实验空间优秀项目展播——新工科下的纺纱学实验如何设计？

面对新一轮科技产业变革及支撑国家重大发展战略，教育部推出“新工科”计划。以工程教育新理念、新模式、新方法、新内容、新质量等作为高校新工科建设和教育改革的基本内容，构建新工科专业或改造现有专业，培养满足新经济和产业所需的新型工程技术人才。

工程实训作为高等院校开展工程实践教学的必修课程，在培养大学生工程实践能力与创新能力中发挥着巨大的作用。

“配棉工艺过程与抓棉工艺设计虚拟仿真实验”是将数字化技术、人工智能、网络技术、智能加工技术集成应用于纺纱工程工艺设计，服务于纺织企业的智能技术。

学生通过实验操作，可身临其境地感受纺织企业大型生产场景，感触纺织业作为我国国民经济的支柱产业在新时代经济发展中助力实现中国梦的科技自信力量，引导学生树立爱国情怀，培育大国工匠精神，培养传承传统技艺的责任。

 

课 程 简 介

《纺纱学》课程属于纺织工程专业的专业基础课程，“配棉工艺过程与抓棉工艺虚拟仿真实验”依托于纺织工程专业的《纺纱学》课程。

《纺纱学》不仅是纺织工程专业本科生的专业基础课程，而且又是专业基础课程《机织学》、《针织学》 、《织物组织学》，及专业方向课《纱线质量控制》、《纺织工厂设计》等课程学习的先修课程。

发 展 历 程

从上世纪九十年代末，各大院校纷纷将原来的棉纺织专业、毛纺织专业、麻纺织专业、针织专业、丝绸专业、产品设计专业等有应用局限性的专业划分方法进行了整合，将原来细化的各专业合并为“大纺织”专业，即现在各大纺织院校的“纺织工程”专业。

实行“大纺织”后，《纺纱学》内容则是将原来各专业对应开设的《棉纺学》、《毛纺学》、《麻纺学》及《绢纺学》等课程进行了平均。课程教学内容整合度高，将以主讲棉纤维纺纱的《棉纺学》整合成以短纤维为主、毛纤维、麻纤维和丝纤维等长纤维纺纱兼顾的《纺纱学》，体现了“大纺纱”的教学体系。

通过该课程的学习，使学生能够掌握纺纱工程的基本原理以及与纤维原料、工艺方法、工艺参数间的相互关系，培养学生判断纺纱工程问题的关键环节和工艺参数，识别纺纱过程影响纱线质量的影响因素，解诀纺织工程纺纱环节复杂问题的能力。

《纺纱学》教学从“大纺织”专业实行以来，教学体系一直处于不断探索和调整状态。从课程内容上，《纺纱学》表现为设备多、工艺原理复杂多变、知识逻辑相关性强等特点。学生在现有教学学时内难以消化所讲的知识点，要掌握所有教学内容就更加困难。从长期的教学过程中，深深感到学生学习《纺纱学》课程较为吃力，表现为卷面不及格人数偏多，基本的理论知识掌握程度差，特别是涉及到设备部分的知识点表现为看不懂，不理解。如何使学生获得清晰、明了、直观、有效的学习效果，加强课程实验环节建设是非常重要和有效的途径。

基于“清梳联”背景的“配棉工艺过程与抓棉工艺虚拟仿真实验”满足虚拟仿真实验建设的高危险、高成本、高消耗、操作不可逆、大型平均训练等多个要素。

“配棉是纺纱的第一个环节” , 在其他环节都正常的情况下,原料选配对纱线性能有决定性作用,因而原料选配基于“清梳联”背景的“配棉工艺过程与抓棉工艺虚拟仿真实验”覆盖了《纺纱学》课程第一章绪论的纺纱工艺系统， 第二章纤维原料选配原则及方法，第三章梳理前准备中清梳联组合原则和设备原理等知识点。

原料选配的科学合理对于纺纱来说至关重要。纤维原料选配包括了原料的种类、性能、指标差异,混合原料的平均指标品级、长度、细度等主要指标对纤维原料的可纺性及最终纱线的单纱强力及强力异系数,干均均度变异系数,棉结、杂质和疵点等指标。因而,理解和掌握原料选配的目的、原则、方法,做到合理选配原料,保障所纺纱线性能,降低纱线成本等在工程实践中都具有实际意义。于实验需要高消耗,因而此部分一直只有理论讲解,没有实验,本项目的建设也弥补了这个空白。

“清梳联”又是纺纱工程的第一个工艺流程。“清梳联”联合机在实践中是由多种单机按照生产工艺设计需求通过管道连接, 实现预定生产目的的大型平均生产线。它具有流程长、设备数量多、设备外形体积庞大、设备费用高、设备间纤维流和除尘管路连接复杂、潜在危险性大等问题。这些问题的存在导致“清梳联”部分的实验教学一直处于空缺状态 ,无法实现实体实验教学,造成学生开始便对《纺纱学》课程学习产生了严重的畏难情绪,学不懂 ,学不会,变成了学生的口头禅。

基于以生产企业大型生产场景“清梳联”虚拟仿真为背景的“配棉工艺过程与抓棉工艺设计虚拟仿真实验”满足虚拟仿真实验建设的高危险、高成本、高消耗、操作不可逆、大型综合训练等多个要素。

在信息时代,借助信息技术教学效果,便是本项目建设的目标,针对这些进行基于“清梳联” 背景的"配棉工艺过程与抓棉工艺设计虚拟仿真实验”教学效果,便是本项目建设的目标,针对这些进行基于“清梳联” 背景的"配棉工艺过程与抓棉工艺设计虚拟仿真实验”设计及应用研究具有较高的必要性和实用性。

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