植入“新時代生態(tài)文明觀”的復(fù)合材料學(xué)課程建設(shè)探索與實踐

張雙燕 余勛 王福利 周煜 金晶 任浩

摘要 將“新時代生態(tài)文明觀”即習(xí)近平生態(tài)文明思想融入專業(yè)課程的教學(xué)中，是高校實現(xiàn)“三全育人”的重要組成部分，也是高水平大學(xué)內(nèi)涵建設(shè)的重要指標(biāo)。復(fù)合材料學(xué)作為一門材料科學(xué)與工程專業(yè)必修課，在教學(xué)內(nèi)容、方法等方面具有自身的特點。根據(jù)復(fù)合材料學(xué)課程的特點，從培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容和教學(xué)方法3個方面探討了將“新時代生態(tài)文明觀”有效植入該課程教學(xué)過程中的技術(shù)路徑。

關(guān)鍵詞 生態(tài)文明觀;復(fù)合材料學(xué);培養(yǎng)目標(biāo);課程內(nèi)容;教學(xué)方法

中圖分類號 S-01文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2021）10-0265-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.068

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Curriculum Construction Exploration and Practice of Composite Material with Ecological Civilization View in the New Era

ZHANG Shuang-yan，YU Xun，WANG Fu-li et al

（School of Forestry and Landscape Architecture，Anhui Agricultural University，Hefei，Anhui 230036）

Abstract Combining Xi Jinping Thought on Ecological Civilization in the teaching of professional courses is an important part of “Three Educating People” in colleges and universities. It is also an important indicator of the connotation construction of high-level university. As a compulsory major course of material science and engineering specialty， composite material has its own characteristics in the teaching contents and methods.Based on its characteristics，this paper discussed the technical path of effectively implanting the “New Era Ecological Civilization View” into the teaching process of this course from three aspects of training objectives， course contents and teaching methods.

Key words Ecological civilization view;Composite material;Training objectives;Course contents;Teaching methods

生態(tài)文明是指人類在社會實踐過程中遵循人、自然、社會和諧發(fā)展的基礎(chǔ)上而獲得的一切積極、進(jìn)步的物質(zhì)和精神成果的總和[1]。黨的十九大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央立足新時代中國特色社會主義生態(tài)文明的實踐，形成了新時代生態(tài)文明觀——習(xí)近平生態(tài)文明思想，即“樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境，形成綠色發(fā)展方式和生活方式，堅定走生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路，建設(shè)美麗中國，為人民創(chuàng)造良好的生產(chǎn)生活環(huán)境，為全球生態(tài)安全作出貢獻(xiàn)”[2]。新時代生態(tài)文明建設(shè)需要社會各界的共同努力，尤其是作為人才培養(yǎng)主體的廣大教育工作者，更應(yīng)將新時代生態(tài)文明觀融入課堂，實現(xiàn)“三全育人”。

復(fù)合材料作為材料領(lǐng)域的一個重要分支，其發(fā)展速度、規(guī)模和應(yīng)用范圍影響和推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，已成為衡量一個國家或地區(qū)的科技和經(jīng)濟實力的標(biāo)志之一。材料的發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)是一脈相連的。新時代生態(tài)文明建設(shè)對材料的發(fā)展提出了“綠色發(fā)展”的要求，這也是經(jīng)濟新常態(tài)下高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展社會建設(shè)提出的要求。高校材料專業(yè)是材料制備和研發(fā)以及應(yīng)用人才培養(yǎng)的搖籃。在新時代生態(tài)文明觀建設(shè)的背景下，材料專業(yè)教育應(yīng)深化改革，主動轉(zhuǎn)型，將新時代生態(tài)文明建設(shè)的指導(dǎo)思想貫穿于專業(yè)育人的全過程，推動材料產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展，實現(xiàn)高等教育、產(chǎn)業(yè)與生態(tài)發(fā)展的同步[3]。筆者結(jié)合安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)以農(nóng)林生物質(zhì)材料為特色的培養(yǎng)需求，以復(fù)合材料學(xué)課程為例，探索將“新時代生態(tài)文明觀”有效植入課程教學(xué)內(nèi)容的技術(shù)路徑，提出植入“新時代生態(tài)文明觀”的復(fù)合材料學(xué)課程的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法，為我國生態(tài)文明建設(shè)和材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)實踐能力強、具有高素質(zhì)綠色發(fā)展的綜合型人才。

1 明確植入“新時代生態(tài)文明觀”的課程教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)

復(fù)合材料學(xué)是材料科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，該課程涉及復(fù)合材料的基礎(chǔ)知識，各類復(fù)合材料的組成和結(jié)構(gòu)、成型和制備、性能和應(yīng)用等內(nèi)容。隨著科技的發(fā)展，新型復(fù)合材料層出不窮，如功能梯度復(fù)合材料、機敏復(fù)合材料、智能復(fù)合材料以及納米復(fù)合材料等，已被成功應(yīng)用于航空航天發(fā)動機、人工肌肉、皮膚等領(lǐng)域。這些新型材料的研發(fā)及應(yīng)用在改善人們生活質(zhì)量的同時，印證了人類文明的進(jìn)步。新時代下，在綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)具有更輕質(zhì)量、更高強度、更強功能的復(fù)合材料已成為材料研究和發(fā)展的主要方向。因此，復(fù)合材料學(xué)課程要緊扣時代主題，改變原有僅注重學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，采用“生態(tài)、綠色、人文、創(chuàng)新”的思維模式，培養(yǎng)既具有理性思維又具有人文情懷的新型高素質(zhì)工程類人才。

結(jié)合安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的特色和當(dāng)今時代發(fā)展的要求，對復(fù)合材料學(xué)課程提出了具有學(xué)科系統(tǒng)性、針對性和時代性的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)：通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握復(fù)合材料的基本概念和基本研究方法，熟悉復(fù)合材料的基本理論框架體系，了解各類復(fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)、缺陷、工藝、性能、應(yīng)用及未來發(fā)展;了解復(fù)合材料對生態(tài)環(huán)境的影響，正確認(rèn)識人與自然和諧共存的關(guān)系，能運用專業(yè)知識對復(fù)合材料發(fā)展過程中產(chǎn)生的生態(tài)問題提出有效的解決方案;堅持可持續(xù)發(fā)展，運用專業(yè)知識能夠進(jìn)行綠色復(fù)合材料和產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)及生產(chǎn)管理，為今后從事復(fù)合材料的研究和開發(fā)工作奠定理論基礎(chǔ)。

2 重構(gòu)植入“新時代生態(tài)文明觀”的課程教學(xué)內(nèi)容

針對復(fù)合材料學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的特點，在借鑒諸多高校專業(yè)課程、思政課程教師的教學(xué)改革經(jīng)驗和多種課程教材的基礎(chǔ)上，選取了適合的章節(jié)內(nèi)容，確立了有效的“生態(tài)文明觀”與復(fù)合材料學(xué)教學(xué)內(nèi)容的契合點，實現(xiàn)在“潤物細(xì)無聲”[4]的知識學(xué)習(xí)中融入新時代生態(tài)文明觀的理想信念層面的精神指引。

植入“新時代生態(tài)文明觀”的復(fù)合材料學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容共9章（表1），其中選取第一章緒論、第三章增強體中的“天然纖維”、第四章復(fù)合材料設(shè)計、第五章復(fù)合材料成型以及第九章生物質(zhì)復(fù)合材料作為新時代生態(tài)文明觀植入的重點章節(jié)。具體“新時代生態(tài)文明觀”與教學(xué)內(nèi)容的契合點如下。

2.1 緒論

材料的發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)一脈相連，緒論部分將剖析材料發(fā)展所帶來的環(huán)境問題，使學(xué)生充分認(rèn)識人與自然的整體性，提升“人與自然和諧共存”的生態(tài)意識，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)報告和國家政策法規(guī)，并思考其重要性。

材料都是用資源換取的，當(dāng)今不可再生資源日益枯竭，可再生資源尚未得到充分開發(fā)與利用，而復(fù)合材料具有多相復(fù)合、可設(shè)計的特點，其綠色化發(fā)展更具優(yōu)勢且前景廣闊。因此，引入“綠色復(fù)合材料”的理念，提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)熱情，為將來自覺投入生態(tài)文明實踐打下基礎(chǔ)。

2.2 增強體

此部分內(nèi)容在介紹復(fù)合材料常見的增強體材料（如玻璃纖維、碳纖維、陶瓷顆粒、晶須等）的基礎(chǔ)上，重點介紹天然纖維（如麻纖維、竹纖維等）這類增強體材料的環(huán)保優(yōu)勢及其在復(fù)合材料上的應(yīng)用，強調(diào)資源的合理、充分及高值化利用，提出材料發(fā)展的“環(huán)保舒適”理念，使學(xué)生認(rèn)識到“世界上所有的生命都有他存在的價值”，教育學(xué)生珍愛自然，提升生命意識。

2.3 復(fù)合材料設(shè)計

“綠色設(shè)計[5]”順應(yīng)我國時代發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展社會建設(shè)的要求。因此，這一章節(jié)以“綠色設(shè)計”作為契合點，重點講解“綠色設(shè)計”的核心思想、價值、發(fā)展歷程、設(shè)計原則等內(nèi)容，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生認(rèn)識到“綠色設(shè)計”是人類在追求人與自然和諧發(fā)展過程中不斷探索的結(jié)果，教育學(xué)生要維護(hù)人與自然的和諧發(fā)展，提升綠色意識。

2.4 復(fù)合材料成型

成型和制造是關(guān)系復(fù)合材料的設(shè)計思想、復(fù)合效應(yīng)及性能優(yōu)勢能否充分體現(xiàn)的關(guān)鍵，同時也是復(fù)合材料高投入、高能耗和高成本的主要原因。在復(fù)合材料制造過程中實現(xiàn)“綠色制造”、清潔生產(chǎn)，降低制造成本，減少廢料對環(huán)境造成的污染，是材料科學(xué)和工程發(fā)展的必然趨勢，也是新時代生態(tài)文明建設(shè)提出的要求。此部分在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加“綠色制造[6-7]”的相關(guān)內(nèi)容，貫徹“綠色發(fā)展”理念，提升責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識。

2.5 生物質(zhì)復(fù)合材料

以專題形式，介紹生物質(zhì)復(fù)合材料的性能特點及其應(yīng)用發(fā)展，通過生命周期評價（LCA）突顯其環(huán)保優(yōu)勢，向?qū)W生展示科技改變生態(tài)環(huán)境的力量，使其認(rèn)識到科技是真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和成功發(fā)展的基石，引導(dǎo)學(xué)生擔(dān)任科技助力生態(tài)環(huán)境改善的踐行者。

3 建立“以人為本”的混合式教學(xué)方法

結(jié)合“新時代生態(tài)文明觀”的內(nèi)涵和課程特點，在教學(xué)過程中突出學(xué)生的主體地位，建立了一套充分調(diào)動學(xué)生體驗、心理活動和情緒感知的“以人為本”的混合式教學(xué)方法，為“新時代生態(tài)文明觀”的有效植入提供保障。

3.1 課堂講授采用多種媒體相結(jié)合的教學(xué)手段

復(fù)合材料學(xué)課堂仍保留傳統(tǒng)教學(xué)手段，即PPT教學(xué)方式。在課堂講授的過程中穿插視頻影音資料，比如緒論部分介紹材料發(fā)展所帶來的環(huán)境問題以日常生活中接觸最多的塑料為例，播放“你扔掉的塑料如何回到了你的餐桌”視頻，引發(fā)學(xué)生對當(dāng)前生態(tài)環(huán)境的思考，提升生態(tài)意識。同時，借助期刊、報紙等圖片資料，展示當(dāng)前復(fù)合材料尤其是綠色復(fù)合材料代替塑料的實例，提高學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情和重要性的認(rèn)識。

在教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)以教師講授為主的方式，借助網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，增加學(xué)生的課堂參與度。例如，復(fù)合材料聚合物基體的講授過程中，關(guān)于聚烯烴類聚合物的講解，由于學(xué)生之前相關(guān)課程的學(xué)習(xí)已有一定的基礎(chǔ)，所以在復(fù)合材料學(xué)這門課程課堂講解時，利用“學(xué)習(xí)通”平臺，讓學(xué)生分組對其在復(fù)合材料中的應(yīng)用展開課堂討論，復(fù)習(xí)以前所學(xué)知識的同時，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。同時，借助“學(xué)習(xí)通”平臺，定時向?qū)W生推送綠色復(fù)合材料的發(fā)展動態(tài)，貫徹“綠色發(fā)展”理念以及國家的相關(guān)政策法規(guī)。

3.2 將科研成果引入的教學(xué)方法

大學(xué)專業(yè)課教師一般都是具有本專業(yè)較高學(xué)歷并從事一段時間相關(guān)領(lǐng)域研究工作后到學(xué)校任職的，具有扎實的理論知識、深厚的專業(yè)底蘊以及較強的實際工作能力。專業(yè)課教師在大學(xué)的工作內(nèi)容主要是教學(xué)與科研[8]。教學(xué)與科研是相互促進(jìn)、相互提高的。將科研成果引入課堂[9-10]是深入理解科技助力改善生態(tài)的有效手段。因此，在講解生物質(zhì)復(fù)合材料章節(jié)內(nèi)容時，引入一些最新的科研成果和教師自己的科研成果。比如，授課教師列舉自己參與“十三五”國家重點研發(fā)項目的科研成果——利用竹采伐廢棄物（如竹枝、竹梢等）制備“竹基纖維素農(nóng)用地膜”（圖1）。該產(chǎn)品有效解決了塑料地膜造成的“白色污染”問題，既充分利用了資源，又達(dá)到生態(tài)環(huán)保的目的。