《涂料化學》課程教學改革探討

劉文龍，張愛清，秦四勇，程崟家

(中南民族大學化學與材料科學學院，湖北 武漢 430074)

《涂料化學》是高分子材料與工程專業開設的一門專業選修課，主要針對大學三年級的學生。這門課程是以《高分子物理》和《高分子化學》等課程為基礎課程，需要學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。涂料化學涉及眾多學科，雖然作為一門技術已經被人類使用了幾千年，但是直到20世紀80年代，涂料技術才發展成為一門科學，其涉及的學科比較多，理論深度比較大且有一些尚未解決或未解釋清楚的問題，不斷有新的研究成果誕生，是高分子材料領域一個比較活躍的方向。由此可見，涂料化學是一門難度較高的專業課?；旌辖虒W模式具有線上線下互補的優點，是一種新型的教學模式[1]。但是，教師對這種混合教學模式還不夠熟悉，還不能充分發揮混合教學的優勢。這就需要我們及時更新教學內容，引入最新的研究成果，并充分利用網絡資源，并篩選出合適的資源，讓學生利用課余時間點點滴滴進行學習。同時，教學要從傳統的以教師為中心——教師講解，學生聽課，轉換為以學生為本，如學生自己收集資料課堂展示等，以充分發揮學生的主觀能動性，挺高學生學習的興趣。最后，完善教學評價體系，能夠更加科學的評價學生對基礎知識的掌握，實踐能力和創新性思維等方面的能力。

1 課程特點與開設依據

《涂料化學》這門課程主要介紹了涂料的組成與分類，涂料中成膜物質的分類、原料、配方設計、反應原理、合成工藝和改性方法等。這門課程的學習有助于增加高分子材料與工程專業學生的專業知識，使學生理論學習和實踐應用相結合，拓展學生的視野。

我校中南民族大學是一所直屬國家民族事務委員會的綜合性普通高等院校，學校以堅持面向少數民族和民族地區，面向地方，面向全國，為少數民族和民族地區服務為己任，以培養“應用型、復合型、創新型”人才為目標。少數民族地區的主要特點是：物質資源豐富，但經濟相對落后，先進技術缺乏，導致資源利用率低，高附加值產品輸出少。這些地區有很多天然涂料，具有非常優越的性能，亟待開發利用。因此，我校開設《涂料化學》這門課程，符合學校為少數民族即民族地區培養應用型人才的培養目標。

2 課程現狀

在近年的教學活動中，根據自身上課實踐和學生的反饋，發現這門課程存在以下教學問題：

(1)課程內容相對滯后，缺少最新科研實踐成果

涂料的應用在史前時代就已經開始，有幾千年的歷史。如我國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裝飾。20世紀30年代，高分子科學的發展為現代涂料的發展奠定了基礎，50年代隨著石油化工的發展，各種合成樹脂、溶劑和助劑相繼出現，使得涂料工藝取得了長足的發展。雖然涂料技術方面的研究已經有近百年的歷史，但是直到 20世紀80年代，涂料才從一門技術發展成為一門科學。涂料科學和技術涉及到高分子化學、有機化學、無機化學、電化學、流變學、材料科學、光化學等多個學科領域，一些基本問題還沒有滿意的答案。涂料化學的發展需要多學科協同攻關，是多學科交叉領域，研究非?；钴S，關于涂料的研究將是高分子材料科學研究的重點和熱點。涂料科學的發展完善，可以促進涂料工業的蓬勃發展，使涂料產品為社會創造出更加巨大的經濟利益。

(2)課本理論和實踐聯系緊密程度不足

《涂料化學》是一門理論和實踐聯系比較緊密的學科，但是受限于目前課堂教學的形式，和教材內容重理論輕實例的情況，在教學過程中容易出現課本理論和實踐聯系緊密程度不足。這門課程的授課方式主要采用傳統的教學模式——老師在講臺上講、學生在下面聽。參考教材側重于涂料中的成膜物質，即幾種常用高分子材料的原料、配方設計、反應原理、合成工藝和改性方法等，需要識記的內容較多，容易導致學生興趣下降，心里排斥。盡管通過多媒體教學可以使教學內容更加形象直觀，從網絡上搜集的相關視頻和實例可以加深學生的理解，但學生仍然無法實際觀察和動手實踐，因而無法通過實踐操作來加深課本內容的理解和記憶，導致所學知識理解不深入，掌握不牢固。

(3)學生學習的主觀能動性不足

《涂料化學》課程開設于大三年級下學期。與多門高分子專業課程緊密相關，要求學生能夠綜合運用已學的專業知識。該課程大部分內容側重理論研究，自身相對乏味。而作為民族類高校，學生基礎參差不齊，具有的知識儲備差異較大。有些學生對這種專業知識綜合運用要求較高的課程可能表現出消化不良，力不從心。此外，學生到大三下學期時已對該專業知識構架有了一定的認識，容易出現自我滿足的心態，對所學知識興趣不濃。加之學生即將面臨考研和就業的選擇，他們的關注度和精力會出現傾斜。

3 課程教學改革策略

為了增強學生學習本門課程的興趣，提高教學質量，本人結合其他老師的教學經驗，在教學過程中進行了以下改進措施，以期優化教學，提高教學質量。

(1)教學內容

《涂料化學》涉及高分子化學、無機化學、物理化學、流變學等領域的知識，內容非?，嵥辇嫶?。導論部分包括涂料的發展史，涂料的基本組成及作用，涂料的分類，涂料面臨的挑戰，涂料的發展方向等等，每一部分都可獨立成書。例如涂料的發展史，史前人類就已經開始使用涂料，留下了非常精美的漆器等，但是在很長一個時期都使用天然的油性、半油性物質作為原料，直到十九世紀中葉，隨著合成樹脂的出現，涂料成膜物質發生了根本的變革，形成了合成樹脂涂料時期。20世紀30年代，隨著高分子科學的發展，現代涂料的發展才有了堅實的基礎，人們才對涂料有了系統的、科學的研究，使得涂料得到了飛速的發展。20世紀50年代隨著石油化工的迅猛發展，各種合成樹脂、溶劑和助劑相繼出現，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稀釋劑和表面活性劑的出現，以水為稀釋劑的乳液型涂膜材料得到了廣泛的應用，以促進涂料工業的“綠色化”進程，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展，所謂的油漆已經不光是油了，涂料與高分子科學緊密聯系在一起。第二章講了聚合反應原理，包括自由基連鎖聚合的基本概念、高分子化合物的分類、命名和結構、聚合機理、鏈引發反應，逐步聚合的線型縮聚的動力學、體型縮聚的凝膠現象和凝膠理論，聚合實施方法和縮聚實施方法。第三章到第九章按照成膜物質劃分的涂料，分別講了醇酸樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂、氟樹脂、硅樹脂等的合成原料、合成原理和應用等。第十章講了光固化樹脂，包括各種溶劑型光固化樹脂和水性光固化樹脂的合成，以及光固化樹脂的應用。第十一章講了涂料助劑，包括潤濕分散劑、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計，包括涂料的基本組成，成膜機理，顏料體積濃度，流變學和涂膜病態防治等。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，組成，配方設計，生產工藝等。第十六章講了涂料生產設備與工藝，包括分散設備、研磨設備、過濾設備、輸送設備及涂料生產工藝過程、質量檢驗與性能測試等。

《涂料化學》作為我院的一門專業選修課，只有24課時，很難在這么短的時間掌握如此多的內容，所以必須對教學內容進行刪減精選。為此，針對這門課程的特點以及之前的課程教學反饋，優化教學內容，以成膜物質合成的原料、反應原理、改性方法等內容為主，以聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、氨基樹脂、氟硅樹脂等幾種典型的成膜物質為例進行講解。對于涂料配方設計(第十二章內容)和涂料生產設備與工藝(第十六章內容)，因為需要更加深入的專業化學習和實踐，超出了專業選修課的要求，即通過選修課，使學生對專業基礎知識掌握更加熟練，能夠靈活應用，拓展了認知范圍，因此對此部分專業性很強的內容進行刪減。對于第十三章到第十五章內容，是按照具體使用對象劃分的涂料，和第三章到第九章按照成膜物質劃分涂料的內容有重復部分，所以刪除了第十三章到第十五章內容。為了避免該課程與學生學過的其他課程(如高分子化學)內容的重復，如聚合反應原理等，對相關內容進行了簡單回顧式講解。另外，學生之前學習的專業選修課，如《風電絕緣高分子材料》等對醇酸樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂等具體的合成原料、反應原理、改性等方面都有所涉及，所以這部分也適當簡略，重點進行回顧。從網絡中搜集相關的視頻圖片，來豐富教學內容，使學生更直觀了解生產設備和工藝，拓展學生視野，提高教學趣味性。也可從當前的時事出發，比如美國對華芯片禁售，聯系到光刻機，而光刻機中的光刻膠就和涂料化學密切相關，來引發學生愛國熱情和投身科學研究的興趣，從而為國家培養急需的科學技術人才。

同時，結合國內外涂料工業的研究發展，補充講解了水性涂料、光固化涂料、功能涂料等方面的最新研究成果，對教學內容進行及時更新，以便學生了解涂料化學的前沿進展和發展趨勢。

(2)教學方法

教學要從以“教師為中心”到“以學生為中心”轉變，發揮學生的主觀能動性，提高學生的學習興趣[2-3]。如在課堂上開展分組討論，學生查閱資料結合日常生活進行課堂展示等。

選擇適當的網絡資源，如視頻公開課、在線課程等網絡資源，讓學生利用課余時間，進行觀看學習，零散學習，在點點滴滴中學習。

學生實習可以找相關涂料行業的企業，使課本理論和社會實踐相結合，加深課本知識的理解掌握，同時開拓學生工業視野，使理論研究思維和工業思維碰撞，激發學生的興趣，打破思維局限，提升創新性思維能力。

(3)評價體系

《涂料化學》課程考核包括過程考核和期末考試，各占50%。其中過程考核包括上課簽到，課堂習題和課后作業三部分，這些評價更加側重于學生對基礎知識理論的考察，而涂料化學作為一門需要理論和實踐緊密結合的課程，需要重視學生實踐能力的考察。因而，該課程的評價體系需要進一步優化，增大對學生實踐能力的考察，如撰寫相關的綜述報告，做關于生活中的涂料的課堂分享等等。另一方面，受益于互聯網的發展，可以獲得更多更詳細的數據對學生的過程學習進行評價，例如瀏覽學習網絡資料數量和時長、答題情況、討論回復的次數等[4-5]。

期末考試試題要進一步優化，除了考察學生對基礎知識點的掌握，還要考察學生對涂料化學的整體認識，適當增加簡答論述題的比重。

4 結 語

《涂料化學》以涂料的理論研究為基礎，注重涂料配方設計、改性等實際應用，力求促進涂料研究和實際應用想結合。筆者在以后的教學過程中會及時更新教學內容，線上線下混合教學，引入最新的研究成果和工業發展方向，探討“產-學-研”一體化的新型教學模式的改革，以學生為本，開拓其工業視野。同時，建立反饋機制，及時跟進學生的意見建議，在教學中不斷改革，提高教學質量，培養全面發展的人才。