《木材保护与改性》实验课多元化教学模式改革与探索

闫　丽

(西北农林科技大学 林学院， 陕西　杨凌　712100)



《木材保护与改性》实验课多元化教学模式改革与探索

闫丽

(西北农林科技大学 林学院， 陕西杨凌712100)

《木材保护与改性》是木材科学与工程专业的实践性很强的专业课，实验课教学在该课程教学中具有重要的作用。《木材保护与改性》实验课内容包括“引导认识类”“理论验证类”“实际操作类”三类实验。根据教学内容的不同类型特点，探索与理论课同步教学、开放性教学、项目驱动教学等多元化的实验课教学模式，可以更好地发挥实验课在教学中的作用，培养学生独立思考、解决问题的能力，提高教学效果。

木材保护与改性实验课； 多元化教学；教学模式；教学实践

一、前言

木材科学与工程专业是农林高校林业工程一级学科下的一个特色专业，是一个实践性很强的学科专业，《木材保护与改性》课程是该专业领域一门应用性很强的专业课；它以木材学、制材学、木材干燥、人造板工艺学等其他专业课为基础，讲授对木材及木质产品进行功能性改良的方法和机理，其教学内容涵盖木质材料的防腐防虫、尺寸稳定性、软化及弯曲、强化、阻燃、漂白、染色和表面处理等，是一门综合性和应用性很强的课程。实验教学是《木材保护与改性》课程教学体系的重要环节，它是引导学生吸收、理解和深化理论教学内容的重要手段，其教学效果对《木材保护与改性》理论知识的理解及实际应用起到重要的影响。实验课教学模式包括：教学管理、教学内容、教学手段及教学场地等多种因素。实验课是理论教学最好的补充和辅助教学手段，各个部分的教学内容和教学目标存在差异，不同的教学内容要求实验课发挥不同的作用，而传统的“先理论后实验”的千篇一律的实验课教学模式，使学生认知和理解出现脱节，无法达到理想的教学效果。

根据课程的教学目标和教学内容探索新的实验课教学模式，可以使实验课更好地结合理论课教学，激发学生对专业学习的兴趣和积极性，培养创新思维和实践能力，提高学生对理论知识的理解和运用，培养学生实际应用能力，起到事半功倍的效果。本文针对西北农林科技大学木材保护与改性实验教学的现状，结合理论课教学经常采用的翻转课堂、项目驱动、研讨教学等新教学模式，充分发挥实验课在课程教学中的重要作用，切实提高教学质量。

二、目前《木材保护与改性》实验课教学实践中存在的主要问题

目前，各农林院校普遍存在综合性、设计性和开放性的实践教学内容所占比例偏小、大学生参与实践项目少和训练强度不够的状况[1、2]。因此，探索高等农林院校专业课教学新模式，有利于当代大学生实践能力、科学创新精神的培养。

《木材保护与改性》实验课作为《木材保护与改性》课程的一部分，学时通常占总学时数1/5—1/4左右(10学时左右)，实验内容主要包括：木材生物劣化、木材防腐处理、木材压缩强化处理、木材阻燃性能检测、提高木材尺寸稳定性处理等几部分内容，其分类如下表所示。结合当前木材保护与改性实验课教学的实践，有以下主要问题需要认真加以反思、研究，并加以改革创新。

表　木材保护与改性实验课教学内容及分类

(一)实验教学计划时间安排不合理，缺乏知识的连贯性和系统性

目前，《木材保护与改性》教学实践基本上按照传统的“先理论后实验”的教学安排，致使理论学习和实验认知出现了一定时间滞后，不能尽快地达到通过实验课使学生更好地理解和消化理论知识的目的，理论和实验教学效果都大打折扣。同时，因课时安排制约，有些本应该需要集中开设的实验课学时安排不充足，学生从认知和实践操作层面缺乏系统性、连贯性，使得教学效果和实验效果都不理想，淡化了学生对专业的认知和理解。

(二)实验教学准备和操作以教师为主体，使得学生独立创新能力受到影响

实验课教学本应该以指导教师为主导，学生为主体，培养学生独立自主的思考能力、动手能力和创新能力。现有的实验课教学大纲中多数实验内容和步骤是老师提前安排好的，学生只需按照实验指导书一步一步进行即可，缺少了学生主动思考的机会，离开了实验指导书，学生就不能独立地运用所学知识解决实际问题。一些需要学生实际操作的实验往往因为教学资源有限，或实验操作所需时间较长、课时有限，或教师担心学生自己操作会发生危险等因素，不能完成。

结合我校木材保护与改性实验课教学存在的问题，根据课程的不同章节教学目的和教学内容的要求，探索多元化的实验课教学模式，提升木材保护与改性实验课的教学效果势在必行。

三、《木材保护与改性》实验课教学模式改革与探索

(一)结合教学内容，突破“先理论后实验”的教学模式

对于相同的教学内容，先上理论课再上实验课的教学模式是多数高校专业课教学普遍采用的教学模式，但是对于《木材保护与改性》课程的“引导认识类”的实验课内容，这种教学模式不能达到理想的教学效果。“引导认识类”实验课内容是指通过对实际标本或模型的观察，帮助引导学生更好地认识理解理论课所学。木材的生物劣化这一章理论授课时，对学生来说，受到腐朽菌、变色菌、霉菌、白蚁、昆虫等劣化的木材的特征及材性的变化比较抽象，例如，白腐菌和褐腐菌侵染的木材、变色菌和霉菌侵染的木材特征相似，不容易区分和掌握，虽然目前理论课都采用了多媒体教学，教师通常会用一些图片帮助学生理解，但是木材是三维立体的，图片是二维平面的，一些学生很难建立三维的空间感。有时为了将细微的特征表现清楚，一些图片经过细部放大，学生往往更难将图片和实际的标本联系起来，特别是气味、滋味、轻重、粗糙度等特征的变化是无法通过图片感觉到的。在实验课时，学生接触到实际的劣化木材，但由于理论课学习时学生并没有很好地掌握各种劣化特征，所以在观察标本时，无法判别木材劣化的原因，教师往往需要对照实物标本将理论课的内容重新讲一遍，因此这部分教学内容理论脱离了实物标本根本无法达到理想的教学效果。可见，实验课教学安排应该灵活多样，结合教学内容，穿插进行。应该尝试突破以往“先理论后实验”的教学模式，将“认识引导”型的实验课与理论教学同步进行，这部分教学可以在配有多媒体教学设备的实验室进行。在实验课时，教师先让学生观察各种劣化的木材，引导学生自己发现木材的变化，将学生发现的特征列出来，结合标本，逐一系统地讲解。学生通过自己的观察发现了木材的劣化，加以区别、分等，引起学生进一步学习防治这些劣化的方法，增加了学生学习的主动性和积极性。

“理论验证类”实验根据教学内容的需要也可以与理论课同步进行，例如木材阻燃处理这一章主要讲授木材阻燃机理及常用木材阻燃剂。阻燃机理包括：覆盖作用、热作用、气体稀释作用、成炭作用等，而一种阻燃剂又通常对应多种阻燃机理，大量的化学反应方程式及反应过程中产生的烟、热、泡沫、结晶、气体、离子等产物使学生难以理解和掌握。这部分内容的理论课同实验课可以同时在实验室进行，教师先让学生观察不同阻燃剂处理的木材在高温下发生的反应，针对反应现象，讲授该阻燃剂的阻燃机理，形象生动，层次清晰，学生容易理解和掌握。因此，理论讲解的同时结合实物观察有利于学生对概念的理解和掌握、提高教学质量。

(二)结合翻转课堂、研讨式教学，探索开放性实验课教学模式

在以往的研究中也有教师指出，一些实验指导书过于详细，从实验目的、实验内容到实验的具体步骤甚至是实验报告的表格都被教师提前设计好，学生在实验课上只需按照实验指导书“照方抓药”即可，忽视了学生对理论知识运用能力的训练及创造力的培养[3，4]。翻转课堂和研讨式教学是目前在理论课教学中常用的教学模式，可以培养学生主动学习的能力和创造性[5，6]。开放性实验教学是在实验课教学中引入翻转课堂和研讨式教学思想，在实验课前教师将实验内容、目的、要求及相关的参考资料布置给学生，让学生根据理论课所学的知识，查阅相关资料设计实验方案，教师组织学生对实验方案进行互相讨论、修改，由教师审核最终实验方案，合格后学生独立完成实验，并提交实验报告。

《木材保护与改性》课程实践性很强，可以通过开展开放性实验提高学生实际应用的能力。“实际操作类”实验，例如木材防腐处理实验，在课堂上学生学习到涂刷、浸泡、抽真空、抽真空-加压等多种处理方法，学生通过课堂所学和查阅资料，选择防腐处理方法、防腐剂、防腐剂配比、工艺参数，独立完成整个实验。在教学实践中，有学生通过查阅文献资料，设计采用新的防腐剂配方和实验室不具备的新型防腐处理装置，这也给指导教师和实验员提出了新的挑战，推动指导教师和实验员不断地更新教学内容、改善实验课的硬件资源。开放性实验教学不仅可以给学生足够的空间，培养学生的自学能力，引导学生主动思考，加深知识的理解，而且推动教学内容的更新和教学资源的改善。

(三)通过项目驱动教学培养学生的综合创新能力

项目驱动是美式教学中经常采用的教学模式，教师根据本课程所学内容，设计能够训练学生综合能力的项目，让学生分小组完成，每组5-6名学生。项目完成后，每个小组派一名学生代表汇报，教师根据每个小组的完成情况及每个学生在小组中承担的任务及表现评分[2]。

“提高木材尺寸稳定性处理”是“实际操作类”实验，可以采用项目驱动教学模式进行改革探索。理论课讲授了提高木材尺寸稳定的常用方法包括：浸注防水剂、树脂、聚乙二醇、热处理、乙酰化、甲醛化处理等多种方法。教师提出木材或木制品的实际使用中出现的问题，学生判断木材需要进行哪方面的改性处理，选择合适的处理方法，设定处理工艺，进行木材改性处理，最后用自己设计的检验方法检验处理效果，完成整个项目。学生利用课余时间完成项目，在此期间，木材保护与改性实验室向学生开放，为学生提供需要的材料、化学试剂、仪器设备，学生在之前的“实际操作类”实验中已经学习了这些仪器的使用方法，在完成项目时可以独立使用所需仪器。各小组根据自己的实际情况预约使用实验室和数量有限的大型仪器，这样可以解决课堂时间有限、学生人数多与教学资源有限的矛盾，让每个学生都有机会动手完成实验。一些实验所需的反应时间较长，在传统的实验课教学模式下，由于课堂时间有限，往往是教师提前把实验完成，让学生观察、检验处理效果，学生没有机会亲身参与整个实验过程，通过项目驱动教学，学生可以利用课余时间进行实验，参与实验的全部过程。与开放性实验不同，项目驱动实验的项目任务包含了一系列的小实验，完成项目所需时间长，需要学生团队合作，统筹安排，通过项目驱动实验的训练，学生可以主动思考、独立操作，真正达到了培养学生综合能力的目的。

四、实验课多元化教学模式创立与建设

(一) 改革教学管理制度

教学管理部门需要鼓励教师进行实验课教学模式改革，制定灵活的实验课的管理及教学考核制度，在条件许可的情况下，鼓励教师结合实验内容特点，灵活制定实验方案；允许教师突破“先理论课后实验课”的教学模式，根据教学内容的需要将实验课和理论课同步起来，将理论课的教学地点从教室拓展到实验室或校内外的教学基地；对于先进的实验教学模式进行观摩学习，借鉴成功经验，多渠道选派实验人员赴国内外重点科研院校和优秀企业，进行学习培训和推广交流。

(二)加大对教学资源的投入力度

针对仪器设备经费投入不足、仪器设备资源分布不均衡、缺乏网络化共享的机制和平台以及现有仪器设备利用率低下的实际问题，学校应该加大对专业课教学实验室的设备投入，扩建实验室，使其能够同时容纳一个教学班的学生上课；添置多媒体教学设备，实现理论课和实验课同步教学；将教学实验室和科研实验室在课余时间向学生开放，并配备专门人员管理，指导学生在课余时间利用实验室开展各种创新实验，建立开放式实验平台，充分保证多元化实验教学的基本需求。

(三)拓展实践平台，加强实验课的针对性

针对专业特点，应积极主动地在合适的地方建立教学实践基地，充分发挥基地在学生培养中的重要作用。同时可以将部分教学内容作为进入企业、林场、实验中心等学习的“传统曲目”，要不断完善教学内容，紧密结合社会需求，增强实验课教学的针对性和时效性。

五、结语

通过《木材保护与改性》实验课教学改革和实践，建立多元化实验课教学模式，丰富课程体系和教学内容。加强《木材保护与改性》实验课教学设计中“引导认识类”“理论验证类”“实际操作类”等实验环节的完善，积极探索与理论课同步的实验教学模式、开放性实验教学模式、项目驱动实验教学模式等多元化的实验课教学模式，更好地发挥实验课在木材保护与改性专业课教学中的重要作用。培养在木材科学与工程专业方面具有厚基础、宽知识、实践和创新能力强的农林院校本科人才，为造就卓越林业工程师奠定坚实的基础。

(责任编辑：夏璐)

[1]杨红，杨春龙，兰叶青，等. 高等农林院校的基础化学实践教学改革[J].大学化学，2010,25(4)：19-21.

[2]闫丽. 《木材学》课堂教学问题比较与思考[J]. 高教论坛，2014(9)：56-59.

[3]许春艳，程中. 关于开放实验室的几点思考[J].现代技术开发，2011,19(7)：41-42.

[4]叶涌明. 改变实验课教与学的习惯培养学生的创新思维能力[J]. 考试周刊，2013,43(22)：166-167.

[5]刘艳丽. 翻转课堂：应如何实现有效翻转[J]. 中国高等教育，2015(19)：57-59.

[6]韩时琳，赵利平，曹周红. 研讨式教学模式在工程类专业课中的应用探索[J]. 高教论坛，2015(5)：51-54.

Reform and Exploration of Diverse Teaching Modes in Wood Modification and Protection Lab Courses

YAN Li

(Northwest Agriculture & Forestry University, Yangling 712100, China)

Wood protection and modification is a very practical professional course, lab courses play a very impartment role in this course. Lab courses of wood protection and modification include three kinds of experiments, such as “guiding cognition”, “theoretical verification” and “practical operation”. The role of lab courses in teaching can be played better, the independent thinking and solving problems ability of students’ can be cultivated, the teaching quality can be enhanced if the diverse teaching models such as teaching with theory course, open teaching, project driven teaching were explored according the different types of teaching contents.

wood modification and protection lab courses；diverse teaching；teaching models；teaching practice

G642.0

A

1671-9719(2016)5-0034-03

闫丽(1980-)，女，吉林省吉林市人，副教授，博士，研究方向为木材学、木材保护与改性。

2016-03-12

2016-04-10

西北农林科技大学2015年教学改革科研项目“木材保护与改性双语课程建设及课堂教学模式改革”(JY1503017)。