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[摘要]本文針對目前《涂料與涂裝》課程在教學上存在的問題，從教學理念，教學內容，教學方法，課程應用這四個方面進行積極嘗試和探索，提出項目式教學的建議，以期打破傳統《涂料與涂裝》課堂教學的局限性，激發學生的積極性，培養學生利用本課程相關知識解決實際工業生產問題的能力，為學生今后走進社會，從事涂料化工領域工作打下堅實的基礎。
[關鍵詞]涂料與涂裝；項目式教學；實驗實踐；教學改革；實踐技能
《涂料與涂裝》作為材料科學領域的一門主要課程，不僅對學生專業知識的培養起著至關重要的作用，也與《無機化學》、《有機化學》、《高分子化學》等其他學科緊密聯系。《涂料與涂裝》作為一門與生活實際和工業領域息息相關的一門學科，近年來發展迅速，應用廣泛。涂料制備與涂裝技術中的一些原理和知識也成了大學本科生培養過程中必須掌握的內容[1-2]。本課程是一門與工業生產緊密聯系的學科，主要通過向學生傳授現代涂料功能原理、配方設計、生產工藝、涂裝工藝和方法等知識，使學生理解涂料的組成、分類和命名原則[3]；掌握各成膜物質(樹脂)的分子結構、性能特點、固化機理和生產工藝，以及相應涂料制備工藝和用途；懂得涂料常用涂裝技術的特點、要求和應用；了解涂料與涂裝的發展趨勢，能夠根據要求初步設計涂料配方并選擇適合的涂裝方法。但是目前對《涂料與涂裝》的講解主要停留在理論教學層次，采取老師講學生聽這類老套的教學方法，缺乏實踐探索，老師講的枯燥乏味，學生聽得云里霧里，學習積極性不高，難以做到學以致用[4-5]。作者結合本課程的特點，從教學理念上進行改革，旨在提高學生知識的運用能力，教學內容上采用“理論教學+實踐操作+考核改革”相結合的模式，從以下三個部分進行探討。
1加強專業理論知識教學團隊建設
教師在教育工作中起主導作用，教育教學工作的有秩有序進行離不開教師的組織和領導。因此，教師自身的專業水平，教學能力在一定程度上決定了學生的學習效果和高度。作為一名高校教師，面對的學生群體已有獨立的思維以及較高的學習能力，所以要求教師要緊跟時代發展，更新教學理念，維持時刻學習和進步的快節奏，改革教學內容，以提高課堂教學質量。鼓勵教師走出去，多去兄弟院校、相關企業學習實踐，不斷提升自己的知識與能力。通過自己所學所知，所見所聞，為學生搭建學習橋梁，打開涂料世界的大門，豐富學生知識面，幫助學生了解最新行業動態和需求。
2采用項目式教學
《涂料與涂裝》與工業生產聯系十分緊密，因此也決定了實驗實踐環節在其教學過程中存在的必要性。把實際應用融入課堂，有針對性、有計劃性的開展課程實踐，構建任務式、項目式教學體系尤為重要。該課程的改革體現在課堂前半段，由專業教師為學生講解涂料與涂裝的基本概念。在學生有一定理論基礎的前提下，后半段下達相關項目任務，比如選題、涂料配方設計、涂料制備與性能檢測、涂層制備及性能檢測等等。學生分組完成各部分內容，首先進入實驗室進行初試，定期跟進學生完成進度，督促學生按時提交中期報告，發揮學生的知識掌握與應用能力。建立校企聯合，帶學生實地感受涂料一線生產，結合實踐生產，完善自身項目，完成結題報告與結題答辯。具體包括：
2.1介紹“項目式學習”定義與方式
項目式學習是指學生在教師指導下，根據各自的興趣、愛好和條件，自由分組，選擇不同的研究課題，獨立自主的開展項目研究，從中培養創新精神和創造能力的一種學習形式。項目式學習研學期為4周，每小組選擇一個課題，在規定時間內進行項目研究。最終成果以結題報告、實物產品及PPT匯報的形式呈現。學生自由組隊，每組5人，選出小組長并留下聯系方式。任務分配由各小組成員自由討論決定。
2.2開題
開題必須結合本課程知識，以當下社會研究的熱點問題或亟需解決的問題為背景，選擇合適的研究題目與內容。比如大型鋼結構橋梁、港口工程機械(大型鋼制集裝箱和裝卸橋)、石化裝置(石油儲罐、海洋鉆井平臺及輸油管道)、電力設施(控制柜和輸電塔)以及工程建筑(國家大劇院和“鳥巢”)等戶外鋼結構設施對國民經濟發展和民生基礎設施建造具有重要意義，但其在生產、運輸和使用過程中，都面臨著來自大氣、海洋和土壤的腐蝕。據統計，我國每年因鋼鐵腐蝕及其影響造成的損失就高達30000多億人民幣，約占整個GDP的4%。因此鋼結構防腐蝕研究是一項長期的且具有重大意義的偉大工程。鑒于此，可以選擇“鋼結構重防腐涂層體系研究”為題目。通過文獻查閱，了解鋼結構的腐蝕機理和方式；明晰金屬防腐的重要性和主要措施；知悉重防腐涂層的作用原理和體系設計；結合所學知識，確立大致的涂層設計方案。
2.3研究實踐
確定具體的研究路線與研究內容。以“鋼結構重防腐涂層體系研究”為例，結合學科知識與文獻查詢，并參考實際因素，在老師指導下確定具體的涂層體系。比如，鋼結構重防腐涂層體系一般采用“底涂+中涂+面涂”復合涂層體系。底涂需對鋼結構具有優良的防腐蝕性能。通過文獻查閱，環氧富鋅底漆、無機富鋅底漆和紅丹防銹底漆對鋼結構均具有優異的防腐蝕性能。但考慮到無機富鋅涂層力學性能較差，且對基材的前處理要求高，紅丹底漆涂層毒性大，對環境有污染，故選擇耐腐蝕性優良、力學性能優異、環境友好的環氧富鋅涂層作為底漆涂層。中漆涂層主要是增加復合涂層厚度，延長腐蝕介質滲透到基材表面的時間?？晒┻x擇的主要由環氧云鐵涂層和環氧玻璃鱗片涂層。但環氧玻璃鱗片涂層力學性能不佳，抗沖擊性差，因而選擇環氧云鐵涂層。它與底漆配套性好，抗滲透性優良，是一種優異的中間涂層。面漆涂層是重防腐涂層的第一道屏障，須具有優異的抗老化性能，在光照下不易出現開裂、剝離等現象。否則，腐蝕介質會突破外層屏障，直達基材，造成嚴重腐蝕。經文獻查詢，可選擇丙烯酸聚氨酯涂層、氟碳涂層和有機硅涂層作為面涂。但考慮到氟碳涂層價格昂貴，有機硅涂層硬度低等問題，選擇性價比高、耐候性與機械性能優良的丙烯酸聚氨酯涂層作為面漆涂層。因此，最終確定“環氧富鋅底+環氧云鐵中+丙烯酸聚氨酯面”的復合涂層體系。然后，通過查閱文獻，知悉各類涂料的基礎性能指標，結合實驗室已有原材料，在老師指導下確定各涂料的大致配方，在實驗室進行小試研究。在該過程中，要了解配方設計的基本思路，掌握不同涂料和涂層的的相關制備工藝，掌握涂層性能的基本檢測方法。在實驗室小試研究結束后，去相關企業進行見習和實習。在公司技術人員指導下，對研究的產品進行中試(一次性生產500~1000Kg)。該過程主要是對實驗室設計的配方進行驗證與完善，同時了解工廠涂料的制備工藝，明晰實驗室小試生產與工廠大生產之間的區別，為后續配方修改完善提供指導思路。例如，在實驗室制備環氧富鋅涂料時，由于生產量小，分散機的轉速可以達到2500r/min以上。因此涂料配方中的防沉劑只需要添加整個涂料體系的0.5%左右，涂料就可以達到良好的分散防沉效果。然而，在實際工業生產中，由于一次生產達一噸以上，分散機的轉速達到600r/min時，涂料的慣性就會導致分散罐搖擺不定，因此分散效果遠低于實驗室的小量生產。這就要求，在實際生產過程中防沉劑的用量要占整個涂料體系的1.0%左右，才能使制備的涂料具有良好的儲存穩定性能。再比如，在制備丙烯酸聚氨酯面漆時，實驗室生產和實際工業生產區別也非常大。在實驗室生產時，由于量少(一次不超過1Kg)，因此在制備時可以將所有的樹脂、顏料、溶劑、助劑一起加到分散研磨罐中，先分散30min，再研磨2~4h，達到一定的細度后，即可出料包裝。但在實際工業生產中，由于生產量大，為提高生產效率，我們會先把所有的顏料、一部分丙烯酸樹脂進行研磨、一部分溶劑和助劑進行分散研磨，制備色漿。這一過程可以提高生產效率，因為分散研磨的主要意思是降顏料的大小，所以漿料中顏料的濃度越大，研磨效果越好。然后將色漿與剩余的樹脂、溶劑、助劑一起混合分散，最終出料包裝。最后，通過中試生產中出現的問題與不足，回實驗室對涂料配方重新設計調整，直到滿足各項指標要求。
2.4結題和展示
研究實踐結束以后，對項目進行結題和成果展示。以“鋼結構重防腐涂層體系研究”為例，項目結題須撰寫結題報告，成果匯報PPT以及相應的產品展示。產品展示包括環氧富鋅涂料與涂層、環氧云鐵涂料與涂層、丙烯酸聚氨酯涂料與涂層、復合涂層，及相應的檢測報告。比如，對于環氧富鋅底漆，在報告中要寫出環氧富鋅涂料的配方、涂料制備方法、與固化劑的用量配比、涂料性能及涂層性能等，具體示例如下所示。
2.4.1環氧富鋅涂料配方
2.4.2環氧涂料的制備工藝與應用配比
對于涂料A組分的制備：首先按組分配方，將環氧樹脂、鋅粉、云母氧化鐵、二甲苯、有機膨潤土、分散劑、防沉劑等按比例加入研磨罐中。將分散研磨機裝上分散盤，設置轉速為1500r/min，分散15min。然后停止分散，取下分散盤，裝上研磨盤，放入鋯珠，將轉速設置為3500r/min，研磨1h。將余料加入研磨罐，將轉速設置為1500r/min，分散15~20min。最后停止分散，將攪拌均勻的上述漆料過濾，裝入漆料桶中，即為涂料的A組分。對于固化劑B組分的制備：將甲苯與聚酰胺650按質量比為40︰60混合均勻，即得到固化劑B組分。對于稀釋劑C組分的制備：稀釋劑由甲苯、二甲苯和正丁醇組成，把三者按甲苯︰二甲苯︰正丁醇=40︰40︰20(重量比)混合均勻，便得到稀釋劑C組分。使用配比：使用時，將A、B、C三組分按質量比為100︰20︰10混合均勻，熟化10min后即可進行噴涂。
2.4.3環氧涂料的性能
2.4.4環氧涂層性能
3完善考核評價內容和方式
傳統的《涂料與涂裝》課程考核以筆試為主，題型單一，卷面知識有限，學生也多采用死記硬背的備考模式，不能較好的體現學生應用涂料專業知識解決實際生產問題的能力。改革后的考核體系采取閉卷考試和項目考核相結合的模式，重在考察學生的知識應用能力。閉卷考試占50%，內容上弱化概念的生搬硬套，強調問題的綜合分析。旨在突出學生針對生產實踐中產生的問題，運用專業知識分析、解決問題的能力。項目考核占50%，主要考察學生在項目參與過程中團隊合作、實踐操作及知識運用的能力。新型考核方式更科學、更有效，更能體現學生的專業綜合能力。隨著工業水平的高速發展，涂料工業已由原來不起眼的小行業迅速發展成為國民經濟各領域不可或缺的重點行業。為提高教學質量，培養專業實踐型人才，本文從《涂料與涂裝》課程改革入手，針對該課程在傳統教學中存在的重理論，輕實踐的問題，通過改革教學理念，加強教師專業水平培訓，運用項目式教學模式，重新劃定考試考核標準，在一定程度上提高本課程的授課效果，使之成為特色鮮明，生動有趣，實用性強的新型課程。
作者：雷輝斌 蔣劍波 單位：吉首大學 化學化工學院
