《木材切削原理与刀具》数字化教材建设的探索

郭晓磊+邱学海+朱兆龙

摘 要：随着信息技术的发展与创新，高等教育加速了《木材切削原理与刀具》教材数字化的进程。同时，为了与国际切削技术接轨，力求客观准确地反映当今国内外木工刀具先进水平，体现出专业基础课教材时代性。这就要求教学和管理、课堂和网络等各方面紧密结合，使传统的教学模式向动态的、及时的交互学习模式转变。“木材切削原理与刀具”是一门较难的专业基础课程，对于不同的授课对象，在课程内容、教学方法、教学手段、教材选择等方面都存在适当、适用及取舍的问题。文章通过数字化教材在“木材切削原理与刀具”教学实施中的体现，阐述了高校加快建设数字化教材的进程的重要意义。

关键词：数字化教材；《木材切削原理与刀具》；高等教育

木工刀具应用新技术的不断发展影响着木材切削原理的教学模式和教学方式，《木材切削原理与刀具》教材是研究木材切削过程中的基本规律、标准刀具的选型与使用、非标准刀具设计原理与方法的一门技术学科。该课程是与生产实践紧密联系的，涉及知识面较广。因此，学生还需阅读有关手册、样本，特别要重视生产实践，参加生产线的调试与维护的工作实践，这样才能做到理论联系实际，提高解决实际问题的工作能力。传统教材在讲授方面存在不生动、枯燥等问题，信息技术的不断发展也使传统的教材面临了新的挑战和机遇，为了进一步提高《木材切削原理与刀具》教材管理水平和服务水平，就必须改革传统的教材管理手段，大力推行教材管理数字化建设。

一、数字化教材建设的背景分析

1.国内外数字化教材的发展现状

（1）国外发展现状。国外数字化教材应用发展进程较国内快得多。一方面，由于国外熟悉互联网的年轻一代成长较快以及近年来国外电子教材整体技术得到了持续改进；另一方面，国外很多国家的版权保护情况较好，公众普遍具有知识产权观念，使电子教材的使用和产业发展呈激增之势。美国、英国的大学出版商纷纷进入数字化教材发行领域，以提供给读者除纸质教材外更多的购书选择。目前主要有以下形式：一种形式是出版公司和阅读器电子公司合作；另一种形式是在线出版学习模式，即出版公司和网络公司合作。

（2）国内发展现状。数字化战略正在我国进一步推进，各大出版社都相继建立了电子出版相关部门，从加强认识到实际运营，从图书配套到平台构建，数字化教材与传统教材正呈现出互补的发展趋势。国内一些著名的图书网站也相继增设了电子图书一栏，从而使获取方式得到了极大便利。随着我国高等教育数字化学习资源的需求日益增长，我们应该在充分发挥资源优势、加快教材数字化建设的基础上，力图在资源库建设方面有所突破，以实现传统教材的数字化转型。

2.我国数字化教材发展面临的问题

无论在国外还是国内，数字化教材出版应该说都是新生事物，有很多问题亟待解决。尤其是在国内，问题更加突出，主要有两个方面。

（1）版权保护意识。电子产品的特殊形式，极易被复制盗版，且我国版权保护还有待加强，使教师在建设数字化教材时有诸多顾虑。

（2）阅读习惯或观念。纸质教材成为教材主体的形态已存在多年，是一整套逐渐形成且日趋完善的教学体系，师生接受起来比较容易，因此数字化教材替代纸质教材还需要一个过程。

二、数字化教材在木工刀具教学环境中的优势

第一， 数字化教材容量大，便于修改、更新。例如，传统的锯、铣、刨、磨、钻等木材加工方式会产生大量的切屑。为了减少切屑损失，提高木材的利用率，提高加工质量和劳动生产率，这就需要不断修改、更新加工方法，以及特种加工在木材加工中应用的探索。第二，数字化教材生动、形象， 有助于提高学生学习的兴趣和效率。例如，带锯条有不同的形状和齿形，不同的加工条件需要合理的选择，但齿形的相似对学习增加了难度，采用动画可以直接把加工材料和锯条相对应，对于学生学习接受相对容易。第三，数字化教材可以超越时间限制，课堂上存有疑惑的知识可以下课后再重新巩固学习。第四，数字化教材可以超越时空限制，模拟再现情景。例如，它可以在计算机中模拟再现刀具切削情景过程，省去一些不必要的实物演示和实验，减少刀具的磨损和设备的损耗。

三、灵活有效地运用数字化教材

在数字化教材使用过程中，教师应该将传统教学手段和现代教学手段相结合，灵活有效地运用数字化教材。通过多年的教学实践，笔者认为“木材切削原理与刀具”课程教学过程需要根据课程各章节内容的不同特点采用相应合适的教学辅助手段，才能取得最佳效果。为此，我们采取了银幕加黑板的方式，并进行以下教学尝试，取得了很好的教学效果。例如，教学内容中需要讲解“铣刀结构”时，可以制作或选用相关动画配合电子教案讲课，因为动画可以将无法拍摄的零件构造和切削过程很形象地表达出来，促进学生对知识的理解。又如，“切削力和切削功率推导”等内容采用传统的教学手段在黑板上完成，因为黑板的板书速度较适合于边写边解说的内容。再如，在讲授“抽象的刀具磨损”时尽可能首选应用音像制品配合电子教案讲课，因为录像具有直观、真实等特点，可以使学生看到真实的磨损过程，易懂、易接受。

四、发展趋势

用近代试验手段深入研究木材切削，木材切削的科学研究包括理论研究和实验研究两个方面。由于木材切削是一个十分复杂的过程，影响因素众多而又相互关联，因此，到目前为止，实验研究仍在木材切削研究中占有主要地位。近年来，木材切削实验技术有很大的发展和提高，出现了不少新的试验方法和新仪器。

扫描电镜、透射电镜、能谱仪、电子探针、离子探针、俄歇谱仪等已在木材切削实验研究中得到应用，使切削变形过程的机理和刀具磨损本质的研究取得了突破性进展，达到了新的高度；新型高刚度、高灵敏度热像仪的应用使切削、磨削區的温度可以直接被测量；切削过程的自动在线检测方法的应用，使切削加工自动化和自适应控制的实现有了可能；用计算机程序分析带锯振动和稳定性：用频谱分析仪器测定锯片的适张度；试验数据的计算机自动采集和一些现代数据处理方法的实际应用，使切削实验技术得到新的提高。所有这些不仅发展和提高了木材切削试验技术，而且大大提高了木材切削技术的研究和应用水平。

总之，数字化教材建设需要在教学过程中不断总结经验，合理调整教学方法，并在有条件的学校尽量提供必要的实验设备，创造好的实训条件，在教学方法上借助多媒体激发学生的学习兴趣，使学生真正提高动手能力，做到学有所获、 学为所用。

参考文献：

[1]夏之翠.我国数字化教材未来发展浅析[J].出版广角，2010（12）：54-55.

[2]邓建青.数字化教材创新的浅思考[J]. 出版广角，2014（8）：48-49.

[3]蔡雪峰，赵湘慧.数字化教材研究与应用[J].中国大学教学，2009（1）：95-96.

（作者单位：南京林业大学材料科学与工程学院）endprint