《涂料化學(xué)》課程教學(xué)改革探討

劉文龍，張愛(ài)清，秦四勇，程崟家

(中南民族大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

《涂料化學(xué)》是高分子材料與工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)選修課，主要針對(duì)大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生。這門(mén)課程是以《高分子物理》和《高分子化學(xué)》等課程為基礎(chǔ)課程，需要學(xué)生先掌握聚合物的合成原理、聚合物的性能、改性原理等方面的知識(shí)。涂料化學(xué)涉及眾多學(xué)科，雖然作為一門(mén)技術(shù)已經(jīng)被人類使用了幾千年，但是直到20世紀(jì)80年代，涂料技術(shù)才發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)，其涉及的學(xué)科比較多，理論深度比較大且有一些尚未解決或未解釋清楚的問(wèn)題，不斷有新的研究成果誕生，是高分子材料領(lǐng)域一個(gè)比較活躍的方向。由此可見(jiàn)，涂料化學(xué)是一門(mén)難度較高的專業(yè)課。混合教學(xué)模式具有線上線下互補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的教學(xué)模式[1]。但是，教師對(duì)這種混合教學(xué)模式還不夠熟悉，還不能充分發(fā)揮混合教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。這就需要我們及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，引入最新的研究成果，并充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，并篩選出合適的資源，讓學(xué)生利用課余時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)滴滴進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時(shí)，教學(xué)要從傳統(tǒng)的以教師為中心——教師講解，學(xué)生聽(tīng)課，轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為本，如學(xué)生自己收集資料課堂展示等，以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，挺高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。最后，完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系，能夠更加科學(xué)的評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，實(shí)踐能力和創(chuàng)新性思維等方面的能力。

1 課程特點(diǎn)與開(kāi)設(shè)依據(jù)

《涂料化學(xué)》這門(mén)課程主要介紹了涂料的組成與分類，涂料中成膜物質(zhì)的分類、原料、配方設(shè)計(jì)、反應(yīng)原理、合成工藝和改性方法等。這門(mén)課程的學(xué)習(xí)有助于增加高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，使學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，拓展學(xué)生的視野。

我校中南民族大學(xué)是一所直屬國(guó)家民族事務(wù)委員會(huì)的綜合性普通高等院校，學(xué)校以堅(jiān)持面向少數(shù)民族和民族地區(qū)，面向地方，面向全國(guó)，為少數(shù)民族和民族地區(qū)服務(wù)為己任，以培養(yǎng)“應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型”人才為目標(biāo)。少數(shù)民族地區(qū)的主要特點(diǎn)是：物質(zhì)資源豐富，但經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，先進(jìn)技術(shù)缺乏，導(dǎo)致資源利用率低，高附加值產(chǎn)品輸出少。這些地區(qū)有很多天然涂料，具有非常優(yōu)越的性能，亟待開(kāi)發(fā)利用。因此，我校開(kāi)設(shè)《涂料化學(xué)》這門(mén)課程，符合學(xué)校為少數(shù)民族即民族地區(qū)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2 課程現(xiàn)狀

在近年的教學(xué)活動(dòng)中，根據(jù)自身上課實(shí)踐和學(xué)生的反饋，發(fā)現(xiàn)這門(mén)課程存在以下教學(xué)問(wèn)題：

(1)課程內(nèi)容相對(duì)滯后，缺少最新科研實(shí)踐成果

涂料的應(yīng)用在史前時(shí)代就已經(jīng)開(kāi)始，有幾千年的歷史。如我國(guó)秦始皇墓的兵馬俑使用了了彩色的涂料，埃及也很早制備色漆來(lái)裝飾。20世紀(jì)30年代，高分子科學(xué)的發(fā)展為現(xiàn)代涂料的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，50年代隨著石油化工的發(fā)展，各種合成樹(shù)脂、溶劑和助劑相繼出現(xiàn)，使得涂料工藝取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。雖然涂料技術(shù)方面的研究已經(jīng)有近百年的歷史，但是直到 20世紀(jì)80年代，涂料才從一門(mén)技術(shù)發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)。涂料科學(xué)和技術(shù)涉及到高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、電化學(xué)、流變學(xué)、材料科學(xué)、光化學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，一些基本問(wèn)題還沒(méi)有滿意的答案。涂料化學(xué)的發(fā)展需要多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)，是多學(xué)科交叉領(lǐng)域，研究非常活躍，關(guān)于涂料的研究將是高分子材料科學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。涂料科學(xué)的發(fā)展完善，可以促進(jìn)涂料工業(yè)的蓬勃發(fā)展，使涂料產(chǎn)品為社會(huì)創(chuàng)造出更加巨大的經(jīng)濟(jì)利益。

(2)課本理論和實(shí)踐聯(lián)系緊密程度不足

《涂料化學(xué)》是一門(mén)理論和實(shí)踐聯(lián)系比較緊密的學(xué)科，但是受限于目前課堂教學(xué)的形式，和教材內(nèi)容重理論輕實(shí)例的情況，在教學(xué)過(guò)程中容易出現(xiàn)課本理論和實(shí)踐聯(lián)系緊密程度不足。這門(mén)課程的授課方式主要采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式——老師在講臺(tái)上講、學(xué)生在下面聽(tīng)。參考教材側(cè)重于涂料中的成膜物質(zhì)，即幾種常用高分子材料的原料、配方設(shè)計(jì)、反應(yīng)原理、合成工藝和改性方法等，需要識(shí)記的內(nèi)容較多，容易導(dǎo)致學(xué)生興趣下降，心里排斥。盡管通過(guò)多媒體教學(xué)可以使教學(xué)內(nèi)容更加形象直觀，從網(wǎng)絡(luò)上搜集的相關(guān)視頻和實(shí)例可以加深學(xué)生的理解，但學(xué)生仍然無(wú)法實(shí)際觀察和動(dòng)手實(shí)踐，因而無(wú)法通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)加深課本內(nèi)容的理解和記憶，導(dǎo)致所學(xué)知識(shí)理解不深入，掌握不牢固。

(3)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性不足

《涂料化學(xué)》課程開(kāi)設(shè)于大三年級(jí)下學(xué)期。與多門(mén)高分子專業(yè)課程緊密相關(guān)，要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用已學(xué)的專業(yè)知識(shí)。該課程大部分內(nèi)容側(cè)重理論研究，自身相對(duì)乏味。而作為民族類高校，學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，具有的知識(shí)儲(chǔ)備差異較大。有些學(xué)生對(duì)這種專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用要求較高的課程可能表現(xiàn)出消化不良，力不從心。此外，學(xué)生到大三下學(xué)期時(shí)已對(duì)該專業(yè)知識(shí)構(gòu)架有了一定的認(rèn)識(shí)，容易出現(xiàn)自我滿足的心態(tài)，對(duì)所學(xué)知識(shí)興趣不濃。加之學(xué)生即將面臨考研和就業(yè)的選擇，他們的關(guān)注度和精力會(huì)出現(xiàn)傾斜。

3 課程教學(xué)改革策略

為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課程的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，本人結(jié)合其他老師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行了以下改進(jìn)措施，以期優(yōu)化教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

(1)教學(xué)內(nèi)容

《涂料化學(xué)》涉及高分子化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、流變學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，內(nèi)容非常瑣碎龐大。導(dǎo)論部分包括涂料的發(fā)展史，涂料的基本組成及作用，涂料的分類，涂料面臨的挑戰(zhàn)，涂料的發(fā)展方向等等，每一部分都可獨(dú)立成書(shū)。例如涂料的發(fā)展史，史前人類就已經(jīng)開(kāi)始使用涂料，留下了非常精美的漆器等，但是在很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期都使用天然的油性、半油性物質(zhì)作為原料，直到十九世紀(jì)中葉，隨著合成樹(shù)脂的出現(xiàn)，涂料成膜物質(zhì)發(fā)生了根本的變革，形成了合成樹(shù)脂涂料時(shí)期。20世紀(jì)30年代，隨著高分子科學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代涂料的發(fā)展才有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，人們才對(duì)涂料有了系統(tǒng)的、科學(xué)的研究，使得涂料得到了飛速的發(fā)展。20世紀(jì)50年代隨著石油化工的迅猛發(fā)展，各種合成樹(shù)脂、溶劑和助劑相繼出現(xiàn)，使得涂料的性能和功能得到巨大提升。之后，隨著各種人工合成的有機(jī)稀釋劑和表面活性劑的出現(xiàn)，以水為稀釋劑的乳液型涂膜材料得到了廣泛的應(yīng)用，以促進(jìn)涂料工業(yè)的“綠色化”進(jìn)程，水性涂料、高固體份涂料、光固化涂料和粉末涂料得到迅猛發(fā)展，所謂的油漆已經(jīng)不光是油了，涂料與高分子科學(xué)緊密聯(lián)系在一起。第二章講了聚合反應(yīng)原理，包括自由基連鎖聚合的基本概念、高分子化合物的分類、命名和結(jié)構(gòu)、聚合機(jī)理、鏈引發(fā)反應(yīng)，逐步聚合的線型縮聚的動(dòng)力學(xué)、體型縮聚的凝膠現(xiàn)象和凝膠理論，聚合實(shí)施方法和縮聚實(shí)施方法。第三章到第九章按照成膜物質(zhì)劃分的涂料，分別講了醇酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、硅樹(shù)脂等的合成原料、合成原理和應(yīng)用等。第十章講了光固化樹(shù)脂，包括各種溶劑型光固化樹(shù)脂和水性光固化樹(shù)脂的合成，以及光固化樹(shù)脂的應(yīng)用。第十一章講了涂料助劑，包括潤(rùn)濕分散劑、流平劑、消泡劑、光澤助劑、流變劑和水性助劑等。第十二章講了涂料配方設(shè)計(jì)，包括涂料的基本組成，成膜機(jī)理，顏料體積濃度，流變學(xué)和涂膜病態(tài)防治等。第十三到第十五章講了金屬涂料、建筑涂料和木器涂料的特點(diǎn)，組成，配方設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝等。第十六章講了涂料生產(chǎn)設(shè)備與工藝，包括分散設(shè)備、研磨設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備、輸送設(shè)備及涂料生產(chǎn)工藝過(guò)程、質(zhì)量檢驗(yàn)與性能測(cè)試等。

《涂料化學(xué)》作為我院的一門(mén)專業(yè)選修課，只有24課時(shí)，很難在這么短的時(shí)間掌握如此多的內(nèi)容，所以必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減精選。為此，針對(duì)這門(mén)課程的特點(diǎn)以及之前的課程教學(xué)反饋，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以成膜物質(zhì)合成的原料、反應(yīng)原理、改性方法等內(nèi)容為主，以聚酯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、氟硅樹(shù)脂等幾種典型的成膜物質(zhì)為例進(jìn)行講解。對(duì)于涂料配方設(shè)計(jì)(第十二章內(nèi)容)和涂料生產(chǎn)設(shè)備與工藝(第十六章內(nèi)容)，因?yàn)樾枰由钊氲膶I(yè)化學(xué)習(xí)和實(shí)踐，超出了專業(yè)選修課的要求，即通過(guò)選修課，使學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)掌握更加熟練，能夠靈活應(yīng)用，拓展了認(rèn)知范圍，因此對(duì)此部分專業(yè)性很強(qiáng)的內(nèi)容進(jìn)行刪減。對(duì)于第十三章到第十五章內(nèi)容，是按照具體使用對(duì)象劃分的涂料，和第三章到第九章按照成膜物質(zhì)劃分涂料的內(nèi)容有重復(fù)部分，所以刪除了第十三章到第十五章內(nèi)容。為了避免該課程與學(xué)生學(xué)過(guò)的其他課程(如高分子化學(xué))內(nèi)容的重復(fù)，如聚合反應(yīng)原理等，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單回顧式講解。另外，學(xué)生之前學(xué)習(xí)的專業(yè)選修課，如《風(fēng)電絕緣高分子材料》等對(duì)醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂等具體的合成原料、反應(yīng)原理、改性等方面都有所涉及，所以這部分也適當(dāng)簡(jiǎn)略，重點(diǎn)進(jìn)行回顧。從網(wǎng)絡(luò)中搜集相關(guān)的視頻圖片，來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更直觀了解生產(chǎn)設(shè)備和工藝，拓展學(xué)生視野，提高教學(xué)趣味性。也可從當(dāng)前的時(shí)事出發(fā)，比如美國(guó)對(duì)華芯片禁售，聯(lián)系到光刻機(jī)，而光刻機(jī)中的光刻膠就和涂料化學(xué)密切相關(guān)，來(lái)引發(fā)學(xué)生愛(ài)國(guó)熱情和投身科學(xué)研究的興趣，從而為國(guó)家培養(yǎng)急需的科學(xué)技術(shù)人才。

同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外涂料工業(yè)的研究發(fā)展，補(bǔ)充講解了水性涂料、光固化涂料、功能涂料等方面的最新研究成果，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新，以便學(xué)生了解涂料化學(xué)的前沿進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)。

(2)教學(xué)方法

教學(xué)要從以“教師為中心”到“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)變，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[2-3]。如在課堂上開(kāi)展分組討論，學(xué)生查閱資料結(jié)合日常生活進(jìn)行課堂展示等。

選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源，如視頻公開(kāi)課、在線課程等網(wǎng)絡(luò)資源，讓學(xué)生利用課余時(shí)間，進(jìn)行觀看學(xué)習(xí)，零散學(xué)習(xí)，在點(diǎn)點(diǎn)滴滴中學(xué)習(xí)。

學(xué)生實(shí)習(xí)可以找相關(guān)涂料行業(yè)的企業(yè)，使課本理論和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，加深課本知識(shí)的理解掌握，同時(shí)開(kāi)拓學(xué)生工業(yè)視野，使理論研究思維和工業(yè)思維碰撞，激發(fā)學(xué)生的興趣，打破思維局限，提升創(chuàng)新性思維能力。

(3)評(píng)價(jià)體系

《涂料化學(xué)》課程考核包括過(guò)程考核和期末考試，各占50%。其中過(guò)程考核包括上課簽到，課堂習(xí)題和課后作業(yè)三部分，這些評(píng)價(jià)更加側(cè)重于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)理論的考察，而涂料化學(xué)作為一門(mén)需要理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，需要重視學(xué)生實(shí)踐能力的考察。因而，該課程的評(píng)價(jià)體系需要進(jìn)一步優(yōu)化，增大對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考察，如撰寫(xiě)相關(guān)的綜述報(bào)告，做關(guān)于生活中的涂料的課堂分享等等。另一方面，受益于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可以獲得更多更詳細(xì)的數(shù)據(jù)對(duì)學(xué)生的過(guò)程學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如瀏覽學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)資料數(shù)量和時(shí)長(zhǎng)、答題情況、討論回復(fù)的次數(shù)等[4-5]。

期末考試試題要進(jìn)一步優(yōu)化，除了考察學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握，還要考察學(xué)生對(duì)涂料化學(xué)的整體認(rèn)識(shí)，適當(dāng)增加簡(jiǎn)答論述題的比重。

4 結(jié) 語(yǔ)

《涂料化學(xué)》以涂料的理論研究為基礎(chǔ)，注重涂料配方設(shè)計(jì)、改性等實(shí)際應(yīng)用，力求促進(jìn)涂料研究和實(shí)際應(yīng)用想結(jié)合。筆者在以后的教學(xué)過(guò)程中會(huì)及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，線上線下混合教學(xué)，引入最新的研究成果和工業(yè)發(fā)展方向，探討“產(chǎn)-學(xué)-研”一體化的新型教學(xué)模式的改革，以學(xué)生為本，開(kāi)拓其工業(yè)視野。同時(shí)，建立反饋機(jī)制，及時(shí)跟進(jìn)學(xué)生的意見(jiàn)建議，在教學(xué)中不斷改革，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。