高分子材料專業涂料課程教學探討

摘要: 本文根據涂料行業的發展對人才的需求及高分子專業的培養目標定位，提出了在高等院校高分子專業本科階段加強教授涂料課程內容的必要性，結合高分子專業學生的特點探討了涂料課程本科教學的講授內容，并對教學過程中采用的教學方法和手段進行了探討，還提出了在高分子實驗中開設與涂料相關的實驗促進教學的方法。

關鍵詞: 涂料課程教學內容方法

涂料是一種精細化工產品，具有裝飾、保護、標志和賦予物體其它功能的作用，與國民經濟的發展、人民生活水平的提高、國家高科技和軍事技術的發展有密切的關系，從某種意義上說涂料工業的發展水平是國家現代化的標志之一。隨著高分子材料和科學的迅速發展，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、有機化學、無機化學、膠體化學、表面化學與表面物理、流變學、材料力學、腐蝕、粘結、微生物學、光學和顏色學科基礎上的一門綜合性學科[1]，但不是這些學科的簡單加和，而有自身理論。隨著國內涂料工業的快速發展，涂料行業需要大量高層次產品開發和科學研究人員，為滿足涂料行業的這種要求，國內許多高校的高分子材料專業、化工專業和應用化學專業相繼開設了涂料課程。然而，由于開設時間不長、可用的教材很少、內容多、課時少，教師難以在短時間內將涂料行業所需的內容講深、講透。為使學生走向工作崗位后盡快熟悉行業特點，成為行家里手，涂料課程的本科教學內容和教學方法的設計就是必須考慮的首要問題。為此，筆者結合多年從事涂料課程教學與科研的經驗，并結合涂料課程的特點，作了一些探討。

一、特點及重要性

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課之一，是一門理論性、實踐性很強的課程，涉及高分子化學、高分子物理、有機化學、無機化學、分析化學、光學、流變學、界面學、顏料學、工藝學和計算機等多學科高度交叉綜合的科學，但是它不是這些學科的簡單加和，而是有自身的理論。如涂料用樹脂的分子設計與合成理論、溶解理論、成膜和固化理論、顏料分散理論、配方原理及其評價方法理論、流動與流變理論、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，需要根據使用底材和性能要求選擇相應的涂料品種和合理的施工方案。

總體來說，涂料學科有如下特點:內容繁雜、涉及學科眾多，實際應用面廣。涂料科學對建筑、汽車、飛機、家電、造紙、印刷等行業中的有關研究等均具有重要意義。

二、教學內容

在涂料課程的教學中，教師應既保證一定廣度，又保證一定深度、新度，遵循基本理論與生產實踐相結合，材料宏觀性質與微觀結構分析結合，唯象性討論與數學分析結合的原則，少而精地設置內容。在教學內容上，教師對復雜的、深奧的知識點的講解應盡可能地簡單化和具體化，利用聯系發展觀，對大量的知識點盡可能地進行聯系和統一，使學生迅速并全面地掌握涂料的基礎知識，減輕學生的學習負擔;引入學科前沿。近年來高分子科學發展迅猛，每年都有大量學術論文發表，傳道、授業、解惑的教師必須緊跟學科發展趨勢，超越課本，在授課時穿插新進展。根據課程特點及重要性，結合高分子材料專業學生學習涂料課程的教學時間安排，教師在教學中應該重點講授以下內容:

1.涂料概述

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

2.合成樹脂及其在涂料中的應用

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。本章重點介紹在涂料工業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，因為它幾乎可以用在所有的涂料品種之中，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學生學習涂料課程的優勢，因為這些內容在高分子化學、聚合物基復合材料、高分子合成等其它課程中也有簡單介紹，但具有不同的側重點，應講清講透，這是提高涂料性能的關鍵所在。

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到大氣中去，其中溶劑包含有機溶劑和水，由于有機溶劑對人體和環境都有很大的危害，因此應盡量減少有機溶劑的使用。在涂料課程的教學中，教師應使學生掌握溶劑的類型、溶解性、毒性、揮發性，學會根據溶解理論選用溶劑或混合溶劑改善涂料性能，了解它對環境和人類的危害，盡量使用無毒無害的有機溶劑，或使用高固體份涂料、水性涂料和粉末涂料，開發綠色環保涂料，減少溶劑對環境和人類的危害。

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定分散是教學的重點。

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的連續的涂膜兩個過程。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。學生通過教學能明白“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

本章主要學習涂料的力學性能及其涂膜性能的檢測方法，包括涂料的原始狀態、貯存性能、施工性能、成膜性能、機械性能、粘結性能、戶外耐久性等。懂得涂料檢測的特點是以物理檢測為主、以漆膜質量檢驗為主，學會使用各種涂料檢測設備。

三、教學方法

教學過程中采取怎樣的教學方法，應視課程性質、特點和內容來定。教改目的就是改革和優化教學模式，按不同教學內容采取相應手段和方法，來提高教學質量、減輕學習負擔、培養學生綜合能力。

1.教師引導

教師是教學改革的主體，充分發揮教師的主導作用是教改成功的關鍵。為讓學生能進行課程銜接及為課后自學鋪墊，每次課開始時應對上節課內容簡單回顧，以勾起學生的記憶，結束時對下次課內容提要，以有利于學生自學。另外，學生在課堂上有發言的欲望，如能正確引導，增加學生討論環節，能夠起到很好的效果，提高學生學習的興趣，但限于教學內容和學時的矛盾，往往無法展開。

2.理論聯系實際

涂料是一門理論性和應用性都很強的交叉學科，理論知識比較晦澀，必須與實際結合才能使學得的知識深化和牢固，也才能引起學生的興趣。在理論基礎的學習過程中，學生往往感覺內容艱深，興趣不大，而當與實際背景結合，目前，涂料行業快速發展，油漆和涂料廠遍地開花，學生可以去涂料生產廠和使用部門參觀和學習，學習涂料生產方法和檢測方法，了解生產設備和檢測儀器設備，知道施工方法與涂裝的產品。特別是與當前比較熱的汽車、航天、生物、軍事等結合時，學生往往很有興致，注意力高度集中，因此將理論知識寓于合適的實際背景中進行講授，效果明顯。

3.采用多媒體教學[3]

教師無法強迫學生學習，只能指導學生學習，在教學過程中起引導作用。多媒體教學手段是將文字、聲音、圖象、動畫等集合在一起通過課堂教學來實施，通過多種方式來刺激學生的感官，促進學生開展記憶、思考、探討等活動，使教學內容從單調的文字形式轉變為多種生動的形式，將枯燥乏味的理論知識變得直觀、形象，使學生更易理解所學內容。多媒體教學通過聲像可以刺激學生的好奇心，突出重點，有利于學生掌握知識點，還可以加大信息量，減少板書量，在有限的課時內講授更多知識，同時可以將可將涂料生產設備、檢測設備、施工設備和涂裝后的工件等在屏幕上展現，將過程以動畫展示，彌補語言的障礙，加深學生自己的理解，而不是領悟教師的理解。教師應利用網絡對教學內容適時更新，做到教學與科研的互動，多引用與課程有關的實例，增加了教學內容，加強學生對書本知識的掌握。

4.課堂教學與課后自學相結合

由于教學時數有限，為在有限的時間內使學生學到更多的涂料知識，教師除摒棄傳統板書，采用多媒體對基礎理論等重要內容進行課堂授課外，也可發揮學生主觀能動性，結合目前已出版的涂料書籍和研究論文，有選擇地引導學生自學一些應用及發展前沿的內容，以作為課堂教學內容的補充，使學生加深理解。

5.開設實驗課

為加深學生對涂料理論的理解，在教學過程中教師應配合開設實驗課。一般應開設的實驗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，通過實驗，訓練學生進行涂料生產和科學研究的方法，培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力。

四、結語

涂料行業快速發展，已滲透到科學技術各個領域和日常生活各個角落，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人員，這對高分子材料專業的畢業生提出了新要求，我們要積極適應這種要求。改革現有的涂料教學內容，改進教學方法，為涂料行業培養合格的人才，促進涂料行業的快速發展。

參考文獻:

[1]洪嘯吟，馮漢保.涂料化學[M].北京:科學出版社，2001.

[2]武利民.涂料技術基礎[M].北京:化學工業出版社，2007.

[3]劉志雄，鄒曉勇，高峰.涂料與涂裝課程教學改革的探討[J].科技創新導報，2008，(3):247.

基金項目:江蘇大學教學改革與研究項目資助(JGYB2009087)