参与引导式教学模式在“木制品生产工艺学”课程教学中的实践探索

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083)

“木制品生产工艺学”课程知识具有较强的综合性，它结合了材料、机械和家具等木制品生产工艺多方面的知识，是木材科学与工程、家具设计与制造专业的必修课程，其教学目标是培养学生具备发现木制品生产过程中的问题和解决问题的能力，为企业输送生产管理的高级技术人才，以帮助企业降低木制品的生产成本，降低能耗[1-2]。

随着木制品加工技术的不断革新，当前“木制品生产工艺学”课程教学模式已无法适应行业的发展需求，因此，如何根据“木制品生产工艺学”课程的教学特点，探究出能够满足行业需求的有效的教学模式，以培养学生具备在木制品生产过程中发现问题、分析问题和解决问题的创新能力，提高学生的学习效果是任课教师需要考虑的问题。笔者以国内某企业的木制品生产线为例，探讨了参与引导式教学模式在课程教学中的应用方法，以引导学生根据所学的理论知识去改进生产线，提高生成效率，降低生产成本，在实际生产中锻炼学生的实践能力。

一、“木制品生产工艺学”课程教学存在的问题

虽然经过不断的改革，“木制品生产工艺学”课程教学取得了一定的成就，但随着我国改革开放的不断深入，大量国外产品和生产技术陆续进入我国，促使木制品生产企业的生产模式不断改进，智能制造技术不断普及[3]。针对这一行业发展现状，以现有教学模式培养的专业人才已不适应企业生产发展的需求，“木制品生产工艺学”课程教学存在着急待解决的问题。

(一)课程教学重理论、轻实践

“木制品生产工艺学”是一门实践性较强的课程，但目前课程教学内容主要是针对理论概念的讲解和生产工艺过程的描述。实践环节只是安排学生对相关企业的木制品生产过程进行参观，课程设计也只是对板式家具或实木家具的生产工艺及制造过程进行工艺设计。这种课程教学方式存在很多问题：首先，由于理论知识讲解过多，使得学生在学习过程中容易走神，失去学习兴趣，导致学习效果差；其次，理论教学没有与实际相联系，使得学生不知道所学理论知识的真正用处，所以即使掌握了课程理论知识也无法进行灵活应用；最后，虽然企业参观能让学生了解一些木制品加工和生产过程，但多数情况下学生只是走马观花，无法真正了解木制品生产过程，更无法发现其中存在的问题。同时，课程设计大多停留在纸上，与实际脱节，也无法培养学生的实践能力。

(二)学生的课程教学参与度较低

学生对课程知识的掌握程度和实践能力是衡量教学效果的重要标准。传统的“木制品生产工艺学”课程教学采取的是教师讲、学生听的模式，学生很少提问，更没有学生对所讲知识提出质疑。究其原因，以教师讲解为主体的教学模式，教师和学生之间缺乏交流，教师难以发现学生的真正想法，从而不能针对学生的自身特点因材施教，所以教学效果不佳；同时，由于学生长期处于“被动接受，从不质疑”的状态，教师很难培养他们发现、分析并解决问题的能力；学生长期缺乏“参与教学的过程”，导致学生只是掌握了理论知识，却不知道如何应用这些理论知识。

(三)课程考核形式单一

“木制品生产工艺学”课程教学的最终目的是为企业培养解决实际问题的工程技术人才，以提高木制品生产效率，降低生产成本。所以，企业最看重的是学生应用理论知识解决实际问题的能力。而现有的课程考核采取闭卷考试的形式，主要针对基本概念和加工过程进行考核，这种考核形式不利于培养学生的综合能力。首先，由于时间有限，考试题目仅针对一些非常重要的概念进行考核，所以考核内容不完整，学生即使能拿到高分，也并不意味掌握了理论知识；其次，“木制品生产工艺学”课程中的重点概念有限，学生即使平时不学习，考试之前只要对一些重点知识概念进行突击复习也能拿到高分，从而让学生产生考前突击就能拿高分的懒惰思想，无法真正掌握课程教学内容，导致学生成绩与能力不匹配。企业招收的都是分数较高的学生，但在实际工作过程中，学生并不具备与高分相匹配的工作能力，学生被扣上“高分低能”的帽子，影响了企业对专业人才的信心。与此同时，成绩一直优秀的学生，在实际工作中处处碰壁，使学生开始怀疑自己的能力，有可能产生“有用的知识都是毕业后学到的，课堂上所学知识都无用”的错误思想，这种思想对学生和学科的发展都会产生不可估量的负面影响。

二、参与引导式教学模式在“木制品生产工艺学”课程教学中的实践探索

针对“木制品生产工艺学”课程教学过程中存在的不足，笔者探讨了参与引导式教学模式在课程教学中的实施方法，并以国内某企业的木制品生产线为例，在实践中全面提升学生发现、分析和解决问题的能力。

(一)参与引导式教学模式的特点

参与引导式教学就是“学生参与、教师引导”的教学模式，通过“理论讲解—小组实践—总结创新”的教学过程，将学生的“被动接受”变为“主动参与”；将“枯燥无味”的理论讲授变为“生动形象”的案例教学；将学生“无精打采”的学习状态变为“积极互动”的课堂氛围。在整个教学过程中，教师引导学生积极参与到工程实践中，去发现问题、分析问题和解决问题，最后学生将理论知识转化成为企业的实际生产力。

(二)参与引导式教学模式的实施步骤

笔者结合“木制品生产工艺学”课程教学大纲，以板式家具生产过程为例，将学生分成几个小组，并以小组为单位在课堂上对木制品实际生产中的工艺过程进行模拟，通过“理论讲解—小组实践—总结创新”的教学过程，让学生探究这个企业现有木制品生产线存在的问题，并根据自己所学的理论知识去改进生产线，从而提高生成效率，降低生产成本。

1.教师通过实际案例导入课程教学的“理论讲解”

理论知识是学生进入工作岗位后发现问题、找寻解决问题方法的基础[4]。所以，课程教学改革首先要注重理论知识的讲解。在传统的理论教学中，教师大多采用文字板书的形式进行理论知识的讲授，学生常常感到枯燥乏味，学习效果不佳。在参与引导式教学模式下，教师由实际案例引入“理论讲解”：首先，教师通过为学生播放企业木制品生产过程的视频，由此引入课程知识的讲解。例如，在教学过程中，笔者采用的是在进行技术推广过程中拍摄的山东、江苏和广东等地10多家家具企业的木制品生产的案例视频资料。通过观看教学案例视频资料，学生可以直观感受企业之间加工水平的差距。之后，针对教学案例，笔者开始分析各企业生产相同木制品所需的时间和加工效率，并引出生产线上生产工艺流程的概念讲解，让学生意识到合理的生产工艺流程对木制品企业提高生产效率和降低生产成本的重要性。学生通过教学案例直观了解到理论知识的来源及在实践中的应用方法，可以激发学生的学习兴趣和热情。

其次。通过对各企业木制品生产过程的比较分析，教师可以引导学生去寻找这些企业生产工艺流程存在差距的原因，并将差距与生产效率和生产成本结合起来进行归纳总结，让学生了解关于木制品生产需要遵守的生产工艺的排布原则等：如生产工艺路线的流向应顺畅，不出现倒流或少出现倒流；加工工序之间及设备与工序之间应进行合理的匹配；应保证零部件的加工质量；尽量降低生产能耗，提高劳动生产率等。通过比较分析，让学生从整体上对木制品生产过程中涉及的生产工艺流程相关的理论知识有一个整体的了解。

2.教师引导学生开展“小组实践”

学生学习完理论知识后，还不能充分理解理论知识的深刻含义，所以也不知道理论知识的应用方法。这时就需要以一些实际案例为载体，开展工程实践，让学生通过实践去内化和应用理论知识。笔者将学生分成几个小组，按照简化的板式家具生产工艺流程，对板式家具生产过程进行实践模拟，每个学生在固定的工位充当对应的角色，共同完成板式家具的生产。

为了向学生更直观地介绍生产工艺流程的合理性以及工艺流程对企业的影响，笔者在实践教学中还引入了企业生产过程中净利润的概念，通过净利润的多少来衡量生产工艺流程的改进是否给企业带来了利润，以此用来体现生产工艺流程的合理性，并将其作为学生对生产工艺流程改进效果的衡量标准。简化后的净利润表达式见图1。

图1 简化后的净利润表达式

(1)“小组实践”模拟的生产工艺流程

按照板式家具生产过程中最基本的环节，“小组实践”按照“裁板-封边-打孔-组装-检验”5个环节进行，最终产品由2块不同的板件A和B组装而成(所有组装后的板件上都应标有A和B)。另外，采用2种不同的封边条进行封边，最终产品上的A和B具有相同颜色的封边条。对于无法进行现场模拟的环节，如裁板和打孔，学生采用秒表计时，代替实际加工过程。在“小组实践”过程中，每组学生共有6人，分别进行裁板、封边、打孔、组装、检验和搬运，学生在生产工艺实践中的具体任务和操作规程见图2。

图2 学生在生产工艺实践中的操作规程和具体任务

(2)第一次实践：基于生产工艺流程的“小组实践”

模拟前，每个学生按照自己的分工，认真了解自己工位的操作规程，之后进行实践模拟。为了让学生真正体会到改进生产工艺流程的重要性，笔者选取了源于某家具企业真实的生产工艺流程，学生的任务就是通过模拟实践，对该家企业的生产工艺流程进行改进，旨在让企业得到更多的利润。

在模拟过程中，每个学生的工位都是按照该企业的真实情况进行排布的，裁板、打孔和检验位于一侧，组装和封边位于另一侧，原材料和库房位于生成线的两侧，学生在相应的工位就坐后，负责搬运的学生将生产出来的部件按照要求提供给每一个工序的人员，笔者选取其中一组学生的实践模拟过程进行论述。第一次“小组实践”模拟的生产工艺流程见图3。

模拟结束后，笔者将该小组各个工位的部件数进行了统计并加以记录，第一次“小组实践”使用板件的情况见表1。

图3 第一次“小组实践”模拟的生产工艺流程

从图3可以看出，在第一次“小组实践”中共有6位学生分别参与了裁板、封边、打孔、组装、检验和搬运工作。同时从表1中可以看出，当第一次“小组实践”完成后，得到4个合格成品、2个不合格成品；共消耗了46块板件，其中处于各工位上的板件为34块， 6个成品使用的板件为12块。根据图1给出的简化后的净利润计算公式，可以得到净利润=30×4-1.5×46-20×6-23，即利用这种生产工艺流程进行生产的最后净利润为-92元。也就是说，企业处于亏本状态。因此，该生产工艺流程急需改善。

表1 第一次“小组实践”使用板件的情况

注：成品=板件数÷2

(3)第二次实践：基于改进后的生产工艺流程的“小组实践”

企业要生存就必须对生产工艺流程进行改进。为了引导学生发现问题，笔者首先询问在各工序岗位学生的感受，并鼓励学生提出改进方案。在讨论过程中，封边工位的学生觉得封边工位需要增加人手，以便加快封边的过程；担任搬运员的学生觉得自己满场跑，非常累，但还是赶不上加工的节奏；裁板和打孔的学生觉得不知道什么时候换刀更合适……。学生从自己的感受出发，提出了很多改进措施。笔者对学生提出的各种改进措施进行了引导分析，最后通过讨论，学生确定了从两方面对工艺流程进行改进：一是所有工位按照一条线进行排序，原材料及前道工序加工完成的半成品以传递的形式，向后一个工位发放，节省出的搬运人员补充到封边工序岗位，第二次“小组实践”模拟改进后的生产工艺流程见图4。

图4 第二次“小组实践”模拟的改进后生产工艺流程

第二次“小组实践”模拟结束后，笔者依然将每个工位的部件数进行了统计并加以记录，第二次“小组实践”模拟改进生产工艺流程后使用板件的情况见表2。

表2 第二次“小组实践”使用板件的情况

注：成品=板件数÷2

从表2可以看出，生产工艺流程改进后，封边工序的效率得到了很大的提高，该生产线的净利润由-92元变成了-2元，这说明生产工艺流程改进后，生产效益得到了提高，但是企业为了生存，还需要继续进行改进。

学生根据改进的结果，继续提出自己的感受和改进措施。裁板工序的学生提出每次换裁板刀要耽误很多时间；封边和组装工序的学生提出裁板和打孔工位传递过来的部件没有根据封边类型对板件进行分类，导致需要很长的时间进行寻找；组装工序的学生提出A板和B板不一样多，经常要耗时等待对应部件的到来。笔者对学生提出的各种问题进行了引导分析，最后经过讨论商议，学生提出从两个方面进行改进：一是裁板后的部件A板和B板要分别放在标有A和B的盘中，两种封边完成后的板材要分别放置在标有A-1、A-2和B-1、B-2的托盘中，而且将封边工序的学生减少至1名。第三次“小组实践”模拟改进后生产工艺流程见图5。

图5 第三次“小组实践”模拟的改进后生产工艺流程

模拟实践结束后，笔者依然将每个工位的部件数进行了统计并加以记录，第三次“小组实践”模拟改进生产工艺流程后的使用板件情况见表3。

表3 第三次“小组实践”使用板件的情况

注：成品=板件数÷2

从表3中可以看出，通过第二次改进，该生产工艺流程的利润由-2元，变成了盈利169.5元，这说明生产工艺流程改进后生产效益得到极大提高。但从表3中可以看出，本生产工艺流程前后还不是很匹配，还需进一步改进。以此类推，经过7次生产工艺流程的改进后，本生产线的净利润可以达到409.5元。第七次“小组实践”模拟改进生产工艺流程后使用板件的情况见表4。

表4 第七次“小组实践”使用板件的情况

注：成品=板件数÷2

3.教师引导学生进行课程知识的“总结创新”

通过“理论讲解”，学生对理论知识有了一定的了解；通过“小组实践”，学生不仅了解了具体的生产工艺流程，而且对生产工艺流程中的一些细节和工艺思想有了更深刻的理解，还能根据切身感受提出问题，通过团队讨论，在教师的引导下提出较优的解决方案，这为他们进入工作岗位奠定了一定的基础。“小组实践”完成后，教师还需要引导学生进行总结，将很多表面现象提升到理论高度，使学生在以后的实际工作中能熟练运用理论知识去指导实践，从而解决更多的生产实际问题。学生在“小组实践”过程中提炼的问题、解决的办法及应遵循的工艺原则见表5。

表5 学生在“小组实践”过程中提出的问题、解决方案及应遵循的工艺原则

4.采取以问题为导向的课程考核方式

学生在教师的引导下，通过参与实践，学会了如何发现、分析和解决问题。因此，在后期的课程考核过程中，笔者以简化的企业实际生产过程存在的问题为考题，引导学生根据所学的理论知识和实践经验，对企业现有生产工艺过程进行评价，并对存在的问题提出改进措施。同时，根据教师给出的原材料、人工和机器等成本资料，计算出改进后的生产线的生产效率和产能。这种以实际工程案例为内容的考核方式，不仅能使学生更好地理解和掌握理论知识，还能帮助他们运用理论知识解决实际问题，使他们在进入工作岗位后能尽快融入到实际生产中，成为企业的技术骨干。

三、参与引导式教学模式在“木制品生产工艺学”课程教学中的实施成效

(一)激发了学生的学习兴趣

在课程教学过程中，学生通过对实际生产工艺流程的模拟，不断去发现问题，并以团队的力量去寻找解决方案，尤为重要的是学生学会以产品利润为指标来衡量木制品生产线的合理程度，使学生意识到理论知识的重要性，激发了学习的兴趣，促使他们能全身心投入到课程的学习中，取得了良好的学习效果。

(二)提升了学生的团队合作能力

由于木制品生产过程包括很多工序，每道工序之间需要进行有效的配合才能达到最优的生产过程，因此，在实际生产工艺流程的模拟中，学生需要进行综合考虑，找寻出合理的配合方式，才能真正完成生产线的最佳改进。在这一过程中，极大地提升了学生的团队合作能力。