高分子材料專業(yè)涂料課程教學(xué)探討

摘要: 本文根據(jù)涂料行業(yè)的發(fā)展對人才的需求及高分子專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定位，提出了在高等院校高分子專業(yè)本科階段加強(qiáng)教授涂料課程內(nèi)容的必要性，結(jié)合高分子專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)探討了涂料課程本科教學(xué)的講授內(nèi)容，并對教學(xué)過程中采用的教學(xué)方法和手段進(jìn)行了探討，還提出了在高分子實(shí)驗(yàn)中開設(shè)與涂料相關(guān)的實(shí)驗(yàn)促進(jìn)教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞: 涂料課程教學(xué)內(nèi)容方法

涂料是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，具有裝飾、保護(hù)、標(biāo)志和賦予物體其它功能的作用，與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高、國家高科技和軍事技術(shù)的發(fā)展有密切的關(guān)系，從某種意義上說涂料工業(yè)的發(fā)展水平是國家現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。隨著高分子材料和科學(xué)的迅速發(fā)展，涂料的主要原料逐步由天然樹脂改成人工合成樹脂。涂料課程是建立在高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)與表面物理、流變學(xué)、材料力學(xué)、腐蝕、粘結(jié)、微生物學(xué)、光學(xué)和顏色學(xué)科基礎(chǔ)上的一門綜合性學(xué)科[1]，但不是這些學(xué)科的簡單加和，而有自身理論。隨著國內(nèi)涂料工業(yè)的快速發(fā)展，涂料行業(yè)需要大量高層次產(chǎn)品開發(fā)和科學(xué)研究人員，為滿足涂料行業(yè)的這種要求，國內(nèi)許多高校的高分子材料專業(yè)、化工專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)相繼開設(shè)了涂料課程。然而，由于開設(shè)時(shí)間不長、可用的教材很少、內(nèi)容多、課時(shí)少，教師難以在短時(shí)間內(nèi)將涂料行業(yè)所需的內(nèi)容講深、講透。為使學(xué)生走向工作崗位后盡快熟悉行業(yè)特點(diǎn)，成為行家里手，涂料課程的本科教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計(jì)就是必須考慮的首要問題。為此，筆者結(jié)合多年從事涂料課程教學(xué)與科研的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合涂料課程的特點(diǎn)，作了一些探討。

一、特點(diǎn)及重要性

涂料是高分子合成的五大材料之一，涂料課程是高分子材料專業(yè)課之一，是一門理論性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，涉及高分子化學(xué)、高分子物理、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、光學(xué)、流變學(xué)、界面學(xué)、顏料學(xué)、工藝學(xué)和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科高度交叉綜合的科學(xué)，但是它不是這些學(xué)科的簡單加和，而是有自身的理論。如涂料用樹脂的分子設(shè)計(jì)與合成理論、溶解理論、成膜和固化理論、顏料分散理論、配方原理及其評價(jià)方法理論、流動(dòng)與流變理論、施工工藝、分析測試方法和手段等[2]。由于不同涂料品種施工方法各異，同樣的涂料品種在不同的底材上使用，其底材的處理方法和施工要求不同，因此，需要根據(jù)使用底材和性能要求選擇相應(yīng)的涂料品種和合理的施工方案。

總體來說，涂料學(xué)科有如下特點(diǎn):內(nèi)容繁雜、涉及學(xué)科眾多，實(shí)際應(yīng)用面廣。涂料科學(xué)對建筑、汽車、飛機(jī)、家電、造紙、印刷等行業(yè)中的有關(guān)研究等均具有重要意義。

二、教學(xué)內(nèi)容

在涂料課程的教學(xué)中，教師應(yīng)既保證一定廣度，又保證一定深度、新度，遵循基本理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，材料宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)合，唯象性討論與數(shù)學(xué)分析結(jié)合的原則，少而精地設(shè)置內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容上，教師對復(fù)雜的、深?yuàn)W的知識點(diǎn)的講解應(yīng)盡可能地簡單化和具體化，利用聯(lián)系發(fā)展觀，對大量的知識點(diǎn)盡可能地進(jìn)行聯(lián)系和統(tǒng)一，使學(xué)生迅速并全面地掌握涂料的基礎(chǔ)知識，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān);引入學(xué)科前沿。近年來高分子科學(xué)發(fā)展迅猛，每年都有大量學(xué)術(shù)論文發(fā)表，傳道、授業(yè)、解惑的教師必須緊跟學(xué)科發(fā)展趨勢，超越課本，在授課時(shí)穿插新進(jìn)展。根據(jù)課程特點(diǎn)及重要性，結(jié)合高分子材料專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)涂料課程的教學(xué)時(shí)間安排，教師在教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)講授以下內(nèi)容:

1.涂料概述

主要介紹涂料的概念、組成、作用、分類、發(fā)展概況和發(fā)展趨勢，使學(xué)生掌握涂料和油漆的基本概念、分類和作用，了解涂料的發(fā)展歷史和面臨的挑戰(zhàn)，懂得涂料的發(fā)展趨勢和方向，激發(fā)學(xué)生對涂料的興趣，投身于涂料行業(yè)中，為以后進(jìn)行涂料的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

2.合成樹脂及其在涂料中的應(yīng)用

涂料用合成樹脂也就是成膜物，是涂料中的最重要成分，對涂料的性能起著主要作用。本章重點(diǎn)介紹在涂料工業(yè)中使用量大面廣的合成樹脂，如醇酸樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯樹脂等品種，特別是醇酸樹脂，因?yàn)樗鼛缀蹩梢杂迷谒械耐苛掀贩N之中，要掌握它們的組成、合成原理、制備方法、性能和用途等。這是高分子材料專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)涂料課程的優(yōu)勢，因?yàn)檫@些內(nèi)容在高分子化學(xué)、聚合物基復(fù)合材料、高分子合成等其它課程中也有簡單介紹，但具有不同的側(cè)重點(diǎn)，應(yīng)講清講透，這是提高涂料性能的關(guān)鍵所在。

3.溶劑和溶解理論

溶劑用于溶解成膜樹脂，涂料在成膜后，溶劑基本上全部揮發(fā)到大氣中去，其中溶劑包含有機(jī)溶劑和水，由于有機(jī)溶劑對人體和環(huán)境都有很大的危害，因此應(yīng)盡量減少有機(jī)溶劑的使用。在涂料課程的教學(xué)中，教師應(yīng)使學(xué)生掌握溶劑的類型、溶解性、毒性、揮發(fā)性，學(xué)會根據(jù)溶解理論選用溶劑或混合溶劑改善涂料性能，了解它對環(huán)境和人類的危害，盡量使用無毒無害的有機(jī)溶劑，或使用高固體份涂料、水性涂料和粉末涂料，開發(fā)綠色環(huán)保涂料，減少溶劑對環(huán)境和人類的危害。

4.顏料及分散理論

顏料和填料賦予涂料所需要的顏色、遮蓋底材，改變涂料的流變性能，降低成本。如何使之在涂料中穩(wěn)定分散是教學(xué)的重點(diǎn)。

5.涂料的成膜理論

包括涂料施工在被涂物件表面和使其形成固態(tài)的連續(xù)的涂膜兩個(gè)過程。主要講授涂料常見的幾種施工方法，如刷涂、噴涂、浸涂和靜電噴涂，也介紹各種材料的表面處理方法。學(xué)生通過教學(xué)能明白“三分涂料，七分施工”的道理，懂得涂料施工的重要性，掌握溶劑性涂料和乳膠漆成膜的原理。

6.涂料的性能評價(jià)

本章主要學(xué)習(xí)涂料的力學(xué)性能及其涂膜性能的檢測方法，包括涂料的原始狀態(tài)、貯存性能、施工性能、成膜性能、機(jī)械性能、粘結(jié)性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測的特點(diǎn)是以物理檢測為主、以漆膜質(zhì)量檢驗(yàn)為主，學(xué)會使用各種涂料檢測設(shè)備。

三、教學(xué)方法

教學(xué)過程中采取怎樣的教學(xué)方法，應(yīng)視課程性質(zhì)、特點(diǎn)和內(nèi)容來定。教改目的就是改革和優(yōu)化教學(xué)模式，按不同教學(xué)內(nèi)容采取相應(yīng)手段和方法，來提高教學(xué)質(zhì)量、減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

1.教師引導(dǎo)

教師是教學(xué)改革的主體，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用是教改成功的關(guān)鍵。為讓學(xué)生能進(jìn)行課程銜接及為課后自學(xué)鋪墊，每次課開始時(shí)應(yīng)對上節(jié)課內(nèi)容簡單回顧，以勾起學(xué)生的記憶，結(jié)束時(shí)對下次課內(nèi)容提要，以有利于學(xué)生自學(xué)。另外，學(xué)生在課堂上有發(fā)言的欲望，如能正確引導(dǎo)，增加學(xué)生討論環(huán)節(jié)，能夠起到很好的效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但限于教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)的矛盾，往往無法展開。

2.理論聯(lián)系實(shí)際

涂料是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的交叉學(xué)科，理論知識比較晦澀，必須與實(shí)際結(jié)合才能使學(xué)得的知識深化和牢固，也才能引起學(xué)生的興趣。在理論基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生往往感覺內(nèi)容艱深，興趣不大，而當(dāng)與實(shí)際背景結(jié)合，目前，涂料行業(yè)快速發(fā)展，油漆和涂料廠遍地開花，學(xué)生可以去涂料生產(chǎn)廠和使用部門參觀和學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)涂料生產(chǎn)方法和檢測方法，了解生產(chǎn)設(shè)備和檢測儀器設(shè)備，知道施工方法與涂裝的產(chǎn)品。特別是與當(dāng)前比較熱的汽車、航天、生物、軍事等結(jié)合時(shí)，學(xué)生往往很有興致，注意力高度集中，因此將理論知識寓于合適的實(shí)際背景中進(jìn)行講授，效果明顯。

3.采用多媒體教學(xué)[3]

教師無法強(qiáng)迫學(xué)生學(xué)習(xí)，只能指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，在教學(xué)過程中起引導(dǎo)作用。多媒體教學(xué)手段是將文字、聲音、圖象、動(dòng)畫等集合在一起通過課堂教學(xué)來實(shí)施，通過多種方式來刺激學(xué)生的感官，促進(jìn)學(xué)生開展記憶、思考、探討等活動(dòng)，使教學(xué)內(nèi)容從單調(diào)的文字形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N生動(dòng)的形式，將枯燥乏味的理論知識變得直觀、形象，使學(xué)生更易理解所學(xué)內(nèi)容。多媒體教學(xué)通過聲像可以刺激學(xué)生的好奇心，突出重點(diǎn)，有利于學(xué)生掌握知識點(diǎn)，還可以加大信息量，減少板書量，在有限的課時(shí)內(nèi)講授更多知識，同時(shí)可以將可將涂料生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、施工設(shè)備和涂裝后的工件等在屏幕上展現(xiàn)，將過程以動(dòng)畫展示，彌補(bǔ)語言的障礙，加深學(xué)生自己的理解，而不是領(lǐng)悟教師的理解。教師應(yīng)利用網(wǎng)絡(luò)對教學(xué)內(nèi)容適時(shí)更新，做到教學(xué)與科研的互動(dòng)，多引用與課程有關(guān)的實(shí)例，增加了教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生對書本知識的掌握。

4.課堂教學(xué)與課后自學(xué)相結(jié)合

由于教學(xué)時(shí)數(shù)有限，為在有限的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生學(xué)到更多的涂料知識，教師除摒棄傳統(tǒng)板書，采用多媒體對基礎(chǔ)理論等重要內(nèi)容進(jìn)行課堂授課外，也可發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，結(jié)合目前已出版的涂料書籍和研究論文，有選擇地引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)一些應(yīng)用及發(fā)展前沿的內(nèi)容，以作為課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充，使學(xué)生加深理解。

5.開設(shè)實(shí)驗(yàn)課

為加深學(xué)生對涂料理論的理解，在教學(xué)過程中教師應(yīng)配合開設(shè)實(shí)驗(yàn)課。一般應(yīng)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課有醇酸樹脂的制備、苯丙乳液聚合、乳膠漆的制造、涂料性能檢測等，通過實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行涂料生產(chǎn)和科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問題的能力。

四、結(jié)語

涂料行業(yè)快速發(fā)展，已滲透到科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域和日常生活各個(gè)角落，科技含量越來越高，需要大批高層次的掌握涂料的科研和技術(shù)人員，這對高分子材料專業(yè)的畢業(yè)生提出了新要求，我們要積極適應(yīng)這種要求。改革現(xiàn)有的涂料教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，為涂料行業(yè)培養(yǎng)合格的人才，促進(jìn)涂料行業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]洪嘯吟，馮漢保.涂料化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社，2001.

[2]武利民.涂料技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]劉志雄，鄒曉勇，高峰.涂料與涂裝課程教學(xué)改革的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，(3):247.

基金項(xiàng)目:江蘇大學(xué)教學(xué)改革與研究項(xiàng)目資助(JGYB2009087)