研究生课程《生态环境材料》双语教学案例库建设

孙海滨 ，郭 学，乐红志，李 蛟，杜庆洋，杨赞中

(山东理工大学 材料科学与工程学院，山东 淄博 255049)

1 研究背景

随着工业生产和人类活动的发展与推进，生态环境不断遭受破坏。山东省提出建设新旧动能转换重大工程，明确提出重点发展新材料产业。生态环境材料具有良好的使用性能和优良的环境协调性，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念。基于我国的生态环境现状，结合山东省新旧动能转换背景，我校开设了专业学位研究生课程《生态环境材料》，旨在为材料工程领域培养高层次应用型、复合型创新人才。

《生态环境材料》课程具有非常强的理论性、实践性和应用性，随着科学观念的日益更新，其应用领域不断拓宽，新材料、新技术、新技术快速发展。目前，国内外高校的教学主要偏重于基础理论学习，导致理论脱离实际，研究生缺乏对工程实践的深入理解。虽然采用混合式教学、考核方式改革、翻转课堂等教学改革取得了一定成效，但是，该课程包含多种类型材料，涉及内容多，实际应用过程中的影响因素多，传统的教学和训练不利于提高研究生运用所学知识分析和解决问题的能力。

案例教学是由美国哈佛法学院前院长克里斯托弗.哥伦布.朗代于1870年首创，后经哈佛企管研究所所长郑汉姆推广的一种成功教育方法，于20世纪80年代引入我国。与传统教学方式相比，案例教学是把课堂、科学研究和实际生产中的事件整合为教学案例，通过师生之间的讨论分析，激发研究生的创造性思维，提高判断能力、分析能力、决策能力、协调能力、表达能力和解决问题的能力。教学团队成员前期调研发现，目前鲜有关于《生态环境材料》课教学程案例的参考资料和文献。

自2001年教育部出台《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高[2001] 4号)明确提出开展双语教学以来，双语教学成为高校教学改革中探讨较多的问题之一。但是，由于师资、生源、资金、学术氛围等诸多方面的不足，一些高校在双语教学的探索过程中困难较多，进展也相对缓慢。目前，生态环境材料涉及的最新前沿信息大多以英文论文形式发表，为了提高我校材料工程领域硕士研究生的培养质量，该领域课程有必要开展双语教学。

教学团队通过查阅生态环境材料设计、研发、生产工艺及应用的相关资料，结合工程生产和科学研究实际，选取具有代表性的典型案例，建立了一套涵盖范围广、教学实效性强的《生态环境材料》双语教学案例库。

2 建设方案

为提高课程教学质量和学生实践能力，针对教学过程中存在的若干问题，教学团队确定如下建设方案：

2.1 采用双语“翻转课程”教学方式

研究生围绕不同生态环境材料的生产工艺、原料与组成、结构与性能、应用与设计等内容，搜集中英文资料和案例，采用中英文以“翻转课程”的形式展现。通过学生学习和教师引导相结合的教学模式，让学生在完成“任务”的过程中，掌握生态环境材料相关的理论和实践知识。任课教师由具有2年以上海外(英语国家)留学经历的材料学科博士担任，对研究生的讲述做精准点评，保证双语教学的顺利实施。

2.2 建设视频和图片素材库

通过网络、企业生产现场、产品应用现场等途径搜集生态环境材料的工作原理、制备工艺、产品应用相关视频，提高研究生获取知识的直观性，取得了良好的教学效果。

2.3 开展校内外实践教学

在校内，成立了“生态环境材料研究所”，为研究生课外开设“生态环境材料综合性实验”，包括原料性能分析、材料成型、煅烧/热处理、生态性能表征等实践环节。在校外，组织研究生到生态环境材料相关企业参观学习。研究生积极参与导师的企业合作课题，比如：与淄博天之润生态科技有限公司合作开发了利用赤泥废弃物制备环保型透水砖的生产技术，与山东华星环保集团合作开发了利用工业固体废料制备石油压裂陶粒支撑剂的生产技术，等。通过实践训练强化功能材料的基础知识学习，提高研究生的实践动手能力和创新能力。

2.4 强化课程内容渗透与交叉

《生态环境材料》的授课内容包括清洁能源材料、水体污染治理材料、大气污染治理材料、绿色建筑材料、光污染防护材料、天然矿物环境材料、土壤改良材料、沙漠化控制材料、可降解高分子材料、固体废物治理与综合利用等方面。材料种类较多，且相互之间存在一定联系。在授课过程中，注重课程内容的渗透与交叉，拓宽研究生在生态环境材料方面的知识面，同时结合材料学科前沿和交叉学科知识，提高研究生学习生态环境材料的深度。

3 建设内容

该课程已建成10个双语教学案例库：(1)清洁能源材料案例库，包括太阳能电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、超级电容器、锂离子电池等；(2)水体污染治理材料案例库，包括污水物理处理材料、化学处理材料、生物处理材料等；(3)大气污染治理材料案例库，包括脱硫技术与材料、脱氮技术与材料、汽车尾气净化材料等；(4)绿色建筑材料案例库，包括墙体保温材料、红外反射涂料、自清洁陶瓷及其建筑材料绿色生产工艺等；(5)光污染防护材料案例库，包括红外线和紫外线污染防治材料、可见光污染防治材料等；(6)天然矿物环境材料案例库，包括天然矿物环保型工艺开发、低品位矿物资源化利用、垃圾渗滤液处理用天然矿物改性等；(7)土壤改良材料案例库，包括无机土壤改良剂、天然有机土壤改良剂、合成有机土壤改良剂等；(8)沙漠化控制材料案例库，包括水泥浆、水玻璃浆液、高吸水树脂类、高分子乳液类固沙材料及技术；(9)可降解高分子材料案例库，包括生物降解塑料、化学降解塑料、光照降解塑料等；(10)固体废物治理与综合利用案例库，包括赤泥、粉煤灰等工业固体废物治理与利用，城市污泥综合治理与利用，废旧电池资源化利用等。各双语教学案例涵盖了不同材料体系的配方确定、原料选择、生产工艺选择、材料成分与性能测试、材料性能影响因素、材料的具体应用等。

4 实施效果

研究生成绩由课程论文、翻转课堂汇报(包括素材库)、实践能力等三部分组成。通过《生态环境材料》双语教学案例库建设项目的实施，既能够引出实践和理论问题，又能够引发多角度的思考，形成对问题的研究和讨论，并使学生能力得到提高。根据不同生态环境材料的特点，从多方面选择教学案例，能够反映多类型问题，使研究生认识和理解不同材料在生产、使用和废弃过程中对资源消耗和环境污染的影响，体会生态环境问题的复杂性和不确定性。教学案例从国内外行业、企业近五年的新型技术和产品中选取，科研和应用发展现状从最新发表的中英文论文中选取，体现双语教学特色和授课内容的前沿性。

5 结语

生态环境材料代表了21世纪材料科学的一个新的发展方向。《生态环境材料》双语教学案例库的建设，能够将各类生态环境材料的教学过程与生产科研实际问题相结合，开阔学生对专业学科认知、理解以及双语交流能力，培养研究生主动融入生态环境材料产业应用的意识，进而提高学生的实践能力。该案例库的建设，对于提升教师教学水平、完善教学方法、培养应用型创新人才、服务地方材料产业转型升级具有重要作用，同时，可对材料工程领域的课程建设起到良好的示范作用。