“造纸湿部化学与造纸助剂”课程教学改革与探讨

[摘 要] 针对“造纸湿部化学与造纸助剂”课程特点，从优化教学内容和改进教学方法等方面入手实现对课程教学的改革。实践表明，改革有效提高了教学效果，开阔了学生眼界，激发了学生学习的积极性和主动性，实现了预期的教学目标，取得了可资借鉴的经验。

[关键词] 造纸助剂;教学改革;案例教学

[基金项目] 教育部新工科研究与实践项目“我国轻工类专业新工科建设的研究与实践”（教高婷厅函【2018】17号）;华南理工大学2017年新工科研究与实践项目“新工科建设下的轻工专业精英人才培养模式探索与实践”（x2qs-Y1181141）

[作者简介] 张宏伟（1962—），女（满族），辽宁辽阳人，博士，华南理工大学轻工科学与工程学院副教授，主要从事造纸湿部化学及造纸助剂的合成、改性及应用研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0137-02    [收稿日期] 2019-09-24

造纸是一个复杂的物理、机械和化学的过程。随着纸机的大型高速化及环保、原料短缺、降低成本和提高纸张耐久性等原因，大量采用废纸回用浆和高得率浆、提高纸机白水的封闭循环程度、降低纸张定量、中性施胶和提高纸张中填料的用量等，使得纸机湿部（即造纸生产中从纸浆流送到形成湿纸幅的部分，主要包括上浆系统、纸机网部和压榨部）成为造纸流程中最为复杂的部位;造纸助剂的使用对造纸湿部的作用及控制越来越突出，显示出巨大潜力。造纸助剂的结构特性及其与纸料各组分、纸页性能之间作用关系的研究促进了造紙工业的迅速发展，也逐渐形成了一门新兴造纸科学分支——造纸湿部化学。

一、造纸湿部化学与造纸助剂的课程特点

“造纸湿部化学与造纸助剂”是华南理工大学轻化工程专业重要的专业课程之一。造纸湿部化学是研究纸料造纸湿部系统中各种组分在纸机网部滤水、留着、成形以及白水循环过程中的相互作用、作用规律及对纸机运行和纸产品质量的影响机理。由于在纸料组分颗粒较小，且大部分反应都发生在这些颗粒的表面，故造纸湿部化学运用了胶体化学与表面化学的理论研究纸料组分的特性及其作用规律。造纸湿部化学还与高分子化学与高分子物理学科有密切联系，造纸湿部助剂中有相当部分为高分子聚合物，如聚丙烯酰胺（PAM）、聚酰胺多胺环氧氯丙烷（PE0）、聚氧化乙烯（PEO）等，其分子的结构特性与其作用密切相关。因此，“造纸湿部化学与造纸助剂”是一门多学科交叉渗透的学科体系，涉及的知识点多，内容复杂，普通的教学方法很难将需要学习和掌握的知识在有限的学时内（32学时）讲授清楚，也兼顾不到不同学生的需求及兴趣。

二、授课内容优化

（一）确立重要的主体内容，突出重点部分

根据“造纸湿部化学与造纸助剂”课程的特点，对教学内容重新进行分析和梳理，确立重要的主体内容，突出重点内容，如“造纸湿部体系特性及湿部化学理论”“造纸湿部助剂结构特性及作用机理”等，理论是实践的坚实基础，只有使学生牢固掌握相关理论知识，才能为整个课程的学习打下良好的基础。

（二）加强本课程所涉及相关学科知识间的联系、扩展、贯穿与渗透

“造纸湿部化学与造纸助剂”与胶体化学、表面化学及高分子化学与物理等相关课程有密切的关联，在教学中特别注重这方面知识的传导，建立基本理论在造纸湿部化学中的指导作用，如从胶体种类及特征延伸到浆料悬浮体系;由颗粒表面原子、分子的结构说明浆料组分的表面特性及细小组分对湿部助剂的吸附特性;从PEO分子链的柔性解释其优异的助留助滤作用及作用机理。由于相应章节插入了涉及的相关学科知识，避免了“照本宣科”，提高了学生对课程相关内容的理解，同时也扩展学生的学习兴趣及知识面。

三、多种教学方式并举，提高教学效果

（一）多媒体与板书相结合

多媒体教学提高了教师的教学效率，是一种好的教学方法，是传统的“黑板+粉笔”的课堂教学无法实现的，多媒体教学已成为教学中最重要的方法之一。但这种教学方式更容易使学生成为知识的灌输对象，导致学生处于“填鸭式”的被动学习状态，课堂上学生容易产生倦意，导致学习效率较低。课堂上采用多媒体与板书相结合的教学方式，用文字、图形等板书形式在黑板上写、画出来，如表面活性剂结构形式、表面活性剂在水中的分散、胶束的形成等，以更形象的方式提高学生的注意力和对知识点的理解力。

（二）注重“温故”与“新知”的有机结合

“造纸湿部化学与造纸助剂”教学内容听起来似乎不难，比较容易理解，学生课堂上感觉似乎听懂了。但实际上该课程的知识体系相对零散，记忆比较困难，这也给教学带来很大难度。在授课时以不同的方式复述已经学过的知识点，强化学生的记忆。如归纳性复习上节课学习内容，为新教授的知识做了很好的连接。又如从不同视角重复并归纳相同及相关的知识点;如阳离子淀粉作为重要的造纸助剂之一可用于造纸增干强剂、助留剂、助滤剂等，虽然都称为阳离子淀粉，但使用目的不同，阳离子淀粉的特性（阳离子取代度）有比较大的差别。当讲授了纸张增强剂、助留剂和助滤剂后，对阳离子淀粉在不同使用目的下的特性做了归纳，即以提高纸张强度为主要目的，选择较低取代度的产品;如果以助留助滤为主要目的，选择较高取代度的产品;要兼顾增强和助留助滤作用，选择中等取代度的阳离子淀粉。

（三）适时增加案例教学

案例教学即将工厂生产中实际发生的事件与相关教学结合起来。如浆内施胶剂的乳液稳定性对施胶非常重要，在讲授“施胶剂的乳化及乳化剂的选择”部分，乳液剂的特性直接影响施胶剂乳液的稳定性，进而影响其在纸张施胶作用效果。其中关于乳液的热稳定性问题，结合广东某纸厂夏季出现的施胶障碍，说明问题根源及解决方法。案例教学不仅增加了学生对所学知识重要性的认识，而且可加强学生对知识的理解和记忆。

（四）将与教学相关的研究工作穿插于教学中

为了提高学生的学习兴趣及更好理解和掌握本课程的相关知识，将自己的科研工作和研究结果穿插在相关的教学内容中，以流程图、图片、表格等形式展示出来。如纸张增干强剂因增加了纤维间的结合，从而提高了纸张的干强度。将加入纸张增强剂后纸张断口处的扫描电子显微镜（SEM）图（见下图）展示给学生，并分析图片：空白纸样断口处纤维结构较松散，断口处纤维杂乱且较长，纸张断口处纤维被拔出;添加增强剂纸样断口处的纤维结构紧密，且断口处纤维短，表明增强剂增加了纤维间的相互作用，即在外加拉力的作用下，由于纤维间的作用力增大，纤维间滑动受到限制，断裂处只有部分纤维被拔出，而另一部分纤维出现断裂，即纤维间的结合强度大于纤维本身的强度，其结果表现为纸张的抗拉强度提高。通过SEM照片的分析，使学生对纸张增干强剂对增加纤维间的结合及增加纸张强度的作用有了更形象的理解和认识。

四、结语

教学的实质是一个教与学的系统工程，教学效果的好坏受多种因素的影响。除针对课程特点采取必要的措施和手段外，教师的工作热情和责任心、教师与学生的交流及交流方式、学生自身的素质等都会对教学质量产生影响。教师作为知识的传授者和引导者，在对课程内容优化的基础上，改进教学方法，将枯燥的理论与实际（工厂案例、科研成果等）有机结合，解决学生在学习过中产生的枯燥感和盲目感，提高学生学习兴趣，发挥学生学习的主动性和积极性。课程考核结果表明，学生很好地掌握了本课程的学习内容，并能够应用所学到的知识解释生产中出现的问题，达到较为理想的教学效果。

参考文献

[1]李桂芝，彭伟，王仁田.有机化学实验多媒体双语教学探索与实践[J].教育教学论坛，2019（19）：137-138.

[2]张宏伟，唐爱民，陈港，等.阳离子聚丙烯酰胺对二次纤维的增强作用[J].造纸科学与技术，2002，21（6）：24-26.