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2024-08-22

为加强前瞻性设计

主动改革课程体系和教学内容

努力培养适应时代需求的优秀人才

东北大学省一流课程

环境与能源材料

立足学校在中国新型工业化进程中起引领作用

的办学定位开展教学

培养具备引导未来产业变革能力的卓越工程师

为我国材料工业站在世界浪潮之巅储备人才

引领未来工业发展

当今世界正处于百年未有之大变局之中,以建设生态和谐、低碳可持续发展社会为目标的新工业革命正在酝酿之中,在给高等教育提出新要求的同时,也带来了理念变迁。

在中国新型工业化进程中起引领作用的办学定位,与时代大变革需求不谋而合。作为东北大学教师,有责任为此贡献一份力量。”材料科学与工程学院李松教授表示。环境与能源材料课程成为材料科学与工程相关专业的必修课程及其他广泛理工科专业的选修课程。

“李老师选择钢铁、水泥、电池电极等典型材料,对比分析不同工艺方案在采冶、加工、使用、回收全链条上的资源能源消耗与废弃物排放情况,引导我们综合思考不同方案的优劣,培养我们绿色可持续发展的意识,并激发我们的批判性思维和创新能力。”2020级学生朱锦泽说。

01

主动求变,提出“培养适应新工业时代需求人才”的理念

全球新工业革命浪潮的兴起和不断演进对工程教育带来新挑战的同时,也使环境与能源材料成为快速发展的交叉和前沿性学科。应对环境与能源领域中的挑战,修复受污染环境、发展洁净能源、推动节能技术已成为各国的国家战略和公众关注的迫切需求。

传统材料科学的学科逻辑以最大限度地发挥材料功能作为新材料研发的主要出发点,忽略了广泛材料在可持续发展概念下的环境与能源属性。当前,新材料研发不再片面追求材料性能,而是综合考虑资源与能源节约,平衡材料性能与环境影响,力求开发性能良好、功能健全、环境负荷小且再循环利用率高的材料,反映了环境与能源材料概念内涵的不断延伸。

材料科学与工程学院李松带领团队成员,聚焦环境、材料、能源三项基本要素,开展交叉领域科学研究。在科研过程中,李松敏锐地意识到,新材料研发在解决环境能源问题中发挥了关键作用,已成为当前多学科交叉领域中的热点研究方向。因此,他决定开设环境与能源材料课程,构建适应材料产业“新型工业化”要求的课程体系。这一举措,不仅肩负着培养工程创新人才、应对未来工业生态挑战的使命,更彰显了材料学科教师的责任担当。

“面对全球能源结构变革、环境治理等带来的重大挑战,高等工程教育必须积极应对、主动求变,通过主动谋划课程改革,培养面向未来的卓越工程创新人才,为发展新质生产力提供人才保证。”李松说。

02

精准设计

构建培养决策人才的课程体系

在开设课程之初,李松教授立足“重点培养材料及交叉高技术领域的工程技术人才”的目标,改变材料科学与工程学科的传统认知。在主要研究材料的组分与结构、合成制备、性质与使役性能、测试与表征四个基本要素及其相互关系的基础上,重构课程的教学内容,从可持续发展角度讲授材料制造、服役和回收过程中的能耗及其环境负荷,同时涵盖了监测和修复环境、发展及建立各类能源系统所需要的关键材料。该课程重点支撑毕业要求中“工程与社会”“环境和可持续发展”两个条目。

低环境负荷与清洁能源的理念正逐渐转变为工业现实,这个领域的大量研究成果是环境与能源材料课程目前教学的重点。重构后的环境与能源材料课程既包括传统的环境功能和能源功能材料,也包括钢铁、聚合物等其他材料的环境和能源属性。新课程在知识层面上培养学生建立材料全寿命周期的设计理念和可持续发展思想,通过帮助学生了解环境与能源材料的发展概况,掌握典型环境与能源材料的制造、检测和技术性能特点,使他们在从事新材料研发或材料工艺设计时,能重点关注材料对环境的影响,并主动增加节能减排技术的应用。

“我们以人和社会为本,从介绍环境、能源及材料的关系入手,在阐明可持续发展概念的基础上将环境与能源材料分为功能和属性两类,然后以能量流为逻辑主线进行有序地介绍。”参与课程设计的秦高梧教授表示。

03

创新方法

实现学生知识与能力的双跃升

在课堂上,学生们围绕可持续发展的概念,进行热烈的讨论,教师则对课程进行总结指导。

“仅从时间维度认识可持续发展概念是不够的,还需融入空间维度。发展中国家需要在未来的发展中弥补过去的发展不足,而发达国家则应承担更大的历史环境责任。”李松教授将课程思政自然地融入教学过程之中,通过厘清可持续发展的时空内涵,让学生们全面理解了可持续发展这一概念的深层含义,为维护我国的正当发展权益奠定了坚实的理论基础

在课程教学过程中,团队成员针对学科特点及时代要求进行了包括教学内容和教学方法的探索与实践,重点针对新工业革命对材料工业的影响,重新梳理该课程的内涵与逻辑,以培养基础扎实、适应变化的高素质工程技术专门人才。

团队成员采用促成思考、开放讨论的研究小组形式,在讲授必要的概念作为基础知识的同时,主要引导学生发现问题、提出设想,并通过查找资料解决问题。在讲课的过程中,教师们还自然而然地融入思政教育,培养未来工程技术人员强烈的社会责任感、人文关怀意识和奋进精神。

环境与能源材料课程涵盖的知识点繁多,团队成员通过大胆取舍,将部分内容转化为课外阅读作业,通过自主阅读扩大学生的知识广度。在课堂教学过程中,团队深入浅出地阐释基础性概念和直观物理图像,引导学生全面深入理解知识点。环境和能源相关的新材料研究虽然是当前学术界的研究热点,但大量的材料问题并没有确定的答案。教学团队成员鼓励学生发现问题,质疑现有的理论观点,培养学生从本质上理解知识的能力和清晰、精确、审慎思考的品质,实现知识与能力的双跃升

“教育的本质价值在于立德树人,环境与能源材料课程作为科技与人文兼备的课程,在培养具备可持续发展理念、适应未来工程创新的材料专门人才方面发挥着重要作用。我们要不断完善教学内容,创新方式方法,努力培养引领中国材料产业新型工业化的卓越人才。”李松说。

教育兴则国家兴

教育强则国家强

三尺讲台,关乎未来

东北大学始终

坚守立德树人初心

创新教育教学方法

为党育人,为国育才

文字 | 张广宏

编辑 | 马小涵

责编 | 迟美琪 王钰慧

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