人造板工藝學(xué)實(shí)驗教學(xué)創(chuàng)新模式探索

賈翀 梁新宇 劉翔

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?為了更好地推動人造板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從人造板工藝學(xué)實(shí)驗教學(xué)角度討論人才培養(yǎng)的教學(xué)方法。從傳統(tǒng)的驗證性實(shí)驗、演示性實(shí)驗和實(shí)驗過程主觀干涉三個方面闡述了傳統(tǒng)人造板教學(xué)的利弊，并對人造板工藝學(xué)實(shí)驗創(chuàng)新模式進(jìn)行探討，為更好地培養(yǎng)人造板技術(shù)的專門人才而服務(wù)。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?人造板工藝學(xué)實(shí)驗;教學(xué)模式;創(chuàng)新模式

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號] ?2096-0603（2022）25-0088-03

隨著人們對木材的使用需求日益增加，木材資源的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其砍伐速度，而人造板作為合理用材和節(jié)約用材產(chǎn)物逐漸登上了舞臺。目前，我國已經(jīng)成為世界人造板生產(chǎn)、消費(fèi)和進(jìn)出口貿(mào)易最大的國家。人造板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開人造板專業(yè)人員的培養(yǎng)[1，4]，而人造板專業(yè)人員的培養(yǎng)離不開專業(yè)的課程學(xué)習(xí)，然而，目前很多大學(xué)生在經(jīng)歷過專業(yè)學(xué)習(xí)之后并不樂于從事專業(yè)工作，導(dǎo)致人才從行業(yè)流失。出現(xiàn)這種問題一方面是由專業(yè)特性決定的，人造板行業(yè)一般地處偏遠(yuǎn)、遠(yuǎn)離市區(qū)、存在一定的污染隱患等原因讓學(xué)生望而卻步;另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)模式也很難激起學(xué)生對人造板知識學(xué)習(xí)的興趣[6-8]，本文擬從人造板工藝學(xué)實(shí)驗教學(xué)創(chuàng)新模式方面進(jìn)行探討。

一、人造板工藝學(xué)實(shí)驗的主要內(nèi)容

人造板是以木材或其他非木材植物為原料，經(jīng)過一定機(jī)械加工分離成各種單元材料后，通過施加（或不施加）膠粘劑和其他添加劑膠合而成的板材或模壓制品。主要包括膠合板、刨花（碎料）板和纖維板三大類產(chǎn)品，其延伸產(chǎn)品和深加工產(chǎn)品達(dá)上百種。人造板工藝學(xué)是“木材科學(xué)與工程”國家特色專業(yè)的核心課程，是涉及人造板制造原理、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量控制及應(yīng)用技術(shù)等方面基本理論知識和實(shí)踐技能的綜合性課程。主要面向木材科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)（如家具設(shè)計與制造和木結(jié)構(gòu)建筑等）本科生開設(shè)，也可供木材工業(yè)領(lǐng)域從事科研和生產(chǎn)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)。而人造板工藝學(xué)實(shí)驗內(nèi)容圍繞人造板生產(chǎn)制造的工藝環(huán)節(jié)展開，主要包括人造板的單元制造實(shí)驗、人造板單元質(zhì)量分析、人造板制造工藝實(shí)驗、人造板產(chǎn)品質(zhì)量分析實(shí)驗以及飾面人造板質(zhì)量分析實(shí)驗等幾類。以南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為例，主要開設(shè)的人造板實(shí)驗課程如文末表1所示，實(shí)驗內(nèi)容貫穿人造板制造及性能檢測的整個過程，對學(xué)生儀器設(shè)備的操作、實(shí)驗步驟的掌握以及數(shù)據(jù)分析有一定的要求。

二、人造板傳統(tǒng)教學(xué)模式的分析

（一）驗證性實(shí)驗

驗證性實(shí)驗是指對研究對象有一定了解，并形成一定認(rèn)識或提出某種假說，為驗證這種認(rèn)識或假說是否正確而進(jìn)行的一種實(shí)驗。驗證性實(shí)驗強(qiáng)調(diào)演示和證明科學(xué)內(nèi)容的活動，在人造板實(shí)驗傳統(tǒng)教學(xué)中，無論是原料的單元質(zhì)量分析、人造板熱壓工藝實(shí)驗還是人造板性能測試實(shí)驗，大多情況都是教師指導(dǎo)學(xué)生如何實(shí)驗和如何分析數(shù)據(jù)，這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是可以讓學(xué)生掌握現(xiàn)有知識，是一種常用的實(shí)驗教學(xué)模式，即通常采用“告訴—驗證—應(yīng)用”的教學(xué)模式，學(xué)生用實(shí)驗驗證已學(xué)過的人造板工藝學(xué)的原理、概念或性質(zhì)。但是在傳統(tǒng)的人造板實(shí)驗教學(xué)模式中，教師通常對學(xué)生的實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行正面教學(xué)，通常僅僅獲得正確的結(jié)論，而不能讓學(xué)生從負(fù)面的實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗以獲得為什么這么做是不對的效果。以膠合板熱壓工藝實(shí)驗為例，傳統(tǒng)教學(xué)中通常都是告訴學(xué)生板坯含水率控制在多少，施膠量、熱壓溫度、熱壓時間和熱壓壓力等工藝參數(shù)的優(yōu)化數(shù)值以及熱壓曲線的合理設(shè)置，這樣可以確保學(xué)生在實(shí)驗過程中能夠壓制成膠合板，這樣學(xué)生可以記住正確的工藝參數(shù)，但當(dāng)工藝參數(shù)發(fā)生變化時對于可能出現(xiàn)的結(jié)果并不完全知道，從而造成對知識的掌握不夠全面，對每個工藝參數(shù)在膠合板熱壓工藝中的作用了解不足等情況。

（二）演示性實(shí)驗

演示性實(shí)驗，是一種將抽象的理論知識用形象有趣的實(shí)驗展現(xiàn)出來的教學(xué)方法。針對部分周期長、操作復(fù)雜的實(shí)驗，傳統(tǒng)的人造板演示性實(shí)驗教學(xué)通常是以實(shí)物為基礎(chǔ)，教師通過對實(shí)驗?zāi)康摹?shí)驗儀器及實(shí)驗方法的描述，并根據(jù)所講解的實(shí)驗方法進(jìn)行實(shí)際操作。如在實(shí)施游離甲醛測試實(shí)驗教學(xué)時，傳統(tǒng)的實(shí)驗需要很長的操作時間，無法通過一個連續(xù)的四節(jié)課來完成，因此在教學(xué)中教師往往采用自己搭載裝置、甲醛氣體收集和甲醛含量分析等進(jìn)行操作演示，從而縮短中間過程等進(jìn)行教學(xué)，以保證教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃課程相匹配，甚至直接取消這方面的實(shí)驗教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生無法直觀掌握這方面的知識。

（三）實(shí)驗過程主觀干涉

首先，在傳統(tǒng)的人造板實(shí)驗教學(xué)中，教師的主觀干涉是最常見的，其主要目的是實(shí)驗教學(xué)過程能順利進(jìn)行。實(shí)際上，對于更好地理解某個方面的知識，最好的授予模式不僅僅是正面的，還有許多負(fù)面的，這樣才能讓學(xué)生更好地理解整個實(shí)驗過程、各個工序的作用，以及各個工藝在實(shí)驗中的目的，從而能夠讓學(xué)生更好地理解知識。其次，教師在實(shí)驗教學(xué)過程中通常會盡可能地將實(shí)驗中所需要用到的儀器、物品提前準(zhǔn)備好，這樣學(xué)生在實(shí)驗過程中容易對實(shí)驗教師形成依賴，一旦遇到實(shí)驗不順利或者沒有現(xiàn)成的裝置時就出現(xiàn)畏難心理，從而不愿意通過思考來解決問題。甚至很多時候，學(xué)生也不會質(zhì)疑實(shí)驗課程、實(shí)驗安排的合理性等等，知識授受的過程都變得程式化，這將降低學(xué)生的創(chuàng)造力。

三、人造板工藝學(xué)實(shí)驗創(chuàng)新模式探討

（一）從驗證性實(shí)驗向探索性實(shí)驗轉(zhuǎn)變

探索性實(shí)驗指實(shí)驗者在不知曉實(shí)驗結(jié)果的前提下，通過自己實(shí)驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動。在人造板工藝學(xué)實(shí)驗教學(xué)中，探索性實(shí)驗可以通過實(shí)驗設(shè)計、統(tǒng)計方法來優(yōu)化實(shí)驗過程中的各工藝參數(shù)，讓學(xué)生可以學(xué)習(xí)到驗證性實(shí)驗過程中的知識點(diǎn)，同時對于實(shí)驗中各個過程工藝的作用、參數(shù)的設(shè)定范圍等均能進(jìn)行很好的學(xué)習(xí)。如在膠合板熱壓實(shí)驗中，可以通過讓學(xué)生嘗試熱壓一種新型膠粘劑的膠合板，分析施膠量、熱壓溫度、熱壓時間和熱壓壓力對于復(fù)合膠合板性能的影響，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計，如采用正交分析實(shí)驗法或者多因素實(shí)驗法（因子輪換法等），然后進(jìn)行分組實(shí)驗。這樣學(xué)生在實(shí)驗過程中不僅掌握了膠合板的生產(chǎn)工藝流程、膠合板的熱壓方法以及熱壓機(jī)的操作方法，也可以掌握一些簡單的實(shí)驗設(shè)計方法、數(shù)據(jù)分析方法等，還可以充分調(diào)動學(xué)生對新知識探索的熱情，可以更好地拓展學(xué)生的知識面和實(shí)際解決問題的能力[2]。

（二）從傳統(tǒng)的演示性實(shí)驗向虛擬仿真演示性實(shí)驗轉(zhuǎn)變

針對操作難度大、實(shí)驗周期長、高成本、高消耗的大型綜合性實(shí)驗內(nèi)容，虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)可有效達(dá)到教學(xué)目的。在教學(xué)過程中，讓更多的學(xué)生參與實(shí)驗過程可以加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗內(nèi)容的理解，因此通過虛擬仿真實(shí)驗可以解決傳統(tǒng)演示性實(shí)驗多方面的不足。在甲醛測試分析實(shí)驗過程中，如果可以通過虛擬仿真實(shí)驗，可以大大縮短每個操作的時間，在有限的課時內(nèi)更多地接觸每個操作步驟的要點(diǎn)，并且可以對操作結(jié)果進(jìn)行模擬和預(yù)估，如果對該實(shí)驗有進(jìn)一步了解的需求，可以通過課后時間進(jìn)行實(shí)操來達(dá)到學(xué)生掌握甲醛測試方法的目的，真正做到有的放矢[3]。

（三）從主觀干涉到引導(dǎo)思考及自制

由于目前傳統(tǒng)人造板實(shí)驗教學(xué)主觀干涉太多，抑制了學(xué)生的創(chuàng)造性發(fā)揮，筆者在刨花堆積密度測試實(shí)驗教學(xué)時，為了引導(dǎo)學(xué)生思考，首先對堆積密度理論進(jìn)行分析，根據(jù)密度公式可知ρ=m/V，即密度等于質(zhì)量除以體積，質(zhì)量可以通過電子天平稱量求得，那么體積該如何測量呢？于是學(xué)生紛紛思考，有自制立方體容器的，有自制圓錐形容器的，也有直接通過燒杯刻度來計算燒杯體積的，也有通過水的質(zhì)量來估算容器體積的。由于堆積密度是一個估算值，對于精度要求不高，所以可以讓學(xué)生在思考中進(jìn)行實(shí)驗，獲益頗多。為了讓學(xué)生對堆積密度知識有進(jìn)一步了解，引導(dǎo)學(xué)生在書本中尋求知識，獲得實(shí)際工廠中堆積密度時自然堆積成錐形條件下的刨花狀態(tài)，那么自選或自制的容器需不需要震動？震動會不會影響測量的結(jié)果？或者震動多少次能夠形成更好的相關(guān)性？這樣學(xué)生帶著問題進(jìn)行實(shí)驗，對實(shí)驗內(nèi)容和實(shí)際情況都進(jìn)行了解，實(shí)驗氛圍和效果都很好[5]。

甚至可以讓學(xué)生進(jìn)一步地參與實(shí)驗原料的選購、實(shí)驗儀器的自制等方面，如給每個實(shí)驗小組一定的實(shí)驗經(jīng)費(fèi)，利用實(shí)驗經(jīng)費(fèi)需要完成幾個方面的實(shí)驗，實(shí)驗室對于學(xué)生上課的過程是開放的，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)的知識在實(shí)驗教師的指導(dǎo)下自行設(shè)計、準(zhǔn)備實(shí)驗原料、試驗內(nèi)容，實(shí)驗室對于整個實(shí)驗教學(xué)過程是開放的，當(dāng)遇到實(shí)驗室儀器設(shè)備不能滿足自己實(shí)驗需求的時候，可以自行設(shè)計搭制簡單的實(shí)驗裝置以滿足實(shí)驗需求。如當(dāng)學(xué)生遇到內(nèi)結(jié)合實(shí)驗測試時，通常采用熱熔膠對人造板進(jìn)行粘接，然而熱熔膠在正常溫度條件下冷卻較慢，這樣會導(dǎo)致實(shí)驗時間延長，學(xué)生在實(shí)驗過程中可以搭制冷卻平臺，可以提高冷卻速率，更提高了學(xué)生動腦、動手的能力。

四、結(jié)語

人造板工藝實(shí)驗是人造板工藝學(xué)教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力等方面意義重大。隨著社會和科學(xué)的發(fā)展，實(shí)驗教學(xué)環(huán)節(jié)也應(yīng)該在老一輩教師傳承的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代手段和理念，進(jìn)一步思考和創(chuàng)新，才能更好地適合現(xiàn)代教學(xué)，為培養(yǎng)人造板技術(shù)的專門人才而服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜春貴，金春德. 《人造板工藝學(xué)》實(shí)驗教學(xué)的改革與探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（26）：189-191.

[2]劉翠紅，陳秉巖，王建永.基于學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（1）：151-152.

[3]李金萍，陸玲，劉自強(qiáng)，等.數(shù)字圖像處理課程實(shí)驗教學(xué)改革探索：在實(shí)驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力[J].科技視界，2012（7）：23-24.

[4]王勇，邢紅，高銳，等.人造板機(jī)械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、機(jī)遇及挑戰(zhàn)：山東臨沂市人造板機(jī)械產(chǎn)業(yè)專題調(diào)研[J].林業(yè)和草原機(jī)械，2020，1（6）：13-16.

[5]李鑫.中學(xué)化學(xué)教師實(shí)驗創(chuàng)新策略的研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2015.

[6]李露，彭何歡.人造板生產(chǎn)工藝學(xué)安全實(shí)驗教學(xué)的研究[J].教育教學(xué)論壇，2016（50）：274-275.

[7]李文軍.第二屆世界人造板大會在山東臨沂召開綠色采購創(chuàng)新發(fā)展成全球人造板產(chǎn)業(yè)命題[J].中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)，2015（11）：6.

[8]張根成，吳建國.淺析人造板甲醛釋放量的檢測方法[J].山東林業(yè)科技，2011，41（4）：74-76.

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