“木材干燥學”理論與實踐課程教學改革思考

徐康 李賢軍 李新功 郝曉峰

摘要隨著新工科、新農科建設的不斷推進，推進傳統優勢學科改造升級，開展傳統學科專業教學改革與實踐，以進一步提高傳統學科人才培養質量已成為共識。林業工程學科是我校傳統特色優勢學科，推進學科與專業的創新發展才能為正在轉型升級的林業產業輸送更多高水平優秀人才。本文以木材干燥學教學為切入點，從實際教學出發，分析了當前課程特點及教學過程存在的問題，并就理論課程、實驗課程以及課程設計教學改革等方面做了闡述，以期為同領域相關課程的建設提供積極有益的思路。

關鍵詞 木材干燥學 課程改革 理論課 實踐課

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.050

Teaching Reform of Theory and Practice Course of Wood Drying

XU Kang， LI Xianjun， LI Xingong， HAO Xiaofeng

（CollegeofMaterialandScience，CentralSouthUniversityofForestryandTechnology，Changsha，Hunan410004）

AbstractWith the continuous advancement of the construction of new engineering and new agriculture， it has become a consensus to promote the transformation and upgrading of traditional advantageous disciplines， carry out the teaching reform and practice of traditional disciplines， and further improve the quality of talent training in traditional disciplines. Forestry engineering discipline is a traditional characteristic and advantageous discipline in our university. Only by promoting the innovation and development of disciplines and specialties can we provide more high-level talents for the forestry industry which is undergoing transformation and upgrading. In this paper， wood drying teaching as a starting point， starting from the actual teaching， analysis of the current curriculum characteristics and problems existing in the teaching process， and theoretical courses， experimental courses and curriculum design teaching reform are described， in order to provide positive and useful ideas for the construction of related courses in the same field.

Keywordswood drying； course reform； theory course； practice course

2019年9月29日，教育部發布“教育部關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見”提出，以新工科、新醫科、新農科、新文科建設引領帶動高校專業結構調整優化和內涵提升，做強主干專業，打造特色優勢專業，升級改造傳統專業，為傳統學科專業的高質量可持續發展指明了方向。

林業工程學科是我校創辦歷史悠久、特色鮮明、優勢突出，具有博士后科研流動站、博士學位授予權的傳統支柱學科。長期以來，學科始終致力于培養具有家國情懷和行業理想，掌握本領域學術前沿，善于提煉科學問題，具備獨立從事高水平創新研究和科技攻關能力的高級專門人才。然而，隨著學科的不斷發展以及林產工業的不斷進步，林業工程類專業作為傳統專業，其原有知識體系、人才培養模式已不能完全滿足現代林產工業對人才質量的需求，也正面臨林產工業轉型升級對人才需求提出的新要求。為此，亟須針對不同培養階段和培養層次的特點，突破以填鴨式授課型、教師全程演示型和驗證型為主的傳統理論與實踐教學方法，融入以信息化技術為基礎的翻轉課堂、線上線下混合式教學等教學模式與手段，構建以因材施教、科學實驗、生產實習、技能實訓、創新能力為導向的理論與實踐教學體系，開展“復合型、應用型、創新型”創新人才培養，全面提升學生創新意識和創新實踐能力。[1-5]

“木材干燥學”是林業工程學科木材科學與工程、家具設計與制造、室內設計與裝飾及相關專業的主干課程，是串聯“木材學”“熱工學”等專業基礎課與“人造板工藝學”“木制品加工工藝學”“制材學”等專業課的核心紐帶課程。“木材干燥學”課程內容主要包括干燥介質特性，木材干燥特性、木材干燥過程中的熱、質傳遞規律，木材常規與特種干燥設備、工藝、原理，木材干燥過程的實施與控制等。“木材干燥學”課程特點主要表現為：（1）理論性較強，課程內容綜合了木材學、熱工學、物理數學、流體、機械、軟件控制等多學科理論知識，學科交叉效應明顯，其中木材-水分關系、干燥過程中非穩態水分遷移、熱量傳遞、不同層位應力生成與發展及其對與干燥缺陷形成的響應關系等理論知識點較為抽象，不易理解，課程理論知識學習難度較大，學生對這些重、難點知識難以做到全面的掌握，進而導致了教師課堂授課難、學生學習積極性不高的問題；（2）實踐能力要求高，緊貼木材工業生產實際問題，需要豐富的實踐操作經驗，課程核心內容如木材干燥基準的制定、干燥工藝的實施、干燥質量的在線監控、不同干燥方法及其不同干燥窯的窯體結構特征等知識，都需要對生產實際有很好的認知。而實踐課程由于條件限制，基本只能在實驗室中開展，與生產實際有一定脫節，進一步造成學生對相關知識的理解與認知不到位。考慮到課程特點，“木材干燥學”總課時由24個理論課時與8個實驗課時構成，另外還開設為期一周時間的課程設計。結合當前課程教學與學生培養現狀，筆者首先梳理了課程教學過程中存在的問題，并提出了理論與實踐課程改革的相關建議。

1理論與實踐教學中存在的問題

1.1木材干燥學課程體系概況

“木材干燥學”是理論指導實踐并最終應用于實踐的一門課程。課程教學緊緊圍繞“理論知識夯實-實踐能力培養-工程素養提升-服務產業發展”這四大目標。針對上述人才培養目標，形成了由木材干燥學理論課程、實驗課程以及課程設計所構成的三位一體的課程體系。此外，在理論課程教學之前還安排了一次為期兩周的暑期生產實習，涵蓋木材干燥、人造板生產、家具制造等生產工藝的認知，以形成初步直觀認知，為后續理論與實驗課程學習奠定更好的基礎。

1.2主要存在的問題

課程知識點多，但理論課時量較少，一定程度上制約了課堂教學過程中知識點的外延與拓展。教學模式以傳統教學為主，教學手段相對單一，對抽象的重難點知識的形象化、可視化、體驗式、情景式教學不足，學生對抽象重難點知識的認知與理解不到位。教學案例、視頻、動畫演示等資源不夠豐富，教學內容與學術研究存在一定程度脫節，未發揮最新學術研究成果對教學的輔助支撐作用。例如，木材干燥學課程的核心內容之一是理解木材干燥過程中木材內部自由水與吸著水等在不同干燥階段的相態變化與遷移過程，由于水分及其遷移過程難以實現直觀可視，因而該部分內容既是具體化也是非常抽象化的知識體系。然而，最新學術研究表明，基于低場核磁共振技術及其核磁共振成像技術，已經可以較好的實現木材中不同尤其是自由水的可視化，該方法所獲得的數據與圖像可以成為輔助學生直觀認知水分與理解相關知識的重要途徑，可為輔助理論課程的教學提供很好的支撐。

實驗課課時總量有限，實驗教學只能局限于實驗室。實驗內容偏基礎操作與認知，與生產實際所涉及的具體應用存在部分脫節，理論與實踐聯系仍然不夠緊密；實驗內容僅局限于木材干燥相關的。例如，目前實驗課程幾乎圍繞木材干燥認知與木材干燥過程的一些操作等展開，對竹材干燥環節的實驗設計幾乎未有涉及。竹材加工產業是我國的特色優勢產業，也是具有廣闊前景的綠色產業，2020年我國竹產業總產值約3000億元左右。竹材干燥是竹制品生產的重要環節，具體包括竹片單元的干燥、碾壓竹束的干燥、碾壓浸膠竹束的干燥等多種竹材單元的干燥，不同竹材單元的干燥方法存在明顯區別，且與木材的干燥方法也存在較大區別，因而有必要在現有實驗課程安排上進行適當衍生與拓展。

課程設計的靈活度不夠，開放性、探究性、啟發型課題設置較少，學生對理論知識與實踐操作的綜合運用能力不足；教師在課程設計中的過程管理、指導效率還存在一定不足，課程設計考核的形式還有待改進，以進一步提高學生的綜合素質與能力。

2理論與實踐教學改革

2.1基于教學特點，開展理論課與實驗課的小班化教學

小班化教學是未來高校教學的重要發展趨勢，在教學條件允許的情況下，小班化教學有助于增加師生互動交流，營造更好的課堂氛圍，從而提高教學質量與效果。[6-7]長期以來，關于小班額與大班額的界定一直存在爭議。[8]Maxwell認為，學生人數少于35人時可歸為小班化教學。[9]以往，“木材干燥學”理論課程通常以2個班級為單位（60人左右）開展教學，而目前本課程已經實現了小班化教學（30人左右）。從教學效果看，小班化教學過程中，因為單位時間空間內學生人數更少，教師在課堂教學過程中可更好的關注并照顧到每位同學，包括眼神、肢體語言以及語言交流，明顯的增加了師生間的情感互動與共鳴，課堂教學研討氛圍更為濃厚，學生更加主動積極的融入整個教學過程，這種良性互動一方面增加了教師教學過程的投入感，更有助于形成以學生為中心的教與學，同時也提高了學生的專注度、吸引了學生的注意力，從而最終提高了理論課程的教學質量與效果。同時，實驗課中將每組的分組人數適當減少，讓每位同學在參與木材干燥實驗過程中的一些具體操作時可與老師形成更好的互動交流，從而進一步提高了實驗教學的質量。

2.2基于課程屬性，構建“線上-線下”混合式教學模式

“木材干燥學”理論課程是開展整個課程體系學習的基礎，實踐課程是理論學習的應用與落腳點。目前，該課程的理論教學模式與教學手段仍然較為單一，主要以教師教授為主，抽象重難點知識的形象化、可視化、體驗式教學相對不足，動畫模擬、虛擬仿真等技術的綜合運用存在不足。為此，在理論教學中首先要圍繞課程教學大綱，優化和設計課程教學體系，不斷豐富教學模式與手段，并利用虛擬仿真等技術搭建多元化、情景式、可視化、直觀化的線上輔助教學案例庫，追蹤凝練與課程教學相關學術研究，并將部分學術研究、教學案例有機融入線下課堂的理論教學過程，依托線上教學反饋與線下教學反思，構建多維度的“線上-線下”混合式教學模式與體系，從而有序有力又有效的提高教學質量。例如，在講解疏水器設備時，學生對疏水器的結構及工作原理沒有直觀認識，課堂講解效果十分有限。針對這種情況，我們通過計算機虛擬仿真、動畫模擬等技術，在線上課程構建了疏水器、軸流風機、散熱器等木材干燥窯內的核心構件的工作原理動態視頻、動畫演示等一系列案例庫，通過線上認知預習、線下重點講解，有效的提高了重難點知識的教學效果。

2.3深挖產學研平臺，打造“一線企業云直播+實驗室教學”混合式實踐教學平臺

木材干燥學實踐課課時總量有限，實驗操作局限于實驗室，學生對生產實踐了解還不夠深入，理論與實踐聯系不緊密，難以接軌木材加工行業發展的實際需求，不利于促進教育鏈、專業鏈、產業鏈與人才鏈的有機銜接。針對上述問題，充分挖掘校企合作關系與實踐平臺，在實驗室實踐教學過程中，建立師生互動式、團隊合作制、自我操作為主與定向指導為輔的教學體系，并在實踐教學過程中嘗試“校內實驗室+校外一線企業”聯動模式，引入木材干燥、竹材干燥等一線企業云端在線直播教學，加深對木材干燥課程知識的直觀認知與理解，加強學生對理論知識與實踐知識的銜接能力，從而不斷提高專業視野與素養，不斷培養創新實踐能力。

2.4明確課程定位，加強理論課程、實驗課程與課程設計三位一體課程體系建設

木材干燥學課程體系包含木材干燥學理論課程，實驗課程以及木材干燥學課程設計，三門課程構成了彼此相連相互促進的三位一體課程體系。每個課程的定位既有區別又環環相扣、相輔相成。其中，理論教學是基礎，實驗教學是理論教學的衍生與拓展，而課程設計是考察對理論知識與實踐操作融合運用能力的重要途徑與手段。加強理論課程、實踐課程與課程設計的三位一體課程體系建設，構建一套從初始選題、過程培養、結業考核為主線的合理的課程設計教學體系，豐富課程設計選題，增加啟發式、實踐式的與產業匹配度高的優質選題，從而反哺與優化理論教學與實驗教學的改革內容。

3結語

隨著新工科、新農科建設的不斷推進，對傳統學科專業的改造升級、教學方法與教學手段的優化變革、人才培養質量提高等提出了新的更高要求，培養專業夯實、實踐能力強、綜合創新型人才成為共識。本文以“木材干燥學”課程入手，概述了當前課程教學存在的問題，并就理論課程、實驗課程以及課程設計教學改革等方面做了一定闡述，以期為同領域相關課程的建設提供借鑒與思考，為傳統學科教學質量提升提供有益探索。

基金項目：2020年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“基于創新實踐能力培養的《木材干燥學》三位一體課程體系混合式教學改革與實踐”（HNJG-2020-0341）；2020年湖南省新工科研究與實踐項目“林業工程類專業改造升級探索與實踐”（湘教通〔2020〕90號）

參考文獻

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