將科研融入環境材料學教學的研究與實踐

杜瓊 史靜 商景閣 陳建秋

【摘要】為實現創新型人才培養目標，以江蘇省十三五重點學科建設為契機，在“科研融入教學”驅動下，環境科學專業針對環境材料學課程特點及教學中存在的問題，將科研融入環境材料學教學內容，改革課堂教學模式和課程考核評價方式，積極引導和鼓勵學生從事科研創新活動等。以教學為中心，以科研為基礎，實現了科學研究和專業理論知識的有機結合，將科研融入環境材料學教學可成為提高教學質量的有效途徑。

【關鍵詞】環境材料學 ?科研成果 ?本科教學

【基金項目】本文系“中國藥科大學校級教學改革研究課題（2019XJQN42）”的研究成果。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）05-0094-02

環境材料學是中國藥科大學環境科學專業的一門專業必修課，是具有環境科學與材料科學特色的新興交叉學科，是研究環境材料理論、材料與環境之間關系、提高資源利用率、減少環境污染的一門科學[1]。這種多元化交叉學科的特點對環境類專業學生的學習提出了較高要求，學生既要基礎理論知識面廣，又要創新能力強，這種交叉領域新型復合人才也是當代環境學專業人才培養的重要目標[2-3]。已有教學探索與實踐表明，將科研融入教學，把科研的思維方式傳授給學生，通過科研成果豐富教學內容，從而極大地激發學生的學習興趣，提高課堂教學質量，推進學生創新能力的培養，這具有十分重要的意義[4-5]。作為高校教師，不僅要做好本科生的教學工作，同時也要兼顧科研工作，可以說，教學與科研是高校教師的兩大核心任務，兩者相輔相成，相互促進[6]。教師的責任不僅僅是傳授知識，更應注重學生創新能力的培養。因此教師在開展科研工作，取得研究成果的同時，也要注重及時地把自己的研究成果、國內外研究的最新進展等融入教學，引進課堂，不斷豐富、充實和提升教學資源，為培養高水平、創新型人才奠定堅實的基礎。本文基于環境材料學教學中目前存在的主要問題，找到科研與教學的融合點，探索課堂教學模式和課程考核方式的改革，進而引導和鼓勵學生從事科研創新活動，實現創新型人才的培養目標。

1.環境材料學教學中存在的主要問題

環境材料學是我校環境科學專業的一門專業必修課，主要涉及環境材料相關理論、環境材料關鍵技術、環境工程材料、環境友好材料等內容[1]，課程內容比較豐富。但是，該課程在教學過程中也存在如下一些問題：（1）環境材料學課程囊括的知識點較多，涉及的知識面較廣，既包括環境科學的相關內容，也包括材料學相關的內容，專業課程體系出現部分教學內容重疊，這也正是由于環境材料學交叉學科特點導致。學生在學習過程中普遍感受到知識點多且雜，課本內容枯燥乏味，缺乏學習興趣，導致學習效率低下。（2）材料科學迅猛發展，新材料、新技術不斷出現，其發展速度遠遠超過教材內容的更新速度，如果教學內容仍然僅局限于課本知識，必將導致學生所學知識相對陳舊，影響學生的學習積極性，更不利于學生畢業后快速投身環保相關工作。（3）我校環境材料學課程一直采取期末閉卷考試的總結性評價模式，雖然該評價模式是檢查學生學習效果比較客觀、有效的形式，但也會存在比較明顯的弊端，比如容易導致部分學生為了應付課程考試，出現考前突擊、死記硬背的現象，雖然最終學生考試成績尚可，但是實際上并沒有真正地理解、掌握知識點，更不用說對學生創新能力的培養。

2.將科研融入環境材料學教學的探索與實踐

基于以上總結的環境材料學教學中存在的主要問題，仔細研讀教學大綱要求，尋找科研與教學融合的切入點，制定相應的教學探索與實踐方案，包括課堂教學內容、教學形式、課程考核方式等，充分利用課堂，但又不局限于課堂，以課堂為中心進行輻射，滿足學生的學習欲望、提高學生的學習興趣，變被動學習為主動學習，在掌握課本知識的基礎上進行適當的拓展，挖掘學生的創新潛力。

2.1課堂教學模式改革

2.1.1 將科研融入教學過程，豐富教學內容

授課教師本人目前的科研方向是環境功能材料的研制及其在“三廢”治理應用方面的相關研究，在開展相關科研工作的同時，注重結合我們環境科學專業的相關課程，尤其是環境材料學課程，在課堂教學過程中實現教學、科研的有機結合、良性互動。當然并不是所有的科研成果都適合轉化為教學內容，那么哪些科研成果適合轉化？又如何轉化？這都是比較關鍵的問題[7-8]。在環境材料學理論教學中，我們根據課程教學大綱要求，合理調整教學內容，尤其是課程體系出現教學內容重疊的部分應注意調整弱化，將科研成果與對應的教學知識點相結合，提出教學內容修訂的具體方案。例如環境材料學第八章環境治理材料，對該章涉及到環境新材料的開發應用以及材料的結構性能方面的內容，我們結合已經取得的科研成果進行了細致的研討，確定了部分科研成果在課堂教學過程中可以進行針對性地融入，開拓學生的科研思維能力，提高學生的學習興趣。具體實施如下：環境材料學第八章環境治理材料第二節水污染治理材料，在介紹常見的污水處理工藝及環境材料在這些處理工藝中所起到的作用等基礎知識之后，就可以引入相關科研工作的研究過程及成果，如環境新材料的研制方法、材料的結構表征、構效關系及其應用性能等。這樣既避免了重復講授課程體系中重疊的部分內容，同時還可以通過科研融入將專業理論知識與實際應用相結合，讓學生深刻理解材料相關知識點的來龍去脈，并以此為契機鼓勵學生進入實驗室進一步深入學習，激發學生的學習興趣，提高學生對專業知識的求知欲，讓學生直接了解身邊的科學成果和科學研究過程，增加更多的感性認識，從而化解了教學難點，顯著提高了教學質量，增強了學生的創新意識。環境材料學課程與授課教師研究領域相近，課程經過多輪授課實踐的反復修改，教學內容將會越來越豐富，極大地拓展了學生的視野，并提高了學生的學習積極性。

2.1.2 綜合運用網絡媒介，豐富教學形式

為了避免傳統教學形式單一，提高學生的學習興趣，課堂教學綜合運用多種教學方式，如運用研討式教學開展專題討論、講解環境材料應用的典型案例等。環境材料學是我校環境科學專業三年級開設的一門專業必修課。大學三年級是學生學習專業課相對集中的一年，專業課學習起到承上啟下的作用，既涉及到前兩年的專業基礎知識，也關系到大四的實習和畢業設計。根據大三學生的知識層次和專業特色，在課堂上抽取一定課時，依據相關課程內容提供科研成果案例，安排學生課下分組進行文獻查閱與整理，并進行課堂匯報和小組討論，這樣不僅能夠鍛煉學生文獻檢索、資料搜集整理、語言表達等方面能力，同時能夠增強學生的團隊意識，深化對已學知識的理解。

環境材料學作為跨環境和材料兩大領域的一門新興交叉學科，覆蓋知識面較廣，有限的課堂授課學時無法滿足學生既要學好基礎知識又要進行科研拓展的訴求。為此，我們充分利用各種網絡平臺作為對傳統教學方法的補充，如利用校內eClass平臺發布微課視頻，MOOC資源，建立課程微信群、QQ群等，在上課之余不定期以文獻資料或者公眾號分享的形式給學生推送相關的科研最新進展和重要成果，包括本專業教師自己發表的學術論文，幫助學生開拓視野的同時，也能幫助學生了解本專業教師的科研興趣、科研方向，為后期畢業設計選題甚至是以后報考研究生做好充分準備，同時還能讓學生更好地體驗環境材料在實際問題上的應用。此外，授課教師還采用網絡在線形式對學生進行答疑解惑以及課外知識的科普，使得學生在預習或復習時能夠對知識點及時地理解和掌握，并能夠做到舉一反三、融會貫通，學生可以具有較好的知識連續性、系統性。

2.2課程考核方式改革

我校環境材料學課程自開課以來一直采取期末閉卷考試的總結性評價模式，這種評價模式容易導致部分學生為了應付考試，出現考前突擊、死記硬背的現象，學生并沒有真正地理解、掌握知識點，更談不上創新能力的培養。因此，我們可以改變這種只關注結果的單一考核形式，注重過程性考核，使學生掌握正確的學習方式，樹立正確的學習動機。比如對課程中的基本理論、概念、不同環境材料的特點、作用等理論知識，可以采用課堂練習、章節測驗、期中考試和期末考試相結合方式考查學生掌握程度，以促使學生更好地掌握基礎知識。以過程性評價方式考查學生自主學習能力，比如全班學生以小組為單位對環境材料研究和應用中存在的問題或是參加教師科研項目過程中遇到的問題進行文獻調研、資料搜集整理并制作PPT，在課堂上匯報并展開討論，可以結合學生自評、他評、互評，給予最終評價，激發學生深入學習的積極性和主動性。

2.3積極引導和鼓勵學生從事科研創新活動

盡管環境材料學也有配套的實驗課程，但本科教學實驗主要以驗證理論、掌握基本實驗技能為主，而培養學生創新能力的實驗較少。因此，我們可以及時將本專業教師自己的國家級科研項目、省級課題、校級課題等設計為適合本科生的開放性實驗項目、大學生創新性實驗項目、“互聯網+”項目和畢業論文選題等，積極引導和鼓勵各年級的學生分階段、逐步地參加相應的科研創新活動。具體實施如下：鼓勵大學一年級學生利用課余時間加入教師科研實驗室，不需要花費過多的時間開展科研實驗，目的是讓學生熟悉本專業教師的科研項目，做老師的科研助手，增加科研意識，鍛煉基本的實驗技能，從而激發科研興趣;鼓勵大二和大三學生通過申請教師的大學生創新性實驗項目、“互聯網+”項目等加入到科研實驗室，開展相關的科研實驗工作。通過前期的文獻調研、資料整理、師生共同討論擬定實驗方案，開展實驗工作過程中，在遇到具體的科研問題時，鼓勵學生提出自己的解決方案，最終在教師指導下完成實驗內容。項目結束后，要求學生對實驗結果進行分析整理，提交項目總結報告，鼓勵學生完成論文撰寫并發表學術論文等。通過這樣的全過程訓練，可以幫助學生樹立科研意識、鍛煉科研思維、提高實踐能力以及分析問題和解決問題的能力，同時培養學生團隊協作意識和科研創新能力。畢業論文是畢業生總結性的獨立作業，應結合教師科研項目設定畢業論文選題。大四學生經過前期一定的科研訓練，能夠較好地完成科研實驗內容，進而其科研能力、知識的綜合運用能力和創新能力都能得到進一步提升。

3.結語

科研融入教學的形式和途徑多種多樣，以教學為中心，以科研為基礎，授課教師如何結合實際情況從科研（包括科研思維、科研方法、科研過程和成果）中提煉優質資源融入環境材料學課程是關鍵問題所在，這也是科研融入教學探索過程中最具有開發潛力的部分，因此，需要授課教師在教學過程中不斷地積累經驗，更好地使科學研究和專業理論知識有機結合，激發學生的學習興趣、提高課堂教學質量，實現創新型人才的培養。作為教師而言，將科研成果融入教學，也是一個與學生充分交流、互動的過程，不僅可以豐富課堂教學，同時可以使學生近距離感受所學專業的前沿進展和學科魅力，并且教師可以結合自身的科研特點設計課程體系與課程內容，形成自己的教學特色，從而實現教學和科研結合共贏的收獲。

參考文獻：

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[4]舒龍龍，周耐根，王雨，等.材料類專業中科研融入教學法的應用探索[J].教育教學論壇，2019（2）：189-191.

[5]貝毅樺.“科研成果融入教學”創新人才培養模式的探究與實踐[J].科技創新導報， 2017（22）：211-214.

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