精細(xì)高分子化工課程中膠黏劑的教學(xué)改革

張彩寧，王煦漫

(西安工程大學(xué) 材料工程學(xué)院，陜西 西安710048)

近年來，隨著我國膠黏劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，膠黏劑的產(chǎn)值已穩(wěn)居精細(xì)高分子化學(xué)品中的首位[1]，我國已成為膠黏劑的生產(chǎn)和消費(fèi)大國。相應(yīng)地，國內(nèi)對(duì)于從事膠黏劑生產(chǎn)和研發(fā)的專業(yè)技術(shù)人才需求大幅度增加。在我校高分子材料專業(yè)開設(shè)的精細(xì)高分子化工課程內(nèi)容中，膠黏劑是其教學(xué)的重點(diǎn)。這部分內(nèi)容重點(diǎn)介紹了膠黏劑的特點(diǎn)、配方組成、粘接機(jī)理、各種膠黏劑的合成反應(yīng)原理、性能以及應(yīng)用等。這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠?yàn)閷W(xué)生在將來從事膠黏劑的研發(fā)工作提供技術(shù)支撐。為了更好地服務(wù)社會(huì)，提高辦學(xué)效果，滿足專業(yè)認(rèn)證的需求，從幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革。

1 教學(xué)方法的改革

筆者擔(dān)任本門課程的教學(xué)工作已有數(shù)年之久，在教學(xué)過程中，膠黏劑的合成反應(yīng)原理和粘接機(jī)理一直都是重點(diǎn)講解的內(nèi)容。本科教學(xué)改革導(dǎo)致課程學(xué)時(shí)壓縮，所以要在有限時(shí)間內(nèi)把課程內(nèi)容講完，還要保證學(xué)生能夠掌握足夠的知識(shí)量，深感難度很大。尤其是本專業(yè)的學(xué)生，化工基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)比較薄弱，對(duì)膠黏劑合成反應(yīng)機(jī)理理解不夠深入，對(duì)粘接過程的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不足等，都致使學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過程中信心不足，學(xué)完之后也難以建立一套較為完備的理論知識(shí)體系，從而阻礙了學(xué)生在今后的工作崗位上解決膠黏劑研發(fā)和使用的問題。

為解決這一問題，可將學(xué)生的注意力集中到課堂上來，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要?jiǎng)恿?，也是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要前提。在教學(xué)過程中，對(duì)一些理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，例如膠黏劑制備過程中一些反應(yīng)路線等，采用傳統(tǒng)板書的形式，一步一步地展示給學(xué)生，過程中不斷提問，引導(dǎo)學(xué)生跟上教師的思路，加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)交流，使知識(shí)點(diǎn)更加容易理解和掌握。而對(duì)于一些枯燥乏味的課程內(nèi)容，如膠黏劑的生產(chǎn)設(shè)備、施工工藝、檢測(cè)設(shè)備、測(cè)量方法等，則大量采用多媒體課件開展教學(xué)活動(dòng)，盡可能利用視頻或者圖片的形式，讓抽象的課程內(nèi)容變得生動(dòng)、形象。

1.1 開放式教學(xué)

開展討論式教學(xué)方式。為了讓學(xué)生更好地抓住課程的主線，理清思路，安排學(xué)生在相關(guān)內(nèi)容講授完成之后進(jìn)行分組討論。此外，由于各類膠黏劑都遵循著結(jié)構(gòu)、性能及機(jī)理的共性，所以在合成制備方法及性能測(cè)試上也存在著共性。譬如膠黏劑中的一大類——氨基樹脂膠黏劑，其主體材料為脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂。前者是尿素和甲醛的縮合產(chǎn)物，后者則是三聚氰胺和甲醛的縮合產(chǎn)物，兩者都是氨基和甲醛的反應(yīng)產(chǎn)物，因此其合成反應(yīng)機(jī)理基本相同。故而將這些共性的內(nèi)容安排在討論環(huán)節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自主地去發(fā)現(xiàn)具體反應(yīng)過程中的不同之處，加深印象。討論環(huán)節(jié)結(jié)束之后，每組派一個(gè)代表上臺(tái)分別闡述其觀點(diǎn)、提出問題，最后老師針對(duì)學(xué)生理解和掌握的情況給予評(píng)價(jià)和總結(jié)。

1.2 “翻轉(zhuǎn)式課堂”教學(xué)方法

為了提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主的教學(xué)活動(dòng)，布置一些膠黏劑的熱點(diǎn)和前沿題目，讓學(xué)生在課下查閱文獻(xiàn)，并制作成PPT，在課堂上進(jìn)行5 min左右的講述。然后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)[2-3]。這樣不但使學(xué)生掌握了查閱文獻(xiàn)資料的技巧，培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)獲取膠黏劑相關(guān)知識(shí)的能力，而且還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生整理文獻(xiàn)資料及結(jié)合文獻(xiàn)資料進(jìn)行綜合分析的能力。同時(shí)，在團(tuán)隊(duì)合作過程中，也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和意識(shí)，為將來在高分子材料生產(chǎn)、研究和開發(fā)團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)相應(yīng)角色打下了良好的基礎(chǔ)。

1.3 案列分析

在教學(xué)過程中，引入案例分析方法。如讓學(xué)生在課堂上扮演生產(chǎn)開發(fā)人員，針對(duì)鑄鐵軸承件的磨損進(jìn)行修復(fù)問題提供解決方案。學(xué)生根據(jù)高分子材料相關(guān)知識(shí)，選擇環(huán)氧樹脂作為黏料，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)配方，闡明配方各組分的功用，并制定出具體的施工工藝流程。通過案例分析，學(xué)生對(duì)環(huán)氧樹脂膠黏劑配方設(shè)計(jì)的基本原理、膠接工藝有了更進(jìn)一步的了解，也對(duì)環(huán)氧樹脂膠黏劑的具體應(yīng)用情況有了更感性的認(rèn)識(shí)。

此外，在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，為擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，推薦給學(xué)生一些有關(guān)膠黏劑先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)及配方研制方面的參考書籍以及國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料，如國內(nèi)的《黏接》、《中國膠黏劑》、《化學(xué)與黏合》等專業(yè)期刊以及美國的《Adhesives Age》、德國的《Adhesion》等期刊。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)過程中的地位非常重要，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課教學(xué)可以彌補(bǔ)理論課教學(xué)的不足，并可以使學(xué)生理論知識(shí)得到鞏固和靈活運(yùn)用，所以對(duì)于培養(yǎng)新世紀(jì)人才的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力具有非常重要的作用[4-5]。

在本課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革過程中，并不是完全廢棄原來的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)。精細(xì)高分子化工原有的課程實(shí)驗(yàn)為“醋酸乙烯酯的乳液聚合”和“旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定聚乙烯醇水溶液黏度”，與膠黏劑實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不夠緊密。在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)了新的課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別為實(shí)驗(yàn)一:白乳膠的制備及膠接，采用乳液聚合的方法準(zhǔn)備白乳膠，將其涂覆到木材表面，進(jìn)行粘接；實(shí)驗(yàn)二:膠接性能的測(cè)試，用萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試膠接件的剪切強(qiáng)度，并對(duì)斷面的形貌及破壞形式進(jìn)行理論分析。這樣就將膠黏劑的制備、膠接工藝和膠接性能測(cè)試有機(jī)地結(jié)合起來，更貼近實(shí)際應(yīng)用。對(duì)學(xué)生畢業(yè)后從事實(shí)際工作具有更重要的意義。

3 融入綠色環(huán)保理念

綠色環(huán)保是指人類為了保護(hù)大自然而采取的一種行為，是可持續(xù)發(fā)展的需要。相對(duì)于歐美國家，我國在綠色環(huán)保材料方面的研究仍處于探索階段。在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，伴隨著自然資源的高浪費(fèi)，導(dǎo)致污染程度的加深，污染范圍的擴(kuò)大。為了解決這些問題，國家提出了“金山銀山更是綠水青山”的發(fā)展戰(zhàn)略。為適應(yīng)這一要求，膠黏劑行業(yè)也需要深入綠色環(huán)保的理念，加強(qiáng)研發(fā)環(huán)境友好型的膠黏劑，促進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展[6]。在教學(xué)過程中，教師需要將綠色環(huán)保的理念融入到教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到當(dāng)前傳統(tǒng)膠黏劑的不足，強(qiáng)調(diào)科學(xué)合理地使用膠黏劑，強(qiáng)調(diào)開發(fā)綠色膠黏劑，以減輕對(duì)環(huán)境的污染。

4 結(jié)語

膠黏劑行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)，而膠黏劑科技的發(fā)展，在人類社會(huì)生活中發(fā)揮著越來越重大的作用，建筑業(yè)、包裝業(yè)、制鞋業(yè)等領(lǐng)域都使用大量的膠黏劑。正確合理地使用膠黏劑，研究開發(fā)符合環(huán)境保護(hù)的膠黏劑，是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求，需要越來越多的膠黏劑行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員共同參與，共同努力。在精細(xì)高分子化工課程做的教學(xué)改革，也能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)該目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。