孫海濱 ，郭 學(xué)，樂紅志，李 蛟，杜慶洋，楊贊中

(山東理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

1 研究背景

隨著工業(yè)生產(chǎn)和人類活動的發(fā)展與推進(jìn)，生態(tài)環(huán)境不斷遭受破壞。山東省提出建設(shè)新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程，明確提出重點(diǎn)發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè)。生態(tài)環(huán)境材料具有良好的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性，是充分考慮人類、社會、自然三者相互關(guān)系的前提下提出的新概念?；谖覈纳鷳B(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，結(jié)合山東省新舊動能轉(zhuǎn)換背景，我校開設(shè)了專業(yè)學(xué)位研究生課程《生態(tài)環(huán)境材料》，旨在為材料工程領(lǐng)域培養(yǎng)高層次應(yīng)用型、復(fù)合型創(chuàng)新人才。

《生態(tài)環(huán)境材料》課程具有非常強(qiáng)的理論性、實踐性和應(yīng)用性，隨著科學(xué)觀念的日益更新，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，新材料、新技術(shù)、新技術(shù)快速發(fā)展。目前，國內(nèi)外高校的教學(xué)主要偏重于基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，導(dǎo)致理論脫離實際，研究生缺乏對工程實踐的深入理解。雖然采用混合式教學(xué)、考核方式改革、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)改革取得了一定成效，但是，該課程包含多種類型材料，涉及內(nèi)容多，實際應(yīng)用過程中的影響因素多，傳統(tǒng)的教學(xué)和訓(xùn)練不利于提高研究生運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。

案例教學(xué)是由美國哈佛法學(xué)院前院長克里斯托弗.哥倫布.朗代于1870年首創(chuàng)，后經(jīng)哈佛企管研究所所長鄭漢姆推廣的一種成功教育方法，于20世紀(jì)80年代引入我國。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，案例教學(xué)是把課堂、科學(xué)研究和實際生產(chǎn)中的事件整合為教學(xué)案例，通過師生之間的討論分析，激發(fā)研究生的創(chuàng)造性思維，提高判斷能力、分析能力、決策能力、協(xié)調(diào)能力、表達(dá)能力和解決問題的能力。教學(xué)團(tuán)隊成員前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前鮮有關(guān)于《生態(tài)環(huán)境材料》課教學(xué)程案例的參考資料和文獻(xiàn)。

自2001年教育部出臺《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高[2001] 4號)明確提出開展雙語教學(xué)以來，雙語教學(xué)成為高校教學(xué)改革中探討較多的問題之一。但是，由于師資、生源、資金、學(xué)術(shù)氛圍等諸多方面的不足，一些高校在雙語教學(xué)的探索過程中困難較多，進(jìn)展也相對緩慢。目前，生態(tài)環(huán)境材料涉及的最新前沿信息大多以英文論文形式發(fā)表，為了提高我校材料工程領(lǐng)域碩士研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，該領(lǐng)域課程有必要開展雙語教學(xué)。

教學(xué)團(tuán)隊通過查閱生態(tài)環(huán)境材料設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)工藝及應(yīng)用的相關(guān)資料，結(jié)合工程生產(chǎn)和科學(xué)研究實際，選取具有代表性的典型案例，建立了一套涵蓋范圍廣、教學(xué)實效性強(qiáng)的《生態(tài)環(huán)境材料》雙語教學(xué)案例庫。

2 建設(shè)方案

為提高課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實踐能力，針對教學(xué)過程中存在的若干問題，教學(xué)團(tuán)隊確定如下建設(shè)方案：

2.1 采用雙語“翻轉(zhuǎn)課程”教學(xué)方式

研究生圍繞不同生態(tài)環(huán)境材料的生產(chǎn)工藝、原料與組成、結(jié)構(gòu)與性能、應(yīng)用與設(shè)計等內(nèi)容，搜集中英文資料和案例，采用中英文以“翻轉(zhuǎn)課程”的形式展現(xiàn)。通過學(xué)生學(xué)習(xí)和教師引導(dǎo)相結(jié)合的教學(xué)模式，讓學(xué)生在完成“任務(wù)”的過程中，掌握生態(tài)環(huán)境材料相關(guān)的理論和實踐知識。任課教師由具有2年以上海外(英語國家)留學(xué)經(jīng)歷的材料學(xué)科博士擔(dān)任，對研究生的講述做精準(zhǔn)點(diǎn)評，保證雙語教學(xué)的順利實施。

2.2 建設(shè)視頻和圖片素材庫

通過網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場、產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)場等途徑搜集生態(tài)環(huán)境材料的工作原理、制備工藝、產(chǎn)品應(yīng)用相關(guān)視頻，提高研究生獲取知識的直觀性，取得了良好的教學(xué)效果。

2.3 開展校內(nèi)外實踐教學(xué)

在校內(nèi)，成立了“生態(tài)環(huán)境材料研究所”，為研究生課外開設(shè)“生態(tài)環(huán)境材料綜合性實驗”，包括原料性能分析、材料成型、煅燒/熱處理、生態(tài)性能表征等實踐環(huán)節(jié)。在校外，組織研究生到生態(tài)環(huán)境材料相關(guān)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。研究生積極參與導(dǎo)師的企業(yè)合作課題，比如：與淄博天之潤生態(tài)科技有限公司合作開發(fā)了利用赤泥廢棄物制備環(huán)保型透水磚的生產(chǎn)技術(shù)，與山東華星環(huán)保集團(tuán)合作開發(fā)了利用工業(yè)固體廢料制備石油壓裂陶粒支撐劑的生產(chǎn)技術(shù)，等。通過實踐訓(xùn)練強(qiáng)化功能材料的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，提高研究生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

2.4 強(qiáng)化課程內(nèi)容滲透與交叉

《生態(tài)環(huán)境材料》的授課內(nèi)容包括清潔能源材料、水體污染治理材料、大氣污染治理材料、綠色建筑材料、光污染防護(hù)材料、天然礦物環(huán)境材料、土壤改良材料、沙漠化控制材料、可降解高分子材料、固體廢物治理與綜合利用等方面。材料種類較多，且相互之間存在一定聯(lián)系。在授課過程中，注重課程內(nèi)容的滲透與交叉，拓寬研究生在生態(tài)環(huán)境材料方面的知識面，同時結(jié)合材料學(xué)科前沿和交叉學(xué)科知識，提高研究生學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境材料的深度。

3 建設(shè)內(nèi)容

該課程已建成10個雙語教學(xué)案例庫：(1)清潔能源材料案例庫，包括太陽能電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、超級電容器、鋰離子電池等；(2)水體污染治理材料案例庫，包括污水物理處理材料、化學(xué)處理材料、生物處理材料等；(3)大氣污染治理材料案例庫，包括脫硫技術(shù)與材料、脫氮技術(shù)與材料、汽車尾氣凈化材料等；(4)綠色建筑材料案例庫，包括墻體保溫材料、紅外反射涂料、自清潔陶瓷及其建筑材料綠色生產(chǎn)工藝等；(5)光污染防護(hù)材料案例庫，包括紅外線和紫外線污染防治材料、可見光污染防治材料等；(6)天然礦物環(huán)境材料案例庫，包括天然礦物環(huán)保型工藝開發(fā)、低品位礦物資源化利用、垃圾滲濾液處理用天然礦物改性等；(7)土壤改良材料案例庫，包括無機(jī)土壤改良劑、天然有機(jī)土壤改良劑、合成有機(jī)土壤改良劑等；(8)沙漠化控制材料案例庫，包括水泥漿、水玻璃漿液、高吸水樹脂類、高分子乳液類固沙材料及技術(shù)；(9)可降解高分子材料案例庫，包括生物降解塑料、化學(xué)降解塑料、光照降解塑料等；(10)固體廢物治理與綜合利用案例庫，包括赤泥、粉煤灰等工業(yè)固體廢物治理與利用，城市污泥綜合治理與利用，廢舊電池資源化利用等。各雙語教學(xué)案例涵蓋了不同材料體系的配方確定、原料選擇、生產(chǎn)工藝選擇、材料成分與性能測試、材料性能影響因素、材料的具體應(yīng)用等。

4 實施效果

研究生成績由課程論文、翻轉(zhuǎn)課堂匯報(包括素材庫)、實踐能力等三部分組成。通過《生態(tài)環(huán)境材料》雙語教學(xué)案例庫建設(shè)項目的實施，既能夠引出實踐和理論問題，又能夠引發(fā)多角度的思考，形成對問題的研究和討論，并使學(xué)生能力得到提高。根據(jù)不同生態(tài)環(huán)境材料的特點(diǎn)，從多方面選擇教學(xué)案例，能夠反映多類型問題，使研究生認(rèn)識和理解不同材料在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對資源消耗和環(huán)境污染的影響，體會生態(tài)環(huán)境問題的復(fù)雜性和不確定性。教學(xué)案例從國內(nèi)外行業(yè)、企業(yè)近五年的新型技術(shù)和產(chǎn)品中選取，科研和應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀從最新發(fā)表的中英文論文中選取，體現(xiàn)雙語教學(xué)特色和授課內(nèi)容的前沿性。

5 結(jié)語

生態(tài)環(huán)境材料代表了21世紀(jì)材料科學(xué)的一個新的發(fā)展方向?！渡鷳B(tài)環(huán)境材料》雙語教學(xué)案例庫的建設(shè)，能夠?qū)⒏黝惿鷳B(tài)環(huán)境材料的教學(xué)過程與生產(chǎn)科研實際問題相結(jié)合，開闊學(xué)生對專業(yè)學(xué)科認(rèn)知、理解以及雙語交流能力，培養(yǎng)研究生主動融入生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的意識，進(jìn)而提高學(xué)生的實踐能力。該案例庫的建設(shè)，對于提升教師教學(xué)水平、完善教學(xué)方法、培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才、服務(wù)地方材料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級具有重要作用，同時，可對材料工程領(lǐng)域的課程建設(shè)起到良好的示范作用。