木材科学与工程专业本科实践教学改革思路 　　李　黎　杨永福　李建章　高建民 　　(北京林业大学材料科学与技术学院、木材科学与技术实验教学示范中心,北京　100083) 　　摘　要:该文在分析我国木材工业人才需求状况的基础上,总结了木材科学与工程专业实践教学的经验,从实践教学的指导思想、教学体系建设、教学模式建立、工程实践能力培养、实践教学方法与手段改革、实践教学运行和考核等方面对木材科学与工程专业本科实践教学改革思路进行了探讨。 　　关键词:木材科学与工程;实践教学;改革 　　近30年来,我国木材加工工业在国家经济发展、人民生活水平提高和建筑装修增长的拉动下,以年均25%的增长率高速发展。2004年我国人造板和家具工业的年产量和产值均达到世界首位,木材年进口量、家具年出口量和消费量均为世界第一。2007年人造板产量达到8 838万m3,家具工业产值5 100亿元,家具出口232.68亿美元。木材工业的产品品种和生产规模急剧膨胀,但整个木材工业的发展还停留在低技术水平上的规模扩大,生产还停留在劳动密集型的水平上,产品档次低,技术附加值低,企业自主研发能力低,国际市场上我国企业产品的竞争力也只保持在低价格的优势上。行业的高速发展,需要大量懂技术、会管理的工程技术人才,木材科学与工程专业应培养厚基础、宽专业、强能力、高素质的复合型工程技术人才。木材科学与工程专业本科实践教学应坚持以人为本,促进学生知识、能力、素质协调发展,理论、实践、创新能力全面提高的教学指导思想。以学生为主体、教师为主导,坚持以知识传授、能力培养、素质提高协调发展为核心的实践教学理念,建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实践教学体系,建设仪器设备先进、资源共享、开放服务的实践教学环境,建立现代化的高效运行的管理机制,全面提高实践教学水平,即“在普遍达到基本要求的前提下实现个性发展”[1]。 　　(一)创新性实践课程体系目标 　　实践课程体系强调创新性。一方面是尊重教师选择、重组和优化实践教学内容的主体性和创造性,通过实践课程内容的发展性、现实性拓展学生自主学习和个性化学习的空间[2],实践课程内容紧密联系我国木材工业现阶段发展的实际,利用实践内容所体现的时代气息激发学习主体的学习积极性;另一方面,坚持脚踏实地、持之以恒、刻苦钻研、重视基础知识和基本技能的优良学风,追求符合专业科学规律、具有坚实专业基础共性、充分体现学生主体个性特点、满足时代多元化需求的实践课程体系。 　　(二)以市场需求为导向的实践课程体系目标 　　木材科学与工程专业实践课程应用性极强,设置实践课程体系的目标是培养高素质、创新型、复合型高级工程技术人才。只有满足市场需求、为市场所接受、具有发展潜力的人才才能称之为高级工程技术人才。木材科学与工程专业实践课程体系应紧跟木材工业发展的步伐,根据人才需求变化随时调整实践内容,使实践课程符合人才培养的要求。 　　(三)基于知识点的实践课程体系 　　木材科学与工程专业实践课程是技术性强、内容广泛的科学体系,涉及木材基础知识、机械加工技术、化学加工和高分子复合材料加工技术、企业管理、产品市场需求分析等,是一个多学科知识融合的完整体系。跨学科的边缘知识渗透于实践课程的各个层次、各个环节,因此,应建立相对稳定的、基于知识点的实践课程体系。 　　(四)动态与静态相辅相成的实践课程结构 　　实践课程体系结构应体现动态与静态的有机结合:一是实践课程体系内容上动态与静态的有机结合;二是实践教学模式上动态与静态的有机结合[3]。鼓励教师选择、重组和优化教学内容,激发学生自主学习和个性化学习的潜力,但必须尊重木材科学与工程专业的基本规律,在基础知识和基本技能范畴内保持长期的相对稳定性。同时采用形式灵活、多样的教学模式。实践课要突破简单的模拟、重复性实验,鼓励学生多做新材料、新产品、新工艺、新模式的开发和应用探索,通过诸如家具造型和结构设计、新型木质复合材料的研究等创新性实验,提高学生的学习兴趣,通过实验内容和方法的更新体现学生的个性和创造力。加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系,关注学生的学习兴趣和创新能力的培养。 　　(五)多元化、多层次、多视角的实践课程资源观 　　实践教学资源是实践教学的源头和实体,要树立多元化、多层次、多视角的实践课程资源意识[4-5]。实践课程资源有多层含义,首先是指实践课程资源来源多元化,除了校内实践课程资源以外,要广泛吸纳社会产业界的资源,拓宽实践课程空间和教学视野,释放教学潜力[6]。实践课程内容的多元化,是将基础性、稳定性和先进性、动态性有机融合。实践课程内容可分成3种类型:第一类是既定的必授知识;第二类是随着科学技术进步涌现出的新知识;第三类是依据行业和市场发展需求而设立的创新型实践[6]。实践课程内容载体多元化,实践课程内容载体包括实验、工业企业参观、实习、课程设计、单一产品生产技术调研、市场调查分析、探索性实验、研究状况讨论等多种载体。计算机多媒体、音频、视频等先进信息技术的发展为实践课程体系载体的多元化提供了广阔的前景。 　　二、木材科学与工程专业实践教学体系建设 　　从人才培养体系整体出发,建立理论教学与实践教学统筹协调,以专业技能培养为主线,分层次、多模块、相互衔接、科学、系统的实践教学体系。 　　(一)木材与木质材料性质实验 　　利用显微技术、计算机视频技术和其他先进技术手段,根据木材科学基础理论和方法,为研究开发木材制品进行产品质量分析评价,为木材利用和产品设计开发提供理论依据。主要包括木材的宏观与微观识别、物理力学性质测试、木质复合材料物理力学性能检测等,围绕木材资源综合利用和产品环境保护等重点、热点问题的研究,提供充分可靠的实践教学支持。 　　(二)人造板与木质复合材料工艺学实验 　　利用人造板原料加工设备、热压成型设备、木材力学实验机、x射线衍射仪、热重分析仪、红外光谱仪、紫外光谱仪、木材粘弹性测定仪、介电松弛测定仪、探针扫描电镜、激光位移传感器、三维木材切削力测定系统等技术融合,对木材及木质复合材料的性能、加工工艺进行深层次的研究分析。 　　(三)木制品、家具产品开发设计与加工工艺实验 　　采用计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM技术和计算机虚拟制造技术,解决家具等主要木制品产品的设计制造工艺的问题,研究传统家具制造企业在新的技术条件与市场环境下提高生产力与核心竞争力的技术。以计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM技术和计算机虚拟制造技术作为企业信息化产品设计开发的核心,以满足高速、多变、个性化市场需求,帮助企业实现产品生命周期管理,计算机原、辅材料供应链管理,提供计算机辅助设计、工艺设计、仿真模拟、计算机辅助制造等企业加工环境功能。促使学生按生产状况主动思考、设计、规划工艺过程和实验步骤。 　　(四)木材干燥、染色与改性实验 　　对木材及木质复合材料进行干燥、防霉、防虫、防腐、染色、阻燃、耐水、抗菌等功能改性,以改善木材和木质复合材料使用环境的耐久性。 　　(五)木材加工切削刀具与加工机械性能实验 　　对木材切削加工理论、切削刀具设计理论、机械的优化与组合、切削加工质量进行评价,全面解决木材切削加工过程中产品质量与加工消耗的矛盾,涉及加工过程动力消耗、材料消耗、加工参数的优化组合,制品尺寸精度和表面质量评价等。为现代木材企业构建先进的过程控制系统,以小的投入获得最大的效益。 　　三、木材科学与工程专业实践教学模式的确定 　　建立以专业课程为实践教学架构、知识点为核心、技能训练为基础,促进学生知识、能力、素质协调发展为导向的实践教学目标,实行基础训练、专业技能、综合运用、研究与开发相结合的实践教学模式。 　　(一)项目实践教学模式 　　木材科学与工程专业是一个对学生动手能力要求非常高的专业,实践教学已成为木材科学与工程专业教学改革的重要方向。加大专业实践教学环节比重,保质保量按时完成教学计划规定的实践训练内容,使学生既有扎实的专业基础知识,又有非常强的实践动手能力。通过模拟实验,培养学生产品开发设计、工艺设计、加工设备选择、产品分析评价的技能。在实验项目的选择和方案设计上,增设综合性实验,加强实验技术和方法的合理综合,重视各门课程的衔接,注重科研成果在教学中的应用,启迪学生的科学思维和创新意识。 　　(二)计算机多媒体视频和远程网络教学模式 　　由于专业课程内容繁复,需要大量的图片、图纸、实物样品,产品质量和生产状况分析的内容必须紧密联系生产实际,因此利用计算机多媒体、尤其是互联网进行远程教学是专业实践教学一个非常有效的技术手段。采用计算机多媒体教学模式,通过图片、图纸和录像等载体将生产中实际状况展现在教学中。利用网络进入世界顶级木材加工机械供应商的主页,了解机械的加工状况和生产线的组成、运行状态等。对木材科学与工程主干课程授课全程录像,将录像、课件和教学讲义放在校园网上进行网络远程教学。学生可以在网上学习,与教师交流。 　　(三)研究探索教学模式 　　研究探索教学是木材科学与工程专业重要的教学模式。在现阶段我国木材工业快速发展的时期,木材科学与工程研究领域新技术、新材料、新机械、新工艺层出不穷,针对不同的生产需求,学生在教师的指导下,参与教师的科学研究项目的研究活动,通过实践获得新技术和新材料,解决实际问题。这种教学实践模式不仅使学生获得新技术,还使学生获得研究开发的能力。研究探索模式研究内容生动、联系实际,能极大地激发学生的学习积极性。学生参与教师科研项目的实验研究,完成实验的一部分内容,同时指导教师将研究成果、实验方法不断地充实到实验教学中,开阔了学生的眼界,培养了能力。实践证明,研究探索教学模式非常适合专业教学,效果也很显著。实践教学内容决定人才培养的质量。实践教学内容不仅要紧密联系国际先进技术和国内木材工业发展的实际,同时又要占据木材科学与技术的制高点。近年国内木材加工工业发展迅猛,技术进步的速度惊人,如何在实践教学中联系国内木材工业的生产实际,又使实践教学具有一定的前瞻性,是一个必须解决的问题。例如,在家具设计中,教师可以根据市场需求和实际生产技术条件,提出设计要求,学生自己进行市场需求调查,分组进行调研讨论,写出调研报告,依据市场需求的调研结果进行家具产品设计。在数控加工中心编程的实验中,由教师提出加工的最终要求,学生按要求编写程序,选择材料、刀具进行实验。 　　(四)生产实践教学模式 　　木材科学与工程专业是一个实践性非常强的专业。这里所说的“实践”既包括实际动手能力,也包括对实际工作、行业产品、技术发展情况的了解和熟悉。这种教学模式要求学生必须走出课堂,接触和了解生产实际[7-8]。通过这种教学模式可使学生尽快缩短从课堂到工程实际、从理论到实践的认知过程。生产性实践是一种重要的实践教学模式。可以组织学生参观“家具和加工机械博览会”、“国际木工机械博览会”和各种木材加工技术专题研讨会,每年聘请行业主管部门领导、研究机构专家和大型生产企业的工程技术人员到校为学生进行专业技术讲座。这些生产性实践既增加了学生的学习积极性,又加强了学生的专业能力,同时也使学生更多地了解了社会对本专业的需求。 　　(五)工程设计实践教学模式 　　木材科学与工程专业是典型的工程技术型专业,培养的本科生要求具有工程设计、规划、决策能力,同时也应具有制订加工工艺、执行工艺规程、控制加工质量的技能[9-10]。重构工程设计实践教学环节,尽可能为更多的学生提供一个具有综合性、设计性和创造性的设计实践环境,使每个学生在4年的学习中培养能够接受多个设计的能力。与生产企业合作组织学生举办厨房家具、办公家具和内室门设计大赛,由企业和教师共同制订设计要求和规则,结合课程设计的要求,产品的材料、结构和使用环境由学生自由选择,最终由指导教师和企业设计师组成评委会,对每一件作品进行点评和答辩。创新毕业论文与毕业设计工作模式,以毕业实习、毕业设计带动就业。在毕业实习和设计阶段,指导教师与企业沟通,由学生、指导教师、企业三方共同确定毕业设计题目,学生在学校进行2周的论文开题工作,查阅各类资料,调研市场。然后毕业生驻厂进行产品、工艺设计与开发。在这个过程中要求学生将设计构思、制作过程用设计日志的形式记录下来,将实践上升为理论,为毕业论文做准备。毕业设计的内容与企业实际生产结合,为学生创造一个真实的实训环境,培养学生结合企业生产实际进行设计的专业能力。 　　四、木材科学与工程专业学生工程实践能力培养 　　实践教学要特别注重传统实践操作技术与现代技术的结合,木材科学与工程专业实践教学环节中除保留传统的模型制作、人造板性能检测、家具制作等验证性、综合性基本实验项目以外,还应该增加计算机数控加工中心的编程和运行加工实验、计算机辅助设计等设计性、创新性实验,以提高学生综合应用现代高新技术的能力。 　　(一)加强基本技术的训练 　　在实验之前对学生进行基本技术的训练,基本技术训练合格后方可进行实验。使学生熟悉实验内容与要求,熟练掌握各种仪器设备操作,保证仪器设备正常运行,保证实验质量。 　　(二)强化设计性、综合性实验 　　按实验内容的内在联系,设计综合实验项目,培养学生综合实践能力。例如,在“家具部件设计制作实验”中,将以前单一的、分散的4个实验,按其内在联系组合为综合性实验,不但使学生学到了8种基本实验的技术,更重要的是学生在掌握基本技术的同时,培养了学生对基本技术和方法综合运用的能力。 　　(三)重视实践性实验 　　在实验内容选择上,合理综合实验技术方法。例如,“三聚氰胺甲醛树脂贴面板制造实验”,综合了多种实验技术和方法,培养了学生联系生产实际、解决生产实际问题的能力。 　　(四)注重实验内容的衔接 　　加强各门实验课内容的衔接,增强学生对各门课程内在联系的认识。例如,“木质复合材料制造与性能检测”实验,注重木材学、木材干燥、高分子化学、人造板生产工艺学、木工机械、材料力学、测试技术等多门课程的知识、技术和方法的衔接。 　　(五)引入新技术、新成果 　　将最新的研究成果引入到实验教学中,使实验内容与科研、工程、社会应用项目密切联系,体现基础与前沿、经典与现代有机结合。例如,“多功能木材阻燃剂制造技术”,适合实验教学,目的明确、技术成熟、方法稳定、重复性强,作为必修实验;又如“木材苯酚液化及其产物的利用”,贯穿木材化学、高分子材料、胶黏剂专业课程,要求的仪器复杂,实验操作技术要求较高,列为选修实验,使学生掌握木材科学的新知识、新技术、新方法,激发学生对木材科学 　　实验的兴趣。近年北京林业大学木材科学与工程专业的教师承担了“木材液化和液化产物利用”“木材镀膜技术”“环保阻燃胶黏剂”“阻燃木质复合材料”“表面长效缓释抗菌木质复合材料”“废旧木材利用”“木材胶黏剂改性技术”“环境友好型木质复合材料制造技术”等研究项目,每年吸引大批本科学生参与其中,完成实验的一部分内容,使学生在课程实验和毕业设计(论文)的研究中接触到最先进的技术,开阔了眼界,得到实际的训练。 　　五、木材科学与工程专业实践教学方法与手段的改革 　　在实验教学中,通过利用符合学生认知规律的教学方法,使学生由浅入深、由简单到综合,逐步认识、理解和掌握木材科学与技术学科的研究方法,调动学生实验的积极性、主动性,有助于学生自主学习、合作学习和研究性学习,有利于学生实践能力和创新能力的培养[11]。例如,在“人造板生产工艺和机械”实验中,利用网络与国际顶级人造板机械制造企业的网站连接,下载典型人造板生产线的视频录像、机械图片、工艺布置图等,经过剪辑和播放,使学生了解世界最新的人造板生产机械与工艺技术。又如,在家具设计中,教师根据市场需求和实际生产技术条件,提出设计要求,学生根据自己进行的市场需求调查结果,提出设计方案。探索创新实验教学方法,为研究性教学的开展奠定了一定的基础。例如,将人造板工艺实验课分为3个阶段:第一阶段为产品制造实验,由4个基础实验组成,在指导教师带领下,学生采用不同的方案制作3种以上的产品;第二阶段为综合性能测试实验,学生在教师指导下,完成产品物理力学性能测试;第三阶段为研究设计实验,根据测试结果,由学生修正产品方案,根据已掌握的实验方法与技能,提出研究题目并设计研究方法,经教师审查后,学生自主完成实验,最后提交研究报告。我们引导、启发和要求学生在实验预习报告中提出问题,在实验过程中发现、分析和解决问题,在实验报告中深入探讨问题,在实验总结中互相交流和讨论问题。随着实验室建设的投入,实验仪器设备种类大幅度地增加,仪器使用训练、选修实验、设计创新实验采用开放式的教学模式,启迪学生的科学思维和创新意识。实验之后的讨论,师生共同探讨成功或失败的原因,使学生进一步认识实验中遇到的问题,加深对实验过程和结果的理解,扎实地掌握实验技术和理论知识。 　　六、木材科学与工程专业实践教学的运行和考核 　　根据专业特点,实践教学在充分发挥指导教师积极性的同时,采取统筹和分散安排相结合的运行方式,激励学生自主学习,创造学生自主实验、个性化学习的实验环境。建立实践教学开放运行的机制,建立网络化的实验教学管理平台,实现网上辅助教学和网络化、智能化管理。实现实验教学与课程内容有机的衔接,实践教学内容与木材加工生产实际紧密结合,体现专业发展最新进展,形式灵活多样,满足学生创新研究的需要,有助于学生就业。建立科学的实践教学评价机制,实行多元化考核方法,统筹考核实践教学过程与结果。成绩评定分配比例为:平时考核占70%(实验习惯10%、实验操作40%、实验结果10%、实验报告10%),实践操作占20%,设计创新性占10%。建立“平时成绩记分簿”、成绩档案和计算机管理数据库,建立各种考试制度(统一命题、统一标准、统一阅卷,建立试题库和试题质量分析制度等)。通过学生实践环节成绩评定方法改革,更科学、准确、全面地评价学生的知识、能力和素质,引导学生知识、能力和素质的协调发展。 　　资助项目:木材科学与工程国家特色专业建设项目(TS10040)。 　　参考文献 　　[1]　王琦,席本强,曲辉.实践教学新模式的设想与实践[J].科技创新导报,2009(14):154 　　[2]　肖生苓,李琛,张佩剑.森林工程网络虚拟实验室方案设计与构建方法的研究[J].森林工程,2009(3):125-128 　　[3]　丁坚勇,华小梅,饶凌平.不断创新实践教学模式提高本科教学质量[J].中国电力教育,2009(7):149-151 　　[4]　曹玉成,肖继波,张妙仙,等.农林院校专业实验室开放模式的探索[J].安徽农学通报,2009(11上半月刊):81-82 　　[5]　张惠娟,王艳廷,吕殿利,等.以科研促教学带动本科生科技创新[J].电气电子教学学报,2009(1):204-205 　　[6]　包玉梅.提高生产实习教学质量的探讨[J].科技资讯,2009(4):42-44 　　[7]　李双辰.工程教育实践能力培养中的问题与对策[J].北京教育:高等教育版,2007(12):189 　　[8]　张麒,白岚,常虹.工程实践教学改革发展与创新[J].黑龙江科技信息,2007(20):158 　　[9]　马学海.实践教学改革初探[J].辽宁教育行政学院学报,2007(8):43 　　[10]张来斌.积极探索工程实践教育方法与途径[J].中国高等教育,2006(12):201 　　[11]王宏斌,韩维生.“木材科学与工程”实践教学方法探索[J].中国林业教育,2002,20(2):42-43

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