“造紙濕部化學與造紙助劑”課程教學改革與探討

[摘 要] 針對“造紙濕部化學與造紙助劑”課程特點，從優(yōu)化教學內(nèi)容和改進教學方法等方面入手實現(xiàn)對課程教學的改革。實踐表明，改革有效提高了教學效果，開闊了學生眼界，激發(fā)了學生學習的積極性和主動性，實現(xiàn)了預期的教學目標，取得了可資借鑒的經(jīng)驗。

[關(guān)鍵詞] 造紙助劑;教學改革;案例教學

[基金項目] 教育部新工科研究與實踐項目“我國輕工類專業(yè)新工科建設的研究與實踐”（教高婷廳函【2018】17號）;華南理工大學2017年新工科研究與實踐項目“新工科建設下的輕工專業(yè)精英人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（x2qs-Y1181141）

[作者簡介] 張宏偉（1962—），女（滿族），遼寧遼陽人，博士，華南理工大學輕工科學與工程學院副教授，主要從事造紙濕部化學及造紙助劑的合成、改性及應用研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0137-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-24

造紙是一個復雜的物理、機械和化學的過程。隨著紙機的大型高速化及環(huán)保、原料短缺、降低成本和提高紙張耐久性等原因，大量采用廢紙回用漿和高得率漿、提高紙機白水的封閉循環(huán)程度、降低紙張定量、中性施膠和提高紙張中填料的用量等，使得紙機濕部（即造紙生產(chǎn)中從紙漿流送到形成濕紙幅的部分，主要包括上漿系統(tǒng)、紙機網(wǎng)部和壓榨部）成為造紙流程中最為復雜的部位;造紙助劑的使用對造紙濕部的作用及控制越來越突出，顯示出巨大潛力。造紙助劑的結(jié)構(gòu)特性及其與紙料各組分、紙頁性能之間作用關(guān)系的研究促進了造紙工業(yè)的迅速發(fā)展，也逐漸形成了一門新興造紙科學分支——造紙濕部化學。

一、造紙濕部化學與造紙助劑的課程特點

“造紙濕部化學與造紙助劑”是華南理工大學輕化工程專業(yè)重要的專業(yè)課程之一。造紙濕部化學是研究紙料造紙濕部系統(tǒng)中各種組分在紙機網(wǎng)部濾水、留著、成形以及白水循環(huán)過程中的相互作用、作用規(guī)律及對紙機運行和紙產(chǎn)品質(zhì)量的影響機理。由于在紙料組分顆粒較小，且大部分反應都發(fā)生在這些顆粒的表面，故造紙濕部化學運用了膠體化學與表面化學的理論研究紙料組分的特性及其作用規(guī)律。造紙濕部化學還與高分子化學與高分子物理學科有密切聯(lián)系，造紙濕部助劑中有相當部分為高分子聚合物，如聚丙烯酰胺（PAM）、聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷（PE0）、聚氧化乙烯（PEO）等，其分子的結(jié)構(gòu)特性與其作用密切相關(guān)。因此，“造紙濕部化學與造紙助劑”是一門多學科交叉滲透的學科體系，涉及的知識點多，內(nèi)容復雜，普通的教學方法很難將需要學習和掌握的知識在有限的學時內(nèi)（32學時）講授清楚，也兼顧不到不同學生的需求及興趣。

二、授課內(nèi)容優(yōu)化

（一）確立重要的主體內(nèi)容，突出重點部分

根據(jù)“造紙濕部化學與造紙助劑”課程的特點，對教學內(nèi)容重新進行分析和梳理，確立重要的主體內(nèi)容，突出重點內(nèi)容，如“造紙濕部體系特性及濕部化學理論”“造紙濕部助劑結(jié)構(gòu)特性及作用機理”等，理論是實踐的堅實基礎，只有使學生牢固掌握相關(guān)理論知識，才能為整個課程的學習打下良好的基礎。

（二）加強本課程所涉及相關(guān)學科知識間的聯(lián)系、擴展、貫穿與滲透

“造紙濕部化學與造紙助劑”與膠體化學、表面化學及高分子化學與物理等相關(guān)課程有密切的關(guān)聯(lián)，在教學中特別注重這方面知識的傳導，建立基本理論在造紙濕部化學中的指導作用，如從膠體種類及特征延伸到漿料懸浮體系;由顆粒表面原子、分子的結(jié)構(gòu)說明漿料組分的表面特性及細小組分對濕部助劑的吸附特性;從PEO分子鏈的柔性解釋其優(yōu)異的助留助濾作用及作用機理。由于相應章節(jié)插入了涉及的相關(guān)學科知識，避免了“照本宣科”，提高了學生對課程相關(guān)內(nèi)容的理解，同時也擴展學生的學習興趣及知識面。

三、多種教學方式并舉，提高教學效果

（一）多媒體與板書相結(jié)合

多媒體教學提高了教師的教學效率，是一種好的教學方法，是傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的課堂教學無法實現(xiàn)的，多媒體教學已成為教學中最重要的方法之一。但這種教學方式更容易使學生成為知識的灌輸對象，導致學生處于“填鴨式”的被動學習狀態(tài)，課堂上學生容易產(chǎn)生倦意，導致學習效率較低。課堂上采用多媒體與板書相結(jié)合的教學方式，用文字、圖形等板書形式在黑板上寫、畫出來，如表面活性劑結(jié)構(gòu)形式、表面活性劑在水中的分散、膠束的形成等，以更形象的方式提高學生的注意力和對知識點的理解力。

（二）注重“溫故”與“新知”的有機結(jié)合

“造紙濕部化學與造紙助劑”教學內(nèi)容聽起來似乎不難，比較容易理解，學生課堂上感覺似乎聽懂了。但實際上該課程的知識體系相對零散，記憶比較困難，這也給教學帶來很大難度。在授課時以不同的方式復述已經(jīng)學過的知識點，強化學生的記憶。如歸納性復習上節(jié)課學習內(nèi)容，為新教授的知識做了很好的連接。又如從不同視角重復并歸納相同及相關(guān)的知識點;如陽離子淀粉作為重要的造紙助劑之一可用于造紙增干強劑、助留劑、助濾劑等，雖然都稱為陽離子淀粉，但使用目的不同，陽離子淀粉的特性（陽離子取代度）有比較大的差別。當講授了紙張增強劑、助留劑和助濾劑后，對陽離子淀粉在不同使用目的下的特性做了歸納，即以提高紙張強度為主要目的，選擇較低取代度的產(chǎn)品;如果以助留助濾為主要目的，選擇較高取代度的產(chǎn)品;要兼顧增強和助留助濾作用，選擇中等取代度的陽離子淀粉。

（三）適時增加案例教學

案例教學即將工廠生產(chǎn)中實際發(fā)生的事件與相關(guān)教學結(jié)合起來。如漿內(nèi)施膠劑的乳液穩(wěn)定性對施膠非常重要，在講授“施膠劑的乳化及乳化劑的選擇”部分，乳液劑的特性直接影響施膠劑乳液的穩(wěn)定性，進而影響其在紙張施膠作用效果。其中關(guān)于乳液的熱穩(wěn)定性問題，結(jié)合廣東某紙廠夏季出現(xiàn)的施膠障礙，說明問題根源及解決方法。案例教學不僅增加了學生對所學知識重要性的認識，而且可加強學生對知識的理解和記憶。

（四）將與教學相關(guān)的研究工作穿插于教學中

為了提高學生的學習興趣及更好理解和掌握本課程的相關(guān)知識，將自己的科研工作和研究結(jié)果穿插在相關(guān)的教學內(nèi)容中，以流程圖、圖片、表格等形式展示出來。如紙張增干強劑因增加了纖維間的結(jié)合，從而提高了紙張的干強度。將加入紙張增強劑后紙張斷口處的掃描電子顯微鏡（SEM）圖（見下圖）展示給學生，并分析圖片：空白紙樣斷口處纖維結(jié)構(gòu)較松散，斷口處纖維雜亂且較長，紙張斷口處纖維被拔出;添加增強劑紙樣斷口處的纖維結(jié)構(gòu)緊密，且斷口處纖維短，表明增強劑增加了纖維間的相互作用，即在外加拉力的作用下，由于纖維間的作用力增大，纖維間滑動受到限制，斷裂處只有部分纖維被拔出，而另一部分纖維出現(xiàn)斷裂，即纖維間的結(jié)合強度大于纖維本身的強度，其結(jié)果表現(xiàn)為紙張的抗拉強度提高。通過SEM照片的分析，使學生對紙張增干強劑對增加纖維間的結(jié)合及增加紙張強度的作用有了更形象的理解和認識。

四、結(jié)語

教學的實質(zhì)是一個教與學的系統(tǒng)工程，教學效果的好壞受多種因素的影響。除針對課程特點采取必要的措施和手段外，教師的工作熱情和責任心、教師與學生的交流及交流方式、學生自身的素質(zhì)等都會對教學質(zhì)量產(chǎn)生影響。教師作為知識的傳授者和引導者，在對課程內(nèi)容優(yōu)化的基礎上，改進教學方法，將枯燥的理論與實際（工廠案例、科研成果等）有機結(jié)合，解決學生在學習過中產(chǎn)生的枯燥感和盲目感，提高學生學習興趣，發(fā)揮學生學習的主動性和積極性。課程考核結(jié)果表明，學生很好地掌握了本課程的學習內(nèi)容，并能夠應用所學到的知識解釋生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，達到較為理想的教學效果。

參考文獻

[1]李桂芝，彭偉，王仁田.有機化學實驗多媒體雙語教學探索與實踐[J].教育教學論壇，2019（19）：137-138.

[2]張宏偉，唐愛民，陳港，等.陽離子聚丙烯酰胺對二次纖維的增強作用[J].造紙科學與技術(shù)，2002，21（6）：24-26.