研究生課程《生態環境材料》雙語教學案例庫建設

孫海濱 ，郭 學，樂紅志，李 蛟，杜慶洋，楊贊中

(山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博 255049)

1 研究背景

隨著工業生產和人類活動的發展與推進，生態環境不斷遭受破壞。山東省提出建設新舊動能轉換重大工程，明確提出重點發展新材料產業。生態環境材料具有良好的使用性能和優良的環境協調性，是充分考慮人類、社會、自然三者相互關系的前提下提出的新概念。基于我國的生態環境現狀，結合山東省新舊動能轉換背景，我校開設了專業學位研究生課程《生態環境材料》，旨在為材料工程領域培養高層次應用型、復合型創新人才。

《生態環境材料》課程具有非常強的理論性、實踐性和應用性，隨著科學觀念的日益更新，其應用領域不斷拓寬，新材料、新技術、新技術快速發展。目前，國內外高校的教學主要偏重于基礎理論學習，導致理論脫離實際，研究生缺乏對工程實踐的深入理解。雖然采用混合式教學、考核方式改革、翻轉課堂等教學改革取得了一定成效，但是，該課程包含多種類型材料，涉及內容多，實際應用過程中的影響因素多，傳統的教學和訓練不利于提高研究生運用所學知識分析和解決問題的能力。

案例教學是由美國哈佛法學院前院長克里斯托弗.哥倫布.朗代于1870年首創，后經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80年代引入我國。與傳統教學方式相比，案例教學是把課堂、科學研究和實際生產中的事件整合為教學案例，通過師生之間的討論分析，激發研究生的創造性思維，提高判斷能力、分析能力、決策能力、協調能力、表達能力和解決問題的能力。教學團隊成員前期調研發現，目前鮮有關于《生態環境材料》課教學程案例的參考資料和文獻。

自2001年教育部出臺《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》(教高[2001] 4號)明確提出開展雙語教學以來，雙語教學成為高校教學改革中探討較多的問題之一。但是，由于師資、生源、資金、學術氛圍等諸多方面的不足，一些高校在雙語教學的探索過程中困難較多，進展也相對緩慢。目前，生態環境材料涉及的最新前沿信息大多以英文論文形式發表，為了提高我校材料工程領域碩士研究生的培養質量，該領域課程有必要開展雙語教學。

教學團隊通過查閱生態環境材料設計、研發、生產工藝及應用的相關資料，結合工程生產和科學研究實際，選取具有代表性的典型案例，建立了一套涵蓋范圍廣、教學實效性強的《生態環境材料》雙語教學案例庫。

2 建設方案

為提高課程教學質量和學生實踐能力，針對教學過程中存在的若干問題，教學團隊確定如下建設方案：

2.1 采用雙語“翻轉課程”教學方式

研究生圍繞不同生態環境材料的生產工藝、原料與組成、結構與性能、應用與設計等內容，搜集中英文資料和案例，采用中英文以“翻轉課程”的形式展現。通過學生學習和教師引導相結合的教學模式，讓學生在完成“任務”的過程中，掌握生態環境材料相關的理論和實踐知識。任課教師由具有2年以上海外(英語國家)留學經歷的材料學科博士擔任，對研究生的講述做精準點評，保證雙語教學的順利實施。

2.2 建設視頻和圖片素材庫

通過網絡、企業生產現場、產品應用現場等途徑搜集生態環境材料的工作原理、制備工藝、產品應用相關視頻，提高研究生獲取知識的直觀性，取得了良好的教學效果。

2.3 開展校內外實踐教學

在校內，成立了“生態環境材料研究所”，為研究生課外開設“生態環境材料綜合性實驗”，包括原料性能分析、材料成型、煅燒/熱處理、生態性能表征等實踐環節。在校外，組織研究生到生態環境材料相關企業參觀學習。研究生積極參與導師的企業合作課題，比如：與淄博天之潤生態科技有限公司合作開發了利用赤泥廢棄物制備環保型透水磚的生產技術，與山東華星環保集團合作開發了利用工業固體廢料制備石油壓裂陶粒支撐劑的生產技術，等。通過實踐訓練強化功能材料的基礎知識學習，提高研究生的實踐動手能力和創新能力。

2.4 強化課程內容滲透與交叉

《生態環境材料》的授課內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、光污染防護材料、天然礦物環境材料、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系。在授課過程中，注重課程內容的滲透與交叉，拓寬研究生在生態環境材料方面的知識面，同時結合材料學科前沿和交叉學科知識，提高研究生學習生態環境材料的深度。

3 建設內容

該課程已建成10個雙語教學案例庫：(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，包括脫硫技術與材料、脫氮技術與材料、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工藝等；(5)光污染防護材料案例庫，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)天然礦物環境材料案例庫，包括天然礦物環保型工藝開發、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，包括無機土壤改良劑、天然有機土壤改良劑、合成有機土壤改良劑等；(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；(9)可降解高分子材料案例庫，包括生物降解塑料、化學降解塑料、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。各雙語教學案例涵蓋了不同材料體系的配方確定、原料選擇、生產工藝選擇、材料成分與性能測試、材料性能影響因素、材料的具體應用等。

4 實施效果

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

5 結語

生態環境材料代表了21世紀材料科學的一個新的發展方向。《生態環境材料》雙語教學案例庫的建設，能夠將各類生態環境材料的教學過程與生產科研實際問題相結合，開闊學生對專業學科認知、理解以及雙語交流能力，培養研究生主動融入生態環境材料產業應用的意識，進而提高學生的實踐能力。該案例庫的建設，對于提升教師教學水平、完善教學方法、培養應用型創新人才、服務地方材料產業轉型升級具有重要作用，同時，可對材料工程領域的課程建設起到良好的示范作用。