高等林业院校“胶黏剂化学与工艺学”课程教学改革初探

(西南林业大学材料科学与工程学院，昆明 650224)

近年来，随着我国的胶黏剂产业蓬勃快速发展，胶黏剂产值和销售额已稳居精细化工行业中的首位[1]，我国已成为胶黏剂的生产和消费大国。相应地，国内对于从事胶黏剂生产和研发的专业技术人才需求大幅度增加。因此，林业院校在林产化工专业开设了“胶黏剂化学与工艺学”课程，西南林业大学是较早开设该课程的林业院校之一。学生通过该课程的学习，可以了解胶黏剂的特点、胶结基础理论、发展历史、研究现状及未来的发展趋势，掌握各类主要类型胶黏剂的组成、合成制备方法及性能用途，从而为学生在将来从事胶黏剂的研发工作提供技术支撑。笔者结合多年来该课程的教学经验和学生的反馈意见，针对教学中存在的问题，提出了该课程教学改革的思路。

一、“胶黏剂化学与工艺学”课程的特点

“胶黏剂化学与工艺学”课程是林业院校林产化工专业本科生的专业基础课程，在精细化工领域处于重要地位，它与高分子化学、胶体与表面化学、涂料化学、材料力学等多个学科存在知识的相互交叉、渗透。学生在学习该课程之前，一般需先学习“无机及分析化学”“有机化学”“物理化学”“高分子化学”“胶体与表面化学”等课程。“胶黏剂化学与工艺学”课程的主要内容为胶黏剂的发展历史、现状、发展趋势，各类胶黏剂的组成、性能、固化工艺、应用范围，以及胶黏剂的合成、制备方法等。其中，胶黏剂的合成反应工艺及黏结机理是教师重点讲解的内容，目的是使学生充分理解胶黏剂的结构和性能之间的联系，以便学生将来能从分子结构的角度设计和研发出性能更加优良的胶黏剂产品。另外，为了进一步巩固学生所学的理论知识，“胶黏剂化学与工艺学”课程还安排了实验教学活动，以期通过基础理论知识与实践技能的结合培养学生的创新能力。

二、“胶黏剂化学与工艺学”课程教学的现状

西南林业大学为林产化工专业开设了“胶黏剂化学与工艺学”课程。自2012年以来，该课程的教学内容及学时分配情况见表1。北京林业大学“胶黏剂生产工艺学”课程的总学时为38学时，其中理论课学时为28学时，实验课学时为10学时[2]。西南林业大学与北京林业大学开设的“胶黏剂化学与工艺学”课程相比，在理论课和实验课学时方面均有所增加。从理论课教学内容看，充分结合了林业院校的特点，更侧重于木材胶黏剂方面的基础理论知识的学习，而且与北京林业大学“胶黏剂生产工艺学”课程的教学内容更为相似[2]，并选用了东北林业大学著名胶黏剂专家顾继友教授[3]主编的《胶黏剂与涂料》(第2版)为该课程的教材。

表1 西南林业大学“胶黏剂化学与工艺学”课程的教学内容及学时分配

在“胶黏剂化学与工艺学”实验课教学环节，采用了西南林业大学材料科学与工程学院“胶黏剂化学与工艺学”教研组编写的《胶黏剂化学与工艺学实验》指导书，经过不断补充、完善，已被作为内部教材广泛使用。所开设的实验主要包含传统脲醛树脂胶黏剂的制备、性能测试、树脂黏度的测定，树脂游离甲醛、固化时间、固含量测定、结构测试表征等。课程实验教学已成为该课程不可或缺的部分，不仅为大四学生的毕业论文设计提供了素材，而且还为他们走上工作岗位打下了坚实的实践基础。

三、“胶黏剂化学与工艺学”课程教学存在的问题

(一)理论教学存在的问题

近年来，“胶黏剂化学与工艺学”课程在理论知识教学中还是存在着一些急需解决的问题。笔者经过几年的教学实践发现，大多数林业院校林产化工专业存在学生的化学化工基础知识相对较弱、“胶黏剂化学与工艺学”课程学时有限、学生对于胶黏剂合成制备中的反应及其机理理解不太透彻等问题。这些都致使学生在学习该课程之后，难以建立一套较为完备的理论知识体系，也难以运用所学的知识解决进入研究生阶段学习或工作岗位后遇到的胶黏剂研发和使用的问题。

(二)实验教学存在的问题

“胶黏剂化学与工艺学”实验课教学的地位越来越重要，不再是该课程教学的点缀，而是整个教学环节中的一个核心内容，也是培养新世纪人才创新意识和创新能力的重要环节。由于“胶黏剂化学与工艺学”课程是一门实践性、应用性都很强的课程，因此其实验课教学的开展可以弥补理论课教学的不足，并可以使学生理论知识得到巩固和灵活运用。多年来，“胶黏剂化学与工艺学”实验课教学一直沿袭过去的传统教学模式，使该课程的实验内容陈旧、单一，而且多为验证性的实验，缺乏创新性和综合设计性实验。

四、“胶黏剂化学与工艺学”课程教学改革的措施

依据林产化工专业的人才培养方案，针对“胶黏剂化学与工艺学”课程教学中存在的问题，笔者借鉴吸收了近年来国内外关于胶黏剂课程的一些教学经验和改革成果[4-6]，提出了理论教学与实验教学并重、相互促进的教学原则，并从教学方法、教学内容、实验教学环节等方面，对“胶黏剂化学与工艺学”课程进行了教学改革。

(一)理论教学改革

1.完善教学内容

(1)丰富学习资料

笔者建议在学生拥有教材的基础上，向学生推荐有关胶黏剂先进生产技术及配方研制的参考书[7-11]以及国内外相关的文献资料和期刊，如美国的《Adhesives Age》、德国的《Adhesion》，英国的《The Journal of Adhesion》《International Journal of Adhesion And Adhesive》等期刊，以及国内的《黏接》《中国胶黏剂》《化学与黏合》《上海黏接》《高分子材料与科学》等专业期刊；国内相关的网站，如中国胶黏剂网www.cnadhesives.com、中国胶黏剂工业协会www.cnaia.org以及胶黏剂网www.adhesive-china.com等；相关国家标准，如木材胶黏剂的性能检测及木质人造板力学性能检测的国家标准[12-17]。这不仅扩大了学生的知识面，而且还激发了学生学习的兴趣。

“胶黏剂化学与工艺学”课程与“有机化学”“物理化学”“高分子化学”等公共基础课程联系紧密，为了弥补林产化工专业学生在学习各类胶黏剂的反应机理时化学基础知识薄弱的问题，笔者增补了一些常见的亲核取代、亲电取代、链反应机理(链的引发、链的增长、链的终止)等知识的资料，使学生能更深刻地理解合成反应机理的内容。此外，为了与国际胶黏剂知识进行接轨，在学习资料方面，笔者还补充了一些有关胶黏剂化学与工艺方面知识的专业英语术语，让学生在课后阅读翻译一些英文学术期刊，扩大学生的视野，提高学生英文的阅读能力。

(2)突出课程主线

教师在有限的学时内，不可能将课程的知识点都面面俱到地介绍给学生，需要抓住课程主线，找到共性的问题。而“胶黏剂化学与工艺学”课程涉及各类胶黏剂的组成、性质、合成制备、性能及应用等内容，表面看内容繁多、杂乱无章，但各类胶黏剂都遵循着结构、性能及机理的共性，而且各类胶黏剂在合成制备方法及性能测试上存在共性。这就要求教师在讲解各类胶黏剂的基础理论知识时注意对共性问题的讲解，如脲醛胶黏剂、三聚氰胺树脂胶黏剂、三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂胶黏剂等均为氨基树脂胶黏剂，其合成反应机理都是相同的，因此教师在课堂上讲授时不必花过多时间重复讲解，而是重点指出具体反应过程中的某些不同之处，这样既节约了时间，又使学生的知识具有系统性。因此，“胶黏剂化学与工艺学”课程的讲授要旨是让学生在掌握各类胶黏剂的基本共性知识的基础上，掌握各类胶黏剂的特点，并能融汇贯通。

(3)融入环保理念

进入21世纪，可持续发展观已成为各国发展的共识。同样，胶黏剂的发展趋势也是要研发环境友好型的胶黏剂，把环境保护作为胶黏剂行业发展的重要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准。在木材胶黏剂研制方面，传统的木材胶黏剂脲醛树脂中由于甲醛的释放带来了环境污染和健康问题，所以在“胶黏剂化学与工艺学”课程的教学中，应当将环保理念融入到教学中，引导学生克服当前传统胶黏剂的不足，研发出环境友好型的绿色胶黏剂。

2.改进教学方法

在“胶黏剂化学与工艺学”课程教学过程中，教师多采用传统的“满堂灌”和“填鸭式”的教学方法，即教师在讲台上辛苦地讲，学生在课堂上只顾勾划重点难点、埋头记笔记。这种授课方式往往会使学生感觉所学内容乏陈、枯燥无味，限制了学生学习的积极性。因此，教师在讲授该课程时，不能照本宣科，应采用讨论式、板书和多媒体相结合、网络教学等多种教学模式[7]开展教学活动，激发学生学习的积极性和主观能动性。

(1)实施讨论式教学

教师在传授“胶黏剂化学与工艺学”课程知识的基础上，应采用讨论式的教学模式，培养学生自主学习的能力，让学生学会独立地获取胶黏剂的相关知识。例如，教师在每章节讲授结束时，要求学生以小组为单位，每组4人左右，查阅本章所涉及的、学生感兴趣的胶黏剂资料，并每小组推举一位学生代表在课堂上进行陈述，与其他学生一起讨论，最后教师进行点评和总结。类似地，教师在该课程后期，也可以提供一些胶黏剂的热点和前沿题目，让学生选择感兴趣的题目查阅文献，并制作成PPT进行5分钟左右的讲述，然后教师进行点评，时间控制在3个学时以内。这样不仅使学生学会了查阅文献资料，而且还激发了学生学习的兴趣，提高了学生整理文献资料及结合文献资料进行综述的能力，为学生今后从事与胶黏剂相关工作打下了良好的基础。

(2)开展板书与多媒体相结合的教学

教师在“胶黏剂化学与工艺学”课堂教学中，应以板书和多媒体相结合的方式开展教学活动。对一些传统胶黏剂的合成制备中涉及的反应路线推导等内容的知识，应以板书教学为主，以加强师生间的互动交流，使知识点更加容易理解和掌握；对于一些枯燥乏味的课程内容，如胶黏剂的生产设备、施工工艺、检测设备、测量方法等，应引入多媒体课件开展教学活动，使抽象的内容以图片、动画、视频等形式呈现出来，增强学生学习的趣味性，活跃学生的思维。

(3)探索网络教学

除了课堂教学外，在“胶黏剂化学与工艺学”课程教学过程中，该课程授课教师还利用了互联网资源开展网络教学活动，将练习题、阅读材料、参考书目、电子教案等上传到校园网信息平台，供学生课余时间使用，弥补了学生由于实习条件限制无法亲临胶黏剂生产现场的不足。另外，该课程授课教师还在校园平台上公布了自己的邮箱，让学生及时反馈该课程学习中遇到的问题，在师生之间架起交流、互动的平台，提高了教学效果。

(二)实验教学改革

1.完善实验教学内容

实验内容的改革并不是全盘否定或完全废弃原来的实验内容，而是进一步加强和改性一些重要、传统的胶黏剂的测定方法及技术。在综合考虑“胶黏剂化学与工艺学”课程实验学时(16学时)、实验内容、实验室条件等情况下，逐步淘汰一些内容乏陈、缺乏技术含量的验证性实验，适当引入一些教师的科研项目，做成设计性实验和研创性实验，使学生更好地了解当今胶黏剂的研究动向和研发思路，这对学生毕业后从事技术工作和教学、科研工作具有十分重要的意义。

2.创新实验教学方式

在进行“胶黏剂化学与工艺学”实验课教学时，教师要改变学生“照单抓药”的实验方式(一边看书、一边做实验)，重点抓学生实验前的预习环节，使实验操作“一气呵成”。另外，教师在“胶黏剂化学与工艺学”课程实验教学时，要将学生的创新意识和创新能力培养贯穿于整个实验教学中，引导学生对一些探索性实验的合成条件进行优化，从而提高学生的综合能力。例如，在脲醛树脂胶黏剂的合成过程中，教师并未固定尿素和甲醛的摩尔比，而是给出一个范围U/F=1：(1.2-1.5)，要求学生在这个范围内研究树脂的合成与性能的关系，进而让学生明白尿素与甲醛的摩尔比是脲醛树脂合成过程中的关键因素。另外，对于学生在实验过程中遇到的问题，教师不应直接给出解答方案，而是通过启发或提示的方式，让学生自己去分析原因，找到解决问题的方法。

3.开放实验室

开放实验室是教师利用课余时间为学生开辟实验教学的第二课堂，教师和学生在约定的实验时间开展实验活动。学生在教师的指导下，参与科研项目的部分工作，在这个过程中，学生原来不能理解的胶黏剂的合成制备、性能测试、胶合板制备等知识点得到了巩固和提升，而且有的学生实验做出的数据还可以整理成论文、申报相关的大学生创新训练项目，使学生获得了“成就感”，形成了良性的学习循环。

4.改善实验室条件

实验室条件是保证实验教学开展的基本条件，为了创造有利于学生创新能力发展的教学环境和条件，需要更新仪器设备种类、增加实验仪器的台套件数等。例如，“胶黏剂化学与工艺学”实验课胶黏剂的制备实验：对于温度的控制采用了精密度更好的新型数显水浴锅；pH值的测量不再使用传统的pH试纸，而是采用了快捷准确的pH复合电极。这些新的仪器设备的不断更新，大大提高了学生的实验效率，也提高了实验的成功率。

5.改革实验考核方式

传统的实验考核过于看重实验结果和实验报告，对于实验过程的考核被严重忽略。所以，在“胶黏剂化学与工艺学”实验课的考核方式中笔者增加对实验过程的考核，即对学生解决实验操作过程中出现问题的能力进行考核。比如，在胶黏剂的合成过程中，控制好合成条件是成功制备胶黏剂的关键，如果学生制备合成胶黏剂失败，不查找原因就急于重做，那么很难保证重做就会成功，这时教师应该鼓励学生主动思考和总结失败原因，只要是学生在对某个问题上的思考有其独到之处，虽然可能有一定的局限性，但仍然可以获得好的评价和较高的成绩。

五、“胶黏剂化学与工艺学”课程教学改革的效果

随着我国胶黏剂产业的快速发展，提高“胶黏剂化学与工艺学”课程的教学质量，对于培养胶黏剂行业的专业技术人员具有非常重要的意义。通过教学内容、教学方法等多个环节的改革，“胶黏剂化学与工艺学”课程取得了较好的教学效果。

(一)提升了理论教学质量

通过对“胶黏剂化学与工艺学”理论课程的改革，激发了学生学习“胶黏剂化学与工艺学”课程的兴趣。学生的出勤率和考试及格率均在95%以上，学生对该课程的满意程度达到了92%以上，学生考研成功率大幅度地提升，具备了扎实的专业基础知识。

(二)提升了学生的实验能力

通过对“胶黏剂化学与工艺学”实验课的改革，学生的实验操作能力得到了加强，学生认识问题、分析问题和解决问题的能力得到提升。2014级和2015级的林产化工专业的学生获得了2项国家级大学生创新项目，即“尿素-乙二醛(UG)树脂作为木材胶黏剂研究”和“苯酚-尿素-乙二醛(PUG)共缩聚树脂的合成与性能研究”。虽然“胶黏剂化学与工艺学”课程教学质量已有较为明显的提升，但该课程的教学改革仍然任重而道远，需不断地探索与实践。