《木材切削原理與刀具》數字化教材建設的探索

郭曉磊+邱學海+朱兆龍

摘 要：隨著信息技術的發展與創新，高等教育加速了《木材切削原理與刀具》教材數字化的進程。同時，為了與國際切削技術接軌，力求客觀準確地反映當今國內外木工刀具先進水平，體現出專業基礎課教材時代性。這就要求教學和管理、課堂和網絡等各方面緊密結合，使傳統的教學模式向動態的、及時的交互學習模式轉變。“木材切削原理與刀具”是一門較難的專業基礎課程，對于不同的授課對象，在課程內容、教學方法、教學手段、教材選擇等方面都存在適當、適用及取舍的問題。文章通過數字化教材在“木材切削原理與刀具”教學實施中的體現，闡述了高校加快建設數字化教材的進程的重要意義。

關鍵詞：數字化教材；《木材切削原理與刀具》；高等教育

木工刀具應用新技術的不斷發展影響著木材切削原理的教學模式和教學方式，《木材切削原理與刀具》教材是研究木材切削過程中的基本規律、標準刀具的選型與使用、非標準刀具設計原理與方法的一門技術學科。該課程是與生產實踐緊密聯系的，涉及知識面較廣。因此，學生還需閱讀有關手冊、樣本，特別要重視生產實踐，參加生產線的調試與維護的工作實踐，這樣才能做到理論聯系實際，提高解決實際問題的工作能力。傳統教材在講授方面存在不生動、枯燥等問題，信息技術的不斷發展也使傳統的教材面臨了新的挑戰和機遇，為了進一步提高《木材切削原理與刀具》教材管理水平和服務水平，就必須改革傳統的教材管理手段，大力推行教材管理數字化建設。

一、數字化教材建設的背景分析

1.國內外數字化教材的發展現狀

（1）國外發展現狀。國外數字化教材應用發展進程較國內快得多。一方面，由于國外熟悉互聯網的年輕一代成長較快以及近年來國外電子教材整體技術得到了持續改進；另一方面，國外很多國家的版權保護情況較好，公眾普遍具有知識產權觀念，使電子教材的使用和產業發展呈激增之勢。美國、英國的大學出版商紛紛進入數字化教材發行領域，以提供給讀者除紙質教材外更多的購書選擇。目前主要有以下形式：一種形式是出版公司和閱讀器電子公司合作；另一種形式是在線出版學習模式，即出版公司和網絡公司合作。

（2）國內發展現狀。數字化戰略正在我國進一步推進，各大出版社都相繼建立了電子出版相關部門，從加強認識到實際運營，從圖書配套到平臺構建，數字化教材與傳統教材正呈現出互補的發展趨勢。國內一些著名的圖書網站也相繼增設了電子圖書一欄，從而使獲取方式得到了極大便利。隨著我國高等教育數字化學習資源的需求日益增長，我們應該在充分發揮資源優勢、加快教材數字化建設的基礎上，力圖在資源庫建設方面有所突破，以實現傳統教材的數字化轉型。

2.我國數字化教材發展面臨的問題

無論在國外還是國內，數字化教材出版應該說都是新生事物，有很多問題亟待解決。尤其是在國內，問題更加突出，主要有兩個方面。

（1）版權保護意識。電子產品的特殊形式，極易被復制盜版，且我國版權保護還有待加強，使教師在建設數字化教材時有諸多顧慮。

（2）閱讀習慣或觀念。紙質教材成為教材主體的形態已存在多年，是一整套逐漸形成且日趨完善的教學體系，師生接受起來比較容易，因此數字化教材替代紙質教材還需要一個過程。

二、數字化教材在木工刀具教學環境中的優勢

第一， 數字化教材容量大，便于修改、更新。例如，傳統的鋸、銑、刨、磨、鉆等木材加工方式會產生大量的切屑。為了減少切屑損失，提高木材的利用率，提高加工質量和勞動生產率，這就需要不斷修改、更新加工方法，以及特種加工在木材加工中應用的探索。第二，數字化教材生動、形象， 有助于提高學生學習的興趣和效率。例如，帶鋸條有不同的形狀和齒形，不同的加工條件需要合理的選擇，但齒形的相似對學習增加了難度，采用動畫可以直接把加工材料和鋸條相對應，對于學生學習接受相對容易。第三，數字化教材可以超越時間限制，課堂上存有疑惑的知識可以下課后再重新鞏固學習。第四，數字化教材可以超越時空限制，模擬再現情景。例如，它可以在計算機中模擬再現刀具切削情景過程，省去一些不必要的實物演示和實驗，減少刀具的磨損和設備的損耗。

三、靈活有效地運用數字化教材

在數字化教材使用過程中，教師應該將傳統教學手段和現代教學手段相結合，靈活有效地運用數字化教材。通過多年的教學實踐，筆者認為“木材切削原理與刀具”課程教學過程需要根據課程各章節內容的不同特點采用相應合適的教學輔助手段，才能取得最佳效果。為此，我們采取了銀幕加黑板的方式，并進行以下教學嘗試，取得了很好的教學效果。例如，教學內容中需要講解“銑刀結構”時，可以制作或選用相關動畫配合電子教案講課，因為動畫可以將無法拍攝的零件構造和切削過程很形象地表達出來，促進學生對知識的理解。又如，“切削力和切削功率推導”等內容采用傳統的教學手段在黑板上完成，因為黑板的板書速度較適合于邊寫邊解說的內容。再如，在講授“抽象的刀具磨損”時盡可能首選應用音像制品配合電子教案講課，因為錄像具有直觀、真實等特點，可以使學生看到真實的磨損過程，易懂、易接受。

四、發展趨勢

用近代試驗手段深入研究木材切削，木材切削的科學研究包括理論研究和實驗研究兩個方面。由于木材切削是一個十分復雜的過程，影響因素眾多而又相互關聯，因此，到目前為止，實驗研究仍在木材切削研究中占有主要地位。近年來，木材切削實驗技術有很大的發展和提高，出現了不少新的試驗方法和新儀器。

掃描電鏡、透射電鏡、能譜儀、電子探針、離子探針、俄歇譜儀等已在木材切削實驗研究中得到應用，使切削變形過程的機理和刀具磨損本質的研究取得了突破性進展，達到了新的高度；新型高剛度、高靈敏度熱像儀的應用使切削、磨削區的溫度可以直接被測量；切削過程的自動在線檢測方法的應用，使切削加工自動化和自適應控制的實現有了可能；用計算機程序分析帶鋸振動和穩定性：用頻譜分析儀器測定鋸片的適張度；試驗數據的計算機自動采集和一些現代數據處理方法的實際應用，使切削實驗技術得到新的提高。所有這些不僅發展和提高了木材切削試驗技術，而且大大提高了木材切削技術的研究和應用水平。

總之，數字化教材建設需要在教學過程中不斷總結經驗，合理調整教學方法，并在有條件的學校盡量提供必要的實驗設備，創造好的實訓條件，在教學方法上借助多媒體激發學生的學習興趣，使學生真正提高動手能力，做到學有所獲、 學為所用。

參考文獻：

[1]夏之翠.我國數字化教材未來發展淺析[J].出版廣角，2010（12）：54-55.

[2]鄧建青.數字化教材創新的淺思考[J]. 出版廣角，2014（8）：48-49.

[3]蔡雪峰，趙湘慧.數字化教材研究與應用[J].中國大學教學，2009（1）：95-96.

（作者單位：南京林業大學材料科學與工程學院）endprint