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        “人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革探索
        ——以南京林業(yè)大學(xué)為例

        2022-10-22 02:22:23王開立劉曉蓉黃潤州梅長彤
        科教導(dǎo)刊 2022年20期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程

        王開立,劉曉蓉,黃潤州,梅長彤

        (南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 江蘇 南京 210037)

        林業(yè)工程學(xué)科作為林業(yè)資源高效加工利用的應(yīng)用型學(xué)科,為更好地服務(wù)國家“中國制造2025”“碳達(dá)峰碳中和”等發(fā)展戰(zhàn)略,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)面臨著進(jìn)一步調(diào)整與轉(zhuǎn)型。近年來,為適應(yīng)國家發(fā)展和產(chǎn)業(yè)對人才的需求,我國農(nóng)林高校逐漸加大了林業(yè)工程學(xué)科專業(yè)的建設(shè)力度,強(qiáng)化了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力,為培養(yǎng)社會亟需的創(chuàng)新型、復(fù)合應(yīng)用型林業(yè)產(chǎn)業(yè)高級人才奠定了良好的基礎(chǔ)。

        1 “人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)課程內(nèi)涵及教學(xué)困境

        1.1 課程內(nèi)涵

        南京林業(yè)大學(xué)木材科學(xué)與工程專業(yè)是國家“一流專業(yè)”建設(shè)點(diǎn),是林業(yè)工程國家“雙一流”學(xué)科下一個重要的專業(yè)方向。其中,“人造板工藝學(xué)”是木材科學(xué)與工程課程體系中理論和實(shí)踐性較強(qiáng)的一門核心專業(yè)特色課程。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握人造板制造的基本原理和生產(chǎn)工藝的基本理論知識,并具備一定的分析問題和解決問題的能力,為從事人造板產(chǎn)品開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理和經(jīng)營服務(wù)等方面的工作奠定基礎(chǔ)。“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”更是學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識,實(shí)踐學(xué)習(xí)人造板制造工藝的重要課程。課程的開設(shè)目的是通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能更好地掌握人造板工藝的相關(guān)知識,在實(shí)踐過程中具有提出問題、分析問題和解決問題的能力,同時具有一定的操作動手能力和人造板產(chǎn)品質(zhì)量評估能力,為適應(yīng)以后的具體工作奠定良好的基礎(chǔ)。

        1.2 課程教學(xué)困境

        1.2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有待改善

        目前,“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程主要授課對象為木材科學(xué)與工程專業(yè)的大三學(xué)生,授課內(nèi)容主要包括人造板生產(chǎn)所用原料的質(zhì)量分析、人造板的制造和人造板產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的相關(guān)理論及試驗(yàn)方法,且主要圍繞膠合板、刨花板和纖維板三大板種。教學(xué)內(nèi)容陳舊而單一,考核形式片面而單調(diào)。在授課過程中,通常教師為授課主體,首先簡要介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法與步驟等,然后學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行機(jī)械化的實(shí)驗(yàn)操作,整個教學(xué)過程中,學(xué)生缺乏主動性和創(chuàng)造性。另外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核主要根據(jù)出勤率、實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報告撰寫情況等進(jìn)行評價,很難客觀評價學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,從而導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新意識和獨(dú)立思考能力明顯不足。

        1.2.2 課程設(shè)置有待加強(qiáng)

        作為一門專業(yè)性強(qiáng)的必修實(shí)驗(yàn)課程,“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”與“人造板工藝學(xué)”理論課程相輔相成,“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”共安排了16 課時的實(shí)驗(yàn)課程時間,總實(shí)驗(yàn)課時太少。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)踐性教學(xué)的一種組織形式,主要分為教師講授與學(xué)生實(shí)踐兩個部分,為保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時間,教師不得不壓縮實(shí)驗(yàn)前的理論講述時間,造成實(shí)驗(yàn)流程講解不充分,學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)時暴露問題較多;如前期理論講述時間過長,分配給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時間過少,則無法確保每位學(xué)生都能主動參與實(shí)驗(yàn)。另外,每次實(shí)驗(yàn)課僅安排2 個課時,對于某些耗時較長的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)或者需要連貫操作的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),如木材單元含水率測試,膠黏劑的制備與拌膠、鋪裝及熱壓連續(xù)化過程,人造板物理力學(xué)性能的樣品制備及測試過程(如吸水厚度膨脹率、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測試等),難以嚴(yán)格按照正常的流程和工藝進(jìn)行規(guī)范化實(shí)驗(yàn)。

        1.2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)有待改善

        我校用于“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器尚不夠齊全,且較為陳舊,尤其是用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大型儀器設(shè)備數(shù)量不足,學(xué)生一般需組成多人小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)周期長。受實(shí)驗(yàn)課時和實(shí)驗(yàn)儀器的限制,實(shí)驗(yàn)過程中每組僅有1-2 位同學(xué)可以參與實(shí)驗(yàn)操作,其他同學(xué)只是簡單觀看和數(shù)據(jù)記錄,導(dǎo)致學(xué)生的主動性下降,且獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會減少,嚴(yán)重影響實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量,不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

        1.2.4 實(shí)驗(yàn)操作安全意識有待加強(qiáng)“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程旨在要求學(xué)生掌握人造板生產(chǎn)工藝及其性能測試方法,其實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程存在一定的安全隱患。例如,熱壓機(jī)使用過程中,在高溫高壓環(huán)境中,操作人員面臨一定危險,尤其在纖維板或刨花板熱壓結(jié)束時,如果高溫高壓下突然卸壓,板內(nèi)的高溫蒸汽急劇噴射而出,極有可能對周圍師生造成傷害;利用裁板鋸切割試件時,操作危險性大,高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鋸片存在極大安全隱患;實(shí)驗(yàn)壓板過程通常使用脲醛樹脂膠黏劑,存在甲醛釋放問題,尤其是在高溫壓板過程中的甲醛釋放具有強(qiáng)烈刺激性,對師生的健康造成嚴(yán)重影響。此外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生的安全知識較為匱乏,安全意識比較淡薄,且實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生準(zhǔn)備的防護(hù)用具嚴(yán)重不足。

        2 “人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革與探索

        2.1 創(chuàng)新課程教學(xué)方法

        學(xué)生一般缺乏對實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)操作的了解和認(rèn)知。在每次實(shí)驗(yàn)前,教師可安排網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安全教育,教師可以將實(shí)驗(yàn)的基本理論、實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)等制作成PPT、動畫或視頻等,學(xué)生通過提前觀看動畫或視頻,能夠直觀地在腦海中留下印象,更好理解實(shí)驗(yàn)流程,做到心中有數(shù)。此外,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生充分利用“人造板工藝學(xué)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等相關(guān)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,借助信息化和數(shù)字化技術(shù)服務(wù)本科實(shí)踐教學(xué),可避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂“教師板書—學(xué)生聽講”教學(xué)模式造成的教師講解抽象、學(xué)生無畫面感的教學(xué)弊端,可顯著加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)流程以及實(shí)驗(yàn)步驟的理解和掌握,并且可充分調(diào)動學(xué)生的興趣和好奇心,強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感,顯著提高教學(xué)質(zhì)量。再者,課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)和行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)存在極大差距,我校用于“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為陳舊,學(xué)生通過陳舊設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn),無法正確認(rèn)識與了解本行業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備與先進(jìn)技術(shù),使學(xué)生對行業(yè)認(rèn)知存在誤解與落差。一方面,高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)軟硬件建設(shè),另一方面,教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上,補(bǔ)充本行業(yè)先進(jìn)的智能化生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù),將課堂實(shí)驗(yàn)與行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀相結(jié)合,使學(xué)生對本行業(yè)發(fā)展具有正確認(rèn)知。

        2.2 更新課程教學(xué)內(nèi)容

        隨著環(huán)保政策的不斷趨嚴(yán)以及人們生活水平的提高,人造板的無醛化一直是木材領(lǐng)域研究和開發(fā)的熱門。人造板在生產(chǎn)和使用過程中釋放甲醛,主要是由于所使用的膠黏劑是大多數(shù)醛類樹脂膠黏劑。甲醛對人體的嗅覺、皮膚、肺功能、肝功能和免疫功能等方面造成嚴(yán)重?fù)p害。因此,無醛環(huán)保型木材膠黏劑及其膠接人造板制品得到重視和迅速發(fā)展。常見的環(huán)保型膠黏劑有淀粉類膠黏劑,木質(zhì)塑料黏劑及大豆蛋白膠黏劑等。目前,在“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程中,一般采用“脲醛樹脂膠粉+水”形成脲醛樹脂膠液膠接各類板種。因此,為了滿足政策和市場的需要,可在“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程中采用一些新興的膠黏劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脲醛樹脂膠黏劑,探究不同無醛環(huán)保膠黏劑的熱壓溫度,熱壓時間,壓力等對各類板種的性能影響;也可將此實(shí)驗(yàn)課程與“膠黏劑與涂料”實(shí)驗(yàn)課相匹配,利用“膠黏劑與涂料”實(shí)驗(yàn)課上制備的各類膠黏劑來制備不同人造板,發(fā)揮課程交叉與互補(bǔ)優(yōu)勢,同時也可增加人造板板種的多樣性,如增加飾面板、防火板等,這樣能夠提高學(xué)生對于新型木材膠黏劑膠接人造板的興趣和探索欲,使學(xué)生更深層次地了解市場對人造板行業(yè)的需求。

        2.3 合理安排實(shí)驗(yàn)時數(shù)

        目前的實(shí)驗(yàn)課時過少,僅限于采用簡單的脲醛樹脂壓合膠合板、刨花板、纖維板等幾類人造板。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行機(jī)械性實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù),撰寫報告,不能充分發(fā)揮主觀能動性,不利于學(xué)生創(chuàng)造性和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)與生產(chǎn)需求相結(jié)合,因此,“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程應(yīng)適當(dāng)增加課時數(shù),增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,包括不同膠黏劑制備人造板的工藝探究及性能測試,在人造板制備過程中,可引導(dǎo)學(xué)生思考,壓合參數(shù)(溫度、時間、壓力)過大或過小會給產(chǎn)品帶來哪些變化?人造板的剪切強(qiáng)度與膠黏劑的黏度、固體含量有什么關(guān)系?這樣才能讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中更加深刻地理解所學(xué)理論知識。

        2.4 鼓勵自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

        為了打破實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生照方抓藥,教師可以安排學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,以培養(yǎng)學(xué)生的動腦和動手能力,發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。如,教師可以給出脲醛樹脂膠合刨花板的熱壓溫度、時間及壓力的范圍,讓學(xué)生自己設(shè)定參數(shù)梯度進(jìn)行嘗試性實(shí)驗(yàn),通過性能測試選擇出最優(yōu)的壓合參數(shù);教師可給出大豆蛋白膠黏劑等關(guān)鍵詞,讓學(xué)生通過查閱文獻(xiàn),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),自主選擇大豆蛋白膠黏劑在人造板制備中的用量,以及熱壓條件等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生鞏固理論知識,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和獨(dú)立思考能力。此外,作為“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的補(bǔ)充,學(xué)生還可以自主設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目,利用課余實(shí)間開展實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新研究。

        2.5 完善考核標(biāo)準(zhǔn)

        本?!叭嗽彀骞に噷W(xué)實(shí)驗(yàn)”課程考核平時表現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)報告各占50%,這種評定標(biāo)準(zhǔn)不能突出學(xué)生的創(chuàng)新能力與獨(dú)立思考能力,建議在考核中以“重過程,輕結(jié)果”為指導(dǎo)思想,增加學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)方面的占比。在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生通過查閱資料,總結(jié)歸納,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,能充分調(diào)動學(xué)生的科研創(chuàng)造能力。因此,完善的成績考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案(40%),包括實(shí)驗(yàn)方案的完整性(20%)以及實(shí)驗(yàn)的可行性(20%);平時表現(xiàn)(30%),包括出勤(10%),回答問題(10%)以及實(shí)驗(yàn)操作的熟練程度(10%);實(shí)驗(yàn)報告(30%),包括實(shí)驗(yàn)報告的完整性(10%)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析(20%),通過考核方式的改進(jìn),能夠鼓勵和激發(fā)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識,提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力,最終提升學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。

        3 結(jié)論

        高校林業(yè)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教改過程中,構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)體系,選擇綜合性較強(qiáng)的,與企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容,增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時數(shù),鼓勵學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),做好成績考核,能夠提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。本文通過對南京林業(yè)大學(xué)木材科學(xué)與工程專業(yè)“人造板工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程內(nèi)涵及教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行剖析,并汲取其他課程教改成功的經(jīng)驗(yàn),對該課程提出具體的教學(xué)改革措施,旨在為本專業(yè)科研及企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才。

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