環境污染控制工程材料緒論課教學研究的探索

李 靈

(武夷學院環境與建筑工程系，福建武夷山354300)

興趣是一種具有濃厚情感的志趣活動，是人們力求認識某種事物或進行某種活動的一種傾向性意識。興趣是學習的原動力，對一門課程具有濃厚的學習興趣時，學生作為主體就能自主地發揮學習的能動性，積極地參與教學活動。因此，除了傳授知識，激發、培養和發展學生的學習興趣也是教師的重要任務之一。任何一門課要想取得好的教學效果，都要重視緒論課的講授［1］。

環境污染控制工程材料是環境工程專業一門重要的技術基礎課，是面向環境工程類專業學生講授對環境凈化、修復或替代等環境污染治理過程中所使用的材料。緒論課是課堂教學的第一課，在整個教學過程中起著提綱挈領的作用。無論是對教師順利展開該門課程的下一步教學工作或是對學生學好該門課程都有至關重要的作用。講好緒論課，就為把握課程全局奠定了良好基礎。能使學生明確本課程的學習目的、任務、重點和難點，掌握正確的學習方法。一堂生動有趣、貼近生活的緒論課能夠激發學生的學習興趣，端正學習態度，為后續學習創造一個良好的開端。

一、環境污染控制工程材料課程的性質

環境污染控制工程材料課是一門側重于敘述性的課程，本課程知識量大，內容龐雜而分散，基本理論知識抽象，涉及的概念原理規律多［2］，但是系統性不強，各材料間缺乏必要的關聯。講授時對材料作用原理、分類、結構、特性和應用敘述較多，分析、論證也較多，而邏輯推理和理論計算較少，學生對該課程的理解分析能力偏低，普遍感到該課程入門比較困難，難以聯系實際，學習積極性不高，學習效果不好。

二、講好緒論課，激發學生的學習興趣

講好緒論課，可以提高學生對課程學習的整體認識，尤其是在緒論課中加入環境工程中的典型案例和新材料在環境工程建設中的應用等，能激發學生對本課程內容的興趣，加深學生對學習環境工程材料課程在本專業領域中重要性的認識，提高學生的學習積極性。有了這種興趣和積極性，學生的學習由被動變為主動，這對今后學習本課程將起到積極的激勵作用。

在講授緒論課時，應強調“一個中心、兩條線索”這條主線，即以材料的作用原理為中心，以分類、工程應用為一條線索，以材料制備為另一條線索。可以給學生理順這樣一條思路:污染控制類型—原理—控制材料—分類—材料結構特性—制備方法—應用。學習思路清楚，使學生在學習上有一個良好的開端，提高學生對本課程的學習興趣，促進教學效果的提高。

三、環境污染控制工程材料緒論課的講授重點

(一)闡明生態環境與環境污染控制材料的辯證關系

從生態環境、材料的定義出發，闡明生態環境與材料的辯證關系。生態環境指的是以人類為主體的外部世界，主要是地球表面與人類發生相互作用的自然要素及其總體，它是人類生存發展的基礎，也是人類開發利用的對象。材料是國民經濟和社會發展的基礎和先導，與能源、信息并列為現代高科技的三大支柱。從資源和環境的角度分析，在材料的采礦、提取、制備、生產加工、運輸、使用和廢棄的過程中，一方面推動著社會經濟發展和人類文明進步，另一方面又消耗著大量的資源和能源并排放出大量的廢氣、廢水和廢渣，污染著人類生存的環境。因此，材料產業只有走與資源、能源和環境相協調的道路才是可持續發展的。也正是在這樣一個背景下，一門新興的交叉學科——環境材料學應運而生。

環境污染控制工程材料是指同時具有滿意的使用性能和優良的環境協調性，或者能夠改善環境的材料。即指那些具有良好使用性能或功能，并對資源和能源消耗少，對生態與環境污染小，有利于人類健康，再生利用率高或可降解循環利用，在制備、使用、廢棄直至再生循環利用的整個過程中，都與環境協調共存的一大類材料。主要包括:(1)直接面臨的與環境問題相關的材料技術，例如，生物可降解材料技術，CO2氣體的固化技術，SOx、NOx催化轉化技術，廢棄物的再資源化技術，環境污染修復技術，材料制備加工中的潔凈技術以及節省資源和能源的技術;(2)開發能使經濟可持續發展的環境協調性材料，如仿生材料、環境保護材料、氟利昂與石棉等有害物質的替代材料、綠色新材料、生態建材等。

今后生態環境材料研究熱點和發展方向包括再生聚合物(塑料)的設計、材料環境協調性評價的理論體系、降低材料環境負荷的新工藝、新技術和新方法等。未來的生態環境材料因為具有可循環再生性的特點，所以廢棄材料的有效、合理利用也將成為材料發展的熱門，而且材料結構功能一體化將會成為環境材料發展的一個方向。

(二)環境污染控制材料的研究類型和內容

(1)類型:環保功能材料、減少材料的環境負荷、材料的再生和環境循環。

(2)內容:新型高效、無二次污染、低治理成本的水處理工程材料、大氣處理工程材料、固體廢物處理工程材料、環境修復與環境替代材料［3］。詳見下圖。

四、環境污染控制材料緒論課講授的方法

(一)精心組織教學內容

環境污染控制工程材料包含的知識面廣，內容較多，有些知識點較為零散，只有通過對課程體系全面而系統地梳理，做到對教材每個章節的知識框架和重點難點了如指掌，才能在緒論課上通過向學生詳細介紹教材內容的框架結構及學時分配，串講并構建分析教材基本知識體系，可以培養學生的全局意識，有助于學生整體掌握教材各個知識點之間的內在邏輯及其前后銜接，學生會更容易抓住學習重點，為進一步學習各章節的內容奠定基礎。

(二)緒論課的備課應“與時俱進”

隨著科學技術的持續發展和各種新材料的不斷涌現，教師應緊密追蹤國內外有關領域的最新科研進展，及時引入新材料、新工藝、新技術的最新研究成果，不斷更新教學內容與方法，將環境污染控制材料課程與時代發展、科技進步緊密結合，為教學內容注入新的活力，使教學內容始終保持先進，以開闊學生視野，使學生感到課程內容新穎、有現代氣息，利于學生激發學習興趣及產生學習動機。

(三)以環境污染案例激發學習興趣

在緒論課中引入一些典型案例，可激發學生的學習興趣，消除學生對環境污染控制材料課程枯燥乏味的感覺。

據中科院測算，目前由環境污染和生態破壞造成的損失已占到GDP總值的15%，這意味著一邊是9%的經濟增長，一邊是15%的損失率。環境問題，已不僅僅是中國可持續發展的問題，已成為吞噬經濟成果的惡魔。

2010年七大觸目驚心環境污染事件中，福建紫金礦業有毒廢水泄漏事件繼墨西哥灣漏油事件、匈牙利鋁廠廢水泄漏流入多瑙河事件后排在第三位。2010年7月3日下午，福建省紫金礦業集團有限公司銅礦濕法廠發生銅酸水滲漏事故。9 100立方米的污水順著排洪涵洞流入汀江，導致汀江部分河段污染及大量網箱養魚死亡。三大原因造成紫金礦業污染事故:企業防滲膜破損直接造成污水滲漏、人為非法打通6號集滲觀察并排洪洞、檢測設備損壞致使事故未被及時發現防治措施采用加石灰片堿中和處理、滲漏口攔截、外溢污水回抽等。

大量的例子和數字可使學生對環境污染工程材料課程有一種全新的感覺和全新認識，尤其是一些環境污染事故的深刻教訓，雖然有設計方面、施工方面和材料質量方面的原因，但也有企業本身利益的考量等。學生聽后深感今后工作責任的重大，從而培養學生的環境意識，加深學生對本門課程重要性的認識，激發學生對工作的責任感和對本課程學習的興趣。

(四)以新型材料開發和運用激發學習的責任

隨著全球性生態環境的惡化，環境修復材料在未來將遇到更大的機遇與挑戰。溫室效應、臭氧層空洞、POPs污染等重大環境問題，無一不是依靠材料科學與技術的進步才能夠解決的。作為跨材料科學、環境科學以及生態科學等多學科的新型學科，環境材料技術在保持資源平衡、能源平衡和環境平衡，實現社會和經濟的可持續發展等方面將起到非常重要的作用。

生物修復材料的開發和運用。2010年大連新港輸油管道發生爆炸，令大連受污染海域擴大到430平方公里，北京威業源生物有限公司生產的國內唯一具有生物修復功能的溢油分散劑“微普緊急泄漏處理液”防污，用細菌在大連近岸、海灘清污和清洗中發揮作用。

植物修復技術是近年來快速發展的一種環境友好的低成本的生物修復技術。所謂植物修復是指以利用植物忍耐、超量積累和轉化某種或某些化學物質的理論為基礎，利用植物吸收、降解、揮發、過濾、固定等作用，達到凈化土壤、水體和大氣中金屬元素、有機污染物和放射性元素的生物修復技術。與傳統化學修復和物理修復等技術相比，其具有很多突出的優點:首先，植物是“太陽能驅動的環境過濾系統”，節省能源，成本低廉。其次，植物的生物產量大，可對大量的土地進行修復。第三，植物修復范圍廣泛，可以對土壤、水和空氣中的污染進行修復。第四，植物修復的效果還可以通過植物組織的成分來監測。另外，植物還可以美化環境，是一種真正的綠色技術［4］。

利用表面活性劑改性的有機膨潤土作為污染環境的修復劑。多孔陶瓷材料具有透過性好、相對密度低、機械強度高、比表面積大、熱導率低及耐高溫、耐腐蝕、吸附性能好等優良特性，因此廣泛地應用于冶金、化工、環保、能源、生物等領域，用作過濾、分離、擴散、隔熱、吸聲、填料、生物陶瓷、催化劑載體等元件材料。多孔陶瓷材料優良的物理和力學性能成為環境工程領域關注的熱點，是一種很有發展前景的生態環境材料，在環境治理和除污防毒工程中得到了廣泛應用和推廣［5］。

微波加熱與傳統加熱不同，微波加熱具有選擇性加熱、速度快、效率高和便于控制等特點，越來越多地被應用于環境保護領域。微波輻射在很短時間內能使污染物分解或降解，使活性炭再生;常壓下用微波輻射含有有機污染物的土壤，可使有機污染物降解;微波技術在固體廢棄物處理中有著極為廣泛的應用前景，如醫療垃圾的滅菌消毒處理、微波焚燒處理廢印刷電路板(PCB)、回收貴金屬、廢舊輪胎的回收利用方面的應用、建筑垃圾、包裝廢物、放射性有毒廢物等的處理［6］。

通過以上新型材料的具體應用，讓每個學生有一種“我就是開發這些材料應用的技術人員”的感覺［7］，激發學生的學習責任。

(五)豐富現代教學方法

在環境污染控制工程材料緒論課的教學中，可以大量采用多媒體教學、幻燈教學和電視教學，將大量環境污染錄像、圖片資料、實例、案例、實驗視頻等適時地插入到課堂教學中，最大限度地緩解教學學時少與教學內容多和實踐教學環節薄弱等矛盾，也可以在課堂教學中充分激發學生的學習興趣，進一步拓寬專業知識面。很容易使學生印象深刻并產生渴求掌握環境污染控制材料知識的內在需要和濃厚興趣，并對后續教學內容充滿期待，可以獲得良好的教學效果。

五、小結

環境污染控制工程材料的緒論課在整個課程的教學中具有特殊的意義，生動地講授好材料的應用領域和發展趨勢，重點講授好工程材料在環境污染控制中的地位與作用，闡明環境材料是人類保護環境、走可持續發展道路的意識在材料科學中的具體體現和實踐，無論是理論研究，還是設計、應用與開發方面，環境材料都將隨著人們對生態環境的日益重視而取得更大的進展。必定會提高學生對本課程的重視程度，同時也會增強學生的環境意識及對新開設課程的新鮮感和好奇感，促進該課程的教學及提高教學效果。在緒論課教學中，結合實際探索能夠激發學生積極性和主動性的教學方法，使學生在學習中收到良好的效果，為后續課程及今后的工作學習打下堅實的基礎［8］。

［1］王淑濤.上好緒論課，培養大學化學的學習興趣［J］.廣州化工，2010，38(4):247 －265.

［2］樊靜波，鄧安強，夏廣軍，等.工程材料的教學探討［J］.廣州化工，2010，38(11):209 －210，224.

［3］李佳，翁端.環境工程材料的研究現狀及發展趨勢［J］.科技導報，2006，24(7):9 －13.

［4］王穎，張云茹，何成明，謝煥玲.植物修復技術及相關技術在環境污染治理中的應用［J］.重慶工學院學報:自然科學，2009，23(11):39 －42.

［5］劉樹元，楊焱明，劉慶，等.多孔陶瓷材料在環境工程中的應用［J］.濟南大學學報:自然科學版，2008，22(1):66－71.

［6］馮海強.微波技術在環境污染治理中的研究進展［J］.湖南有色金屬，2010，26(4):43 －45.

［7］劉蔚倩，張書輝，羅云，等.《工程材料》教學內容和方法改革的研究與實踐［J］.湖南理工學院學報:自然科學版，2010，23(1):93 －94.

［8］張旭賢.《土木工程材料》課程教學改革研究的探索［J］.塔里木大學學報，2010，22(1):114 －117.