輕化工程造紙工藝實驗A課程的教學改革探索與實踐

卞輝洋 吳偉兵 戴紅旗

摘 要：造紙工藝實驗A是輕化工程制漿造紙專業學生的專業必修課，也是造紙專業課程中的核心課，有利于幫助學生完成從基礎理論向實際生產的轉型過渡。本文首先分析了該課程課堂教學存在的問題，并從教學方式和考核手段等方面對該課程進行了一些教學改革探索。通過新教學方法的初步實施，激發了學生學習的積極性，進而提高了課堂教學質量，旨在為輕化工程一流人才培養提供新的教學模式。

關鍵詞：輕化工程; 造紙工藝實驗A; 教學方法; 改革與實踐

中圖分類號：G642.1? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2020）-11-135-002

南京林業大學輕化工程（制漿造紙工程學科）為江蘇省“十二五”高等學校重點專業，隸屬于國家“雙一流”建設學科“林業工程”國家重點一級學科。目前每年招收制漿造紙工藝、制漿造紙機械與設備等方向學生百余人，為國內制漿造紙企業培養了4000余名具備科學研究、工程設計及管理等能力的高級科技與管理人才。其中，造紙工藝實驗A是制漿造紙專業學生的專業必修課，也是造紙專業課程中的核心課，該課程旨在使學生掌握造紙工藝過程、紙張檢測方法及相關設備的工作原理等知識，有利于幫助學生完成從基礎理論向實際生產的轉型過渡，該課的教學內容直接影響到畢業生的就業及將來對工作的適應能力[1]。

造紙工藝實驗A作為一門必修的實驗實訓課，在課堂教學過程中目前存在以下問題：

（1）教學內容和檢測方法多，包括打漿操作方法、紙張抄造過程中的添加工藝、紙頁抄造的操作方法以及紙張各種物理性能的檢測方法[2]。學生很難在32學時完全掌握課程全部內容;（2）由于課程知識與實際生產聯系緊密，但學生仍未進入工廠參加生產實踐，導致學生缺乏學習興趣，大量知識學習后難以轉化利用，影響了老師的教學效果;（3）大量本專業學生為調劑生，對造紙專業缺乏興趣，導致老師和學生之間的互動較少，進而近一步降低課堂學習氛圍;（4）不同授課老師的教學方法和模式存在差異，講授的側重點也有所不同，使得學生理解和掌握知識的多少存在差異;（5）教學儀器數量和質量不能滿足所有學生操作需要，無法滿足部分學生對新知識“好奇心”的實踐需求[3]。上述幾點是典型的傳統實驗課程教學普遍存在的問題。盡管以教師為中心，通過板書、媒體放映等方式進行課堂講解知識對高等院校培養學生有積極的作用，但隨著社會的快速發展、技術的日益進步，傳統課堂教學，尤其實驗教學的問題越發明顯起來，不適合當前高校培養一流人才所提出的新要求[4]。基于《造紙工藝實驗A》這門課程教學存在的以上問題，造紙系教研組教師對該實驗實訓課進行了系統的改革和實踐研究。探討課程教學與專業實踐的新關系，尋求課堂教學和實踐教學的最佳結合點，總結出一套“課前模擬+課堂實踐+期末考核”的新模式，在以下幾個方面取得了良好的教學效果。

一、課前慕課（MOCC）模擬和課堂講解相結合的教學方式

慕課（MOOC），即大規模開放在線課程，是“互聯網+教育”的產物。英文直譯為大規模開放的在線課程（Massive Open Online Course），是新近涌現出來的一種在線課程開發模式。該模式是2008年美國George Siemens教授首次提出，其特征包括廣泛的開放性、透明性和優質資源易獲取性。利用MOOC，優質資源可以不受區域限制進行共享，促進學生全面學習、終身學習，同時基于大數據的學習分析技術成果及時促進教師完善和改進教學內容，幫助學生自我調整學習計劃和學習方法[5]。

制漿造紙實驗課程專業性較強，如果教師在課堂上只是單方面灌輸專業知識，激發不了學生的學習興趣和學習的主觀能動性。MOOC作為一種新興的教學模式，改變了學生的上課方式，該模式下的學習主體是學生而非教師，教師的角色定位是通過討論和交流的方式激勵學生去自主學習，同時指點學生的個性化提問和課程存在的難點。學習者不再受時間和空間的限制，也可以通過網絡在線討論和交流，學習的互動性和學習效率均得到提高。

結合MOOC教學模式具有的優勢，造紙教研組教師首先通過讓學生在中國大學MOOC網站自主預習慕課造紙專業課實驗，確定學習任務和目標，學生通過視頻或三維動畫提前了解造紙工藝步驟及實驗設備和工作原理，完成線上答題和評分，教師可以隨時監控學生的學習進度，及時幫助學生解答問題。教師將課程中存在的難點、重點內容提煉出來，以公告形式通知學生，提醒他們重點學習。通過這一環節的學習，教師在傳統課堂上的教學將會事半功倍。經過MOOC課預習后，教師線下結合預習內容進行課堂講解，從而解決預習不充分及實驗課時偏少等問題，同時對學生線上提出的個性化問題及時給出詳細的解釋，使得他們的實驗興趣和積極性均得到改善。通過預習，很多實驗前期準備工作（比如漿料水分測定、助劑添加量等）學生都已提前完成，節省了大量課堂時間，更有利于實現課程的學習目標，學生達到較好的學習效果，教師也能提升教學質量。

二、理論授課、實驗室參觀與虛擬仿真相結合的教學方式

造紙工藝實驗A是一門綜合性實驗課程，涉及的知識點多，需要學生將《制漿原理與工程》《造紙原理與工程》及《制漿造紙工藝學》等課程中的理論知識和各種工藝參數融會貫通，這門課程要求理論知識與生產實踐要緊密結合，但是由于授課時間安排在學生工廠生產實習之前，給學生的理解帶來了很大困惑，即使通過課前MOCC課預習，仍有很多造紙設備和測試方法不能及時消化吸收。教研組教師采取了理論授課和實驗室參觀相結合的教學方式，合理規劃教學教室和實驗室相對位置，根據課程進度，帶領學生進入相關實驗室參觀。例如在介紹常用打漿設備的打漿原理及結構后，立即分小組帶領學生按批次參觀各種打漿設備，如瓦利打漿機、PFI磨等，學生可自己觀察各類設備內部結構，剖析打漿設備的工作原理，再回顧課堂上介紹的相關理論知識;在介紹快速紙頁成形系統結構及組成后，帶領學生參觀抄紙實驗需要使用的紙頁成型系統，了解各部分構造及原理。通過上述教學模式，加強學生對實驗的認識，激發學生的學習興趣，也有助于學生理解吸收授課知識，從而取得良好的教學效果。

此外，對于一些現場無法進行的實驗，教研組老師可下載并分享相關虛擬仿真軟件，有助于同學們更好地了解造紙過程的各個工藝參數以及和紙張性能之間的相互作用關系，主要包括設備認知、工藝參數設置和故障處理等實驗環節，可精準模擬紙張生產情景，解決了實驗教學中造紙設備難以可視化監控及連續性質量監測等問題，學生可依據數學模型和工廠模型進行自主設計、工藝優化和新產品開發。通過虛擬仿真實驗，加強和鞏固學生對所學課程造紙工藝實驗A理論知識的理解，起到“以虛補實、虛實結合”的教學效果，實現（實踐教學）非連續性工藝實驗不具備或難以實現的教學效果。同時虛擬仿真軟件采用互動性、探究式的教學方法，將思維導圖、頭腦風爆引入實驗教學當中，學生之間、學生與老師之間開展互動探究式的交流，用思維導圖理順造紙過程中各因素之間的相互作用關系，提出綜合性解決問題的方案，引導學生主動學習、自主思考，真正做到理論授課、實驗室參觀與虛擬仿真相結合。

三、工廠案例分析與討論相結合的教學方式

教研組老師根據各自工廠實踐和科研經歷，在授課過程中采用部分案例教學，如工廠實際打漿設備的配合使用方式案例、造紙化學品（填料、干強劑、施膠劑、助留助濾劑等）添加順序對紙張性能的影響案例、紙張性能（水分、白度、克重等）在線監測案例等，教師首先講授理論知識，接著通過視頻或者圖片形式對案例進行分析，最后學生通過獨立思考、討論、交流等形式，對教學問題進行思考。在此過程中，為了提高教學質量，讓同學們最大限度地參與教學過程，根據學生人數，將全班同學分成若干組，每個組確定1個組長，組長對布置的課程任務進行分解，實行分組討論（如提高紙張白度的方法、影響紙張挺度的主要因素、提高紙張防水性能的措施以及降低生產成本的措施等），安排小組內每個同學的任務，并限定時間將每個同學完成的結果集中匯總，組織全組同學進行討論，然后完成總結報告。通過教師的引導，培養學生的獨立思考能力和邏輯思維能力。在最后的匯報過程中，平均每組設置約5分鐘的匯報時間（每名成員1分鐘左右的匯報時間），結合案例，給出最優方案，課堂討論后要求各組完成一篇1000字左右的研討總結報告。在此過程中，可極大地提高了學生的語言表達與綜合應用能力，讓學生之間、學生和老師之間自由討論，提高學生課堂積極性、學習表達能力和專業水平[6]。

四、課前、課堂、期末多重結合的考核方式

由于受到國內應試教育的影響，當前高校的一些考試制度及考試方法也沒能發揮檢查學生對課程內容掌握程度和對學生實際能力培養的應有作用。實際上，考試不僅要檢驗和評價學生的學習質量和效果，而且還對學生的學習目標、學習方式和學習內容等起著很強的導向作用[7]。我們許多學生羞于表現自我，在課堂上也很少提問和發言。沒有交互的課堂，就是一個被動學習的環境，幾乎所有在課堂嘗試交互的教師都遭遇過無人響應的尷尬。為此，造紙教研組教師建立了一套課前、課堂、期末多重結合的考核方式，這是一種主動讓學生以學習為導向的考核制度，以考核方式的多樣性來帶動學生學習的主動性，以促進學生對課程的興趣，轉變學生被動學習為主動學習，提高課程的教學效果，達到培養學生分析問題和解決問題的能力，從而提升學生的綜合素質和能力。考核方式具體如下：首先，學生通過MOCC課的預習和線上問題回答，系統根據預習時間和答題正確率直接給出評分，匯總后統一發給教師;其次，在課堂教學過程中，除學生出勤率外，重點考察學生的實驗動手能力、語言表達能力和問題分析能力，上述為教學的過程性評價，所占比例為40%;最后，終結性評價為實驗報告與討論和期末考試成績，分別占10%和50%。我們認為采取課前、課堂、期末多重結合的考核方式，以多種考核形式為手段，對試題類型的多種設計能夠提升學生在平時進行主動學習的興趣。學生渴望能在一個公平、健康的環境里鍛煉自己，喜歡在討論中獲得知識與靈感，無論參與者還是旁觀者都能有所得，希望能獲得足夠的資源來主動學習。就教學效果而言，多重形式考核是遠遠好過“授課+期末考試”這種傳統形式的。

綜上所述，造紙實驗教學環節是制漿造紙專業人才培養的重要內容。針對造紙工藝實驗課程傳統教學模式存在的問題，通過以上新教學方式的初步實踐，輕工與食品學院造紙教研組已實現小班化管理，充分發揮教師的自主能動性，借助“課前模擬+課堂實踐+期末考核”模式，使課程的教學方式多元化，激發了學生對《造紙工藝實驗A》這門課程的學習興趣，提高了學生的主觀能動性，增添了課堂教學的趣味性、豐富性、創造性，從根本上提高了課堂教學效果，同時也提高造紙專業人才的實踐技能和專業素養，堅定了發揚我國造紙事業的信念。

基金項目：南京林業大學2019年度教學質量提升工程一流人才培養模式改革項目（項目名稱“卓越輕化工程專業2.0人才培養模式改革與實踐”，項目編號2019nfurcpy009）

參考文獻：

[1]趙強，張學銘，金小娟.提高造紙專業實踐教學課程質量的探討與實踐[J]紙和造紙，2019，38（01）：60-62

[2]范建云，謝益民，王鵬.輕化工程專業實驗教學改革與探討[J]輕工科技，2015，31（04）：143+145

[3]馬金霞.《造紙原理與工程》課程的教學改革探索與實踐[J]教育教學論壇，2017（33）：136-137

[4]曾永安.提高制漿造紙專業實踐教學課程質量的方法與路徑分析[J]造紙科學與技術，2019，38（06）：69-72

[5]趙強.張學銘.金小娟.段東成.“MOOC-傳統課堂”混合教學模式在造紙實驗課中的應用[J]紙和造紙，2019，38（06）：56-59

[6]葉君.《植物纖維化學》中天然高分子教學的改革實踐[J]高分子通報，2007（03）：67-70

[7]陳凡.李順意.楊艷燕.對當前高校課堂教學方式與學生考核方法改革的探討[J]課程教育研究（新教師教學），2013，（18）：15