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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。 2.教学方法多样化，激发学生的主观能动性。生态环境材料学是一门综合性较强的交叉学科课程，涉及材料、化工、环境工程等多领域[4]，教学过程若以传统的静态授课方式进行，将很容易使该课程陷入枯燥无味的状态。教师照本宣科地去讲述理论知识，以学术化、理论化为重点，将无法激发学生的学习热情，也不利于学生创新思维能力的培养，教学效果必然较差[5]。因此，只有运用讨论式、启发式、开放式、案例式等多样化的教学手段和方法，理论与实践相结合才能获得理想的教学效果[6，7]。为此，本校采用教师为主导、学生为主体的原则，教学活动以教师授课、学生小讲座和讨论专题的方式展开。在教师主讲部分主要采用启发式的教学方法，讲课过程中留下疑问给学生，让学生去进行自我思考和探索。例如，在讲解材料的生态设计时，以工业固体废弃物制备生态环境材料为例，让学生思考对固废粉煤灰进行生态化设计有哪些具体应用。同时，为了给学生营造一个活跃的课堂气氛，在教学过程中适当地安排一些时间让学生讲解自己制作的课程PPT内容，内容可以是最新的环境材料研究资讯，也可以结合学生参与的环境材料相关课题的研究进展来做报告。通过实践发现，大部分学生对于这种教学模式比较有热情，而且学生的思维远比想象中的要开阔，这样极大地提高了学生的积极性。除此之外，还设置了讨论环节，让学生表述自己对新型生态环境材料的制备工艺、性能及应用方面的认识，学生们可以各抒己见，教师在此过程中可以对学生认知不完善和有疑问的地方进行补充和解答。采用这种讨论式的教学方法，学生可以收获和相互传递新的知识，培养学生主动、创新以及解决实际问题的能力。
3.营造课程网络环境。借助发达的网络技术，可以为学生创造更好的学习条件。目前本校网络教学综合平台为本科教学建立了丰富的课程网络教学资源。课程网络教学的内容包括：课程资料（课程描述、教学大纲、授课教案、讲课录像、网络课件、实验指导、参考资料）、课外练习（作业习题）、模拟自测（自我评价、建设报告）、学科前沿动态（补充资料）等，学生可借助手机上网就能进行课程的学习。资源库中还拥有精品课程共享系统，学生可以分享校内外的精品课程内容，这些措施有效地打破了课堂教学的时效限制。此外，通过开通班级微信群等方式，为学生创建一个轻松、愉快的课后交流平台。例如，教师随时可以在群里转发一些国内外最新的生态环境材料研究资讯，学生可以充分利用课余时间来学习。通过同学之间、师生之间的即时互动可以产生新的观点，有利于提高学生的认知水平，对于教师自身来说也是一种学习的机会。
四、改进考核方式
考核在教学过程中是非常重要的一个环节，它能够有效反馈出教与学的信息。过去的考核方式是以课程的期末考试或写一篇课程论文作为评定学生成绩的依据。闭卷考试一方面增加了学生的记忆负担，严重影响了学生对课程的兴趣，使之失去学习的热情；另一方面难以客观地反映学生掌握教学内容的情况，体现不出学生实际对分析和解决问题的能力。课程论文的方式容易使学生养成抄写拼凑的陋习，无法培养学生的创新能力，因此采用多样化的综合考核方式才能尽可能真实地反映出学生的实际能力。
目前的考核方式由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。在试点班中，将平时成绩的比例由30%提高到了40%，考评内容为学生的到课情况、作业、课堂讨论、学生小讲座等，有利于激发学生对该课程的参与热情。期末考试占60%，以开放式的分析题和综合题为主，考核学生对基本知识的掌握程度及应用知识解决实际问题的能力，达到培养学生创新能力的目的，也避免了學生养成考试突击记忆的弊病。对于改革后的考核评分体系，学生普遍认为可以反映自己的综合学习水平。
五、结语
生态环境材料是未来材料发展的方向，是走可持续发展道路的必然要求，因此对于材料专业的学生来说，提高环境保护意识具有非常重要的意义，这将有利于培养学生在未来从事材料设计、材料生产等工作时，注重材料与环境的协调性和相容性。为了材料科学与工程的培养目标的实现，有必要对材料专业课程的教学进行改革和探索，通过不断地完善，培养出具有创新能力的优秀材料专业人才。
参考文献：
[1]左铁镛，聂祚仁.“以资源节约与环境友好为主导”的材料专业教学改革与实践[J].中国高教研究，2008，（11）：86-87.
[2]左铁镛，聂祚仁.环境材料基础[M].北京：科学出版社，2003：5-12.
[3]张强，庞晓玲.论发挥多媒体教学优越性的关键环节[J].黑龙江农业科学，2012，（9）：110-112.
[4]王明花，张宏忠，田俊峰，尹志刚.工科环境类专业开设环境材料课程的教学实践和探讨[J].河南化工，2013，12（30）：59-61.
[5]万大娟，董洪梅，朱佩娟，等.生态环境类课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2013，（32）：281-282.
[6]成青，谭惠平.在《材料学基础》课程教学中培养学生创新能力的探索[J].中南林业科技大学学报，2011，5（2）：141-142.
[7]刘景宏.“环境材料学”自学讨论教学法实践[J].中国电力教育，2012，（10）：102，109.
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。 2.教学方法多样化，激发学生的主观能动性。生态环境材料学是一门综合性较强的交叉学科课程，涉及材料、化工、环境工程等多领域[4]，教学过程若以传统的静态授课方式进行，将很容易使该课程陷入枯燥无味的状态。教师照本宣科地去讲述理论知识，以学术化、理论化为重点，将无法激发学生的学习热情，也不利于学生创新思维能力的培养，教学效果必然较差[5]。因此，只有运用讨论式、启发式、开放式、案例式等多样化的教学手段和方法，理论与实践相结合才能获得理想的教学效果[6，7]。为此，本校采用教师为主导、学生为主体的原则，教学活动以教师授课、学生小讲座和讨论专题的方式展开。在教师主讲部分主要采用启发式的教学方法，讲课过程中留下疑问给学生，让学生去进行自我思考和探索。例如，在讲解材料的生态设计时，以工业固体废弃物制备生态环境材料为例，让学生思考对固废粉煤灰进行生态化设计有哪些具体应用。同时，为了给学生营造一个活跃的课堂气氛，在教学过程中适当地安排一些时间让学生讲解自己制作的课程PPT内容，内容可以是最新的环境材料研究资讯，也可以结合学生参与的环境材料相关课题的研究进展来做报告。通过实践发现，大部分学生对于这种教学模式比较有热情，而且学生的思维远比想象中的要开阔，这样极大地提高了学生的积极性。除此之外，还设置了讨论环节，让学生表述自己对新型生态环境材料的制备工艺、性能及应用方面的认识，学生们可以各抒己见，教师在此过程中可以对学生认知不完善和有疑问的地方进行补充和解答。采用这种讨论式的教学方法，学生可以收获和相互传递新的知识，培养学生主动、创新以及解决实际问题的能力。
3.营造课程网络环境。借助发达的网络技术，可以为学生创造更好的学习条件。目前本校网络教学综合平台为本科教学建立了丰富的课程网络教学资源。课程网络教学的内容包括：课程资料（课程描述、教学大纲、授课教案、讲课录像、网络课件、实验指导、参考资料）、课外练习（作业习题）、模拟自测（自我评价、建设报告）、学科前沿动态（补充资料）等，学生可借助手机上网就能进行课程的学习。资源库中还拥有精品课程共享系统，学生可以分享校内外的精品课程内容，这些措施有效地打破了课堂教学的时效限制。此外，通过开通班级微信群等方式，为学生创建一个轻松、愉快的课后交流平台。例如，教师随时可以在群里转发一些国内外最新的生态环境材料研究资讯，学生可以充分利用课余时间来学习。通过同学之间、师生之间的即时互动可以产生新的观点，有利于提高学生的认知水平，对于教师自身来说也是一种学习的机会。
四、改进考核方式
考核在教学过程中是非常重要的一个环节，它能够有效反馈出教与学的信息。过去的考核方式是以课程的期末考试或写一篇课程论文作为评定学生成绩的依据。闭卷考试一方面增加了学生的记忆负担，严重影响了学生对课程的兴趣，使之失去学习的热情；另一方面难以客观地反映学生掌握教学内容的情况，体现不出学生实际对分析和解决问题的能力。课程论文的方式容易使学生养成抄写拼凑的陋习，无法培养学生的创新能力，因此采用多样化的综合考核方式才能尽可能真实地反映出学生的实际能力。
目前的考核方式由平时成绩和期末考试成绩两部分组成。在试点班中，将平时成绩的比例由30%提高到了40%，考评内容为学生的到课情况、作业、课堂讨论、学生小讲座等，有利于激发学生对该课程的参与热情。期末考试占60%，以开放式的分析题和综合题为主，考核学生对基本知识的掌握程度及应用知识解决实际问题的能力，达到培养学生创新能力的目的，也避免了學生养成考试突击记忆的弊病。对于改革后的考核评分体系，学生普遍认为可以反映自己的综合学习水平。
五、结语
生态环境材料是未来材料发展的方向，是走可持续发展道路的必然要求，因此对于材料专业的学生来说，提高环境保护意识具有非常重要的意义，这将有利于培养学生在未来从事材料设计、材料生产等工作时，注重材料与环境的协调性和相容性。为了材料科学与工程的培养目标的实现，有必要对材料专业课程的教学进行改革和探索，通过不断地完善，培养出具有创新能力的优秀材料专业人才。
参考文献：
[1]左铁镛，聂祚仁.“以资源节约与环境友好为主导”的材料专业教学改革与实践[J].中国高教研究，2008，（11）：86-87.
[2]左铁镛，聂祚仁.环境材料基础[M].北京：科学出版社，2003：5-12.
[3]张强，庞晓玲.论发挥多媒体教学优越性的关键环节[J].黑龙江农业科学，2012，（9）：110-112.
[4]王明花，张宏忠，田俊峰，尹志刚.工科环境类专业开设环境材料课程的教学实践和探讨[J].河南化工，2013，12（30）：59-61.
[5]万大娟，董洪梅，朱佩娟，等.生态环境类课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2013，（32）：281-282.
[6]成青，谭惠平.在《材料学基础》课程教学中培养学生创新能力的探索[J].中南林业科技大学学报，2011，5（2）：141-142.
[7]刘景宏.“环境材料学”自学讨论教学法实践[J].中国电力教育，2012，（10）：102，109.