摘要：環(huán)境材料學是生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)選修課，該課程內(nèi)容涉及廣泛，理論性和實踐性較強.針對我校環(huán)境材料學課程的教學現(xiàn)狀，從課程的教學內(nèi)容體系構建、授課模式、教學方法、實踐教學、評價方式等方面進行了初步的探討和研究，并在教學過程中進行了一些課程教學改革的嘗試，目的在于提高教學質(zhì)量，以期更好地服務于本科人才培養(yǎng)以及生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展.實 踐 證 明：環(huán)境材料學課程的教學改革收到了較好的效果，有利于教學質(zhì)量的提高.

　　關 鍵 詞：生態(tài)環(huán)境工程;環(huán)境材料學;教學改革;實踐

　　環(huán)境材料學屬于材料科學和環(huán)境科學相結合的新型領域，是材料科學在環(huán)境領域的發(fā)展與應用，它為環(huán)境領域其他課程的學習奠定了理論基礎.筆者根據(jù)貴州民族大學生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的學科特點和人才培養(yǎng)目標，對環(huán)境材料學課程的教學現(xiàn)狀進行了分析，對課程的教學內(nèi)容體系構建、授課模式、教學方法、實踐教學、評價方式等方面進行探討和研究，并在教學過程中進行了一些課程教學改革的嘗試，目的在于提高教學質(zhì)量，以期更好地服務于本科人才培養(yǎng)以及生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的發(fā)展[1-2].

　　1 環(huán)境材料學課程概述

　　貴州民族大學生態(tài)環(huán)境工程學院從2008年開始將環(huán)境材料學課程作為專業(yè)選修課程，先后納入了環(huán)境科學和生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)方案.

　　1.1 課程設置情況

　　在生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中，環(huán)境材料學課程為2學分，32學時，設置在第三學年春學期.其先修課程為無機及分析化學、有機化學、環(huán)境化學、環(huán)境工程原理、生態(tài)學、環(huán)境生態(tài)工程、環(huán)境影響評價、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等.在生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)開設此課程的目的就是讓學生樹立環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的新觀念，掌握材料與資源、環(huán)境之間的關系，理解材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性和再生循環(huán)的意義.

　　1.2 課程的教學目的和要求

　　通過本課程的學習，使學生掌握環(huán)境材料的基本概念和基本分析研究方法，熟悉環(huán)境材料學的基本理論框架體系，了解材料科學在環(huán)境領域的應用和未來發(fā)展;了解材料對生態(tài)環(huán)境的影響，掌握 LCA 的基本概念和材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價過程，并將其應用于指導開發(fā)具有環(huán)境意識的綠色材料和產(chǎn)品;掌握材料流理論和生態(tài)設計的基本原則和方法;了解環(huán)境降解塑料的發(fā)展狀況，掌握材料的環(huán)境降解機理和常用的環(huán)境治理功能材料與技術;了解固體廢棄物的分類及危害，掌握幾種主要固體廢棄物的資源化利用，為今后從事環(huán)境材料的研究和開發(fā)工作奠定必要的理論基礎.此外，通過本課程的學習，使學生在今后的工作中，能夠根據(jù)實際工作需求，綜合運用所學的環(huán)境材料學知識去解決環(huán)境材料相關的問題，能夠運用 LCA 方法對材料或產(chǎn)品進行環(huán)境協(xié)調(diào)性評價，具備對材料進行初步評判的能力，在科研和生產(chǎn)中，能夠從可持續(xù)發(fā)展的角度對所遇到的問題做出科學的決策.

　　1.3 教材使用情況

　　在教材使用方面，我們選擇的是《環(huán)境材料學》(第2版)，本書是由清華大學出版社出版，翁端教授等編著的普通高等教育“十 一 五”國 家 級 規(guī) 劃 教 材，是 作 者 多 年 在 清 華 大 學 從 事 環(huán) 境 材 料 研 究 和 教 學 的 總結[3].此外，我們還適當選取《生態(tài)環(huán)境材料學》(機械工業(yè)出版社，聶祚仁等編)和《環(huán)境工程材料》(化學工業(yè)出版社，楊慧芬等編)等教材的內(nèi)容作為教學補充.

　　2 環(huán)境材料學課程教學目前存在的問題

　　2.1 課時少、內(nèi)容多

　　隨著我校教學改革的深入發(fā)展，各個學科專業(yè)都在壓縮課時，小部分專業(yè)基礎課為64學時，大部分專業(yè)課的學時壓縮為48學時或32學時.按照我校生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的教學計劃安排，環(huán)境材料學課程只有32學時，但是課程涉及的知識面較廣，教材內(nèi)容較多，如果按照傳統(tǒng)的“教師主講”的教學模式，很多知識點難以深入展開，沒有時間詳細講授[4].

　　2.2 教學內(nèi)容局限于教材

　　在實施教改前，環(huán)境材料學課程的教學內(nèi)容不夠豐富，局限于教材內(nèi)容，沒有通過教材以外的其他課程資源進行適當?shù)闹�識拓展延伸，如通過網(wǎng)絡資源查找一些與課程內(nèi)容相關的視頻、文獻資料以及引入一些國內(nèi)外專家、學者的學術報告內(nèi)容等.

　　2.3 教學模式簡單

　　在實施教改前，該課程的教學模式比較簡單，整個過程都采用教師主講模式，學生處于被動學習狀態(tài)，學生不能完全理解和掌握課程的重點內(nèi)容，教學效果不理想.

　　2.4 缺少實踐教學環(huán)節(jié)

　　由于學時較少，師資力量相對薄弱，教學條件與資源有限，我校生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的環(huán)境材料學課程只設置了理論教學，沒有開展實踐教學，對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)沒有落到實處，不利于學生對知識的理解和掌握[1].

　　2.5 評價方式單一

　　在實施教改前，作為專業(yè)選修課，環(huán)境材料學課程的考核形式為平時成績與期末成績相結合的方式，平時成績僅占綜合成績的30%，主要以出勤率和作業(yè)成績?yōu)橹鳎�期末成績即提交的期末課程論文成績，這種單一的評價方式既不能全面檢查學習效果，更沒有體現(xiàn)學生學習過程中的表現(xiàn).很多學生課堂上不認真參與，但是按時提交作業(yè)和課程論文，也取得了相對較好的成績，最終造成學生對課程重視程度不夠，參與課程的積極性也不高.基于以上教學現(xiàn)狀，如何在少學時的條件下，改進教學模式、擴展教學內(nèi)容并開展實踐教學值得深入思考和探討[1].本文將從教學內(nèi)容體系構建、授課模式、實踐教學、評價方式等方面進行探討和研究，尋找適合環(huán)境材料學課程特點的教學方法和實踐內(nèi)容，以促進生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)學生知識結構體系的構建和創(chuàng)新能力的提升.

　　3 課程教學改革的探索與實踐

　　3.1 教學內(nèi)容體系的構建

　　在本課程的教學中，考慮到生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的特點，除了講授環(huán)境材料學的基礎理論知識以外，重點選取講授了與環(huán)境專業(yè)密切相關的內(nèi)容(表1)，如：環(huán)境治理材料、環(huán)境降解材料和固體廢棄物及資源化利用，這些內(nèi)容在生態(tài)環(huán)境專業(yè)的環(huán)境化學、環(huán)境生態(tài)工程和環(huán)境工程原理等課程中也有所介紹.但與之不同的是，在環(huán)境材料學課程中，重點是把這些知識從材料學的角度加以提煉和歸納，讓學生在回顧這些知識點的同時，能夠從一個新的視角去認識，從而實現(xiàn)知識的融會貫通.

　　通過本課程的學習，學生還應該對環(huán)境材料學領域最新的研究進展和趨勢有所了解，掌握國內(nèi)外關于環(huán)境材料的開發(fā)、使用、廢棄等方面的最新要求和處理方法等.因此，在教學過程中，教師應注意收集環(huán)境材料最新的文獻資料和相關信息，及時補充擴展教學內(nèi)容[1].

　　3.2 課堂授課模式的改革

　　綜合考慮課時、教學效果和教學可操作性等因素，我們在環(huán)境材料學的課程教學中對傳統(tǒng)的授課模式做了一定的改革，采用教師主講、學生主講和學生分組討論相結合的授課模式.

　　3.2.1 教師主講模式

　　教師主講模式是一種傳統(tǒng)的授課模式，也是最重要的一種授課模式[7].在環(huán)境材料學課堂教學中，教師主講部分約占總學時的60%，教師主講部分的內(nèi)容包括生態(tài)環(huán)境材料基礎、材料的資源效率理論、材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價和材料的生態(tài)設計.教師系統(tǒng)地介紹生態(tài)環(huán)境材料學的產(chǎn)生背景、材料與生態(tài)環(huán)境的關系，并重點講述材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價和材料的生態(tài)設計.在教師主講模式中，為了使教學內(nèi)容更加生動和形象化，并提高教學效率，教師需要通過多媒體課件、視頻文件和多媒體教學相關設備，來增大課堂教學的信息量，增加課堂教學的活潑性和趣味性，以調(diào)動學生的學習積極性.

　　3.2.2 學生主講模式

　　在2014、2015級生態(tài)班的課堂教學中，我們進行了學生主講模式的嘗試，在教師講授完緒論、材料的資源效率理論、LCA 評價和生態(tài)設計等章節(jié)的內(nèi)容之后，將學生分組，通過學生主講完成環(huán)境治理材料、環(huán)境降解材料和固體廢棄物及資源化利用等章節(jié)內(nèi)容的學習，這部分內(nèi)容約占該門課程總學時的40%.教師將主講內(nèi)容至少提前兩周布置給學生，讓學生有充分的時間進行準備.在教師的指導下，學生充分利用課余時間，通過圖書館或者網(wǎng)絡資源查閱文獻資料，制作教學課件并準備講稿，在整個準備過程中，要求各小組成員積極參與，分工協(xié)作，充分發(fā)揮成員的特長和優(yōu)勢，每章每小組安排1名學生主講，由各小組成員確定主講人，其它學生可以做適當補充.實踐證明：學生主講模式大大激發(fā)了學生的學習興趣，充分發(fā)揮了學生的主體作用，使學生的語言表達能力、課件制作能力、知識總結歸納能力和創(chuàng)新能力都得到了鍛煉和提高.

　　3.2.3 分組討論模式

　　除了教師主講、學生主講的教學模式外，環(huán)境材料學課程的有些教學內(nèi)容適合設置一些討論題目讓學生進行討論、分析.于是，我們選取了一些重點、難點問題或者有意義的論題進行課堂討論，在討論過程中，教師適時、適當?shù)亟o予引導和提示，引導學生去思考分析問題，培養(yǎng)其思維能力.通過分組討論，提高了學生的學習興趣，拓寬了學生的知識面，讓學生印象深刻地掌握了相關知識點，增強了師生間的互動.例如：在進行“材料的環(huán) 境 協(xié) 調(diào) 性 評 價”這 一 章 節(jié) 的 教 學 時，設 置 的 討 論 題 目 是“比 較 一 次 性 聚 丙 烯(PP)塑料杯與聚乙烯(PE)膜紙杯對環(huán)境的影響”.討論課前，教師將題目布置給學生，讓學生回去思考，引導學生通過社會調(diào)查和查閱文獻資料，搜集相關數(shù)據(jù)，應用 LCA 方法對兩種一次性口杯進行生命周期評價.在部分同學的建議下，我們將持有不同觀點的學生分成正反兩方，舉辦了一次課堂辯論賽.

　　在查閱文獻資料、調(diào)研相關企業(yè)的基礎上，學生在比較兩者對環(huán)境的影響時，得到了出乎意料的結果：我們?nèi)粘Ｉ�活中使用的一次�?PP塑料杯的環(huán)境影響小于 PE 膜紙杯，這個結果打破了學生的傳統(tǒng)認識觀念.在大多數(shù)學生的觀念中，PE膜紙杯更環(huán)保，因為 PP塑料杯使用的不可再生資源較多，且不可降解，對環(huán)境顯然是不利的.但是持相反意見的學生，通過有說服力的數(shù)據(jù)給出結論：生命周期影響值顯示PP塑料杯的環(huán)境影響小于 PE膜紙杯.學生通過對兩種一次性口杯的生命周期全過程(原料開采加工、產(chǎn)品加工、運銷、使用、處理處置)進行清單分析和環(huán)境影響評價，給出了合理的環(huán)境解釋：從生命周期全過程來看，兩者在原材料獲取與加工階段的環(huán)境影響較大，影響涉及的種類也最多.PP塑料杯環(huán)境影響較小的主要原因有以下幾點：(1)PP塑料杯的工藝簡單，生產(chǎn)周期短，涉及的生產(chǎn)部門少，用料簡單;(2)在功能單位相同的情況下，PP塑料杯質(zhì)量要小于 PE膜紙杯;(3)PP塑料杯只涉及聚丙烯的生產(chǎn)，而 PE膜紙杯包括聚乙烯、紙、印刷油墨的生產(chǎn)，對健康風險更大;(4)從不可再生資源和能源消耗角度看，兩種口杯均以不可再生的石油為原料，而 PE膜紙杯還需要高耗能的造紙業(yè)輔助生產(chǎn)，無形中增加了其環(huán)境影響值，實際上制造一個 PE膜紙杯所消耗的不可再生資源要遠大于 PP塑料杯;(5)從處理方式看，兩種口杯都使用填埋處理，但紙杯上的印刷油墨產(chǎn)生的鉛也會造成一定程度的環(huán)境影響[8].

　　通過本次辯論賽，學生鞏固和加深了對“LCA 方法的技術框架和評價過程”這一知識點的理解，并把所學的 LCA 理論知識應用于具體的實例中，激發(fā)了學生的學習興趣，調(diào)動了學生參與課堂的積極性，教學效果很好，真正做到了理論知識與實踐應用的結合.此外，平時在課堂上低頭聽課、參與性不高的學生在辯論賽上唇槍舌劍、慷慨陳詞、妙語連珠的精彩表現(xiàn)令人刮目相看.在辯論賽后，本人進行了教學反思并得出結論：只有學生的主觀能動性被充分調(diào)動起來，才能達到課堂教學最佳效果.

　　3.3 與科研課題相結合

　　開展適當?shù)膶嵺`教學對學生建立完整的知識體系具有良好的促進作用.我們在授課過程中有意識地將國內(nèi)外環(huán)境材料研究中的一些科研課題和最新研究成果引入到課堂教學中，并將本學院教師所開展的與授課內(nèi)容有關的科研項目介紹給學生，這樣可以激發(fā)學生對科 研 的 興 趣，吸引學生加入到教師的科研課題中，在實踐中去強化對知識的理解和應用[9].此外，我們還把教學內(nèi)容與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、 “挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽、大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽的選題相結合，讓學生在課題研究的過程中得到提高和鍛煉.

　　例如：在講授“固體廢棄物及資源化利用”后，就指導學生開展調(diào)研，了解竹筍加工廢棄物筍殼的處理方法、環(huán)境污染問題及資源利用情況.從調(diào)研結果看，目前筍殼的處理方法主要為丟棄或填埋，不僅帶來環(huán)境污染問題，還造成資源的嚴重浪費.通過查閱文獻，學生還了解到：近年來，研究人員對筍殼的深度加工和綜合利用進行了初步的探索，主要集中在以下幾個方面：(1)黃酮、甾醇的提取;(2)低木聚糖的提取;(3)膳食纖維的制備;(4)酪氨酸的提取;(5)羧甲基纖維素的制備;(6)吸附劑的研發(fā);(7)有機肥的研究.但是，以上研究只是對其中的某一有用成分進行研究開發(fā)，并未進行很好的綜合利用，在單一成分的開發(fā)中，其他有用成分就會被破壞掉，造成附加值不高.隨后，我們課題組的老師指導學生開展了“竹筍加工廢棄物筍殼的綜合利用研究”，對筍殼進行逐級開發(fā)利用，步驟如下：甾醇提取(筍殼)→木聚糖的提取(甾醇提取后廢渣)→作吸附劑(甾醇、木聚糖提取后廢渣)，實現(xiàn)了對筍殼的綜合利用和最大化利用，其研究成果已申請2項專利，分別是“一種廢棄筍殼逐級開發(fā)利用系統(tǒng)”和“竹筍殼高價值綜合利用系統(tǒng)”.通過參與教師的科研課題，拓寬了學生的學術視野，激發(fā)了學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力及實驗動手能力，讓學生學到了很多書本上學不到的知識.

　　3.4 評價方式的改革

　　環(huán)境材料學課程是生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)的選修課，所以采取了“考查”的考核方式，為了保證課程的學習效果，我們通過“過程性評價”和“終結性評價”相結合的方式，考核學習的全過程，對學生的知識和能力進行綜合考查.過程性評價包括學生主講、分組討論、隨堂檢測及考勤等環(huán)節(jié)的成績，終結性評價即課程期末論文的成績，兩者均按百分制計.實施課程改革后，我們將過程性評價所占的比例提高到50%～60%，其中，學生主講環(huán)節(jié)的成績，按照制作的評分表，采取小組自評、小組互評與教師評分相結合的方式進行打分，即小組成員得分=教師評分×40% +小組自評分數(shù)×30% +其它小組評分×30%.過程性評價所占比例的提高，尤其是學生主講和分組討論兩個環(huán)節(jié)所占比例的提高，極大地提高了學生參與課程的熱情，調(diào)動了學生學習的積極性，課程改革達到了預期效果.

　　4 結　　語

　　經(jīng)過幾年的教學改革實踐，目前環(huán)境材料學課程已形成了“教師主講、學生主講和學生分組討論相結合”的授課模式，課程教學內(nèi)容更加豐富，課程評價方式更加多元化，考核方式也更加全面，今后還應該進一步創(chuàng)新教學模式，優(yōu)化教學內(nèi)容，增加實踐或?qū)嶒灲虒W，探尋適合生態(tài)環(huán)境工程專業(yè)發(fā)展的教學方式.

　　參考文獻：

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　　[3] 呂寧寧，蘇 暢，王 海 川，等.資源循環(huán)科學與工程專業(yè)環(huán)境材料學課程教學方法的探索 [J].廣 東 化 工，2017，44(3)：167-168.

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