人造板工艺学实验教学创新模式探索

贾翀 梁新宇 刘翔

[摘           要]  为了更好地推动人造板产业的发展，从人造板工艺学实验教学角度讨论人才培养的教学方法。从传统的验证性实验、演示性实验和实验过程主观干涉三个方面阐述了传统人造板教学的利弊，并对人造板工艺学实验创新模式进行探讨，为更好地培养人造板技术的专门人才而服务。

[关    键   词]  人造板工艺学实验;教学模式;创新模式

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                 [文章编号]  2096-0603（2022）25-0088-03

随着人们对木材的使用需求日益增加，木材资源的增长速度远远低于其砍伐速度，而人造板作为合理用材和节约用材产物逐渐登上了舞台。目前，我国已经成为世界人造板生产、消费和进出口贸易最大的国家。人造板产业的发展离不开人造板专业人员的培养[1，4]，而人造板专业人员的培养离不开专业的课程学习，然而，目前很多大学生在经历过专业学习之后并不乐于从事专业工作，导致人才从行业流失。出现这种问题一方面是由专业特性决定的，人造板行业一般地处偏远、远离市区、存在一定的污染隐患等原因让学生望而却步;另一方面传统教学模式也很难激起学生对人造板知识学习的兴趣[6-8]，本文拟从人造板工艺学实验教学创新模式方面进行探讨。

一、人造板工艺学实验的主要内容

人造板是以木材或其他非木材植物为原料，经过一定机械加工分离成各种单元材料后，通过施加（或不施加）胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。主要包括胶合板、刨花（碎料）板和纤维板三大类产品，其延伸产品和深加工产品达上百种。人造板工艺学是“木材科学与工程”国家特色专业的核心课程，是涉及人造板制造原理、生产工艺、质量控制及应用技术等方面基本理论知识和实践技能的综合性课程。主要面向木材科学与工程及相关专业（如家具设计与制造和木结构建筑等）本科生开设，也可供木材工业领域从事科研和生产工程技术人员学习。而人造板工艺学实验内容围绕人造板生产制造的工艺环节展开，主要包括人造板的单元制造实验、人造板单元质量分析、人造板制造工艺实验、人造板产品质量分析实验以及饰面人造板质量分析实验等几类。以南京林业大学材料科学与工程学院为例，主要开设的人造板实验课程如文末表1所示，实验内容贯穿人造板制造及性能检测的整个过程，对学生仪器设备的操作、实验步骤的掌握以及数据分析有一定的要求。

二、人造板传统教学模式的分析

（一）验证性实验

验证性实验是指对研究对象有一定了解，并形成一定认识或提出某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。验证性实验强调演示和证明科学内容的活动，在人造板实验传统教学中，无论是原料的单元质量分析、人造板热压工艺实验还是人造板性能测试实验，大多情况都是教师指导学生如何实验和如何分析数据，这种教学模式的优点是可以让学生掌握现有知识，是一种常用的实验教学模式，即通常采用“告诉—验证—应用”的教学模式，学生用实验验证已学过的人造板工艺学的原理、概念或性质。但是在传统的人造板实验教学模式中，教师通常对学生的实验结果进行正面教学，通常仅仅获得正确的结论，而不能让学生从负面的实验结果进行实验以获得为什么这么做是不对的效果。以胶合板热压工艺实验为例，传统教学中通常都是告诉学生板坯含水率控制在多少，施胶量、热压温度、热压时间和热压压力等工艺参数的优化数值以及热压曲线的合理设置，这样可以确保学生在实验过程中能够压制成胶合板，这样学生可以记住正确的工艺参数，但当工艺参数发生变化时对于可能出现的结果并不完全知道，从而造成对知识的掌握不够全面，对每个工艺参数在胶合板热压工艺中的作用了解不足等情況。

（二）演示性实验

演示性实验，是一种将抽象的理论知识用形象有趣的实验展现出来的教学方法。针对部分周期长、操作复杂的实验，传统的人造板演示性实验教学通常是以实物为基础，教师通过对实验目的、实验仪器及实验方法的描述，并根据所讲解的实验方法进行实际操作。如在实施游离甲醛测试实验教学时，传统的实验需要很长的操作时间，无法通过一个连续的四节课来完成，因此在教学中教师往往采用自己搭载装置、甲醛气体收集和甲醛含量分析等进行操作演示，从而缩短中间过程等进行教学，以保证教学内容和教学计划课程相匹配，甚至直接取消这方面的实验教学，导致学生无法直观掌握这方面的知识。

（三）实验过程主观干涉

首先，在传统的人造板实验教学中，教师的主观干涉是最常见的，其主要目的是实验教学过程能顺利进行。实际上，对于更好地理解某个方面的知识，最好的授予模式不仅仅是正面的，还有许多负面的，这样才能让学生更好地理解整个实验过程、各个工序的作用，以及各个工艺在实验中的目的，从而能够让学生更好地理解知识。其次，教师在实验教学过程中通常会尽可能地将实验中所需要用到的仪器、物品提前准备好，这样学生在实验过程中容易对实验教师形成依赖，一旦遇到实验不顺利或者没有现成的装置时就出现畏难心理，从而不愿意通过思考来解决问题。甚至很多时候，学生也不会质疑实验课程、实验安排的合理性等等，知识授受的过程都变得程式化，这将降低学生的创造力。

三、人造板工艺学实验创新模式探讨

（一）从验证性实验向探索性实验转变

探索性实验指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。在人造板工艺学实验教学中，探索性实验可以通过实验设计、统计方法来优化实验过程中的各工艺参数，让学生可以学习到验证性实验过程中的知识点，同时对于实验中各个过程工艺的作用、参数的设定范围等均能进行很好的学习。如在胶合板热压实验中，可以通过让学生尝试热压一种新型胶粘剂的胶合板，分析施胶量、热压温度、热压时间和热压压力对于复合胶合板性能的影响，学生可以根据实验内容进行实验设计，如采用正交分析实验法或者多因素实验法（因子轮换法等），然后进行分组实验。这样学生在实验过程中不仅掌握了胶合板的生产工艺流程、胶合板的热压方法以及热压机的操作方法，也可以掌握一些简单的实验设计方法、数据分析方法等，还可以充分调动学生对新知识探索的热情，可以更好地拓展学生的知识面和实际解决问题的能力[2]。

（二）从传统的演示性实验向虚拟仿真演示性实验转变

针对操作难度大、实验周期长、高成本、高消耗的大型综合性实验内容，虚拟仿真实验教学可有效达到教学目的。在教学过程中，让更多的学生参与实验过程可以加强学生对实验内容的理解，因此通过虚拟仿真实验可以解决传统演示性实验多方面的不足。在甲醛测试分析实验过程中，如果可以通过虚拟仿真实验，可以大大缩短每个操作的时间，在有限的课时内更多地接触每个操作步骤的要点，并且可以对操作结果进行模拟和预估，如果对该实验有进一步了解的需求，可以通过课后时间进行实操来达到学生掌握甲醛测试方法的目的，真正做到有的放矢[3]。

（三）从主观干涉到引导思考及自制

由于目前传统人造板实验教学主观干涉太多，抑制了学生的创造性发挥，笔者在刨花堆积密度测试实验教学时，为了引导学生思考，首先对堆积密度理论进行分析，根据密度公式可知ρ=m/V，即密度等于质量除以体积，质量可以通过电子天平称量求得，那么体积该如何测量呢？于是學生纷纷思考，有自制立方体容器的，有自制圆锥形容器的，也有直接通过烧杯刻度来计算烧杯体积的，也有通过水的质量来估算容器体积的。由于堆积密度是一个估算值，对于精度要求不高，所以可以让学生在思考中进行实验，获益颇多。为了让学生对堆积密度知识有进一步了解，引导学生在书本中寻求知识，获得实际工厂中堆积密度时自然堆积成锥形条件下的刨花状态，那么自选或自制的容器需不需要震动？震动会不会影响测量的结果？或者震动多少次能够形成更好的相关性？这样学生带着问题进行实验，对实验内容和实际情况都进行了解，实验氛围和效果都很好[5]。

甚至可以让学生进一步地参与实验原料的选购、实验仪器的自制等方面，如给每个实验小组一定的实验经费，利用实验经费需要完成几个方面的实验，实验室对于学生上课的过程是开放的，学生可以根据所学的知识在实验教师的指导下自行设计、准备实验原料、试验内容，实验室对于整个实验教学过程是开放的，当遇到实验室仪器设备不能满足自己实验需求的时候，可以自行设计搭制简单的实验装置以满足实验需求。如当学生遇到内结合实验测试时，通常采用热熔胶对人造板进行粘接，然而热熔胶在正常温度条件下冷却较慢，这样会导致实验时间延长，学生在实验过程中可以搭制冷却平台，可以提高冷却速率，更提高了学生动脑、动手的能力。

四、结语

人造板工艺实验是人造板工艺学教学过程中的一个重要环节，在培养学生动手能力、创新能力等方面意义重大。随着社会和科学的发展，实验教学环节也应该在老一辈教师传承的基础上，结合现代手段和理念，进一步思考和创新，才能更好地适合现代教学，为培养人造板技术的专门人才而服务。

参考文献：

[1]杜春贵，金春德. 《人造板工艺学》实验教学的改革与探索[J].科技创新导报，2012（26）：189-191.

[2]刘翠红，陈秉岩，王建永.基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革[J].科技创新导报，2011（1）：151-152.

[3]李金萍，陆玲，刘自强，等.数字图像处理课程实验教学改革探索：在实验教学中培养学生创新实践能力[J].科技视界，2012（7）：23-24.

[4]王勇，邢红，高锐，等.人造板机械行业发展现状、机遇及挑战：山东临沂市人造板机械产业专题调研[J].林业和草原机械，2020，1（6）：13-16.

[5]李鑫.中学化学教师实验创新策略的研究[D].石家庄：河北师范大学，2015.

[6]李露，彭何欢.人造板生产工艺学安全实验教学的研究[J].教育教学论坛，2016（50）：274-275.

[7]李文军.第二届世界人造板大会在山东临沂召开绿色采购创新发展成全球人造板产业命题[J].中国林业产业，2015（11）：6.

[8]张根成，吴建国.浅析人造板甲醛释放量的检测方法[J].山东林业科技，2011，41（4）：74-76.

编辑 司 楠