高分子专业本科教学中开设《涂料学》课程的探索
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作者: 杨超,臧利敏,张发爱,张建飞,刘汉功
摘要：本文根据高分子专业的培养目标，提出在高等院校高分子专业本科教学中开设《涂料学》课程的意义，针对课程的特点，对教学内容和教学方法进行了初步探索。
关键词：涂料学；高分子专业；教学改革；涂料实验
近年来，随着我国对创新型人才培养问题的日益重视，大力加强素质教学，培养和激发学生的创造力的同时，进一步巩固学生的基础知识就显得尤为重要[1]。在我国，无论是在综合性院校、理工科院校，还是职业技术院校，大都开设了高分子的本科专业，包括：高分子化学与物理专业、高分子材料专业以及高分子加工专业等。在课程设置方面，基本都开设了高分子化学、高分子物理和高分子分析方法等基础课程以及高分子专业基础实验。然而我们在教学实践中发现，学生很难将之前开设的基础课程中的知识融会贯通，对生活实例不能做出相应合理的解释。高分子作为一个实用性很强的专业，各门专业课之间有着密切的联系：利用高分子化学知识合成出不同结构的高分子材料，高分子材料的结构将直接影响其性能，在对材料进行加工时又需要运用高分子物理和流变学等知识[2]。如果学生们不能将专业基础知识活学活用、融会贯通，那么他们将很难应对高分子专业相关工作中的实际问题。因此，我们尝试针对高分子专业的培养方案，在开设高分子化学、高分子物理、高分子成型加工以及高分子结构分析方法这些专业课程的基础上，新增了一门《涂料学》课程，安排在第7学期进行，计划学时为32学时。力求通过本课程的学习，巩固之前学到的专业知识并将其融会贯通，同时拓宽学生的知识面，提高其实践能力。为了达到教学目标，培养出基础扎实、有创新思维、创新能力的高素质人才，《涂料学》课程的本科教学内容和教学方法的设计就是必须考虑的首要问题。为此，笔者结合从事涂料课程教学与科研的经验，参考接收本科生进行涂料实习单位的反馈意见，同时结合《涂料学》课程自身特点，做了一些初步的探讨。
一、《涂料学》课程的特点和意义
高分子的主要应用领域集中在涂料、塑料、粘合剂和助剂四方面。进入21世纪以来，我国涂料行业发展迅速，对涂料行业科研技术人才的需求量大大增加[3]。为此，在国内一部分高校中的高分子相关专业开设了涂料相关课程。《涂料学》课程是建立在高分子化学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学与表面物理、流变学、材料力学、光学和颜色学科基础上的一门综合性学科，但又不是这些学科的简单加和而有其自身理论。对于高分子专业的学生而言，如何能将其学到的无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础知识贯穿统一起来，《涂料学》无疑是一个不二选择。开设涂料课程，一方面使今后从事涂料行业的学生进入工作岗位后，尽快成为行业技术骨干；另一方面对于今后从事非涂料领域的高分子学生而言，课程的学习过程也是对之前学到的化学和材料学基础知识巩固、加强和提高的过程。
二、《涂料学》教学的主要内容
涂料学课程的内容多，课时少，教师难以在短时间内将涂料行业所需的内容讲深、讲透。在课程教学的过程中，教师应该坚持理论结合实际的教学方针，对知识结构优化调整，做到简单而不浅显，深奥而不枯燥。在教学内容上，要注重两方面的统一：一方面注意《涂料学》课程章节间的联系和统一，这门课程涉及到涂料概述、颜料、溶剂、树脂等内容，各部分内容既相对独立，又相互联系；另一方面，要把握《涂料学》课程与无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、高分子物理等基础知识贯穿统一。教师在教学中应该重点介绍以下内容。
1.涂料的基本知识。这部分内容主要介绍涂料概念、组成、类别、功能以及发展概况。结合日常生活所接触的涂料，使学生掌握涂料的基本概念、分类和作用。让学生们了解到，现代涂料学的发展是以化学，特别是高分子科学为基础，结合界面科学和流变学发展起来的。了解涂料的发展背景和面临的挑战，懂得涂料的发展趋势。通过对目前报道较新的，具有特殊功能的涂料的介绍来激发学生对涂料的兴趣，并为以后进行涂料的科学研究开好头。
2.颜料相关理论。颜料和填料是涂料生产不可缺少的成分之一。其作用不仅是色彩和装饰性，更重要的是改善涂料的物理化学性能，提高涂层的机械强度、附着力、防腐性能、耐光性和耐候性。让学生了解遮盖力、着色力和吸油值等基本概念。在授课过程中，这部分知识与物理化学中的双电层理论联系紧密，可以对以前的基础知识巩固提高。关于颜料的分散是教学的重点。
3.溶剂知识。溶剂是不包括无溶剂涂料在内的，各种液态涂料中所含有的，为使得液态涂料完成施工过程的必要的一类物质。原则上不构成涂膜，也不存留在涂膜中。在授课过程中，这部分知识与有机化学和高分子物理中的极性、溶解力、粘度等相关知识联系紧密，可以对以前的基础知识巩固提高。在教学中，使学生掌握根据溶剂理论选用溶剂和改善涂料性能，了解有机溶剂对环境的危害，开发绿色水性涂料和高固体份涂料是涂料行业的趋势。
4.树脂知识。成膜物质是组成涂料的基础，它具有粘结涂料中其他组分形成涂膜的功能，对涂料和涂膜的性能起到决定性的作用。例如，在丙烯酸树脂章节中的内容与高分子化学基础课中自由基聚合和聚合方法的相关知识密切联系。不饱和聚酯树脂、醇酸树脂和聚氨酯章节中内容与高分子化学基础课中的缩聚和逐步聚合相关内容联系紧密。因此，授课的过程也是对以前的知识复习，深入体会和提高的过程，将这些基本知识与涂料制备技术相互渗透，相得益彰，这也正是开设《涂料学》课程的特色。
三、教学方法
1.教学与生活、生产相结合，注重理论联系实际。涂料是一门理论性和应用性都很强的交叉学科。理论知识比较晦涩，但大多数基本理论知识都已经在本科基础课教学阶段涉及，在涂料课程中只是有针对性的学习，必须与实际结合才能使学得的知识深化和牢固，也才能引起学生的兴趣。在教学的初期阶段，为了使得学生尽快入门，熟悉涂料学，就要将日常生活、生产与涂料结合，介绍生活和生产中涂料的应用，提高学生从心理上对课程的接受程度。众所周知，涂料学的特点是“入门易、学懂难”。为了提高教学效率，改善教学效果，必须要注重理论联系实际。这种联系实际上是基础知识与涂料学的联系；涂料学与实际应用的联系。把涂料学作为有机化学、高分子化学、高分子物理等基础知识实践的对象，会使学生对所学过的基础知识巩固提高，为今后打下坚实的理论基础。在涂料学理论实践过程中，学生可以去涂料生产厂和研究院所参观学习。学习涂料生产方法和检测方法，了解生产设备和检测仪器设备。学生往往很有兴致，注意力高度集中，因此将理论知识寓于合适的实际背景中进行讲授效果明显。
2.开设涂料实验。在高分子化学实验的基础上，开设涂料实验课程[4]。高分子化学实验中，一般开设甲基丙烯酸甲酯（或苯乙烯）的乳液聚合、聚酯合成实验等，可以在这些实验的基础上，进一步开设丙烯酸乳液合成、低分子量聚酯合成以及低分子量聚酯与异氰酸酯固化等，并且可以进一步开设乳胶漆的制造、涂料性能检测等系列实验，让学生自己合成树脂，自己配制涂料，自己对涂料和涂层进行检测。通过实验，不但将课堂所学到的理论知识通过实验巩固提高，而且训练学生进行涂料生产和科学研究的方法，培养学生的动手能力，分析和解决问题的能力。
四、结语
总之，笔者对在高分子专业本科教学中开设《涂料学》课程的必要性、优化教学内容、改进教学方法进行了初探，提出开设《涂料学》课程的必要性：一方面，对于处于专业知识学习的学生而言，通过本课程的学习，加强他们对高分子专业基础知识的巩固，为今后从事高分子相关专业的工作打好坚实的理论基础；另一方面，针对今后从事涂料行业的学生，涂料行业快速发展，科技含量越来越高，涂料学课程的开设正好可以满足涂料行业对大批高层次科研技术人员的需求。
参考文献：
[1]徐光宪.我对素质教育的认识[J].大学化学，2004，19（3）：1-8.
[2]陈立贵，袁新强，李雷权，等.构建符合学校定位的高分子专业人才培养方案的研究[J].科技资讯，2009，（22），161-162.
[3]涂料工艺编委会.涂料工艺[M].北京：化学工业出版社，1997.
[4]王玲.涂料与涂装技术课程的实验教学[J].实验室研究与探索，2003，22（4）：25-26.
作者简介：杨超（1982-），男，满族，博士，祖籍辽宁岫岩满族自治县，现为桂林理工大学材料科学与工程学院教师，主要从事功能材料研究和高分子材料的教学工作。
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