特點出發(fā)，設備單元研究綜合化

只有將已經學到的專業(yè)知識有機地串聯(lián)起來才可能做到課程內容與所學知識的緊密結合，這一點要求授課老師具有扎實的專業(yè)基礎，并且全面地掌握知識系統(tǒng)。在講解過程中，基于單元機的不同分類和不同特點，可結合染整工藝中各種織物的加工要求和特點，進行綜合化講解。教學過程當中，為了提高學生的學習興趣和求知欲，需要將枯燥死板的設備類型、結構組成及工作原理與日常生活相結合來類比學習。比如，將烘筒烘燥機、熱風烘燥機、紅外線烘燥機的傳熱原理及應用特點與電熨斗、電吹風和微波爐等家用電器相結合，各類凈洗設備的洗滌效果的提高來借鑒家用雙桶洗衣機、波輪洗衣機和滾筒洗衣機等。但是鑒于這些家用電器并不是出現(xiàn)在所有的學生家庭中，老師可以在課前布置學生進行這些家用電器的了解等。結合染色后、水洗后等工藝過程，在授課時指出各個工藝的特點，讓學生了解織物軋染后為什么要先用紅外線烘燥機烘干，只有這樣學生才能真正理解設備的真正內涵。

作為染整加工對象的紡織材料，具有多種多樣的特點造成相應的加工設備繁多各成體系。而對于麻、毛、化纖等材料，針織物、散纖維、紗線和條子等形態(tài)以及繩狀等多元化加工方式則穿插在主線中進行教學，授課教師通過以點帶面、去粗取精的共性問題，在有限的教學時間內將各種設備的共性問題進行講解并談深講透。授課主線為棉型機織物的平幅式加工，而與此同時，將單元機在每條工藝中的特點進行分析，通過提出一些染整問題，讓學生自行選擇單元機，完善整個工藝。

2.3 建立在線仿真體系，設備學習沙盤化

在染整專題化和綜合化基礎上，將各通用單元機和通用設備模型化，根據各設備特點在線設計虛擬模型，開發(fā)在線仿真體系?！吧潮P”教學模型的探索目前主要分為以下三個層次：(1)設備單元機的仿真化。借助各種設計軟件，在線設計設備模型，并根據各模型特點賦予不同仿真設備不同的性能設計。(2)跨專業(yè)“沙盤”式綜合實訓平臺的構建。通過設置虛擬工藝線或者生產車間來擴大上一層“沙盤”設計范疇，并通過軟件項目組、市場組和運作維修組的合作來增加新角色體驗真實生產線的運作。(3)完善“沙盤”模型的性能評價、考核和認證體系。根據學生對染整工藝所選的工藝設備生產線，評估生產線性能，通過此性能評價讓學生了解每種設備的性能特點。在沙盤設計時可根據各章節(jié)內容重要性及課時數，對各設備特點進行細化。

借助各種設計軟件，在線設計設備模型，并根據各模型特點賦予不同仿真設備不同的性能設計。比如染整設備中經常用到的導布輥，通過仿真化設計，在沙盤中設計不同特點的導布輥單元，并設計出可視化結構，清晰指出各組件的特點?？鐚I(yè)“沙盤”式綜合實訓平臺的構建，通過設置虛擬工藝線或者生產車間來擴大上一層“沙盤”設計范疇并通過軟件項目組、市場組和運作維修組的合作來增加新角色體驗真實生產線的運作。根據學生對染整工藝所選的工藝設備生產線，評估生產線性能，通過此性能評價讓學生了解每種設備的性能特點。在沙盤設計時可根據各章節(jié)內容的重要性及課時數，對各設備特點進行細化。

2.4 借助實踐平臺，加快仿真與實踐的結合

為了加深學生的感性認知，授課計劃將理論知識和實際生產緊密結合，需要進一步實際操作的內容安排至現(xiàn)場教學，以此來彌補學生無法親臨現(xiàn)場的缺陷。親自體驗，這一舉措可以有事半功倍的效果。仿真教學，又被稱為“實踐性仿真”，是獨立于傳統(tǒng)實驗教學的方式。該模式主要是可以使學生處于十分接近實踐環(huán)境的條件下進行綜合性的實戰(zhàn)操作?？梢詫RP模式與工廠實踐相結合，理論聯(lián)系實際。鑒于該課程枯燥無味的特點，在課堂中引入實物、模型進行演示授課，可以達到事半功倍的效果。在課堂內容涉及到熱定型機時，將學生帶入生產現(xiàn)場參觀學習，在短短的20分鐘教學時間內，教師們通過機械實物進行講解熱源、烘房、鏈條傳動及針板部件，學生可以了解到熱定型機的組成、結構和工作原理等知識且印象深刻。例如當學生看了四輥整緯器的實物運動后，其本來很難用語言描述清楚的工作原理也能很容易將其具體闡述清楚，并且猶如醍醐灌頂般了解清楚。

3 結語

按照工學結合模式，這一門課程的學習中增加了設備的操作訓練，主要包括項目任務的訓練和綜合訓練。而學生可以通過 操作訓練了解安全操作規(guī)則，加深對設備的認識并掌握設備操作的基本流程。同時，這一項目的增設，讓理論知識和實踐充分結合起來，進一步調動了學生的學習積極性?，F(xiàn)場教學也需要根據具體的課程選擇合適的工廠，且進行提前布置問題以帶動學生的思考，讓學生帶著問題進行參觀學習，這樣可以更為有效的將理論知識和實際生產進一步結合。這樣的措施可以使學生認識到該課程在實際生產中的重要性，且可以讓學生了解到設備在實際生產中的具體應用。

[1] 王平. 染整設備課程CAI課件教學淺談[J].紡織教育,2006(4):37-39.

[2] 高曉紅. 染整工藝設備課程教學改革與實踐[J].紡織科技進展,2012(5):66-67.

[3] 段戀. 染整設備課程教學改革的研究與實踐[J].科技資訊,2008(18):241.

2017-03-26

江南大學本科教學改革研究項目(JG2015044)，學位與研究生教育教學改革課題(C-2015Y0201-098)，江南大學研究生教育教學改革研究與實踐課題。

殷允杰(1983-)，男，博士，副教授，研究方向：智能紡織化學品開發(fā)。

G642

A

1008-5580(2017)03-0260-04