生態(tài)環(huán)境材料課程教學(xué)改革探索

　　摘要：生態(tài)環(huán)境材料是21世紀(jì)材料科學(xué)的重要研究方向，也是一個(gè)多學(xué)科交叉的新領(lǐng)域，生態(tài)環(huán)境材料課程對(duì)增強(qiáng)材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)有非常積極的作用。本文結(jié)合生態(tài)環(huán)境材料的教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索。
　　關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境材料；材料科學(xué)與工程；教學(xué)改革
　　中圖法分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）40-0124-03
　　一、引言
　　材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，它與能源、信息并行，被視為現(xiàn)代高科技的三大標(biāo)志。工業(yè)的快速發(fā)展需要大量使用各種性能的材料，而材料在其生產(chǎn)、使用和廢棄的過(guò)程中都與環(huán)境有著密切的聯(lián)系。面對(duì)全球范圍內(nèi)日趨惡化的資源能源緊缺、生態(tài)環(huán)境被污染等嚴(yán)峻問題，節(jié)約材料資源、發(fā)展與環(huán)境相容、對(duì)環(huán)境友好的新材料已成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。因此，培養(yǎng)具有環(huán)境保護(hù)意識(shí)，并掌握相關(guān)知識(shí)的材料科學(xué)與工程技術(shù)專業(yè)人才，既是解決物質(zhì)生產(chǎn)增長(zhǎng)與資源環(huán)境瓶頸矛盾的急迫需求，也是材料科學(xué)與工程技術(shù)專業(yè)（材料專業(yè)）人才培養(yǎng)需要考慮的出發(fā)點(diǎn)。在人們呼吁節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)和生活低碳化的當(dāng)代，生態(tài)環(huán)境材料顯得更為重要，其理念更值得推廣。
　　應(yīng)學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展的要求，許多高校的材料專業(yè)新添了環(huán)境材料或生態(tài)材料課程。本校為材料專業(yè)的本科生開設(shè)的生態(tài)環(huán)境材料課程也有近五年的時(shí)間，該課程的教學(xué)目的是為了使學(xué)生理解在整個(gè)生命周期中材料與生態(tài)環(huán)境的密切關(guān)系，能夠利用生態(tài)環(huán)境材料學(xué)的基本理論提出實(shí)用性的生態(tài)材料的設(shè)計(jì)和評(píng)估方法。熟悉金屬、陶瓷、高分子材料、包裝材料、建筑材料等各類材料的生態(tài)化知識(shí)，在掌握材料回收技術(shù)、再生利用技術(shù)等基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生合理利用生態(tài)材料的能力和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)。在過(guò)去的課堂教學(xué)中，學(xué)生反映該課程內(nèi)容抽象且信息量大。目前該課程作為本校材料專業(yè)的選修課，如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生系統(tǒng)、科學(xué)地掌握生態(tài)環(huán)境材料的相關(guān)知識(shí)，使其在未來(lái)的科研與工作中發(fā)揮實(shí)用性，需要對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革。本文結(jié)合筆者近幾年的教學(xué)實(shí)踐，從對(duì)教學(xué)的多個(gè)方面進(jìn)行探索提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
　　二、教學(xué)內(nèi)容改革
　　1.教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。生態(tài)環(huán)境材料學(xué)是關(guān)于材料及材料循環(huán)過(guò)程與生態(tài)環(huán)境相互作用的科學(xué)，該課程涉及的領(lǐng)域非常廣泛，如能源材料、環(huán)境治理材料、環(huán)境降解材料、仿生物材料及有毒有害元素替代技術(shù)等[2]。目前本校材料專業(yè)使用的教材是翁端等編著的《環(huán)境材料學(xué)》，該教材包含三大部分：環(huán)境材料理論、環(huán)境材料關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)境工程材料及環(huán)境友好材料。專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃把該課程安排在第七學(xué)期，課時(shí)僅為32學(xué)時(shí)，因而有必要對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和精練。
　　要讓學(xué)生了解本課程的重要性，在緒論部分需重點(diǎn)介紹材料（生產(chǎn)、使用和廢棄）對(duì)環(huán)境的依存關(guān)系，在結(jié)合實(shí)例講解的過(guò)程中，使學(xué)生意識(shí)到生態(tài)環(huán)境材料是未來(lái)材料領(lǐng)域重要的發(fā)展需求。材料環(huán)境影響的評(píng)價(jià)技術(shù)、材料的資源效率理論和材料的生態(tài)設(shè)計(jì)是生態(tài)環(huán)境材料的基礎(chǔ)理論，通過(guò)學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握材料對(duì)環(huán)境影響因素的評(píng)價(jià)方法。這部分內(nèi)容較為抽象，在教學(xué)中這部分內(nèi)容要盡量用通俗易懂的語(yǔ)言來(lái)講解，并結(jié)合應(yīng)用例子，如大家都熟悉的礦泉水瓶，運(yùn)用LCA（Life Cycle Assessment）全生命周期的分析方法分析礦泉水瓶的全周期過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。考慮到材料專業(yè)具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性，因此在講授環(huán)境材料關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)境工程材料及環(huán)境友好材料這部分內(nèi)容時(shí)要求學(xué)生更多地掌握各種材料的環(huán)境友好加工及制備技術(shù)、環(huán)境凈化治理材料的類型、環(huán)境友好材料如綠色包裝材料、生態(tài)建材的特點(diǎn)等內(nèi)容。只有熟悉掌握了各種生態(tài)環(huán)境材料的性能，才能夠?yàn)榫邆鋸氖律鷳B(tài)環(huán)境材料相關(guān)科學(xué)研究及技術(shù)開發(fā)的能力培養(yǎng)奠定了專業(yè)基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)放在新型生態(tài)環(huán)境材料的制備方法、性能特點(diǎn)以及實(shí)際應(yīng)用的理論基礎(chǔ)上，分析各類生態(tài)環(huán)境材料的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。在教材的基礎(chǔ)上對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行整合和提煉，突出講授內(nèi)容的重點(diǎn)。
　　2.教學(xué)內(nèi)容結(jié)合學(xué)科前沿。因?yàn)樵撜n程涵蓋的內(nèi)容較多，涉及生態(tài)學(xué)理論部分的內(nèi)容較深?yuàn)W，如果進(jìn)行單一地講解，對(duì)于材料專業(yè)本科生來(lái)說(shuō)太抽象且枯燥，難以激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于理論部分的教學(xué)內(nèi)容，遵循由易到難、逐步深入的原則。同時(shí)為了活躍課堂氣氛，吸引學(xué)生的注意力，盡量向?qū)W生介紹學(xué)科前沿的研究成果和熱點(diǎn)。在介紹一種新型環(huán)境材料的制備和應(yīng)用原理時(shí)，可結(jié)合生活中的例子，借助動(dòng)畫的生動(dòng)性來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣。例如講解環(huán)境凈化材料時(shí)，可以展示“自清潔玻璃”在國(guó)家大劇院外墻玻璃、汽車玻璃、家庭門窗等方面的應(yīng)用，達(dá)到加深印象的目的。此外，在教學(xué)過(guò)程中還可以不斷地將本專業(yè)教師的科研成果或相關(guān)的研究課題引入到教學(xué)內(nèi)容中。一方面可以激發(fā)學(xué)生對(duì)與生態(tài)環(huán)境材料相關(guān)的科學(xué)的研究興趣，自覺地鉆研課程內(nèi)容；另一方面有利于學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到相對(duì)應(yīng)的研究課題中，去發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際的問題。作為實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)置一些與課程內(nèi)容相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新課題項(xiàng)目，讓學(xué)生在參與項(xiàng)目的過(guò)程中得到鍛煉和提高。通過(guò)對(duì)具體相關(guān)課題的實(shí)踐和研究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高其專業(yè)綜合素質(zhì)。
　　三、教學(xué)手段和方法的改革
　　1.靈活運(yùn)用教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。多媒體教學(xué)具有生動(dòng)直觀、信息量大、內(nèi)容豐富、可重復(fù)播放等優(yōu)點(diǎn)，因此以多媒體為主要教學(xué)方式[3]。例如，運(yùn)用Flash、Photoshop等軟件把原理過(guò)程等制作成動(dòng)畫或視頻效果來(lái)吸引學(xué)生的注意力，可以解決在教學(xué)中學(xué)生感到枯燥乏味、抽象難懂的問題。但多媒體教學(xué)也有其不足的地方，由于課件播放速度大，部分學(xué)生在課堂上難以充分理解和掌握知識(shí)點(diǎn)，因此講授難點(diǎn)內(nèi)容的時(shí)候，有必要運(yùn)用傳統(tǒng)的板書模式加以分析與講解。
　　在本課程的材料制備技術(shù)環(huán)節(jié)，盡管學(xué)生對(duì)制備原理、工藝方法的課堂認(rèn)知可以達(dá)到一定的程度，但聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍會(huì)模糊不清。因此，可以將課堂教學(xué)適當(dāng)?shù)匾�入�?shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生身臨其境地觀看，對(duì)材料的制備技術(shù)等有更全面、更深入地認(rèn)知和理解。

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