人造板工藝學實驗教學創(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，從人造板工藝學實驗教學角度討論人才培養(yǎng)的教學方法。從傳統(tǒng)的驗證性實驗、演示性實驗和實驗過程主觀干涉三個方面闡述了傳統(tǒng)人造板教學的利弊，并對人造板工藝學實驗創(chuàng)新模式進行探討，為更好地培養(yǎng)人造板技術(shù)的專門人才而服務。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?人造板工藝學實驗;教學模式;創(chuàng)新模式

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?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遠低于其砍伐速度，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)、消費和進出口貿(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)的課程學習，然而，目前很多大學生在經(jīng)歷過專業(yè)學習之后并不樂于從事專業(yè)工作，導致人才從行業(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、遠離市區(qū)、存在一定的污染隱患等原因讓學生望而卻步;另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)教學模式也很難激起學生對人造板知識學習的興趣[6-8]，本文擬從人造板工藝學實驗教學創(chuàng)新模式方面進行探討。

一、人造板工藝學實驗的主要內(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)品達上百種。人造板工藝學是“木材科學與工程”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)量控制及應用技術(shù)等方面基本理論知識和實踐技能的綜合性課程。主要面向木材科學與工程及相關(guān)專業(yè)（如家具設計與制造和木結(jié)構(gòu)建筑等）本科生開設，也可供木材工業(yè)領(lǐng)域從事科研和生產(chǎn)工程技術(shù)人員學習。而人造板工藝學實驗內(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驗、人造板單元質(zhì)量分析、人造板制造工藝實驗、人造板產(chǎn)品質(zhì)量分析實驗以及飾面人造板質(zhì)量分析實驗等幾類。以南京林業(yè)大學材料科學與工程學院為例，主要開設的人造板實驗課程如文末表1所示，實驗內(nèi)容貫穿人造板制造及性能檢測的整個過程，對學生儀器設備的操作、實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)教學模式的分析

（一）驗證性實驗

驗證性實驗是指對研究對象有一定了解，并形成一定認識或提出某種假說，為驗證這種認識或假說是否正確而進行的一種實驗。驗證性實驗強調(diào)演示和證明科學內(nèi)容的活動，在人造板實驗傳統(tǒng)教學中，無論是原料的單元質(zhì)量分析、人造板熱壓工藝實驗還是人造板性能測試實驗，大多情況都是教師指導學生如何實驗和如何分析數(shù)據(jù)，這種教學模式的優(yōu)點是可以讓學生掌握現(xiàn)有知識，是一種常用的實驗教學模式，即通常采用“告訴—驗證—應用”的教學模式，學生用實驗驗證已學過的人造板工藝學的原理、概念或性質(zhì)。但是在傳統(tǒng)的人造板實驗教學模式中，教師通常對學生的實驗結(jié)果進行正面教學，通常僅僅獲得正確的結(jié)論，而不能讓學生從負面的實驗結(jié)果進行實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驗為例，傳統(tǒng)教學中通常都是告訴學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置，這樣可以確保學生在實驗過程中能夠壓制成膠合板，這樣學生可以記住正確的工藝參數(shù)，但當工藝參數(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）演示性實驗

演示性實驗，是一種將抽象的理論知識用形象有趣的實驗展現(xiàn)出來的教學方法。針對部分周期長、操作復雜的實驗，傳統(tǒng)的人造板演示性實驗教學通常是以實物為基礎，教師通過對實驗目的、實驗儀器及實驗方法的描述，并根據(jù)所講解的實驗方法進行實際操作。如在實施游離甲醛測試實驗教學時，傳統(tǒng)的實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行操作演示，從而縮短中間過程等進行教學，以保證教學內(nèi)容和教學計劃課程相匹配，甚至直接取消這方面的實驗教學，導致學生無法直觀掌握這方面的知識。

（三）實驗過程主觀干涉

首先，在傳統(tǒng)的人造板實驗教學中，教師的主觀干涉是最常見的，其主要目的是實驗教學過程能順利進行。實際上，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，還有許多負面的，這樣才能讓學生更好地理解整個實驗過程、各個工序的作用，以及各個工藝在實驗中的目的，從而能夠讓學生更好地理解知識。其次，教師在實驗教學過程中通常會盡可能地將實驗中所需要用到的儀器、物品提前準備好，這樣學生在實驗過程中容易對實驗教師形成依賴，一旦遇到實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，學生也不會質(zhì)疑實驗課程、實驗安排的合理性等等，知識授受的過程都變得程式化，這將降低學生的創(chuàng)造力。

三、人造板工藝學實驗創(chuàng)新模式探討

（一）從驗證性實驗向探索性實驗轉(zhuǎn)變

探索性實驗指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學概念的一種認知活動。在人造板工藝學實驗教學中，探索性實驗可以通過實驗設計、統(tǒng)計方法來優(yōu)化實驗過程中的各工藝參數(shù)，讓學生可以學習到驗證性實驗過程中的知識點，同時對于實驗中各個過程工藝的作用、參數(shù)的設定范圍等均能進行很好的學習。如在膠合板熱壓實驗中，可以通過讓學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合膠合板性能的影響，學生可以根據(jù)實驗內(nèi)容進行實驗設計，如采用正交分析實驗法或者多因素實驗法（因子輪換法等），然后進行分組實驗。這樣學生在實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的操作方法，也可以掌握一些簡單的實驗設計方法、數(shù)據(jù)分析方法等，還可以充分調(diào)動學生對新知識探索的熱情，可以更好地拓展學生的知識面和實際解決問題的能力[2]。

（二）從傳統(tǒng)的演示性實驗向虛擬仿真演示性實驗轉(zhuǎn)變

針對操作難度大、實驗周期長、高成本、高消耗的大型綜合性實驗內(nèi)容，虛擬仿真實驗教學可有效達到教學目的。在教學過程中，讓更多的學生參與實驗過程可以加強學生對實驗內(nèi)容的理解，因此通過虛擬仿真實驗可以解決傳統(tǒng)演示性實驗多方面的不足。在甲醛測試分析實驗過程中，如果可以通過虛擬仿真實驗，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，并且可以對操作結(jié)果進行模擬和預估，如果對該實驗有進一步了解的需求，可以通過課后時間進行實操來達到學生掌握甲醛測試方法的目的，真正做到有的放矢[3]。

（三）從主觀干涉到引導思考及自制

由于目前傳統(tǒng)人造板實驗教學主觀干涉太多，抑制了學生的創(chuàng)造性發(fā)揮，筆者在刨花堆積密度測試實驗教學時，為了引導學生思考，首先對堆積密度理論進行分析，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，所以可以讓學生在思考中進行實驗，獲益頗多。為了讓學生對堆積密度知識有進一步了解，引導學生在書本中尋求知識，獲得實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？這樣學生帶著問題進行實驗，對實驗內(nèi)容和實際情況都進行了解，實驗氛圍和效果都很好[5]。

甚至可以讓學生進一步地參與實驗原料的選購、實驗儀器的自制等方面，如給每個實驗小組一定的實驗經(jīng)費，利用實驗經(jīng)費需要完成幾個方面的實驗，實驗室對于學生上課的過程是開放的，學生可以根據(jù)所學的知識在實驗教師的指導下自行設計、準備實驗原料、試驗內(nèi)容，實驗室對于整個實驗教學過程是開放的，當遇到實驗室儀器設備不能滿足自己實驗需求的時候，可以自行設計搭制簡單的實驗裝置以滿足實驗需求。如當學生遇到內(nèi)結(jié)合實驗測試時，通常采用熱熔膠對人造板進行粘接，然而熱熔膠在正常溫度條件下冷卻較慢，這樣會導致實驗時間延長，學生在實驗過程中可以搭制冷卻平臺，可以提高冷卻速率，更提高了學生動腦、動手的能力。

四、結(jié)語

人造板工藝實驗是人造板工藝學教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新能力等方面意義重大。隨著社會和科學的發(fā)展，實驗教學環(huán)節(jié)也應該在老一輩教師傳承的基礎上，結(jié)合現(xiàn)代手段和理念，進一步思考和創(chuàng)新，才能更好地適合現(xiàn)代教學，為培養(yǎng)人造板技術(shù)的專門人才而服務。

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編輯 司 楠