木材科學(xué)與工程專業(yè)“膠黏劑與涂料”課程教學(xué)改革初探

張世鋒+周文瑞

摘 要 “膠黏劑與涂料”是木材科學(xué)與工程專業(yè)理論和實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是“人造板工藝學(xué)”、“人造板表面裝飾”等專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為了拓寬學(xué)生知識面，培養(yǎng)創(chuàng)新思維方式和提高動手能力，根據(jù)專業(yè)特點，對膠黏劑與涂料課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和方式進行了改革與探索，目的使學(xué)生在掌握木材膠黏劑與涂料必要的基本知識、基本理論和基本技能的同時，增加學(xué)生學(xué)習(xí)和使用木材膠黏劑與涂料知識的興趣，提高分析和解決問題的能力，為以后學(xué)習(xí)和工作打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 木材科學(xué)與工程專業(yè) 膠黏劑與涂料 教學(xué)改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.11.042

Wood Science and Engineering Adhesives &

Coatings Course Teaching Reform

ZHANG Shifeng， ZHOU Wenrui

（College of Materials Science and Technology， Beijing Forestry University，

Key Laboratory of Wood Science and Engineering， Beijing 100083）

Abstract "Adhesives & Coatings" wood science and engineering theory and practice strong professional foundation courses， foundation is "based panel technology"， "wood-based panel surface decoration" and other courses of learning. In order to broaden students' knowledge， develop innovative ways of thinking and improve the ability， based on professional characteristics of adhesives and coatings courses teaching content， teaching methods and approach to the reform and exploration， aim to enable students to master the wood adhesive and paint the necessary basic knowledge， basic theory and basic skills， while increasing students' interest in learning and use of wood adhesives and coatings knowledge to improve analysis and problem-solving skills， and lay a good foundation for future learning and work.

Key words wood science and engineering; Adhesives & Coatings; teaching reform

“膠黏劑與涂料”是木材科學(xué)與工程專業(yè)理論和實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是“人造板工藝學(xué)”、“人造板表面裝飾”等專業(yè)課學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。筆者經(jīng)過幾年實踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)，如果僅僅講授木材膠黏劑基本理論，難以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，不利于學(xué)生知識面的拓寬、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和動手能力的提高，無法理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用，畢業(yè)后學(xué)生也難以將所學(xué)知識在企業(yè)充分應(yīng)用。

為此，根據(jù)木材科學(xué)與工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，調(diào)整“膠黏劑與涂料”課程內(nèi)容，教學(xué)方法和方式，在注重講授木材膠黏劑基本知識的同時，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性和學(xué)習(xí)興趣;通過調(diào)整教學(xué)方法和更新教學(xué)內(nèi)容，增加基本知識在木材加工方面應(yīng)用實例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題;開放實驗室，實現(xiàn)教學(xué)與科研同步，保持教學(xué)內(nèi)容的先進性，提高學(xué)生實驗設(shè)計和動手能力及靈活運用知識能力。

1 調(diào)整教學(xué)方法，靈活運用“填鴨式”和“啟發(fā)式”教育方法

“填鴨式”和“啟發(fā)式”教育方法是兩種典型的教育模式?！疤铠喪健苯逃ǔ１扔鞴噍斒浇逃?，是前蘇聯(lián)的教育家凱洛夫提出的。啟發(fā)式教育則充分發(fā)揮教師與學(xué)生雙方的主觀能動性，形成師生之間相互對話、相互討論、相互交流、相互促進，以開發(fā)學(xué)生智力、啟迪學(xué)生智慧。①填鴨式教學(xué)是知識積累的必經(jīng)過程，膠黏劑與涂料的基本理論學(xué)習(xí)需要這種教育方式，應(yīng)當以課堂教學(xué)和多媒體技術(shù)并用，提高學(xué)生興趣。當基本知識掌握以后，采用提問、討論相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)方法，增加學(xué)生自主思考問題的時間，提升學(xué)習(xí)效果。

以緒論部分的講授為例，在學(xué)生掌握基本知識以后，引導(dǎo)學(xué)生針對下述問題進行討論：（1）木材能否替代金屬、塑料等其他材料？如何替代其他材料？如何達到甚至超過其他材料的性能？（2）低質(zhì)木材如何替代珍貴木材？

針對上述問題，要求學(xué)生充分了解：準備替代的金屬材料存在什么問題？使用木材或木質(zhì)復(fù)合材料如何解決金屬等材料存在的缺陷？采取什么樣的方法與手段？最后能夠達到什么樣的結(jié)果與效果？為此，要求學(xué)生提前查閱文獻資料，做到：（1）用數(shù)據(jù)支持觀點;（2）用圖片直觀表達;（3）盡可能解釋清楚要解決問題、解決問題的思路與方法、結(jié)果與效果。

學(xué)生們?yōu)榱私鉀Q上述問題，必須閱讀大量相關(guān)文獻，掌握木質(zhì)材料及被替代材料的基本性能與結(jié)構(gòu)原理，將知識學(xué)以致用，提高專業(yè)知識綜合學(xué)習(xí)效果。

2 變換學(xué)習(xí)主體，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)生解決實際問題的能力

興趣是最好的老師，也是行為的動力，如果學(xué)生對所學(xué)課程感興趣，意識到課程的重要，學(xué)習(xí)熱情和效果將大大提高。為了提高教學(xué)效果，教師要以學(xué)生為中心，讓學(xué)生積極思考和主動實踐并參與到教學(xué)活動中，不再是單純地聽講和記錄，而是積極探索研究。由于木材膠黏劑與涂料課程特點，膠接理論及膠黏劑合成配方與工藝較為抽象，教師可以結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際和研究實驗，將膠接理論與人造板實際生產(chǎn)中的熱壓工藝聯(lián)系起來，將脲醛樹脂的結(jié)構(gòu)及人造板熱壓工藝與人造板的力學(xué)性能及甲醛釋放量結(jié)合起來，使學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識的同時，參照實例加深理解和認識，從而使理性認識與感性認識結(jié)合起來，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;并通過提出問題，讓學(xué)生回顧所學(xué)知識，通過對問題的分析和研究，最終解決問題。學(xué)生在以后工作學(xué)習(xí)中遇到類似的實際問題時，能夠順利解決。②

“為什么普通乳膠（聚醋酸乙烯酯乳液膠黏劑）存在耐水、耐熱性差且易蠕變等問題？并提出改進方法。”引導(dǎo)學(xué)生從聚合物合成反應(yīng)機理出發(fā)，分析聚醋酸乙烯酯乳液合成過程，理解聚合物體系結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。讓學(xué)生理解普通乳膠不耐水的主要原因是由于合成時使用了聚乙烯醇（PVA）作為保護膠體，PVA分子鏈本身含有大量羥基，導(dǎo)致膠黏劑耐水性較差。要想提高聚醋酸乙烯酯乳液膠黏劑的耐水性能，可以通過減少羥基數(shù)目和增加分子鏈之間的交聯(lián)來實現(xiàn)，與提高木材尺寸穩(wěn)定性的原理類似（木材分子結(jié)構(gòu)中存在大量羥基，是木材尺寸不穩(wěn)定的主要因素），可以與木材改性的方法相互借鑒，提高其耐水性。普通乳膠耐熱性和易蠕變的主要原因是由于聚醋酸乙烯酯為線型高分子，且結(jié)晶度低，分子間作用力主要是較弱的范德華力;為了克服這一缺點，可以通過增加分子內(nèi)交聯(lián)和分子間交聯(lián)來實現(xiàn)。

從美國加州空氣委員會（CARB）法案所帶來復(fù)合木制品甲醛釋放限量的貿(mào)易技術(shù)壁壘出發(fā)，讓學(xué)生利用所學(xué)基本知識解決“使用脲醛樹脂制造的人造板及其制品如何滿足標準要求”的問題。同學(xué)們在課本知識以外，又提出了很多有意思的新奇方法：（1）采用其他低毒低揮發(fā)性醛類替代甲醛，合成非甲醛脲醛樹脂膠黏劑;（2）抽真空處理人造板。人造板及其制品初期甲醛釋放量高，主要是由于一些甲醛被吸附和封閉其中，通過抽真空，應(yīng)該能有效去除該部分甲醛，降低人造板及其制品甲醛釋放量;（3）添加活性炭等吸附劑。在脲醛樹脂中或在人造板原材料中添加活性炭、硅藻土、凹凸棒土等高吸附性物質(zhì)，吸附釋放的甲醛;（4）添加納米光觸媒等物質(zhì)。光觸媒理論上可以分解甲醛，添加光觸媒有可能降低人造板制品甲醛釋放量;（5）堿性水浴處理人造板。人造板釋放甲醛的一個主要原因是脲醛樹脂固化時使用了氯化銨等固化劑，使固化后的脲醛樹脂處于酸性環(huán)境，易于降解放出甲醛。對膠合板等產(chǎn)品使用弱堿性水溶液浸漬處理，有望使固化后的脲醛樹脂膠層回復(fù)到弱堿性環(huán)境，提高膠層耐老化性，降低甲醛釋放量，等等。

通過課堂針對性的訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生文獻查閱和知識凝練能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，強化學(xué)生運用理論知識解決實際問題能力。③

3 更新教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)與科研同步，充分利用現(xiàn)有條件，開放實驗室，提高學(xué)生實驗設(shè)計和動手能力

3.1 及時更新充實教學(xué)內(nèi)容，講授學(xué)科前沿知識

當今科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，日新月異，為了適應(yīng)現(xiàn)代社會需求，必須培養(yǎng)學(xué)生既掌握基礎(chǔ)知識，又了解學(xué)科前沿，思路開闊、思想活躍。為此，“膠黏劑與涂料”教學(xué)內(nèi)容必須與時俱進，根據(jù)學(xué)科發(fā)展，結(jié)合最新科研進展，及時更新充實內(nèi)容，讓學(xué)生了解與掌握新知識、新概念、新觀點、新技術(shù)和新方法。

傳統(tǒng)脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂及酚醛樹脂等“三醛”膠黏劑作為木材膠黏劑的主力，由于其主要原料來自不可再生的化石資源，膠黏劑及膠接制品中存在甲醛、苯酚等有毒有害物質(zhì)釋放問題，其應(yīng)用越來越受到限制。生物質(zhì)膠黏劑、無膠膠黏劑、仿生膠接及納米科技在膠黏劑領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。生物質(zhì)膠黏劑作為一種可再生、無毒無害的綠色膠黏劑，目前成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。教師應(yīng)該及時更新教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)科研資源向教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，保持教學(xué)內(nèi)容的先進性，把研究思路和方法教給學(xué)生。

3.2 開放實驗室，讓學(xué)生們參與科學(xué)研究

“膠黏劑與涂料”是一門實踐應(yīng)用性較強的課程，課堂教學(xué)僅憑語言描述，難以深刻理解，而實驗教學(xué)和開放實驗室能夠克服上述不足。開放實驗室不僅能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且能夠為學(xué)生提供一個發(fā)揮個人潛能的廣闊空間，在實驗與制作的過程中使學(xué)生的創(chuàng)造性思維得以實踐。④引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生參與教師科研課題，指導(dǎo)學(xué)生針對膠黏劑與涂料中存在的問題，開展實驗與研究。如生物質(zhì)膠黏劑存在著耐水性差問題，可以引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識嘗試去解決這一問題。通過開放實驗室，給學(xué)生提供適當?shù)膶嶒灄l件，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗，通過實驗去驗證所學(xué)知識，提高動手能力，獲得解決問題的快樂。

4 結(jié)束語

近年來，我國膠黏劑與涂料研究和應(yīng)用技術(shù)伴隨著多學(xué)科和新技術(shù)的介入，已得到了飛速的發(fā)展，在教學(xué)實踐中，應(yīng)結(jié)合學(xué)科特點結(jié)合發(fā)展趨勢，優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容，靈活運用多種教學(xué)方法，增加最新研究理論和研究技術(shù)，保持教學(xué)、科研和應(yīng)用同步發(fā)展，充分利用各種現(xiàn)代條件，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的動手能力和實際解決問題的能力，繼續(xù)推進木材科學(xué)與工程專業(yè)“膠黏劑與涂料”課程的改革是非常必要的。

注釋

① 楊瑞平.互動教學(xué)法探討[J].山西財經(jīng)大學(xué)學(xué)報（高等教育版），2003.1：35-37.

② 朱麗濱，顧繼友，高振華，韋雙穎.《膠黏劑與涂料》精品課程的建設(shè)與實踐[J].森林工程，2011.1：94-96.

③ 朱宏.高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J].高校教育管理，2008.3：6-11.

④ 江錦花.大學(xué)生科技創(chuàng)新與開放實驗室管理模式[J].實驗室研究與探索，2009.12：12-15.