木材干燥课程之干燥基准制定教学环节改革与实践——以南京林业大学木材科学与工程专业为例

施静波，董友明，董会军，蔡家斌

（南京林业大学木材科学与工程系 江苏 南京 210037）

木材干燥是国内高等院校木材科学与工程、家具设计与制造、室内设计与装饰及相关专业的一门核心课程。尤其是木材科学与工程专业一门重要的专业主干课。其内容包括木材干燥的介质、木材与水分关系、木材加热与干燥的物理基础、木材干燥窑类型与结构、干燥设备、木材干燥工艺等。该课程的学习目标之一是学会木材干燥基准的选择和制定，能实施和控制木材干燥生产过程，为今后科学管理木材加工企业的生产打下基础。

常规窑干是目前我国木材加工企业生产中运用最为广泛的工艺。干燥基准是该工艺中控制干燥过程中工艺参数的程序表，是保证木材干燥质量和产品质量、提高木材利用率的关键。因此木材干燥基准制订是木材干燥教学内容中的重中之重，而干燥基准的选择和制定也是学生学习的难点。从课程内容看，前述章节所介绍的木材干燥的介质、木材与水分的关系以及木材加热与干燥的物理基础等为课程的理论基础，相关知识点如相对湿度、平衡含水率、干湿球温度、干缩率等，如果掌握不好，将很难掌握制定基准的基本理论以及流程。此外干燥基准章节也是控制干燥过程实施以及干燥质量评定等后续内容的基础。可以说，干燥基准章节内容在木材干燥课程中起着重要的承上启下的作用。此外，在实际木材干燥生产中，难干材干燥基准制定往往是企业面临的难题，亟需专业人员提供技术支持。因此无论是在课程内容的学习还是实践操作中，熟练掌握干燥基准的制定方法和实施过程都是非常重要的。

然而现有教学模式下，学生对讲授式课堂教学中知识的理解深度不够，既难以紧密联系课程前期内容制定出科学的干燥基准，又难以运用到后续的内容中。为此，笔者从教学模式、课程实验、撰写分组讨论报告等方面对干燥基准的教学进行了改革，以期提升教学质量，培养学生分析问题、解决问题的综合能力，使得学生更好地适应行业发展需求。

1 干燥基准教学中存在的问题

1.1 教学模式单一，学生课堂参与度低

目前木材干燥课程的教学模式多以借助多媒体的课堂陈述为主，辅以板书、演示实验、课堂提问等。多媒体集声音、图像、文字等多方面的信息，一定程度上提高了学生的兴趣、加深了学生对所学知识点的印象。但此教学模式下，作为课堂主体的老师很难充分调动学生的学习积极性、引导学生思考。师生之间的交流也很少，学生课堂参与度低，教学效果不理想。通过对干燥基准教学内容提问和课堂调查发现，学生仅仅满足于老师介绍的干燥基准的基本概念、常用基准的制定方法，而不会去主动思考前后章节相关的知识。如常用基准制定的前提和原则，如何利用基于前述章节内容图表查得到基准中涉及的多个参数，对于制定一些难干材波动等特殊基准时，如何确定基准的波动起始周期、波动幅度和次数等。如何引入更为合适的教学方法，使得教学模式多元化，如何提高学生学习兴趣，提高学生课堂参与度是值得思考的问题。

1.2 教学内容难度大，但分配学时少，且过于理论

作为一门综合性应用课程，木材干燥所涉及的内容广，知识点繁杂，重点、难点多，学生普遍反映难学。目前南京林业大学木材科学与工程专业培养方案设定该课程仅为32 学时，其中理论30 学时，实验2 学时。干燥工艺章节安排5 学时，而其中的干燥基准，一般仅分配2 学时。干燥基准的制定是其教学难点，不仅要掌握常用基准的概念、类别和制定方法，而且要综合考虑特定木材的材性、厚度、初始含水率等大致判断其干燥特性、综合运用前述章节介绍的干燥介质及木材加热与物理性质等相关课程内容。

此外制定干燥基准实践性非常强，单一的课堂理论讲解很难让学生深刻体会到基准制定过程中所涉及的各种开裂、变形等干燥缺陷、应力转变等。而常规基准制定实验通常耗时长，如难干材，可达数月之久。目前安排的2 学时实验课程，很难满足干燥基准教学的实践性要求。

1.3 教学内容分立，前后章节关联性弱

目前干燥基准的教学过于专注自身章节内容，没有很好地和前后章节串联起来。基准中涉及的基本参数：如干、湿球温度、干湿球温差、相对湿度及平衡含水率，都是前述章节中的重要基本概念。如果学生没有理解这些概念的内涵及相互关系，实际制定干燥基准时将无从下手，根本不知道如何确定具体木材干燥基准的初始温湿度参数、含水率阶段划分等。以笔者数年的教学经验，基准学习中，不少学生都卡在一开始的基本参数理解上。其次，干燥基准的软硬度、安全性评定涉及干燥缺陷，而该内容一般安排在至少2 个学时后介绍。对干燥缺陷认识的缺乏，将造成干燥基准的学习过于抽象，学生也很难认识到一个好基准的重要性。

2 干燥基准教学改革措施

2.1 引入“对分课堂”新型教学模式

针对传统教学模式中学生课堂参与度低、师生互动少、难以培养学生创新能力等问题，张学新于2014年提出一种课堂改革新模式：对分课堂。对分课堂结合了讲授式课堂与国际上广为流行的讨论式课堂的优点。其核心理念是把一半课堂时间分配给教师讲授，另一半时间分配给学生以讨论的形式进行交互式学习。实施中最关键的一点是把讲授和交互式学习在时间上分隔开来（相隔一周），让学生在这两个过程之间有充分的时间按自己的节奏进行个性化的内化吸收。对分课堂把教、学分离成三个过程：讲授（Presentation）、内化吸收（Assimilation）和讨论（Discussion），也可简称为PAD 课堂。对分课堂已在理、工、农、医等多个学科的多门课程中得以应用，但在木材科学与工程专业的课程教学中应用得较少，可借鉴经验不多。对此，笔者开展了将对分课堂运用于干燥基准教学的探索性尝试。

干燥基准的教学共分2 周，具体实施步骤如下：①第一周课堂上利用0.5 个学时简介干燥基准的定义；简单回顾干燥基准中的基本参数与前述章节相关内容的联系；介绍制定基准的常用方法和选用原则。②学生根据课堂上简介的内容，课后自主阅读、学习该章节内容，写出读书笔记，下一周上课前作为作业提交。要求每位学生至少提出3 个问题，供下周课堂讨论用。③第二周前1 个学时，学生4~5 人一组展开讨论，温习课本内容、分享学习体会、互相解答疑难，并尝试回答教材中相关复习题。后0.5 学时，师生互动讨论，教师针对学生存在的疑难问题进行解答，展示、点评优秀读书笔记，最后总结该章节的重点和难点。

笔者经过实践发现，在第二周的讨论环节引入实际案例，效果更佳。如讨论前，教师给定一个具体的难干材树种，如30mm 厚斜叶桉锯材。简单介绍该树种密度、干燥特性后，给出其百度试验结果。然后要求学生综合考虑所提供的信息，结合Keylwerth图表，制定出较为合理的干燥基准。在实际案例的刺激下，学生参与讨论的积极性明显高涨，加上前一周课后所做的准备，讨论的深度大幅提升。最终干燥基准章节的学习效果显著提高。

2.2 巧妙设计“百度实验”，充分利用2 学时实验课时

传统木材干燥实验，耗时长、工作量大且需要值夜班，非常不利于课程实验的展开。“百度实验”是日本寺泽真教授提出的一种快速制定干燥基准的方法，可将常规的持续数月的干燥实验中出现的大多数问题在72 个小时之内反映出来。受其启发，笔者尝试优化百度实验，减少非必要等待时间，让学生在2 个学时的实验课时内充分了解各种干燥缺陷，同时完成常规干燥实验中所要求的含水率梯度及干燥应力评定等内容。

具体实验流程如下：①选择一种易皱缩、易开裂的树种，如斜叶桉，便于在干燥初期观察“皱缩”以及裂纹的发展。②事先将学生分为4~5 人一组。准备好百度实验，试件干燥1~2 小时后组织学生第一次来实验室。从烘箱中取出试件，引导学生观察其开裂和皱缩情况，详细记录裂纹种类及大小。该过程控制在半小时左右。③百度实验8小时后，组织学生第二次来到实验室。组织学生观测试件上裂纹的闭合以及皱缩的进一步发展。详细记录裂纹、皱缩以及其他明显缺陷后，指导学生用截断锯从中间位置锯开试样，观测其内裂情况。同时，另截取2 块10mm 左右小试样，分别采用分层法和叉齿法评定试样厚度方向含水率梯度和干燥应力。以笔者经验，上述操作可在1.5 小时内完成。

此举措的创新之处还在于，百度实验大大放大了潜在的干燥缺陷。在树种选择适当的情况下，学生可轻易观察到如贯通裂和皱缩合并内裂等极端干燥缺陷情况，从而对各种缺陷印象深刻。很多学生由此激发出浓厚的学习木材干燥课程的兴趣。

2.3 分组撰写基准制定报告

课堂上分组讨论之后，要求学生课后以小组为单位，基于讨论的实际案例撰写干燥基准制定的报告。报告中包含：①基准制定背景，如所研究木材的市场应用前景、木材材性的考虑等。②详细的基准制定过程：如何利用百度实验结果初步制定干燥条件，如何综合应用Keylwerth 图表进一步得到基准中的其他参数。③基准制定过程中难点的分析讨论。

以小组为单位为撰写报告，可充分促进组内学生之间的交流与合作，培养学生的团队精神、集体查阅文献、合理分工的综合能力。与此同时，报告的整体质量大幅提升。学生开始主动思考一些深层次的问题：如开裂是如何产生的，皱缩机理，如何避免这些缺陷等等。可见，在合作撰写报告的过程中，学生发现问题与思考问题的能力也得以提升。

3 结语

木材干燥在生产中应用广泛，应用是该课程的核心，而干燥基准的掌握程度是应用干燥技术的关键。通过引入“对分课堂”教学模式、巧妙设计“百度试验”以及引导学生分组撰写讨论报告，能有效激发学生的学习兴趣、提高其课堂参与度、促进学生深入理解基准制定过程的各种问题，提升分析问题与解决问题的综合能力。最终能够学以致用，为将来从事木材加工行业的工作打下坚实的基础。