生态环境材料课程教学改革探索

　　摘要：生态环境材料是21世纪材料科学的重要研究方向，也是一个多学科交叉的新领域，生态环境材料课程对增强材料科学与工程专业学生的环保意识有非常积极的作用。本文结合生态环境材料的教学实践，从教学内容、教学模式等方面对该课程的教学改革进行了探索。
　　关键词：生态环境材料；材料科学与工程；教学改革
　　中图法分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）40-0124-03
　　一、引言
　　材料是国民经济和社会发展的基础和先导，它与能源、信息并行，被视为现代高科技的三大标志。工业的快速发展需要大量使用各种性能的材料，而材料在其生产、使用和废弃的过程中都与环境有着密切的联系。面对全球范围内日趋恶化的资源能源紧缺、生态环境被污染等严峻问题，节约材料资源、发展与环境相容、对环境友好的新材料已成为社会可持续发展的必经之路[1]。因此，培养具有环境保护意识，并掌握相关知识的材料科学与工程技术专业人才，既是解决物质生产增长与资源环境瓶颈矛盾的急迫需求，也是材料科学与工程技术专业（材料专业）人才培养需要考虑的出发点。在人们呼吁节能减排、经济和生活低碳化的当代，生态环境材料显得更为重要，其理念更值得推广。
　　应学科的建设和发展的要求，许多高校的材料专业新添了环境材料或生态材料课程。本校为材料专业的本科生开设的生态环境材料课程也有近五年的时间，该课程的教学目的是为了使学生理解在整个生命周期中材料与生态环境的密切关系，能够利用生态环境材料学的基本理论提出实用性的生态材料的设计和评估方法。熟悉金属、陶瓷、高分子材料、包装材料、建筑材料等各类材料的生态化知识，在掌握材料回收技术、再生利用技术等基础上培养学生合理利用生态材料的能力和保护生态环境的意识。在过去的课堂教学中，学生反映该课程内容抽象且信息量大。目前该课程作为本校材料专业的选修课，如何在有限的学时内让学生系统、科学地掌握生态环境材料的相关知识，使其在未来的科研与工作中发挥实用性，需要对该课程进行教学改革。本文结合笔者近几年的教学实践，从对教学的多个方面进行探索提出几点认识。
　　二、教学内容改革
　　1.教学内容的优化。生态环境材料学是关于材料及材料循环过程与生态环境相互作用的科学，该课程涉及的领域非常广泛，如能源材料、环境治理材料、环境降解材料、仿生物材料及有毒有害元素替代技术等[2]。目前本校材料专业使用的教材是翁端等编著的《环境材料学》，该教材包含三大部分：环境材料理论、环境材料关键技术、环境工程材料及环境友好材料。专业培养计划把该课程安排在第七学期，课时仅为32学时，因而有必要对课程教学内容进行优化和精练。
　　要让学生了解本课程的重要性，在绪论部分需重点介绍材料（生产、使用和废弃）对环境的依存关系，在结合实例讲解的过程中，使学生意识到生态环境材料是未来材料领域重要的发展需求。材料环境影响的评价技术、材料的资源效率理论和材料的生态设计是生态环境材料的基础理论，通过学习可以使学生掌握材料对环境影响因素的评价方法。这部分内容较为抽象，在教学中这部分内容要尽量用通俗易懂的语言来讲解，并结合应用例子，如大家都熟悉的矿泉水瓶，运用LCA（Life Cycle Assessment）全生命周期的分析方法分析矿泉水瓶的全周期过程对环境的影响。考虑到材料专业具有较强的工程实践性，因此在讲授环境材料关键技术、环境工程材料及环境友好材料这部分内容时要求学生更多地掌握各种材料的环境友好加工及制备技术、环境净化治理材料的类型、环境友好材料如绿色包装材料、生态建材的特点等内容。只有熟悉掌握了各种生态环境材料的性能，才能够为具备从事生态环境材料相关科学研究及技术开发的能力培养奠定了专业基础。教学内容的重点放在新型生态环境材料的制备方法、性能特点以及实际应用的理论基础上，分析各类生态环境材料的研究热点和发展趋势。在教材的基础上对授课内容进行整合和提炼，突出讲授内容的重点。
　　2.教學内容结合学科前沿。因为该课程涵盖的内容较多，涉及生态学理论部分的内容较深奥，如果进行单一地讲解，对于材料专业本科生来说太抽象且枯燥，难以激发学生浓厚的学习兴趣。对于理论部分的教学内容，遵循由易到难、逐步深入的原则。同时为了活跃课堂气氛，吸引学生的注意力，尽量向学生介绍学科前沿的研究成果和热点。在介绍一种新型环境材料的制备和应用原理时，可结合生活中的例子，借助动画的生动性来激发学生的兴趣。例如讲解环境净化材料时，可以展示“自清洁玻璃”在国家大剧院外墙玻璃、汽车玻璃、家庭门窗等方面的应用，达到加深印象的目的。此外，在教学过程中还可以不断地将本专业教师的科研成果或相关的研究课题引入到教学内容中。一方面可以激发学生对与生态环境材料相关的科学的研究兴趣，自觉地钻研课程内容；另一方面有利于学生把所学的知识应用到相对应的研究课题中，去发现、分析和解决实际的问题。作为实践环节，设置一些与课程内容相关的大学生创新课题项目，让学生在参与项目的过程中得到锻炼和提高。通过对具体相关课题的实践和研究，培养学生的创新能力，提高其专业综合素质。
　　三、教学手段和方法的改革
　　1.灵活运用教学手段，提高教学效果。多媒体教学具有生动直观、信息量大、内容丰富、可重复播放等优点，因此以多媒体为主要教学方式[3]。例如，运用Flash、Photoshop等软件把原理过程等制作成动画或视频效果来吸引学生的注意力，可以解决在教学中学生感到枯燥乏味、抽象难懂的问题。但多媒体教学也有其不足的地方，由于课件播放速度大，部分学生在课堂上难以充分理解和掌握知识点，因此讲授难点内容的时候，有必要运用传统的板书模式加以分析与讲解。
　　在本课程的材料制备技术环节，尽管学生对制备原理、工艺方法的课堂认知可以达到一定的程度，但联系到实际应用时仍会模糊不清。因此，可以将课堂教学适当地引入实验室，让学生身临其境地观看，对材料的制备技术等有更全面、更深入地认知和理解。

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