閆 靜，望希言，朱 寧，楊 光

(天津工業(yè)大學 紡織科學與工程學院，天津 300387)

我國是一個紡織大國，向紡織強國的邁進需要先進紡織技術(shù)的支撐。目前，我國紡織行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型升級的重要時期，智能電子紡織是傳統(tǒng)紡織提質(zhì)升級的一個重要著力點。隨著物聯(lián)網(wǎng)及現(xiàn)代紡織技術(shù)的發(fā)展，可穿戴智能電子紡織品受到越來越多的關(guān)注，但相關(guān)內(nèi)容還處于研究階段，尚未形成系統(tǒng)的知識體系進入課堂。我校(天津工業(yè)大學)紡織科學與工程學科為“雙一流”建設(shè)學科，為助力學科發(fā)展和學生培養(yǎng)，率先面向紡織工程專業(yè)碩士研究生開設(shè)了“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程，旨在使學生了解可穿戴智能電子紡織品的發(fā)展歷程、研究方向、應(yīng)用領(lǐng)域及最新研究進展。本文將從該課程建設(shè)的必要性、方法及內(nèi)容、存在問題及改進措施等方面進行探討。

一、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程開設(shè)的必要性

1. 行業(yè)發(fā)展的需求

可穿戴技術(shù)(wearable technology，WT)，最早是20 世紀 60 年代由美國麻省理工學院媒體實驗室提出的一項創(chuàng)新技術(shù)。利用該技術(shù)，可以把多媒體、傳感器和無線通信等技術(shù)嵌入人們的衣物，可支持手勢和眼動操作等多種交互方式，主要探索和創(chuàng)造能直接穿在身上或整合進穿戴者衣服、配件的設(shè)備[1]。起初該技術(shù)發(fā)展較慢，并未得到廣泛的關(guān)注。從2010年開始，可穿戴技術(shù)逐漸成為產(chǎn)業(yè)和學術(shù)熱點，并進入大眾視野。可穿戴產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于健康醫(yī)療、養(yǎng)老健身、生物工程、移動通信、時尚文化、教育和工業(yè)等領(lǐng)域，例如智能電子服裝可以給軍人用的電子設(shè)備供電，檢測工作環(huán)境中的有害氣體，觀測軍人的身體狀況、受傷情況，傳輸位置信息等；在醫(yī)療方面，檢測病人的心跳、呼吸、情緒等狀況[2]。但市場上推出的如智能眼鏡、智能手表、智能腕帶、智能臂環(huán)等產(chǎn)品[3]，基本上是可“戴”或者是將電子元件植入到紡織品中，還沒有真正地實現(xiàn)穿著的功能。理想的可穿戴智能電子紡織品是以纖維、紗線或織物為載體，集柔性、輕便、可水洗、自供能、傳感等特點為一體的智能紡織產(chǎn)品[4-5]。秉著對美好生活的向往，人們?yōu)殚_發(fā)真正的可穿戴智能紡織品不斷奮斗著，很多研究工作者致力于開發(fā)性能優(yōu)異的產(chǎn)品。我校設(shè)有可穿戴電子與智能紡織服裝技術(shù)國際合作研究中心，很多教師也在致力于該方向的研究，但目前還未開設(shè)相關(guān)課程。因此，開設(shè)“可穿戴智能電子紡織品”課程很有必要，可以將最前沿的知識系統(tǒng)地傳授給學生，使其為可穿戴智能電子紡織品的發(fā)展貢獻力量。

2. 人才培養(yǎng)的需求

研究生教育是為了培養(yǎng)掌握專門技術(shù)的高級專門人才，也是為我國科技發(fā)展儲備生力軍。為提升我校紡織工程專業(yè)碩士研究生在可穿戴智能電子紡織品方向的科研探索能力，使其了解科技前沿、拓寬學術(shù)視野、激發(fā)創(chuàng)新能力，為可穿戴智能電子紡織品的研究提供新鮮血液，學校開設(shè)了“可穿戴智能電子紡織品”課程，使學生通過對可穿戴智能電子紡織品相關(guān)知識的學習和探討，掌握可穿戴智能電子紡織品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢。為提升碩士研究生的國際視野，增強學生英文文獻的學習能力，促使其走向世界，該課程采用中英雙語教學，同時滿足了研究生需掌握一門外語的培養(yǎng)需求。

二、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程建設(shè)內(nèi)容

1. 師資建設(shè)

課程建設(shè)的首要任務(wù)是抓好師資建設(shè)。教師教學能力的強弱和水平的高低是決定課程建設(shè)優(yōu)劣的關(guān)鍵。該課程的負責人具有良好的師德師風，愛崗敬業(yè)，以身作則，能夠給學生正確的引導；具有海外留學背景，具有較強的英語聽說讀寫能力，能夠勝任課程的英語教學；擁有博士學位，研究方向為智能紡織品，身處教學科研一線，對可穿戴智能電子紡織品有較深入的研究，并取得了一定的科研成果；具有良好的學習背景和豐富的工作經(jīng)驗，可以將教學和科研相融合，同時始終關(guān)注科技前沿，探索教學方法，不斷提升教學和科研能力，保證教學質(zhì)量和水平。

2. 教材建設(shè)

可穿戴智能電子紡織品的關(guān)鍵技術(shù)是紡織、非織造、物理、化學、生物、計算機等多學科的交叉融合。很多研究已經(jīng)實現(xiàn)紡織和功能材料的完美融合，獲得了理想的使用性能。目前可穿戴智能電子紡織品相關(guān)書籍有Gang Wang等編著的FlexibleandWearableElectronicsforSmartClothing、Xiaoming Tao編著的HandbookofSmartTextiles、Tilak Dias編著的ElectronicTextiles:SmartFabricsandWearableTechnology和J. McCann等編著的SmartClothesandWearableTechnology。但這些書籍內(nèi)容都有各自的局限性，不能作為單一的教材使用。相關(guān)研究成果大多以科技論文的形式發(fā)表，仍處于基礎(chǔ)研究階段，沒有智能電子紡織品基礎(chǔ)的學生難以快速入門。我們結(jié)合上述幾本專著以及大量科研人員發(fā)表的學術(shù)論文，歸納總結(jié)出適合紡織工程專業(yè)學生的內(nèi)容系統(tǒng)、豐富、前沿的教學材料，并根據(jù)學科發(fā)展的前沿技術(shù)不斷更新。

3. 教學內(nèi)容建設(shè)

“可穿戴智能電子紡織品”課程首先介紹可穿戴智能電子紡織品的發(fā)展歷程，然后按功能分類介紹各類可穿戴智能電子紡織品的結(jié)構(gòu)、功能、工作原理及應(yīng)用等。課程的教學目的是使學生掌握可穿戴智能電子紡織品基礎(chǔ)知識和相關(guān)英文表達；較系統(tǒng)地學習可穿戴智能電子紡織品研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，了解其存在的問題、可能的解決方案及發(fā)展趨勢。該課程的教學內(nèi)容如表1所示。例如講授第三章能源收集中壓電納米發(fā)電機時，從基礎(chǔ)理論方面分別介紹壓電效應(yīng)、壓電材料以及壓電納米發(fā)電機的概念、工作原理和研究現(xiàn)狀，并結(jié)合案例分析存在的問題，探討解決方法。在雙語教學的過程中，讓學生掌握專業(yè)英語詞匯，如piezoelectric nanogenerator(壓電納米發(fā)電機)、energy harvesting(能源采集)、conductivity(導電性)等單詞及相關(guān)描述的句式。

三、“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程的教學實踐

1. 教學方法

由于可穿戴智能電子紡織品是一種實用性產(chǎn)品，其設(shè)計涉及多學科的基礎(chǔ)知識，因此該課程從理論和案例兩個方面進行教學。首先，介紹電子紡織品的基本概念、工作原理、材料選取、構(gòu)建方法、性能表征、應(yīng)用前景等，采用多媒體教學方式，運用圖片和視頻來豐富教學內(nèi)容，增強學生的感性認識。其次，結(jié)合實際應(yīng)用開展案例教學，對每一類型產(chǎn)品的應(yīng)用需求選擇相關(guān)案例，從選材、制備、測試、應(yīng)用等方面系統(tǒng)地進行介紹。在教學過程中，為了激發(fā)學生的學習熱情，調(diào)動其學習主動性，增強課堂互動性，在講解關(guān)鍵知識點之前，鼓勵學生積極思考并回答問題。例如，在“導電材料”這一章中，可以向?qū)W生提問“導電材料有哪些？”“導電聚合物的導電機理是什么？”讓學生帶著問題進行系統(tǒng)學習。

表1 “可穿戴智能電子紡織品”雙語課程教學內(nèi)容

為了使學生在學習可穿戴智能電子紡織品知識的同時掌握相應(yīng)的專業(yè)英語，該課程采用中英雙語教學。(1)我們編寫了全英文教材，上課時讓學生朗讀并翻譯其中的重點內(nèi)容，這有利于學生掌握英語單詞和句子。(2)教學中使用的視頻都是全英文的，以提高學生對雙語課程的學習興趣，提升英語聽說能力。(3)布置的作業(yè)要求學生用英文完成，包括讓學生就自己感興趣的可穿戴智能紡織品，選擇一篇英文學術(shù)論文進行學習和介紹，培養(yǎng)學生的科技論文閱讀能力。通過以上三個措施，使學生的英語聽說讀寫能力得到有效提升。

2. 考核方式

為了檢驗學生的學習效果，客觀、準確、全面地反映學生對知識的掌握程度，以促進課程建設(shè)和教學改革，該課程的考核由考勤(10%)、學習報告(30%)和期末考試(60%)三部分組成?？记诘哪康脑谟诙酱賹W生學習，保證其參與課堂教學。由于學生對該課程的學習積極性較高，基本能保證滿勤。在內(nèi)容講完之后，學生選取其感興趣的一種可穿戴智能電子紡織品進行系統(tǒng)深入學習，提出一種產(chǎn)品的設(shè)計方案，撰寫學習報告，并對學習成果進行匯報。因為可穿戴智能電子紡織品的開發(fā)還處于初級階段，需要大量的探索和創(chuàng)造來滿足應(yīng)用需求。這部分考核主要是強化學生對所學知識的理解，激發(fā)其創(chuàng)作靈感，開拓其探索精神，運用多學科的知識解決實際問題。學生都能根據(jù)自己的學習情況提出研究方案，有些學生還結(jié)合自己的研究方向提出了創(chuàng)新性課題，獲得了很好的學習效果。在該項考核中鼓勵學生用英語匯報，鍛煉其學術(shù)英語口語表達能力。期末考試主要是考查學生對課程基礎(chǔ)知識的理解和掌握情況，題型包括選擇題、名詞解釋和簡答題，同時含有中英文題，題量和難度中等。從考核結(jié)果可知，學生基本掌握了課程的基礎(chǔ)知識，但也存在一些問題，需要在今后的教學中加以改進，加強對難點問題的講解。該課程的考核方式較好地評價了教學效果，有助于課程的持續(xù)改進。

四、存在問題及改進措施

“可穿戴智能電子紡織品”課程開設(shè)2年以來，受到越來越多學生的歡迎，選修該課的學生人數(shù)大幅增加，表明研究生對先進紡織技術(shù)的關(guān)注以及對該課程的認可。但是在教學過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題。

(1)課程內(nèi)容具有跨學科、高技術(shù)的特點，涉及領(lǐng)域廣、知識量大、理論性強，而且研究成果都是最新的，學生在理解上存在一定的困難。有一些內(nèi)容經(jīng)過教師的講解之后，學生并不能完全理解，尤其是對一些基本原理、設(shè)計方法等。我們將進一步優(yōu)化教學內(nèi)容，使學生充分掌握重點內(nèi)容，對有些內(nèi)容學生僅需了解。同時，加強與學生的互動，在課程講解完之后讓學生對相關(guān)內(nèi)容進行復述，如有不完全明白的地方，教師進一步講解。除了采用多媒體手段講解理論知識外，還可以讓學生進入實驗室現(xiàn)場觀察研究情況，這不僅可加深學生對基礎(chǔ)知識的理解，而且還可了解設(shè)計過程中需要考慮的問題以及可行的解決方法。

(2)課程與研究生自身課題的結(jié)合度較弱。課程學習和科學研究是研究生階段的重要工作，如果能把兩者相結(jié)合，學以致用才能達到理想的效果。研究生的研究方向不一，課程所教內(nèi)容可能與學生的研究課題關(guān)聯(lián)不大，造成教學與科研的脫節(jié)。因此，在教學過程中教師應(yīng)該了解學生的知識需求及科研中遇到的問題，多介紹一些與學生研究課題相關(guān)的內(nèi)容，幫助其科研創(chuàng)新及解決問題。

(3)研究生的專業(yè)英語水平仍較薄弱，專業(yè)詞匯量不足，導致課堂教學效率不高，同時學生的英語口語表達能力較差。為此教師要指導學生課前預習，提前解決生詞及發(fā)音問題，增加學生在課堂上的口語表達機會，糾正其表達不準確、不恰當?shù)牡胤?，提高其專業(yè)英語理解和表達能力。

五、結(jié)語

“可穿戴智能電子紡織品”雙語課程適應(yīng)時代潮流，緊跟科技前沿，為學生提供最新的可穿戴智能電子紡織品知識；雙語課程教學使學生在掌握基礎(chǔ)知識的同時學習相應(yīng)的英文表述，提高其專業(yè)英語水平；采用教師講授及學生選題研究匯報的教學形式，提高學生的學習興趣及對知識的把握程度。該課程的開設(shè)及持續(xù)改進對我校紡織科學與工程學科的發(fā)展及研究生培養(yǎng)具有積極作用。