將科研融入環(huán)境材料學(xué)教學(xué)的研究與實(shí)踐

杜瓊 史靜 商景閣 陳建秋

【摘要】為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，以江蘇省十三五重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)為契機(jī)，在“科研融入教學(xué)”驅(qū)動(dòng)下，環(huán)境科學(xué)專業(yè)針對(duì)環(huán)境材料學(xué)課程特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問(wèn)題，將科研融入環(huán)境材料學(xué)教學(xué)內(nèi)容，改革課堂教學(xué)模式和課程考核評(píng)價(jià)方式，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生從事科研創(chuàng)新活動(dòng)等。以教學(xué)為中心，以科研為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)研究和專業(yè)理論知識(shí)的有機(jī)結(jié)合，將科研融入環(huán)境材料學(xué)教學(xué)可成為提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境材料學(xué) ?科研成果 ?本科教學(xué)

【基金項(xiàng)目】本文系“中國(guó)藥科大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革研究課題（2019XJQN42）”的研究成果。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）05-0094-02

環(huán)境材料學(xué)是中國(guó)藥科大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，是具有環(huán)境科學(xué)與材料科學(xué)特色的新興交叉學(xué)科，是研究環(huán)境材料理論、材料與環(huán)境之間關(guān)系、提高資源利用率、減少環(huán)境污染的一門(mén)科學(xué)[1]。這種多元化交叉學(xué)科的特點(diǎn)對(duì)環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)提出了較高要求，學(xué)生既要基礎(chǔ)理論知識(shí)面廣，又要?jiǎng)?chuàng)新能力強(qiáng)，這種交叉領(lǐng)域新型復(fù)合人才也是當(dāng)代環(huán)境學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)[2-3]。已有教學(xué)探索與實(shí)踐表明，將科研融入教學(xué)，把科研的思維方式傳授給學(xué)生，通過(guò)科研成果豐富教學(xué)內(nèi)容，從而極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，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(xué)工作，同時(shí)也要兼顧科研工作，可以說(shuō)，教學(xué)與科研是高校教師的兩大核心任務(wù)，兩者相輔相成，相互促進(jìn)[6]。教師的責(zé)任不僅僅是傳授知識(shí)，更應(yīng)注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此教師在開(kāi)展科研工作，取得研究成果的同時(shí)，也要注重及時(shí)地把自己的研究成果、國(guó)內(nèi)外研究的最新進(jìn)展等融入教學(xué)，引進(jìn)課堂，不斷豐富、充實(shí)和提升教學(xué)資源，為培養(yǎng)高水平、創(chuàng)新型人才奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文基于環(huán)境材料學(xué)教學(xué)中目前存在的主要問(wèn)題，找到科研與教學(xué)的融合點(diǎn)，探索課堂教學(xué)模式和課程考核方式的改革，進(jìn)而引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生從事科研創(chuàng)新活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1.環(huán)境材料學(xué)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題

環(huán)境材料學(xué)是我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，主要涉及環(huán)境材料相關(guān)理論、環(huán)境材料關(guān)鍵技術(shù)、環(huán)境工程材料、環(huán)境友好材料等內(nèi)容[1]，課程內(nèi)容比較豐富。但是，該課程在教學(xué)過(guò)程中也存在如下一些問(wèn)題：（1）環(huán)境材料學(xué)課程囊括的知識(shí)點(diǎn)較多，涉及的知識(shí)面較廣，既包括環(huán)境科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，也包括材料學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，專業(yè)課程體系出現(xiàn)部分教學(xué)內(nèi)容重疊，這也正是由于環(huán)境材料學(xué)交叉學(xué)科特點(diǎn)導(dǎo)致。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍感受到知識(shí)點(diǎn)多且雜，課本內(nèi)容枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下。（2）材料科學(xué)迅猛發(fā)展，新材料、新技術(shù)不斷出現(xiàn)，其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)教材內(nèi)容的更新速度，如果教學(xué)內(nèi)容仍然僅局限于課本知識(shí)，必將導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)知識(shí)相對(duì)陳舊，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更不利于學(xué)生畢業(yè)后快速投身環(huán)保相關(guān)工作。（3）我校環(huán)境材料學(xué)課程一直采取期末閉卷考試的總結(jié)性評(píng)價(jià)模式，雖然該評(píng)價(jià)模式是檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果比較客觀、有效的形式，但也會(huì)存在比較明顯的弊端，比如容易導(dǎo)致部分學(xué)生為了應(yīng)付課程考試，出現(xiàn)考前突擊、死記硬背的現(xiàn)象，雖然最終學(xué)生考試成績(jī)尚可，但是實(shí)際上并沒(méi)有真正地理解、掌握知識(shí)點(diǎn)，更不用說(shuō)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.將科研融入環(huán)境材料學(xué)教學(xué)的探索與實(shí)踐

基于以上總結(jié)的環(huán)境材料學(xué)教學(xué)中存在的主要問(wèn)題，仔細(xì)研讀教學(xué)大綱要求，尋找科研與教學(xué)融合的切入點(diǎn)，制定相應(yīng)的教學(xué)探索與實(shí)踐方案，包括課堂教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)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(jìn)行輻射，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，在掌握課本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。

2.1課堂教學(xué)模式改革

2.1.1 將科研融入教學(xué)過(guò)程，豐富教學(xué)內(nèi)容

授課教師本人目前的科研方向是環(huán)境功能材料的研制及其在“三廢”治理應(yīng)用方面的相關(guān)研究，在開(kāi)展相關(guān)科研工作的同時(shí)，注重結(jié)合我們環(huán)境科學(xué)專業(yè)的相關(guān)課程，尤其是環(huán)境材料學(xué)課程，在課堂教學(xué)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研的有機(jī)結(jié)合、良性互動(dòng)。當(dāng)然并不是所有的科研成果都適合轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，那么哪些科研成果適合轉(zhuǎn)化？又如何轉(zhuǎn)化？這都是比較關(guān)鍵的問(wèn)題[7-8]。在環(huán)境材料學(xué)理論教學(xué)中，我們根據(jù)課程教學(xué)大綱要求，合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，尤其是課程體系出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容重疊的部分應(yīng)注意調(diào)整弱化，將科研成果與對(duì)應(yīng)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，提出教學(xué)內(nèi)容修訂的具體方案。例如環(huán)境材料學(xué)第八章環(huán)境治理材料，對(duì)該章涉及到環(huán)境新材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用以及材料的結(jié)構(gòu)性能方面的內(nèi)容，我們結(jié)合已經(jīng)取得的科研成果進(jìn)行了細(xì)致的研討，確定了部分科研成果在課堂教學(xué)過(guò)程中可以進(jìn)行針對(duì)性地融入，開(kāi)拓學(xué)生的科研思維能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體實(shí)施如下：環(huán)境材料學(xué)第八章環(huán)境治理材料第二節(jié)水污染治理材料，在介紹常見(jiàn)的污水處理工藝及環(huán)境材料在這些處理工藝中所起到的作用等基礎(chǔ)知識(shí)之后，就可以引入相關(guān)科研工作的研究過(guò)程及成果，如環(huán)境新材料的研制方法、材料的結(jié)構(gòu)表征、構(gòu)效關(guān)系及其應(yīng)用性能等。這樣既避免了重復(fù)講授課程體系中重疊的部分內(nèi)容，同時(shí)還可以通過(guò)科研融入將專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生深刻理解材料相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的來(lái)龍去脈，并以此為契機(jī)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的求知欲，讓學(xué)生直接了解身邊的科學(xué)成果和科學(xué)研究過(guò)程，增加更多的感性認(rèn)識(shí)，從而化解了教學(xué)難點(diǎn)，顯著提高了教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。環(huán)境材料學(xué)課程與授課教師研究領(lǐng)域相近，課程經(jīng)過(guò)多輪授課實(shí)踐的反復(fù)修改，教學(xué)內(nèi)容將會(huì)越來(lái)越豐富，極大地拓展了學(xué)生的視野，并提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.1.2 綜合運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)媒介，豐富教學(xué)形式

為了避免傳統(tǒng)教學(xué)形式單一，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)綜合運(yùn)用多種教學(xué)方式，如運(yùn)用研討式教學(xué)開(kāi)展專題討論、講解環(huán)境材料應(yīng)用的典型案例等。環(huán)境材料學(xué)是我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)三年級(jí)開(kāi)設(shè)的一門(mén)專業(yè)必修課。大學(xué)三年級(jí)是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課相對(duì)集中的一年，專業(yè)課學(xué)習(xí)起到承上啟下的作用，既涉及到前兩年的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，也關(guān)系到大四的實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)大三學(xué)生的知識(shí)層次和專業(yè)特色，在課堂上抽取一定課時(shí)，依據(jù)相關(guān)課程內(nèi)容提供科研成果案例，安排學(xué)生課下分組進(jìn)行文獻(xiàn)查閱與整理，并進(jìn)行課堂匯報(bào)和小組討論，這樣不僅能夠鍛煉學(xué)生文獻(xiàn)檢索、資料搜集整理、語(yǔ)言表達(dá)等方面能力，同時(shí)能夠增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，深化對(duì)已學(xué)知識(shí)的理解。

環(huán)境材料學(xué)作為跨環(huán)境和材料兩大領(lǐng)域的一門(mén)新興交叉學(xué)科，覆蓋知識(shí)面較廣，有限的課堂授課學(xué)時(shí)無(wú)法滿足學(xué)生既要學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)又要進(jìn)行科研拓展的訴求。為此，我們充分利用各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法的補(bǔ)充，如利用校內(nèi)eClass平臺(tái)發(fā)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(xiàn)資料或者公眾號(hào)分享的形式給學(xué)生推送相關(guān)的科研最新進(jìn)展和重要成果，包括本專業(yè)教師自己發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，幫助學(xué)生開(kāi)拓視野的同時(shí)，也能幫助學(xué)生了解本專業(yè)教師的科研興趣、科研方向，為后期畢業(yè)設(shè)計(jì)選題甚至是以后報(bào)考研究生做好充分準(zhǔn)備，同時(shí)還能讓學(xué)生更好地體驗(yàn)環(huán)境材料在實(shí)際問(wèn)題上的應(yīng)用。此外，授課教師還采用網(wǎng)絡(luò)在線形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑解惑以及課外知識(shí)的科普，使得學(xué)生在預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)時(shí)能夠?qū)χR(shí)點(diǎn)及時(shí)地理解和掌握，并能夠做到舉一反三、融會(huì)貫通，學(xué)生可以具有較好的知識(shí)連續(xù)性、系統(tǒng)性。

2.2課程考核方式改革

我校環(huán)境材料學(xué)課程自開(kāi)課以來(lái)一直采取期末閉卷考試的總結(jié)性評(píng)價(jià)模式，這種評(píng)價(jià)模式容易導(dǎo)致部分學(xué)生為了應(yīng)付考試，出現(xiàn)考前突擊、死記硬背的現(xiàn)象，學(xué)生并沒(méi)有真正地理解、掌握知識(shí)點(diǎn)，更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們可以改變這種只關(guān)注結(jié)果的單一考核形式，注重過(guò)程性考核，使學(xué)生掌握正確的學(xué)習(xí)方式，樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。比如對(duì)課程中的基本理論、概念、不同環(huán)境材料的特點(diǎn)、作用等理論知識(shí)，可以采用課堂練習(xí)、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、期中考試和期末考試相結(jié)合方式考查學(xué)生掌握程度，以促使學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)。以過(guò)程性評(píng)價(jià)方式考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，比如全班學(xué)生以小組為單位對(duì)環(huán)境材料研究和應(yīng)用中存在的問(wèn)題或是參加教師科研項(xiàng)目過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研、資料搜集整理并制作PPT，在課堂上匯報(bào)并展開(kāi)討論，可以結(jié)合學(xué)生自評(píng)、他評(píng)、互評(píng)，給予最終評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

2.3積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生從事科研創(chuàng)新活動(dòng)

盡管環(huán)境材料學(xué)也有配套的實(shí)驗(yàn)課程，但本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以驗(yàn)證理論、掌握基本實(shí)驗(yàn)技能為主，而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)較少。因此，我們可以及時(shí)將本專業(yè)教師自己的國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目、省級(jí)課題、校級(jí)課題等設(shè)計(jì)為適合本科生的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、“互聯(lián)網(wǎng)+”項(xiàng)目和畢業(yè)論文選題等，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)各年級(jí)的學(xué)生分階段、逐步地參加相應(yīng)的科研創(chuàng)新活動(dòng)。具體實(shí)施如下：鼓勵(lì)大學(xué)一年級(jí)學(xué)生利用課余時(shí)間加入教師科研實(shí)驗(yàn)室，不需要花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間開(kāi)展科研實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生熟悉本專業(yè)教師的科研項(xiàng)目，做老師的科研助手，增加科研意識(shí)，鍛煉基本的實(shí)驗(yàn)技能，從而激發(fā)科研興趣;鼓勵(lì)大二和大三學(xué)生通過(guò)申請(qǐng)教師的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、“互聯(lián)網(wǎng)+”項(xiàng)目等加入到科研實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展相關(guān)的科研實(shí)驗(yàn)工作。通過(guò)前期的文獻(xiàn)調(diào)研、資料整理、師生共同討論擬定實(shí)驗(yàn)方案，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作過(guò)程中，在遇到具體的科研問(wèn)題時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的解決方案，最終在教師指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。項(xiàng)目結(jié)束后，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析整理，提交項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，鼓勵(lì)學(xué)生完成論文撰寫(xiě)并發(fā)表學(xué)術(shù)論文等。通過(guò)這樣的全過(guò)程訓(xùn)練，可以幫助學(xué)生樹(shù)立科研意識(shí)、鍛煉科研思維、提高實(shí)踐能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和科研創(chuàng)新能力。畢業(yè)論文是畢業(yè)生總結(jié)性的獨(dú)立作業(yè)，應(yīng)結(jié)合教師科研項(xiàng)目設(shè)定畢業(yè)論文選題。大四學(xué)生經(jīng)過(guò)前期一定的科研訓(xùn)練，能夠較好地完成科研實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，進(jìn)而其科研能力、知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力都能得到進(jìn)一步提升。

3.結(jié)語(yǔ)

科研融入教學(xué)的形式和途徑多種多樣，以教學(xué)為中心，以科研為基礎(chǔ)，授課教師如何結(jié)合實(shí)際情況從科研（包括科研思維、科研方法、科研過(guò)程和成果）中提煉優(yōu)質(zhì)資源融入環(huán)境材料學(xué)課程是關(guān)鍵問(wèn)題所在，這也是科研融入教學(xué)探索過(guò)程中最具有開(kāi)發(fā)潛力的部分，因此，需要授課教師在教學(xué)過(guò)程中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，更好地使科學(xué)研究和專業(yè)理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高課堂教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。作為教師而言，將科研成果融入教學(xué)，也是一個(gè)與學(xué)生充分交流、互動(dòng)的過(guò)程，不僅可以豐富課堂教學(xué)，同時(shí)可以使學(xué)生近距離感受所學(xué)專業(yè)的前沿進(jìn)展和學(xué)科魅力，并且教師可以結(jié)合自身的科研特點(diǎn)設(shè)計(jì)課程體系與課程內(nèi)容，形成自己的教學(xué)特色，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研結(jié)合共贏的收獲。

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