关于木材科学与工程本科应用技术型专业教材建设的思考

李 黎 杨永福

（北京林业大学材料科学与技术学院,木材科学与工程北京市重点实验室,北京 100083）

关于木材科学与工程本科应用技术型专业教材建设的思考

李 黎 杨永福

（北京林业大学材料科学与技术学院,木材科学与工程北京市重点实验室,北京 100083）

该文分析了木材科学与工程专业应用技术型专业特点和工程实际需求,提出了应用技术型本科专业教材要建立务实求真、学以致用的理念。分析了当前我国木材科学与工程专业教材编写的现状及存在问题,从认知规律、教材内容、能力培养、工程实际需求、吸收引进国外先进技术和教材实用性等方面,对应用技术型专业教材编写的指导方针和创新方法进行了探讨。

木材科学与工程;应用技术型专业;教材

木材科学与工程专业是应用工程技术型本科专业。根据国内木材工业发展的需要,现阶段木材科学与工程专业的培养目标是以木材加工工艺技术为主,培养既要掌握一定木材加工基础理论、又具备一定工程设计和操作能力的工程技术人才。但长期以来,在精英教育理念的指导下,在人才培养上比较注重学生学术素养的培养,教材建设也相应地以理论知识为主,过分看重教材的学术价值和内容体系的完整性[1],这显然不符合木材科学与工程专业应用型工程技术教育的定位和人才培养目标。由于专业技术课技术性较强,涉及的技术范围较广,因此要根据我国木材工业发展的现状和需求,探索木材科学与工程专业的教学方式、教材改革,为社会培养有实际能力的毕业生。笔者近年参与了木材科学与工程专业的教材编写工作,就此谈几点自己的体会,与同行商榷。

一、应用技术型专业教材编写的指导方针

（一）以认知规律为主线,构筑教材框架

应用技术型本科教材建设应根据学生的认知规律,处理好新旧知识的内在联系。一是学生原有知识和课程的纵向关系,既不能使课程内容与原有知识大量重复,也不能使原有知识与课程的知识脱节;二是相关课程之间的横向关系,按照学科内容的归宿、结合学生接受知识的心理状况,合理安排教材的内容[2]。在大众化教育快速发展的现阶段,要特别注意教材建设应尽可能与大学生的现有认知状况相适应,与应用技术型人才的培养目标相衔接。按照专业学科内容要求、结合学生接受知识的心理状况,合理安排教材的内容,与应用技术型人才的培养目标相衔接。例如,木材切削原理与刀具教材既要概括传统木材切削和刀具的基础理论、基本概念,又要介绍木材切削技术的最新研究成果和应用状况,将最新的木材切削理论、刀具结构、材料和制造技术研究成果融入木材切削和刀具理论体系,将木材加工工业和刀具工业中应用的新材料、新技术和新刀具品种展示给学生。同时又要结合我国木材工业部门的实际应用,为后续木材加工工艺技术课、为学生分析木材制品加工质量提供相关的木材切削理论基础,为学生今后工作选用、使用、刃磨刀具提供理论指导。又如,家具机械近年技术进步非常迅速,板式家具生产中的封边机、多排多轴钻床、宽带砂光机、油漆涂饰机械和数控加工中心等出现了很多新技术、新功能和新结构,因此家具机械教材应该密切跟踪家具机械的发展趋势和动向,处理好家具生产工艺中基本机械（如平刨、压刨、圆锯）、主力机械（如四面刨、双端铣床、裁板锯）和新型机械（如封边机、多排多轴钻床、数控加工中心）的关系,既要考虑实际生产的需要,又要处理好学生学习时的认知规律,由机械加工的基本功能入手,逐步扩展机械在木材制品加工中的用途,并过渡到新型机械的结构和应用,根据实际生产需要调整教材内容,淘汰过时的机械。按照木材科学与工程专业培养目标的要求,家具机械教材的重点放在机械功能的介绍方面,主要内容包括机械结构、适用的工艺加工、适用的产品类型和生产规模等应在教材中有比较明确的交待。

（二）以实践价值为尺度,删减教材内容

应用技术型本科教育的一个重要特点,就是强调实践,即把理论与实践紧密联系,用理论指导实践,在实践中检验理论的有用性和有效性,这决定了应用技术型本科教材建设应以实践价值为尺度选择教材内容。值得注意的是,所指的实践价值,并不局限于解决某一局部问题或当前工作有效的理论,也不局限于实际生产应用中的操作方法和技巧,还应该包括对学生发展有益、终身有用的理论[3]。这里的关键是“度”的把握。随着我国木材工业和家具工业规模的扩大,行业分工日益明确,社会化配套服务日益完善,木材加工和家具企业的工程技术人员基本不需要设计刀具和机械,这些工作主要由专业配套供应商来完成。因此,2005年版的木材切削原理与刀具教材体系与1983年版的教材相比,增加了木材切削加工表面质量评价;增加了影响铣削、磨削和锯切加工质量的因素,减少了铣刀设计的内容;增加了典型铣刀介绍和铣刀选用;增加了硬质合金镶焊齿圆锯片齿形、角度参数的选用;增加了木工刀具使用寿命评价和耐磨损技术;增加了聚晶金刚石刀具材料、液压夹紧套轴铣刀结构、激光切削、高压射流切削、振动切削新技术、刀具刃磨方法等内容。

（三）以能力培养为依据,活化基础理论

应用技术型本科人才的培养目标是从事实际工作的高层次专门人才,而不是从事理论研究的学术型人才。这就决定了教材编写必须要活化基础理论,将基本理论融入生产实际应用,强调应用理论解决实际问题,强化在实践中运用理论能力的培养。因此,教材编写必须贴近工业生产现实,把理论知识与生产实践有机结合。用适宜的理论解剖生产实践中的典型案例,把解决实际问题的过程上升到理性的角度进行思维。这就要求教材编写人员了解生产实际状况,了解课程体系中基础理论与生产实践的结合点。例如,木材切削原理与刀具课是木材科学与工程专业的一门必修专业基础课,课程的基本要求包括理论知识和操作技能两个方面。在理论知识方面,要求学生掌握木材切削的基本原理与知识,为分析、解决与切削有关的工艺与设备问题打下基础;掌握典型刀具的设计理论与知识,为独立选用、改进设计刀具打下基础。在实际操作技能方面,要求学生通过课程的学习能正确绘制刀具设计工作图,编写设计计算说明书,具有应用基本理论分析解决切削加工质量问题的能力,了解常用木工刀具的修磨、检测技能。因此,我们在木材切削原理与刀具教材中增加了木质工件表面质量检测评价、加工精度和刀具使用寿命以及选择调整切削参数、优化加工质量的方法。木工机械教材、家具机械教材中的机械结构部分,不介绍或少介绍为什么设计或选择这样的结构,而花大量的篇幅介绍机械的工艺可能性、机械的特点、适用的产品类型和生产规模等,培养学生选择和使用机械的能力,为选择和使用机械打下良好的基础。

（四）以目标要求为指南,凸显时代特征

面对当前的改革和发展进程,应用技术型本科教材建设既不能片面追求稳定性、无视新生事物的发展变化,也不能刻意追求其新颖性、把各种新内容都纳入教材之中,而应该把握时代的脉搏、根据应用技术型本科人才培养目标的要求,以发展的新颖性为前提、以长效的实用性为标准,在正确处理继承和发展关系的基础上,将那些能够反映工业生产发展方向、或带有规律性的最新动态和前沿知识纳入教材之中[3]。传统家具结构多采用榫卯方式结合,制品零部件由方榫头和方孔完成连接。随着家具工业化、规模化生产模式的推进,家具制品多以圆棒榫和五金连接件结合。因此,家具结构设计教材中圆棒榫和五金连接件结合家具部件的强度和刚度分析成为重点内容,家具机械教材中多排多轴钻床成为主要内容而取代了开榫机和榫槽机的部分内容。为满足耐磨强化地板的切削,木材切削原理与刀具教材中金刚石刀具成为必不可少的内容,这些变化都体现了工业生产发展的需要和时代的特色。

（五）以洋为中用为准则,开阔学生视野

编写教材一定要有国际意识和国际视野。引进和吸收外国同类教材中的先进内容,将那些带有共性和规律性的东西纳入教材之中,为我所用。但任何一个国家都有自己特定的国情,教材编写除了应该遵循共性和带有规律性的东西以外,都应该与自己的国情相适应。要通过教材内容培养学生的国际意识,启发学生的国际化思维;切忌东拼西凑、生搬硬套,把不适合中国国情的一些内容塞进教材之中。例如,2005年版的木材切削原理与刀具教材与1983年版的木材切削原理与刀具教材相比,在内容的取舍和次序安排上,参考借鉴了美国和日本同类教材的内容,增加了大量新技术和研究成果,如激光切削、振动切削和高压射流切削、金刚石刀具、液压套轴夹紧等新技术,刀具磨损和耐磨损技术、加工表面质量评价、木材磨削效率和影响因素、刀具刃磨等新研究成果。

（六）以学生本位为原则,增强教材可学性

教材是为学生服务的,教材建设必须坚持为学生服务的思想,体现学生本位的原则[4]。这就要求我们在课程内容的选择、学科方法的应用、教材体系的构架、教学案例的组织等方面,都要考虑其是否有利于学生素质的提高、是否有利于学生能力的培养、是否有利于学生知识的合理构建。把教材的可读性和可接受程度放到重要位置,尽可能地采用学生喜闻乐见的表达方式,提高学生的学习兴趣。教材编写中还应该体现弹性原则,除了满足大多数学生的需要以外,还应该给少数学生特别是那些优秀学生或对某一课程有浓厚学习兴趣的学生留有一定的学习空间。在知识结构的组织上,根据课程特点可适当安排选学的有关内容,如木材切削原理与刀具教材中激光切削、振动切削和高压射流切削技术等内容。但是教材编写切不可按学术专著性质组织内容、确定编写次序等。

二、应用技术型专业教材编写的创新

培养创新型人才,关键在于开阔学生的思想,激发研究问题的兴趣和拓展引导学生的研究方向。当前的教学改革措施主要是放在知识更新、实验教学及教学方法的改革上,而忽略了教材在创新性方面所起的作用。

（一）木材科学与工程专业教材的准确定位

教材不是专著,不能不考虑使用教材的对象。要编写适合于本科教学用的教材,一方面不能完全脱离木材科学与工程研究开发领域、木材工业行业技术水平、教学历史;另一方面教材也不能一味地适应工程实际的现状,而是要对工程现状有一定的提高,要随着学科的发展而及时调整和更新内容。教材要将直接了当的“叙述”转化为挑战性的问题,把学生从被动地接受知识引导到主动探求知识的轨道上来。《学习的革命》中有一句名言：“人的头脑不是一个要被填满的容器,而是一支需被点燃的火把。”学生学习中最需要的是“具有挑战性的问题”[5]。渴望挑战是求知的动力,教材应保护和激发学生求知的积极性,应在传授基础知识后,对某些学生经过努力可能解决的问题留出充分的思维空间,引导学生进行探索。很多工程技术方案并不是唯一的选择,一个工程项目的实施方案有很多种,各实施方案均有利有弊。工程技术人员的工作是分析方案的利弊得失,根据产品的实际需求,综合技术和经济两方面因素,突出重点,以最小代价获得最大的收益。例如,一个特定的木制平面工件,可以选择锯切、铣削或磨削加工,但工件表面质量要求不同,不同的切削加工方式耗费的工时和动力也不同,如何选用加工方式,满足消耗小、收益大的要求就是一个挑战。

（二）教材应强化基本概念、基本理论和基本方法,而淡化繁琐的数学推导与数学运算

木材科学与工程专业的毕业生将来是从事工程技术的技术人员,在切削理论和刀具课中应将力学、刀具材料和刀具结构,切削过程中刀具与工件相互作用等基本概念和理论融合于工程实践的思维中,注重这些理论和公式在工程实际中的应用,而不必在教材中花大量的篇幅推导这些理论、计算公式。这样,才能使学生具备良好的工程素质,才能在工程实践中做到正确的定性分析。

（三）教材内容中要加强工程概念

教材中的工程实际问题对于培养学生的创新精神,提高学生的素质是非常重要的。同时,也更有利于与后继专业课程相衔接,使学生认识到木材解剖、木材物理、木材化学,木材中水分和物质传递,木材切削和木材胶合等基本理论是木材和木质材料加工工程问题分析的基础,是不可缺少的。木材切削理论和胶合理论课程的特点是既有抽象概念,又密切联系工程实际。实际问题的解决能使学生有成就感,激发其学习兴趣,培养其能力,增强其自信心。当然,实例亦应创新,避免重复或雷同。

（四）教材要有启发性,处理好一般与特殊、分解与综合之间的关系

利用对特殊情况的认识来启发学生对一般情况的理解,或利用对一般情况的认识来启发学生对特殊情况的理解。要善于提出问题,在教材的章节之前提出问题,要让学生带着问题进行学习、进行思考。教材也应为学生留出充分的思维空间,提出一些问题让学生去独立思考。例如,在木材切削理论中减小切削刀具的每齿进给量可以提高加工工件的表面质量,这是一般的共识。在工程实践中多采用多刀齿铣削和圆锯锯切,但是在实际应用中圆锯锯齿达到一定数量后,锯切表面质量反而下降,在分析造成这种情况的原因中引出了刀具容屑能力和圆锯片动态稳定性两个概念,以及闭式切削和切削热引起的锯片失稳问题。从一个特例引出一般的工程问题。

（五）教材要分层次,基础与提高相结合

因材施教是传统教育的精华之一,教材中针对不同层次的学生应有不同的内容,至少应包括2个层次：一个基本层次;一个提高层次。在每一章里有1节或2节,全书有2～3章内容作为提高层次的内容,以便于教师根据生产实际应用状况而取舍。所有的学生应达到基本层次的要求,而优秀学生和有特殊需要的学生,可选修高层次的内容,为优秀学生的成长创造良好的条件。但教材应按教学基本要求确定内容,教材内容切忌过度拔高、超出教学大纲的要求。

教材是教师备课、授课的基本依据和参考。同时教材也为学生提供专业领域全面系统的知识,指导学生进行工程实践。因此,教材建设是高等学校建设的一项基本内容,高质量的教材是培养合格人才的基本保证。国家教委提出：“为适应高等教育面向现代化、面向世界、面向未来,培养又红又专高级专门人才的需要,高等学校的教材要以改革的精神,向多样化发展;要研究和吸收各国教材的长处,形成自己的特色;要努力提高教材的思想性、科学性、启发性、适合我国情况的先进性和教学的适用性。”这就要求必须重视高等教育教材改革与建设工作,编写和出版高水平的教材。没有适用的教材,提高教学质量只能是一句空话。对于木材科学与工程这样的应用技术型专业来说,行业性特点非常明显,毕业生就业去向基本明确,专业教材必须理论联系实际,建立务实求真、学以致用的工程技术理念,为培养高素质工程技术人才服务。因此,建议专业指导委员会分门别类地进行指导,针对专业特点,由各高校或高校联合编写特色鲜明的木材科学与工程教材,为提高我国木材加工业的技术水平发挥高等教育应有的作用。

[1] 王颢.还原教材——以历史的眼光看高校教材的发展[J].黑龙江高教研究,2005（1）：69-71.

[2] 董少英.高校教材建设与教材管理[M].北京：航空工业出版社,1993.

[3] 乔军,富强.教材建设概论[M].北京：国防工业出版社,2007.

[4] 陈益芳.以“质量工程”带动优秀教材建设[J].科教文汇（上旬刊）,2009（5）：103.

[5] 李健,贾玉革,左毓秀,等.教学团队建设中的机制创新与实践[J].中国高等教育,2009（10）：28-29.

木材科学与工程国家特色专业建设项目资助（TS10040）

（责任编辑 张仕固）