《木材保護與改性》實驗課多元化教學模式改革與探索

閆　麗

(西北農林科技大學 林學院， 陜西　楊凌　712100)

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《木材保護與改性》實驗課多元化教學模式改革與探索

閆麗

(西北農林科技大學 林學院， 陜西楊凌712100)

《木材保護與改性》是木材科學與工程專業的實踐性很強的專業課，實驗課教學在該課程教學中具有重要的作用?！赌静谋Ｗo與改性》實驗課內容包括“引導認識類”“理論驗證類”“實際操作類”三類實驗。根據教學內容的不同類型特點，探索與理論課同步教學、開放性教學、項目驅動教學等多元化的實驗課教學模式，可以更好地發揮實驗課在教學中的作用，培養學生獨立思考、解決問題的能力，提高教學效果。

木材保護與改性實驗課； 多元化教學；教學模式；教學實踐

一、前言

木材科學與工程專業是農林高校林業工程一級學科下的一個特色專業，是一個實踐性很強的學科專業，《木材保護與改性》課程是該專業領域一門應用性很強的專業課；它以木材學、制材學、木材干燥、人造板工藝學等其他專業課為基礎，講授對木材及木質產品進行功能性改良的方法和機理，其教學內容涵蓋木質材料的防腐防蟲、尺寸穩定性、軟化及彎曲、強化、阻燃、漂白、染色和表面處理等，是一門綜合性和應用性很強的課程。實驗教學是《木材保護與改性》課程教學體系的重要環節，它是引導學生吸收、理解和深化理論教學內容的重要手段，其教學效果對《木材保護與改性》理論知識的理解及實際應用起到重要的影響。實驗課教學模式包括：教學管理、教學內容、教學手段及教學場地等多種因素。實驗課是理論教學最好的補充和輔助教學手段，各個部分的教學內容和教學目標存在差異，不同的教學內容要求實驗課發揮不同的作用，而傳統的“先理論后實驗”的千篇一律的實驗課教學模式，使學生認知和理解出現脫節，無法達到理想的教學效果。

根據課程的教學目標和教學內容探索新的實驗課教學模式，可以使實驗課更好地結合理論課教學，激發學生對專業學習的興趣和積極性，培養創新思維和實踐能力，提高學生對理論知識的理解和運用，培養學生實際應用能力，起到事半功倍的效果。本文針對西北農林科技大學木材保護與改性實驗教學的現狀，結合理論課教學經常采用的翻轉課堂、項目驅動、研討教學等新教學模式，充分發揮實驗課在課程教學中的重要作用，切實提高教學質量。

二、目前《木材保護與改性》實驗課教學實踐中存在的主要問題

目前，各農林院校普遍存在綜合性、設計性和開放性的實踐教學內容所占比例偏小、大學生參與實踐項目少和訓練強度不夠的狀況[1、2]。因此，探索高等農林院校專業課教學新模式，有利于當代大學生實踐能力、科學創新精神的培養。

《木材保護與改性》實驗課作為《木材保護與改性》課程的一部分，學時通常占總學時數1/5—1/4左右(10學時左右)，實驗內容主要包括：木材生物劣化、木材防腐處理、木材壓縮強化處理、木材阻燃性能檢測、提高木材尺寸穩定性處理等幾部分內容，其分類如下表所示。結合當前木材保護與改性實驗課教學的實踐，有以下主要問題需要認真加以反思、研究，并加以改革創新。

表　木材保護與改性實驗課教學內容及分類

(一)實驗教學計劃時間安排不合理，缺乏知識的連貫性和系統性

目前，《木材保護與改性》教學實踐基本上按照傳統的“先理論后實驗”的教學安排，致使理論學習和實驗認知出現了一定時間滯后，不能盡快地達到通過實驗課使學生更好地理解和消化理論知識的目的，理論和實驗教學效果都大打折扣。同時，因課時安排制約，有些本應該需要集中開設的實驗課學時安排不充足，學生從認知和實踐操作層面缺乏系統性、連貫性，使得教學效果和實驗效果都不理想，淡化了學生對專業的認知和理解。

(二)實驗教學準備和操作以教師為主體，使得學生獨立創新能力受到影響

實驗課教學本應該以指導教師為主導，學生為主體，培養學生獨立自主的思考能力、動手能力和創新能力?，F有的實驗課教學大綱中多數實驗內容和步驟是老師提前安排好的，學生只需按照實驗指導書一步一步進行即可，缺少了學生主動思考的機會，離開了實驗指導書，學生就不能獨立地運用所學知識解決實際問題。一些需要學生實際操作的實驗往往因為教學資源有限，或實驗操作所需時間較長、課時有限，或教師擔心學生自己操作會發生危險等因素，不能完成。

結合我校木材保護與改性實驗課教學存在的問題，根據課程的不同章節教學目的和教學內容的要求，探索多元化的實驗課教學模式，提升木材保護與改性實驗課的教學效果勢在必行。

三、《木材保護與改性》實驗課教學模式改革與探索

(一)結合教學內容，突破“先理論后實驗”的教學模式

對于相同的教學內容，先上理論課再上實驗課的教學模式是多數高校專業課教學普遍采用的教學模式，但是對于《木材保護與改性》課程的“引導認識類”的實驗課內容，這種教學模式不能達到理想的教學效果?！耙龑дJ識類”實驗課內容是指通過對實際標本或模型的觀察，幫助引導學生更好地認識理解理論課所學。木材的生物劣化這一章理論授課時，對學生來說，受到腐朽菌、變色菌、霉菌、白蟻、昆蟲等劣化的木材的特征及材性的變化比較抽象，例如，白腐菌和褐腐菌侵染的木材、變色菌和霉菌侵染的木材特征相似，不容易區分和掌握，雖然目前理論課都采用了多媒體教學，教師通常會用一些圖片幫助學生理解，但是木材是三維立體的，圖片是二維平面的，一些學生很難建立三維的空間感。有時為了將細微的特征表現清楚，一些圖片經過細部放大，學生往往更難將圖片和實際的標本聯系起來，特別是氣味、滋味、輕重、粗糙度等特征的變化是無法通過圖片感覺到的。在實驗課時，學生接觸到實際的劣化木材，但由于理論課學習時學生并沒有很好地掌握各種劣化特征，所以在觀察標本時，無法判別木材劣化的原因，教師往往需要對照實物標本將理論課的內容重新講一遍，因此這部分教學內容理論脫離了實物標本根本無法達到理想的教學效果。可見，實驗課教學安排應該靈活多樣，結合教學內容，穿插進行。應該嘗試突破以往“先理論后實驗”的教學模式，將“認識引導”型的實驗課與理論教學同步進行，這部分教學可以在配有多媒體教學設備的實驗室進行。在實驗課時，教師先讓學生觀察各種劣化的木材，引導學生自己發現木材的變化，將學生發現的特征列出來，結合標本，逐一系統地講解。學生通過自己的觀察發現了木材的劣化，加以區別、分等，引起學生進一步學習防治這些劣化的方法，增加了學生學習的主動性和積極性。

“理論驗證類”實驗根據教學內容的需要也可以與理論課同步進行，例如木材阻燃處理這一章主要講授木材阻燃機理及常用木材阻燃劑。阻燃機理包括：覆蓋作用、熱作用、氣體稀釋作用、成炭作用等，而一種阻燃劑又通常對應多種阻燃機理，大量的化學反應方程式及反應過程中產生的煙、熱、泡沫、結晶、氣體、離子等產物使學生難以理解和掌握。這部分內容的理論課同實驗課可以同時在實驗室進行，教師先讓學生觀察不同阻燃劑處理的木材在高溫下發生的反應，針對反應現象，講授該阻燃劑的阻燃機理，形象生動，層次清晰，學生容易理解和掌握。因此，理論講解的同時結合實物觀察有利于學生對概念的理解和掌握、提高教學質量。

(二)結合翻轉課堂、研討式教學，探索開放性實驗課教學模式

在以往的研究中也有教師指出，一些實驗指導書過于詳細，從實驗目的、實驗內容到實驗的具體步驟甚至是實驗報告的表格都被教師提前設計好，學生在實驗課上只需按照實驗指導書“照方抓藥”即可，忽視了學生對理論知識運用能力的訓練及創造力的培養[3，4]。翻轉課堂和研討式教學是目前在理論課教學中常用的教學模式，可以培養學生主動學習的能力和創造性[5，6]。開放性實驗教學是在實驗課教學中引入翻轉課堂和研討式教學思想，在實驗課前教師將實驗內容、目的、要求及相關的參考資料布置給學生，讓學生根據理論課所學的知識，查閱相關資料設計實驗方案，教師組織學生對實驗方案進行互相討論、修改，由教師審核最終實驗方案，合格后學生獨立完成實驗，并提交實驗報告。

《木材保護與改性》課程實踐性很強，可以通過開展開放性實驗提高學生實際應用的能力?！皩嶋H操作類”實驗，例如木材防腐處理實驗，在課堂上學生學習到涂刷、浸泡、抽真空、抽真空-加壓等多種處理方法，學生通過課堂所學和查閱資料，選擇防腐處理方法、防腐劑、防腐劑配比、工藝參數，獨立完成整個實驗。在教學實踐中，有學生通過查閱文獻資料，設計采用新的防腐劑配方和實驗室不具備的新型防腐處理裝置，這也給指導教師和實驗員提出了新的挑戰，推動指導教師和實驗員不斷地更新教學內容、改善實驗課的硬件資源。開放性實驗教學不僅可以給學生足夠的空間，培養學生的自學能力，引導學生主動思考，加深知識的理解，而且推動教學內容的更新和教學資源的改善。

(三)通過項目驅動教學培養學生的綜合創新能力

項目驅動是美式教學中經常采用的教學模式，教師根據本課程所學內容，設計能夠訓練學生綜合能力的項目，讓學生分小組完成，每組5-6名學生。項目完成后，每個小組派一名學生代表匯報，教師根據每個小組的完成情況及每個學生在小組中承擔的任務及表現評分[2]。

“提高木材尺寸穩定性處理”是“實際操作類”實驗，可以采用項目驅動教學模式進行改革探索。理論課講授了提高木材尺寸穩定的常用方法包括：浸注防水劑、樹脂、聚乙二醇、熱處理、乙?；?、甲醛化處理等多種方法。教師提出木材或木制品的實際使用中出現的問題，學生判斷木材需要進行哪方面的改性處理，選擇合適的處理方法，設定處理工藝，進行木材改性處理，最后用自己設計的檢驗方法檢驗處理效果，完成整個項目。學生利用課余時間完成項目，在此期間，木材保護與改性實驗室向學生開放，為學生提供需要的材料、化學試劑、儀器設備，學生在之前的“實際操作類”實驗中已經學習了這些儀器的使用方法，在完成項目時可以獨立使用所需儀器。各小組根據自己的實際情況預約使用實驗室和數量有限的大型儀器，這樣可以解決課堂時間有限、學生人數多與教學資源有限的矛盾，讓每個學生都有機會動手完成實驗。一些實驗所需的反應時間較長，在傳統的實驗課教學模式下，由于課堂時間有限，往往是教師提前把實驗完成，讓學生觀察、檢驗處理效果，學生沒有機會親身參與整個實驗過程，通過項目驅動教學，學生可以利用課余時間進行實驗，參與實驗的全部過程。與開放性實驗不同，項目驅動實驗的項目任務包含了一系列的小實驗，完成項目所需時間長，需要學生團隊合作，統籌安排，通過項目驅動實驗的訓練，學生可以主動思考、獨立操作，真正達到了培養學生綜合能力的目的。

四、實驗課多元化教學模式創立與建設

(一) 改革教學管理制度

教學管理部門需要鼓勵教師進行實驗課教學模式改革，制定靈活的實驗課的管理及教學考核制度，在條件許可的情況下，鼓勵教師結合實驗內容特點，靈活制定實驗方案；允許教師突破“先理論課后實驗課”的教學模式，根據教學內容的需要將實驗課和理論課同步起來，將理論課的教學地點從教室拓展到實驗室或校內外的教學基地；對于先進的實驗教學模式進行觀摩學習，借鑒成功經驗，多渠道選派實驗人員赴國內外重點科研院校和優秀企業，進行學習培訓和推廣交流。

(二)加大對教學資源的投入力度

針對儀器設備經費投入不足、儀器設備資源分布不均衡、缺乏網絡化共享的機制和平臺以及現有儀器設備利用率低下的實際問題，學校應該加大對專業課教學實驗室的設備投入，擴建實驗室，使其能夠同時容納一個教學班的學生上課；添置多媒體教學設備，實現理論課和實驗課同步教學；將教學實驗室和科研實驗室在課余時間向學生開放，并配備專門人員管理，指導學生在課余時間利用實驗室開展各種創新實驗，建立開放式實驗平臺，充分保證多元化實驗教學的基本需求。

(三)拓展實踐平臺，加強實驗課的針對性

針對專業特點，應積極主動地在合適的地方建立教學實踐基地，充分發揮基地在學生培養中的重要作用。同時可以將部分教學內容作為進入企業、林場、實驗中心等學習的“傳統曲目”，要不斷完善教學內容，緊密結合社會需求，增強實驗課教學的針對性和時效性。

五、結語

通過《木材保護與改性》實驗課教學改革和實踐，建立多元化實驗課教學模式，豐富課程體系和教學內容。加強《木材保護與改性》實驗課教學設計中“引導認識類”“理論驗證類”“實際操作類”等實驗環節的完善，積極探索與理論課同步的實驗教學模式、開放性實驗教學模式、項目驅動實驗教學模式等多元化的實驗課教學模式，更好地發揮實驗課在木材保護與改性專業課教學中的重要作用。培養在木材科學與工程專業方面具有厚基礎、寬知識、實踐和創新能力強的農林院校本科人才，為造就卓越林業工程師奠定堅實的基礎。

(責任編輯：夏璐)

[1]楊紅，楊春龍，蘭葉青，等. 高等農林院校的基礎化學實踐教學改革[J].大學化學，2010,25(4)：19-21.

[2]閆麗. 《木材學》課堂教學問題比較與思考[J]. 高教論壇，2014(9)：56-59.

[3]許春艷，程中. 關于開放實驗室的幾點思考[J].現代技術開發，2011,19(7)：41-42.

[4]葉涌明. 改變實驗課教與學的習慣培養學生的創新思維能力[J]. 考試周刊，2013,43(22)：166-167.

[5]劉艷麗. 翻轉課堂：應如何實現有效翻轉[J]. 中國高等教育，2015(19)：57-59.

[6]韓時琳，趙利平，曹周紅. 研討式教學模式在工程類專業課中的應用探索[J]. 高教論壇，2015(5)：51-54.

Reform and Exploration of Diverse Teaching Modes in Wood Modification and Protection Lab Courses

YAN Li

(Northwest Agriculture & Forestry University, Yangling 712100, China)

Wood protection and modification is a very practical professional course, lab courses play a very impartment role in this course. Lab courses of wood protection and modification include three kinds of experiments, such as “guiding cognition”, “theoretical verification” and “practical operation”. The role of lab courses in teaching can be played better, the independent thinking and solving problems ability of students’ can be cultivated, the teaching quality can be enhanced if the diverse teaching models such as teaching with theory course, open teaching, project driven teaching were explored according the different types of teaching contents.

wood modification and protection lab courses；diverse teaching；teaching models；teaching practice

G642.0

A

1671-9719(2016)5-0034-03

閆麗(1980-)，女，吉林省吉林市人，副教授，博士，研究方向為木材學、木材保護與改性。

2016-03-12

2016-04-10

西北農林科技大學2015年教學改革科研項目“木材保護與改性雙語課程建設及課堂教學模式改革”(JY1503017)。