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浅谈林化专业木材化学实验课程的改革与创新
木教育 | 7978 view(s) | 2011/03/21
胡华宇 黎跃 陈丛瑾 覃宇奔

摘 要:介绍了当前木材化学实验课程存在的不足,提出进一步加强实验教材建设,改革实验内容,适应社会发展需求;同时提出要加强实验室建设,满足学生创新性、设计性实验需要。

关键词:木材化学,林产化工

A preliminary consideration on reformation and innovation with wood chemistry experiment in forest chemical industry

Abstract:This paper provides information on the weakness of the experiment course“Wood Chemistry”, further strengthens the building of experiment teaching material, and improve the content of experiment, so as to adapt to the social development. The construction of the laboratory should be enhanced to meet the needs of the students’innovation and design.

Key words:
wood chemistry, forest chemical industry


   现代社会强调的是与时俱进,对高等学校教育而言,也强调紧密结合社会实际,培养对社会有用的人才。林产化工专业是传统专业,广西是我国林化大省,林化产 业在广西的经济发展中占有重要的地位,特别是近几年,广西大力种植速生林,纤维板行业方兴未艾,木材制浆造纸工业又已是发展的重点,而这两个行业都与林化 专业基础课程木材化学密切相关。木材化学是林产化工专业的必修课程,是林化专业课程如天然树脂加工、栲胶生产、植物芳香油生产、植物水解工艺、木材热解工 艺、木材制浆造纸工艺等的理论基础[1]。而木材化学实验是检验理论教学的综合应用能力,提高学生动手操作、勤于思考等创新精神的 要求。因此,如何在新形势下进一步发展和完善木材化学课程及其实验内容,是迫切需要解决的问题,特别是实验教学,对培养学生熟练地掌握基本实验技能,培养 学生勤于思考、善于钻研的良好习惯极其重要,因此,从木材化学实验的发展与有利于学生创新能力培养着手,有必要对原有的木材化学实验项目进行修改及创新, 把传统的验证性实验改成综合性特别是设计性实验,调动学生学习的积极性,培养学生动手能力、创新能力及综合运用知识的能力。以下就木材化学的实验改革,谈 谈自己的观点。

1 实验教学内容的改革

  (1)颠覆传统检测手段,提出新型实验方法。传统的木材化学实验,实验内容、方法陈旧滞后,耗时长,实验步骤相对固定,不利于学生学习的积极性和创造 性,但这些实验又是不可或缺的,如原料含水量测定的实验,结果直接影响到综纤维素、木质素、纤维素的测定实验,但含水量测定耗时长达10 h,实验步骤仅仅是直接称样放到烘箱里反复恒重即可,需要的实验操作技能已远离社会需求。学生做这个实验不仅枯燥乏味,而且浪费大量时间而无所事事,一般 可考虑在做此实验时同时安排其它实验的方法,但实验效果仍差强人意,几十个学生一起做也使得实验结果偏差更明显。陈旧的实验手段,落后的仪器设备,呆板的 实验方法与现代社会格格不入,抑制学生的学习兴趣和对新知识、新技术的追求欲望。因此可考虑购买物理检测仪器,如水分测定仪,不仅能迅速测定物质的含水 量,也避免了传统方法测定时要消耗原材料的做法,而且也使学生能接触利用高科技仪器,这可以使原来长达10学时的实验压缩到2学时以内,效果明显,学生的 实验时间压缩了,而且通过使用先进的仪器设备,不仅提高了学生的学习兴趣,而且极大激发了学生的学习热情。

  (2)开设综合性实验,培 养学生理论联系实际的能力。传统的木材化学实验,验证性实验多,综合性、设计性、研究性实验少,各实验相互间相对独立,学生基本是按教材提供的实验步骤按 部就班进行,容易产生松散、消极的思想,造成积极性不高,学习兴趣不大,懒于思考,只会简单机械地照方抓药完成实验,这不利于学生实验技能的提高及创新精 神的培养,如灰分测定的实验,往往只停留在高温处理所得到的残渣,而没有再分析所得残渣中的无机物成分,使学生只停留在灰分的制备过程,却很少考虑灰分中 的组成成分,以及如何检测灰分中的这些组分.这些单一性的实验,缺少综合能力训练的内容,也忽略了与生产实际的有机结合,使学生停留在对任何事物都存在依 赖性的习惯。

  (3)开设设计性实验,培养学生善于思考勤于钻研的能力。原来的木材化学实验,由于学时的限制,仅能安排一些与教学相关 的验证性实验内容,对于初学者而言,为了训练专业基本功很有必要,但对于已进入专业课程学习的学生而言,这类实验很难提起学生学习的兴趣,不利于进一步提 高学生解决问题、分析问题的能力。这种实验教学方式已满足不了当今社会对人才培养的要求,因此必须对实验课进行改革。设计性实验就是要求学生能提出解决问 题的方案并加以实施,有利于学生开动脑筋,运用所学知识解决实验中出现的问题和现象,大大激发学生的求知欲和学习兴趣,有助于学生对所学知识的融会贯通。 如综纤维素测定的实验,实验室采用的是用酸性亚氯酸钠溶液反复处理脱脂木粉的方法,但还有用二氧化氯和碳酸氢铵饱和溶液反复处理脱脂木粉,通氯气再用乙醇 胺的乙醇溶液除木素以获得综纤维素等其它方法。因此在本实验中可让学生自主选择设计实验方案,用不同方法测定综纤维素含量并加以比较,使学生既增长了知 识,同时也加深了对所学知识的理解与掌握,又如木质素的测定实验,原实验方法是用浓硫酸水解法制备,而实际中既可以用其它酸如盐酸水解剖备,也可以用不同 的有机试剂提取获得,因此可设计性更强,这对于学生灵活运用课堂讲授知识,加深理解和记忆能力,促进学生创新能力和主动探索知识的精神意义重大。

  (4)结合实际,调整实验内容,使课堂教学与社会发展紧密结合。广西是林化大省,植物芳香油提取是林化产品生产重要的环节。我国是世界上唯一可以批量提供八角的国家,而广西是我国八角和八角茴香油的集中产地。据2002年统计,广西八角种植面积约32.3万hm2 ,年产茴油1647 t,种植面积与产量分别占全国的85%和90%,外销量占全世界贸易量的80%,拥有较高的国际市场竞争力[2]。 近几年,对植物精油的研究力度不断加大,植物芳香成分的分离及提取已越来越引起重视。但植物精油生产水平仍显粗糙,深加工水平过低,深加工技术人才严重缺 乏,因此要着重培养掌握木材提取分离技术的高科技人才,充分利用建立中国一东盟自由贸易区和发展泛北部湾区域经济合作的大好机遇,不断扩大广西香料产业在 国际上的知名度。此外,广西也是人造板大力发展的区域,近几年来,广西人造板由2001年的60多万m3,发展到2006年的420多万m3,中纤板、刨花板、旋切单板、胶合板发展到700多家,发展势头旺盛[3]。因此,木材化学实验除保留原有的木材成分的分离提取内容外,还应适当增加木材提取物分离及提纯的实验研究,增设木材提取物、木材胶粘剂等方面的实验内容。

  (5)结合实验内容,注意实验内容的延续性,加强实验与教学的联系。木材的加工利用,强调的是综合利用,原有的木材化学实验,实验内容相对独立,没有有 机地结合起来,直接是为获得某一物质而设计实验内容,而不考虑原料问的综合利用问题。建议新实验中,实验的制备及废弃物的分析相结合。如木质素的测定,采 用硫酸水解法,纤维素和半纤维素降解成单糖而溶解在废液中,残渣为木素,废液的成分在原来实验中未予以考虑。事实上,此方法在工业上类似于植物水解生产, 因此水解所得糖份可以考虑进行分析分离,既可测定水解糖的组分,也可表征水解糖的液相色谱,还可应用于糖的微生物发酵制酒精、饲料酵母。这对于学生熟悉使 用现代化仪器,接触现代科技,提高自身能力帮助巨大。此外,所制得的木素也同样可通过红外、紫外色谱等进行分析检验,也可进行木素降解后成分的分析测定, 从而确定木素大分子结构,这就可以把实验与教学内容紧密结合,更有助于学生对课堂讲授知识的理解和接收。

2 实验室建设

  (1)加强实验师资队伍的建设。实验人员素质高低,直接关系到实验教学质量和实验水平的高低。现代科技的发展都朝着精、深、广等方向发展,这要求教师要 有较强的综合知识能力,要有较强的业务水平和教学水平,这对教师的要求极高,不仅要对本专业知识熟悉掌握,而且要对相关学科知识深入了解。如林产化工专 业,不仅要求教师熟悉松脂、植物精油、制浆造纸、活性炭、水解等专业知识,而且要求掌握有机化学、高分子化学、生物化工等相关理论基础。因此,实验教师的 配备和培训极其重要,但目前我院实验指导教师严重缺乏,经常一人身兼数职。现在的实验教学,一般1个指导老师要指导15~20个学生,对于验证性实验基础 实验不成问题,但对于专业实验而且又要求有创新性独特性实验,则教师很难面面俱到,表现在实验课上,学生人数太多指导效果不佳。因此,应加强实验师资队伍 的建设,组织实验人员参加科研课题,了解学科动向,开阔视野,培养创新意识,这既能提高实验教师队伍的素质,也能够引导学生接触学科发展前沿,对学生创新 能力、实践能力的培养意义重大。

  (2)加强实验室建设。高校实验室是进行实验教学、开展科学研究的重要基地。但各专业实验室往往存在 重复建设,表现在仪器设备存在重复购置,利用率低,大型精密仪器不能充分利用。同时又存在实验经费短缺,仪器设备老化、设施落后的现象。这也严重影响了实 验教学质量的提高和学生综合能力的培养。因此,应加大实验室的资金投入,同时注意统筹兼顾,避免仪器设备的重复购置,提高实验设备的利用率,如测定酸溶木 质素时,要采用分光光度计,而林化实验室只有一台旧式的分光光度
2011/03/21