“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下《膠黏劑與涂料》課程信息化教學(xué)探索與實踐

賀 璐，司紅燕，黃 敏，羅 海，王 鵬

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，江西南昌 330045）

膠黏劑與涂料是木材加工工業(yè)重要的化工原料，與人們的日常生活也息息相關(guān)。培養(yǎng)具有膠黏劑和涂料專業(yè)知識背景的人才是行業(yè)發(fā)展的需求，因此，農(nóng)林院校在林產(chǎn)化工專業(yè)開設(shè)了“膠黏劑與涂料”課程。該課程內(nèi)容主要包括膠黏劑的特點、膠接基礎(chǔ)理論、發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢，其中重點內(nèi)容為膠黏劑的組成、合成制備方法及性能用途。本文主要從膠黏劑與涂料課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法著手，針對目前教學(xué)中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，從而培養(yǎng)出勝任從事膠黏劑研發(fā)工作的專業(yè)人才。

1 “膠黏劑與涂料”課程的特點和教學(xué)現(xiàn)狀

“膠黏劑與涂料”課程是農(nóng)林院校林產(chǎn)化工專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課，在精細(xì)化工領(lǐng)域處于重要地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)了“有機化學(xué)”“定量分析化學(xué)”“高分子化學(xué)”等課程后，具備一定的有機化學(xué)知識，再重點學(xué)習(xí)膠黏劑的合成、固化反應(yīng)及機理。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要著重理解膠黏劑的結(jié)構(gòu)和性能之間的聯(lián)系，以便將來能從分子結(jié)構(gòu)的角度設(shè)計和研發(fā)出性能更加優(yōu)良的膠黏劑產(chǎn)品[1]。

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林產(chǎn)化工專業(yè)自1990年開設(shè)“膠黏劑與涂料”課程以來，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，現(xiàn)該課程的總學(xué)時為32學(xué)時，均為理論學(xué)時。而西南林業(yè)大學(xué)“膠黏劑化學(xué)與工藝學(xué)”課程的總學(xué)時為48學(xué)時，其中理論課學(xué)時為32學(xué)時，實驗課學(xué)時為16學(xué)時[2]。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)與西南林業(yè)大學(xué)開設(shè)的“膠黏劑化學(xué)與工藝學(xué)”課程相比，總學(xué)時少了16學(xué)時。從教學(xué)內(nèi)容看，與西南林業(yè)大學(xué)“膠黏劑生產(chǎn)工藝學(xué)”課程相似，都充分結(jié)合了農(nóng)林院校的特點，更側(cè)重于木材膠黏劑方面的基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，并選用了東北林業(yè)大學(xué)著名膠黏劑專家顧繼友教授主編的《膠黏劑與涂料》（第2版）作為該課程的教材[3]。

2 《膠黏劑與涂料》傳統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題

《膠黏劑與涂料》課程因其理論體系多元，專業(yè)性較強，在教學(xué)過程中存在一些亟待解決的問題。

1）在有限的學(xué)時內(nèi)需要學(xué)習(xí)10種以上膠黏劑的合成制備原理，對于高分子化學(xué)、高等有機合成基礎(chǔ)知識薄弱的林產(chǎn)化工專業(yè)學(xué)生而言，理論知識難以理解透徹，更無法在學(xué)習(xí)過程中建立完備的知識體系。

2）傳統(tǒng)課堂上以教師講授為主，缺乏有效互動，無法體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位。隨著課堂講授次數(shù)的增加，前排的學(xué)生越來越少，位置逐漸后移。且在有限的互動環(huán)節(jié)中形成了鮮明的課堂位置分層，位置靠前的學(xué)生認(rèn)真聽課，積極參與課堂問答和討論，位置靠后的學(xué)生參與互動少，學(xué)習(xí)興趣逐漸降低[4]。

3）《膠黏劑與涂料》實驗課教學(xué)以酚醛樹脂的合成及性能測試為主要內(nèi)容，該類膠黏劑在合成和使用過程存在釋放甲醛、苯酚等致癌物等缺點，在實驗室制備及性能檢測過程易給學(xué)生帶來潛在的健康威脅；而且固化的膠黏劑也難以降解，易給環(huán)境帶來污染和危害。另外，膠黏劑的配方和制備工藝復(fù)雜，合成時間長，傳統(tǒng)實驗教學(xué)對反應(yīng)原理、步驟等內(nèi)容的講解較為抽象，難以清晰呈現(xiàn)實驗操作的全部細(xì)節(jié)，在有限學(xué)時內(nèi)，學(xué)生難以掌握膠黏劑原料比例和合成工藝與其游離甲醛含量間的關(guān)系。這些不足限制了木材工業(yè)用膠黏劑制備及性能檢測實驗項目的開展，嚴(yán)重影響了學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下《膠黏劑與涂料》課程教學(xué)改革的 措施

針對《膠黏劑與涂料》傳統(tǒng)課程教學(xué)過程中存在的問題，通過學(xué)習(xí)《膠黏劑與涂料》相關(guān)在線開放課程和國家級精品課程，查找類似問題的解決方案資料，借鑒國內(nèi)相關(guān)課程的教學(xué)改革成果，結(jié)合當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”的教育背景，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等角度提出了改革的措施。

3.1 革新教學(xué)內(nèi)容

3.1.1 多元化教學(xué)內(nèi)容

在課程的第一堂課中向?qū)W生介紹除教材外的課程學(xué)習(xí)參考資料，除了介紹本課程相關(guān)的權(quán)威專著外，還會推薦跟本課程相關(guān)的中英文期刊。在各章節(jié)講授過程中，實時推送給學(xué)生一些膠黏劑研究的最新文獻(xiàn)。如在講述氨基樹脂膠黏劑中甲醛的危害時，會將綠色膠黏劑的最新研究文獻(xiàn)作為學(xué)生的課外導(dǎo)讀。這不僅擴大了學(xué)生的知識面，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

為了提高學(xué)生在學(xué)習(xí)反應(yīng)機理時的基礎(chǔ)知識水平，增補了一些常見的鏈反應(yīng)機理（烯類高聚物膠黏劑章節(jié)）、聚合反應(yīng)類型（聚氨酯膠黏劑章節(jié)）等的資料，使學(xué)生能及時深刻地理解合成反應(yīng)機理的內(nèi)容。此外，為了提高學(xué)生的專業(yè)文獻(xiàn)閱讀能力，在課堂教學(xué)中補充了一些有關(guān)膠黏劑的專業(yè)英語術(shù)語，鼓勵學(xué)生在課后閱讀翻譯一些英文學(xué)術(shù)期刊，開闊學(xué)生的視野，了解全球膠黏劑行業(yè)的研究進(jìn)展。

3.1.2 課程主體化繁為簡

在有限的課時內(nèi)完成多種膠黏劑和涂料的教學(xué)任務(wù)，需要教師學(xué)會對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新梳理分析。對于存在共性的合成制備方法，可以某一膠黏劑為例詳細(xì)講解，而剩余的其他膠黏劑從對比分析的角度進(jìn)行講解，則可使學(xué)生能夠快速地掌握多種膠黏劑的制備方法，還學(xué)會了對不同膠黏劑進(jìn)行系統(tǒng)分析。教學(xué)過程中不再把所有膠黏劑的內(nèi)容滿堂灌，而是將膠黏劑和涂料分成幾大核心內(nèi)容，讓學(xué)生既能掌握核心內(nèi)容要點，又學(xué)會融會貫通。

3.1.3 融入思政元素

脲醛樹脂、酚醛樹脂膠黏劑是木材工業(yè)中用量較大的膠黏劑，但其制備和使用過程中均存在環(huán)境污染和健康隱患[5]，因此在《膠黏劑與涂料》課程的教學(xué)中融入“生態(tài)文明”“環(huán)境保護(hù)”等思政元素，積極倡導(dǎo)學(xué)生研發(fā)環(huán)境友好的綠色膠黏劑。在講授制膠車間工藝設(shè)計基本知識時，將設(shè)計與美化結(jié)合，培養(yǎng)高尚的文化素養(yǎng)。

3.2 創(chuàng)新教學(xué)方法

3.2.1 開展板書+PPT+雨課堂/超星學(xué)習(xí)通的教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)過程中以教師講、學(xué)生聽為主，往往容易使學(xué)生感覺所學(xué)內(nèi)容乏陳、枯燥無味，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下教師可以在講授課程時，利用學(xué)習(xí)通、雨課堂等智慧教學(xué)手段開展教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動性。

對涉及反應(yīng)機理的化學(xué)方程式等知識，以板書教學(xué)為主，師生同步書寫可加強互動交流，有利于學(xué)生理解和掌握知識點；對于抽象的理論知識，如表面張力、毛細(xì)現(xiàn)象等，可推送相關(guān)視頻作為預(yù)習(xí)資料，增強學(xué)生在課堂的學(xué)習(xí)興趣。

“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，通過引入雨課堂、學(xué)習(xí)通等智慧教學(xué)工具，可有效彌補傳統(tǒng)課堂互動的不足，實現(xiàn)全方位、立體式交互，重構(gòu)以學(xué)生為中心的課堂互動模式[6]。通過雨課堂、學(xué)習(xí)通等智慧教學(xué)工具，教師可在課堂快速便捷地發(fā)起答題、討論互動，學(xué)生的手機則可變身為答題器，反饋結(jié)果可在手機端或課堂大屏幕直接予以可視化展示，并能在短時間內(nèi)實現(xiàn)師生一對全員高效互動。同時，智慧教學(xué)工具中的彈幕、討論和互評等功能，有助于實現(xiàn)學(xué)生之間的全員互動。智慧教學(xué)工具可在課前推送預(yù)習(xí)視頻、課外閱讀材料等，課中實現(xiàn)師生、生生之間的互動，課后可提供練習(xí)題供學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的智慧教學(xué)工具為課堂互動教學(xué)提供了強有力的技術(shù)支持，讓教學(xué)過程可視化，通過大數(shù)據(jù)分析讓教學(xué)評價更公平、客觀[7]。

3.2.2 虛擬仿真實驗代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗課程

為滿足“新農(nóng)科”“新工科”對林產(chǎn)化工人才培養(yǎng)的要求，以國家虛擬仿真實驗教學(xué)課程平臺中福建農(nóng)林大學(xué)的《木材工業(yè)用膠黏劑制備及性能檢測虛擬仿真實驗教學(xué)項目——以脲醛樹脂膠黏劑為例》項目替代傳統(tǒng)實驗課程。學(xué)生在靈活的、交互的虛擬仿真教學(xué)實驗環(huán)境中可不受場地和時間的限制借助計算機開展實驗，還能避免傳統(tǒng)教學(xué)中存在的危害。脲醛樹脂虛擬仿真實驗一方面可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在實驗過程中掌握膠合強度合格的膠黏劑的制備，另一方面學(xué)生可增強設(shè)計環(huán)保型低游離甲醛含量木材工業(yè)用膠黏劑配方的能力，有利于其未來從事膠黏劑相關(guān)的工作和研究。此外，學(xué)生可通過課外資料的閱讀，選擇具有發(fā)展前景的綠色膠黏劑課題作為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的選題。

4 《膠黏劑與涂料》課程教學(xué)改革的效果

隨著我國膠黏劑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，提高《膠黏劑與涂料》課程的教學(xué)質(zhì)量，對于培養(yǎng)膠黏劑行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員具有非常重要的意義。通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等多個環(huán)節(jié)的改革，《膠黏劑與涂料》課程取得了較好的教學(xué)效果。

在此教學(xué)改革項目中以林產(chǎn)化工專業(yè)2017級、2018級本科生為試點對象，分別采用了超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等智慧教學(xué)工具。其中2017級主要采用超星學(xué)習(xí)通對教學(xué)過程發(fā)布的23個任務(wù)點進(jìn)行監(jiān)控，學(xué)生累計學(xué)習(xí)次數(shù)在3 400人次以上?；谡n程視頻、章節(jié)測驗、討論、作業(yè)等完成度進(jìn)行的平時成績評定也做到了有據(jù)可循。2018級本科生由于疫情原因，采用了線上教學(xué)的方式，而智慧教學(xué)工具雨課堂主要是在課前推送預(yù)習(xí)視頻，直播課程后學(xué)生在討論區(qū)上傳課堂筆記，課后完成章節(jié)作業(yè)。后臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明90%的學(xué)生在課前完成了預(yù)習(xí)，其中酚醛樹脂預(yù)習(xí)視頻中習(xí)題的正確率在90%以上。通過對《膠黏劑與涂料》理論課程改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)《膠黏劑與涂料》課程的興趣。學(xué)生的出勤率和考試及格率均在95%以上，學(xué)生對該課程的滿意度達(dá)到了94%以上，學(xué)生具備了扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識。