研究生課程《生態(tài)環(huán)境材料》雙語教學案例庫建設(shè)

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(yè)生產(chǎn)和人類活動的發(fā)展與推進，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》課程具有非常強的理論性、實踐性和應(yīng)用性，隨著科學觀念的日益更新，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)外高校的教學主要偏重于基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(nèi)容多，實際應(yīng)用過程中的影響因素多，傳統(tǒng)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(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80年代引入我國。與傳統(tǒng)教學方式相比，案例教學是把課堂、科學研究和實際生產(chǎn)中的事件整合為教學案例，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、表達能力和解決問題的能力。教學團隊成員前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前鮮有關(guān)于《生態(tài)環(huán)境材料》課教學程案例的參考資料和文獻。

自2001年教育部出臺《關(guān)于加強高等學校本科教學工作提高教學質(zhì)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(shù)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(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。

教學團隊通過查閱生態(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(tài)環(huán)境材料》雙語教學案例庫。

2 建設(shè)方案

為提高課程教學質(zhì)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(shè)方案：

2.1 采用雙語“翻轉(zhuǎn)課程”教學方式

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)。通過學生學習和教師引導相結(jié)合的教學模式，讓學生在完成“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)留學經(jīng)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(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，取得了良好的教學效果。

2.3 開展校內(nèi)外實踐教學

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)參觀學習。研究生積極參與導師的企業(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。通過實踐訓練強化功能材料的基礎(chǔ)知識學習，提高研究生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

2.4 強化課程內(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)合材料學科前沿和交叉學科知識，提高研究生學習生態(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(shù)；(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(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，并使學生能力得到提高。根據(jù)不同生態(tài)環(huán)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(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世紀材料科學的一個新的發(fā)展方向?！渡鷳B(tài)環(huán)境材料》雙語教學案例庫的建設(shè)，能夠?qū)⒏黝惿鷳B(tài)環(huán)境材料的教學過程與生產(chǎn)科研實際問題相結(jié)合，開闊學生對專業(yè)學科認知、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，進而提高學生的實踐能力。該案例庫的建設(shè)，對于提升教師教學水平、完善教學方法、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。