輕化工程造紙工藝實(shí)驗(yàn)A課程的教學(xué)改革探索與實(shí)踐

卞輝洋 吳偉兵 戴紅旗

摘 要：造紙工藝實(shí)驗(yàn)A是輕化工程制漿造紙專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，也是造紙專業(yè)課程中的核心課，有利于幫助學(xué)生完成從基礎(chǔ)理論向?qū)嶋H生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型過(guò)渡。本文首先分析了該課程課堂教學(xué)存在的問(wèn)題，并從教學(xué)方式和考核手段等方面對(duì)該課程進(jìn)行了一些教學(xué)改革探索。通過(guò)新教學(xué)方法的初步實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，旨在為輕化工程一流人才培養(yǎng)提供新的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：輕化工程; 造紙工藝實(shí)驗(yàn)A; 教學(xué)方法; 改革與實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.1? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2020）-11-135-002

南京林業(yè)大學(xué)輕化工程（制漿造紙工程學(xué)科）為江蘇省“十二五”高等學(xué)校重點(diǎn)專業(yè)，隸屬于國(guó)家“雙一流”建設(shè)學(xué)科“林業(yè)工程”國(guó)家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科。目前每年招收制漿造紙工藝、制漿造紙機(jī)械與設(shè)備等方向?qū)W生百余人，為國(guó)內(nèi)制漿造紙企業(yè)培養(yǎng)了4000余名具備科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)及管理等能力的高級(jí)科技與管理人才。其中，造紙工藝實(shí)驗(yàn)A是制漿造紙專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課，也是造紙專業(yè)課程中的核心課，該課程旨在使學(xué)生掌握造紙工藝過(guò)程、紙張檢測(cè)方法及相關(guān)設(shè)備的工作原理等知識(shí)，有利于幫助學(xué)生完成從基礎(chǔ)理論向?qū)嶋H生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型過(guò)渡，該課的教學(xué)內(nèi)容直接影響到畢業(yè)生的就業(yè)及將來(lái)對(duì)工作的適應(yīng)能力[1]。

造紙工藝實(shí)驗(yàn)A作為一門必修的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課，在課堂教學(xué)過(guò)程中目前存在以下問(wèn)題：

（1）教學(xué)內(nèi)容和檢測(cè)方法多，包括打漿操作方法、紙張抄造過(guò)程中的添加工藝、紙頁(yè)抄造的操作方法以及紙張各種物理性能的檢測(cè)方法[2]。學(xué)生很難在32學(xué)時(shí)完全掌握課程全部?jī)?nèi)容;（2）由于課程知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系緊密，但學(xué)生仍未進(jìn)入工廠參加生產(chǎn)實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，大量知識(shí)學(xué)習(xí)后難以轉(zhuǎn)化利用，影響了老師的教學(xué)效果;（3）大量本專業(yè)學(xué)生為調(diào)劑生，對(duì)造紙專業(yè)缺乏興趣，導(dǎo)致老師和學(xué)生之間的互動(dòng)較少，進(jìn)而近一步降低課堂學(xué)習(xí)氛圍;（4）不同授課老師的教學(xué)方法和模式存在差異，講授的側(cè)重點(diǎn)也有所不同，使得學(xué)生理解和掌握知識(shí)的多少存在差異;（5）教學(xué)儀器數(shù)量和質(zhì)量不能滿足所有學(xué)生操作需要，無(wú)法滿足部分學(xué)生對(duì)新知識(shí)“好奇心”的實(shí)踐需求[3]。上述幾點(diǎn)是典型的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)普遍存在的問(wèn)題。盡管以教師為中心，通過(guò)板書、媒體放映等方式進(jìn)行課堂講解知識(shí)對(duì)高等院校培養(yǎng)學(xué)生有積極的作用，但隨著社會(huì)的快速發(fā)展、技術(shù)的日益進(jìn)步，傳統(tǒng)課堂教學(xué)，尤其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題越發(fā)明顯起來(lái)，不適合當(dāng)前高校培養(yǎng)一流人才所提出的新要求[4]?；凇对旒埞に噷?shí)驗(yàn)A》這門課程教學(xué)存在的以上問(wèn)題，造紙系教研組教師對(duì)該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課進(jìn)行了系統(tǒng)的改革和實(shí)踐研究。探討課程教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐的新關(guān)系，尋求課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的最佳結(jié)合點(diǎn)，總結(jié)出一套“課前模擬+課堂實(shí)踐+期末考核”的新模式，在以下幾個(gè)方面取得了良好的教學(xué)效果。

一、課前慕課（MOCC）模擬和課堂講解相結(jié)合的教學(xué)方式

慕課（MOOC），即大規(guī)模開(kāi)放在線課程，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的產(chǎn)物。英文直譯為大規(guī)模開(kāi)放的在線課程（Massive Open Online Course），是新近涌現(xiàn)出來(lái)的一種在線課程開(kāi)發(fā)模式。該模式是2008年美國(guó)George Siemens教授首次提出，其特征包括廣泛的開(kāi)放性、透明性和優(yōu)質(zhì)資源易獲取性。利用MOOC，優(yōu)質(zhì)資源可以不受區(qū)域限制進(jìn)行共享，促進(jìn)學(xué)生全面學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)，同時(shí)基于大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析技術(shù)成果及時(shí)促進(jìn)教師完善和改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生自我調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)方法[5]。

制漿造紙實(shí)驗(yàn)課程專業(yè)性較強(qiáng)，如果教師在課堂上只是單方面灌輸專業(yè)知識(shí)，激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。MOOC作為一種新興的教學(xué)模式，改變了學(xué)生的上課方式，該模式下的學(xué)習(xí)主體是學(xué)生而非教師，教師的角色定位是通過(guò)討論和交流的方式激勵(lì)學(xué)生去自主學(xué)習(xí)，同時(shí)指點(diǎn)學(xué)生的個(gè)性化提問(wèn)和課程存在的難點(diǎn)。學(xué)習(xí)者不再受時(shí)間和空間的限制，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線討論和交流，學(xué)習(xí)的互動(dòng)性和學(xué)習(xí)效率均得到提高。

結(jié)合MOOC教學(xué)模式具有的優(yōu)勢(shì)，造紙教研組教師首先通過(guò)讓學(xué)生在中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站自主預(yù)習(xí)慕課造紙專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，確定學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，學(xué)生通過(guò)視頻或三維動(dòng)畫提前了解造紙工藝步驟及實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工作原理，完成線上答題和評(píng)分，教師可以隨時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，及時(shí)幫助學(xué)生解答問(wèn)題。教師將課程中存在的難點(diǎn)、重點(diǎn)內(nèi)容提煉出來(lái)，以公告形式通知學(xué)生，提醒他們重點(diǎn)學(xué)習(xí)。通過(guò)這一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，教師在傳統(tǒng)課堂上的教學(xué)將會(huì)事半功倍。經(jīng)過(guò)MOOC課預(yù)習(xí)后，教師線下結(jié)合預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行課堂講解，從而解決預(yù)習(xí)不充分及實(shí)驗(yàn)課時(shí)偏少等問(wèn)題，同時(shí)對(duì)學(xué)生線上提出的個(gè)性化問(wèn)題及時(shí)給出詳細(xì)的解釋，使得他們的實(shí)驗(yàn)興趣和積極性均得到改善。通過(guò)預(yù)習(xí)，很多實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作（比如漿料水分測(cè)定、助劑添加量等）學(xué)生都已提前完成，節(jié)省了大量課堂時(shí)間，更有利于實(shí)現(xiàn)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果，教師也能提升教學(xué)質(zhì)量。

二、理論授課、實(shí)驗(yàn)室參觀與虛擬仿真相結(jié)合的教學(xué)方式

造紙工藝實(shí)驗(yàn)A是一門綜合性實(shí)驗(yàn)課程，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，需要學(xué)生將《制漿原理與工程》《造紙?jiān)砼c工程》及《制漿造紙工藝學(xué)》等課程中的理論知識(shí)和各種工藝參數(shù)融會(huì)貫通，這門課程要求理論知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐要緊密結(jié)合，但是由于授課時(shí)間安排在學(xué)生工廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)之前，給學(xué)生的理解帶來(lái)了很大困惑，即使通過(guò)課前MOCC課預(yù)習(xí)，仍有很多造紙?jiān)O(shè)備和測(cè)試方法不能及時(shí)消化吸收。教研組教師采取了理論授課和實(shí)驗(yàn)室參觀相結(jié)合的教學(xué)方式，合理規(guī)劃教學(xué)教室和實(shí)驗(yàn)室相對(duì)位置，根據(jù)課程進(jìn)度，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入相關(guān)實(shí)驗(yàn)室參觀。例如在介紹常用打漿設(shè)備的打漿原理及結(jié)構(gòu)后，立即分小組帶領(lǐng)學(xué)生按批次參觀各種打漿設(shè)備，如瓦利打漿機(jī)、PFI磨等，學(xué)生可自己觀察各類設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，剖析打漿設(shè)備的工作原理，再回顧課堂上介紹的相關(guān)理論知識(shí);在介紹快速紙頁(yè)成形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成后，帶領(lǐng)學(xué)生參觀抄紙實(shí)驗(yàn)需要使用的紙頁(yè)成型系統(tǒng)，了解各部分構(gòu)造及原理。通過(guò)上述教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有助于學(xué)生理解吸收授課知識(shí)，從而取得良好的教學(xué)效果。

此外，對(duì)于一些現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，教研組老師可下載并分享相關(guān)虛擬仿真軟件，有助于同學(xué)們更好地了解造紙過(guò)程的各個(gè)工藝參數(shù)以及和紙張性能之間的相互作用關(guān)系，主要包括設(shè)備認(rèn)知、工藝參數(shù)設(shè)置和故障處理等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可精準(zhǔn)模擬紙張生產(chǎn)情景，解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中造紙?jiān)O(shè)備難以可視化監(jiān)控及連續(xù)性質(zhì)量監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，學(xué)生可依據(jù)數(shù)學(xué)模型和工廠模型進(jìn)行自主設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)和鞏固學(xué)生對(duì)所學(xué)課程造紙工藝實(shí)驗(yàn)A理論知識(shí)的理解，起到“以虛補(bǔ)實(shí)、虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)（實(shí)踐教學(xué)）非連續(xù)性工藝實(shí)驗(yàn)不具備或難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果。同時(shí)虛擬仿真軟件采用互動(dòng)性、探究式的教學(xué)方法，將思維導(dǎo)圖、頭腦風(fēng)爆引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間開(kāi)展互動(dòng)探究式的交流，用思維導(dǎo)圖理順造紙過(guò)程中各因素之間的相互作用關(guān)系，提出綜合性解決問(wèn)題的方案，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主思考，真正做到理論授課、實(shí)驗(yàn)室參觀與虛擬仿真相結(jié)合。

三、工廠案例分析與討論相結(jié)合的教學(xué)方式

教研組老師根據(jù)各自工廠實(shí)踐和科研經(jīng)歷，在授課過(guò)程中采用部分案例教學(xué)，如工廠實(shí)際打漿設(shè)備的配合使用方式案例、造紙化學(xué)品（填料、干強(qiáng)劑、施膠劑、助留助濾劑等）添加順序?qū)垙埿阅艿挠绊懓咐⒓垙埿阅埽ㄋ?、白度、克重等）在線監(jiān)測(cè)案例等，教師首先講授理論知識(shí)，接著通過(guò)視頻或者圖片形式對(duì)案例進(jìn)行分析，最后學(xué)生通過(guò)獨(dú)立思考、討論、交流等形式，對(duì)教學(xué)問(wèn)題進(jìn)行思考。在此過(guò)程中，為了提高教學(xué)質(zhì)量，讓同學(xué)們最大限度地參與教學(xué)過(guò)程，根據(jù)學(xué)生人數(shù)，將全班同學(xué)分成若干組，每個(gè)組確定1個(gè)組長(zhǎng)，組長(zhǎng)對(duì)布置的課程任務(wù)進(jìn)行分解，實(shí)行分組討論（如提高紙張白度的方法、影響紙張挺度的主要因素、提高紙張防水性能的措施以及降低生產(chǎn)成本的措施等），安排小組內(nèi)每個(gè)同學(xué)的任務(wù)，并限定時(shí)間將每個(gè)同學(xué)完成的結(jié)果集中匯總，組織全組同學(xué)進(jìn)行討論，然后完成總結(jié)報(bào)告。通過(guò)教師的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和邏輯思維能力。在最后的匯報(bào)過(guò)程中，平均每組設(shè)置約5分鐘的匯報(bào)時(shí)間（每名成員1分鐘左右的匯報(bào)時(shí)間），結(jié)合案例，給出最優(yōu)方案，課堂討論后要求各組完成一篇1000字左右的研討總結(jié)報(bào)告。在此過(guò)程中，可極大地提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)與綜合應(yīng)用能力，讓學(xué)生之間、學(xué)生和老師之間自由討論，提高學(xué)生課堂積極性、學(xué)習(xí)表達(dá)能力和專業(yè)水平[6]。

四、課前、課堂、期末多重結(jié)合的考核方式

由于受到國(guó)內(nèi)應(yīng)試教育的影響，當(dāng)前高校的一些考試制度及考試方法也沒(méi)能發(fā)揮檢查學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度和對(duì)學(xué)生實(shí)際能力培養(yǎng)的應(yīng)有作用。實(shí)際上，考試不僅要檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效果，而且還對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容等起著很強(qiáng)的導(dǎo)向作用[7]。我們?cè)S多學(xué)生羞于表現(xiàn)自我，在課堂上也很少提問(wèn)和發(fā)言。沒(méi)有交互的課堂，就是一個(gè)被動(dòng)學(xué)習(xí)的環(huán)境，幾乎所有在課堂嘗試交互的教師都遭遇過(guò)無(wú)人響應(yīng)的尷尬。為此，造紙教研組教師建立了一套課前、課堂、期末多重結(jié)合的考核方式，這是一種主動(dòng)讓學(xué)生以學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的考核制度，以考核方式的多樣性來(lái)帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程的興趣，轉(zhuǎn)變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高課程的教學(xué)效果，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力?？己朔绞骄唧w如下：首先，學(xué)生通過(guò)MOCC課的預(yù)習(xí)和線上問(wèn)題回答，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)習(xí)時(shí)間和答題正確率直接給出評(píng)分，匯總后統(tǒng)一發(fā)給教師;其次，在課堂教學(xué)過(guò)程中，除學(xué)生出勤率外，重點(diǎn)考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和問(wèn)題分析能力，上述為教學(xué)的過(guò)程性評(píng)價(jià)，所占比例為40%;最后，終結(jié)性評(píng)價(jià)為實(shí)驗(yàn)報(bào)告與討論和期末考試成績(jī)，分別占10%和50%。我們認(rèn)為采取課前、課堂、期末多重結(jié)合的考核方式，以多種考核形式為手段，對(duì)試題類型的多種設(shè)計(jì)能夠提升學(xué)生在平時(shí)進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生渴望能在一個(gè)公平、健康的環(huán)境里鍛煉自己，喜歡在討論中獲得知識(shí)與靈感，無(wú)論參與者還是旁觀者都能有所得，希望能獲得足夠的資源來(lái)主動(dòng)學(xué)習(xí)。就教學(xué)效果而言，多重形式考核是遠(yuǎn)遠(yuǎn)好過(guò)“授課+期末考試”這種傳統(tǒng)形式的。

綜上所述，造紙實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)是制漿造紙專業(yè)人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。針對(duì)造紙工藝實(shí)驗(yàn)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，通過(guò)以上新教學(xué)方式的初步實(shí)踐，輕工與食品學(xué)院造紙教研組已實(shí)現(xiàn)小班化管理，充分發(fā)揮教師的自主能動(dòng)性，借助“課前模擬+課堂實(shí)踐+期末考核”模式，使課程的教學(xué)方式多元化，激發(fā)了學(xué)生對(duì)《造紙工藝實(shí)驗(yàn)A》這門課程的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，增添了課堂教學(xué)的趣味性、豐富性、創(chuàng)造性，從根本上提高了課堂教學(xué)效果，同時(shí)也提高造紙專業(yè)人才的實(shí)踐技能和專業(yè)素養(yǎng)，堅(jiān)定了發(fā)揚(yáng)我國(guó)造紙事業(yè)的信念。

基金項(xiàng)目：南京林業(yè)大學(xué)2019年度教學(xué)質(zhì)量提升工程一流人才培養(yǎng)模式改革項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱“卓越輕化工程專業(yè)2.0人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)2019nfurcpy009）

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