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无机材料方向优秀论文范文参考2篇

分类:期刊常识 时间: 2025年7月26日 星期六 热度:686

无机材料论文范文

  无机材料方向优秀论文范文参考一

  《2020中国生态环境状况公报》[1]显示,影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属。随着工业化和城镇化不断推进,重金属污染已成为中国当前最突出的土壤环境问题[2],开展重金属污染土体治理与修复工作迫在眉睫。

  固化稳定化被美国国家环保局(USEPA)认为是处理有毒有害固废的最佳技术[3],其应用比例显著高于其他修复技术,是当前环境岩土领域的研究热点[4]。固化后污染土中重金属的迁移性、渗透性、生物有效性均降低[5-6],但局限性在于该技术并未降低重金属总量,在污染土资源化利用过程中重金属可能重新溶出。因此,固化土在复杂环境中的浸出特性直接决定了其是否具有长期化学稳定性及可利用性。曹智国等[7]研究表明,8种水泥、石灰配比的固化铅污染土均满足干湿循环要求;杨洁等[8]发现反复冻融处理会使稳定化土壤中砷的不稳定形态增加19.81%,浸出浓度由115.5 μg/L增加至151.5 μg/L。

  目前,学者们主要致力于固化土在不同环境中的力学特性如无侧限抗压强度等的研究[9-11],少有的浸出特性研究也聚焦干湿循环、冻融循环,尚未考虑极端湿度、温度条件对重金属浸出的影响。中国暴雨、高温天气频现,二次利用的固化污染土有可能暴露在长期浸水、高温环境中。笔者以环境效应及失稳机制研究为目标,借助固化率初筛适宜的固化材料配比,模拟干湿循环、长期浸水、高温、冻融循环等环境,以浸出毒性为评价指标,探讨水泥、水泥+粉煤灰、石灰固化镉铅镍污染土的环境效应及失稳机制,力求为固化重金属污染土在工程中的实际应用提供理论基础。

  1 试验材料与方法

  1.1 试验材料

  试验用粉质黏土的物理化学性质见表1。

  固化材料的主要化学成分及质量分数见表2。水泥为普通硅酸盐42.5#水泥;粉煤灰取自天津杨柳青电厂,主要由煤灰和炉渣组成(质量比是7:3),主要成分为SiO2、Al2O3及Fe2O3;石灰为白色粉末状固体,CaO含量(灼烧后)≥99%。

  1.2 试验方法

  1.2.1 试样的制备及固化率测试

  根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600—2018)[12],按第一类用地管制值配置47 mg/kg的镉污染土、800 mg/kg的铅污染土、600 mg/kg的镍污染土。

  依据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)[13],将风干土研磨过2 mm筛,将Cd(NO3)2·4H2O、Pb(NO3)2、Ni(NO3)2·6H2O溶液淋入土壤并充分搅拌均匀,按与干土质量百分比掺入固化材料并充分混合。参考已有研究[14-16],水泥质量分数为10%、20%、30%、40%、50%、60%;保持水泥和粉煤灰总质量分数为40%不变,用不同质量分数的粉煤灰代替水泥,配比为36%水泥+4%粉煤灰、32%水泥+8%粉煤灰、28%水泥+12%粉煤灰、24%水泥+16%粉煤灰;石灰质量分数为2%、4%、6%、8%、10%。

  干湿及冻融循环试验过程中试样内水分迁移会导致重金属的迁移,造成试样中重金属分布不均。因目前业内尚无试样尺寸的统一标准,故在设计试样尺寸时适当降低高度,以减小重金属随高度分布不均对测试结果的影响。采用静压法制备直径为60 mm、高度为40 mm的试样(图1)。试样含水率设定为25%(无机材料完全水解所需水量的理论值)。

  固化率测试过程根据《固体废物 浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》(HJ/T 300—2007),步骤为:

  1)试样在温度25 ℃,湿度≥90 %条件下养护28 d;

  2)用试剂水稀释17.25 mL冰醋酸定容至1 L,配置成浸提剂;

  3)取粒径小于9.5 mm的样品于提取瓶中,按液固比20:1加入浸提剂,25 ℃下翻转振荡20 h;

  4)在压力过滤器上装好0.45 μm滤膜,过滤获得浸出液;

  5)为保证重金属完全浸出,浸出液用硝酸酸化至pH<2,并于4 ℃冷藏保存;

  6)用原子吸收分光光度计(图2)测定浸出液中重金属浓度,按式(1)计算固化率。

  式中:Q为固化率,%;C0为未添加固化材料重金属初始浸出浓度,mg/L;C为添加固化材料后重金属浸出浓度,mg/L。

  1.2.2 环境效应试验

  干湿环境模拟:依据美国ASTM D4843-88 [17],将固化土放在透水石上再放入水槽中,加水至土样高度的1/2,直至土样上表面出水;取出试样,放入20 ℃养护室内脱水24 h,为一次干湿循环,循环0、1、3、5、7、10次。

  浸水环境模拟:将土样完全浸入水面以下,浸泡时间为7、14、21、28 d。

  高温环境模拟:利用烘箱调节温度,土样被分别放置50、60、70 ℃条件下12 h。

  冻融环境模拟:依据京津冀近50年气候条件,选择-20 ℃为冻结温度,20 ℃为融化温度,土样包裹保鲜膜放入快速冻融试验机内,冻结12 h、融化12 h为一次冻融循环,循环0、1、3、5、7、10次。

  对干湿、冻融循环后土样进行预试验,即在试样剖面中轴线处由下至上等距依次取5个样测试浸出浓度。预试验结果表明,不同取样位置处重金属浸出浓度几乎没有差别,因此,降低试样高度能够保证水分迁移过程中重金属分布的均匀性。另据文献报道[18],相较于水分,温度是影响重金属浸出的主要因素,故干湿、浸水、冻融、高温环境下均从中心取样点(图3)取样,测试浸出毒性。采用Tessier连续提取法进行重金属形态分析试验[19]。

  2 结果与讨论

  2.1 无机固化剂适宜掺量的确定

  水泥对土中镉、铅、镍的固化率分别为90.20%、86.48%、90.06%(图4(a)),且随水泥质量分数的增加,重金属的固化率上升,但40%~60%时,固化率几乎保持不变,水泥的最佳掺量为40%。采用粉煤灰替换等量水泥后,镉、铅、镍的固化率在8%替换量下分别提升了3.33%、5.70%、2.38%(图4(b)),但随粉煤灰质量分数的继续增大,重金属固化率大幅度下降,说明粉煤灰在改善固化效果方面具有局限性,过多粉煤灰不利于固化。石灰对镉、镍的固化率可分别达93.59%、92.05%,高于单一水泥固化效果,但石灰对铅的固化效果不佳,出现质量分数越大,固化率反而降低的情形(图4(c)),石灰不适用于铅的固化。

  从整体上看,3种无机材料对重金属的固化效果均为Cd>Ni>Pb,但不同重金属对固化材料依然存在选择性。结合固化效果及经济性指标,镉、铅、镍污染土适宜选用的固化材料及配比分别为石灰(8%)、水泥+粉煤灰(32%+8%)、水泥+粉煤灰(32%+8%),其中水泥+粉煤灰(32%+8%)的通用性较好,适用于混合污染土。

  2.2 固化重金属污染土环境效应分析

  2.2.1 水泥固化镉铅镍污染土的环境效应

  干湿循环条件下固化镉铅镍污染土的浸出毒性小于未经过干湿循环的污染土,均远小于限值(图5(a))。干湿循环1~3次固化污染土的浸出毒性呈小幅度下降趋势,3次循环后镉、铅、镍的浸出毒性分别下降了0.218、0.893、0.46 mg/L,3~10次循环后保持稳定。长期浸水条件下具有相似的性质,浸水后7 d浸出毒性下降,7 d后基本保持不变(图5(a))。原因是水环境下养护28 d的试样中水泥的水化作用其实只完成了2/3[20],循环中土体频繁接触H2O、空气中的CO2,为水泥水化创造了有利条件,水化得以继续进行,生成更多水化产物以继续固化重金属,故重金属的浸出毒性下降。不同点在于,长期浸水条件水下封闭体系使固化体不能接触空气,影响了水解速率,故在稳定后污染土的浸出毒性高于干湿循环条件下的浸出毒性。

  随温度升高,水泥固化污染土的浸出毒性显著增大,70 ℃下镉污染土、镍污染土的浸出毒性超标,分别达到1.204、5.316 mg/L(图5(b))。在冻融作用下,水泥固化污染土镉、铅、镍的浸出毒性在1~5次循环时增加,5次循环的浸出毒性较未循环分别增加了0.221、2.06、1.628 mg/L,逼近限值,在5~10次循环中上下波动但变化幅度不大(图5(b))。

  依据《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)[21]中的重金属浸出限值,在水环境(干湿循环、长期浸水)条件下,水泥固化重金属污染土具有较好的环境效应,可以维持稳定性,但水泥固化污染土对环境温度具有敏感性。在水泥的固化反应(硅相和铝相反应)作用下[22],污染土中生成了大量的C-S-H凝胶、块状Ca(OH)2和针状的钙矾石(图6(a)),同时,自由移动的重金属污染物被比表面积较大的C-S-H凝胶所吸附并封闭起来,生成了CSH-重金属络合物;钙矾石也通过离子置换和表面负电性吸附重金属,有机结合态和残渣态重金属含量占据主导,水泥固化重金属污染土自身是具有稳定性的,这与文献[23-24]的研究结果一致。但温度的改变会导致重金属形态及土体微观结构发生改变。70 ℃下固化后污染土团聚体发生破裂,呈现出较多碎散晶体状(图6(b)),镉、铅、镍的可交换态较25 ℃增加6.91%、6.07%、5.54%,铁锰氧化物结合态含量上升,稳定态含量下降12.13%、10.07%、12.50%。冻融循环过程中伴随温度不断变化,土体结构由紧密变为松散状态,孔隙增大,颗粒间距增加(图6(c)),镉、铅、镍的稳定态含量分别下降7.28%、2.57%、6.08%,可交换态、碳酸盐结合态含量上升。5~10次循环土体不断调整适应了温度变化,整个粒度成分向均一性发展[25],浸出毒性也趋于稳定。温度的改变会引起较大粒级颗粒团聚体间的分裂,进而破坏CSH-重金属结构体系稳定性,导致可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的含量增多,浸出毒性增强,这一结论与文献[8]一致。温度是水泥固化土二次应用必须考虑的因素。

  2.2.2 水泥粉煤灰固化镉铅镍污染土的环境效应

  水泥粉煤灰固化污染土环境效应的变化规律与水泥固化时大致相同(图7),水环境条件下浸出毒性均远小于限值。原因是在水泥水化的碱性环境中,适量的粉煤灰与硅相反应的生成物Ca(OH)2反应,生成吸附、包裹重金属的C-S-H,加快水化速度,但反应生成的C-S-H覆盖在粉煤灰颗粒表面,阻碍了剩余粉煤灰的活化(图8(a));且粉煤灰进行反应消耗了一部分后续铝相水化所需的OH-,减缓了水化进程,而最佳的粉煤灰掺量对水泥水化起促进作用,经3次干湿循环,镉、铅、镍的浸出毒性分别下降0.04、0.598、0.618 mg/L。干湿循环5次、浸水7 d浸出毒性的稳定值均低于水泥单独固化。

  同样地,温度变化会破坏水泥粉煤灰水化产物和重金属固化体系的结构,土颗粒间距增大。冻融循环5次,镉、铅、镍的稳定态含量分别下降10.26%、6.6%、8.78%,非稳定态含量上升。70 ℃下大的团聚体几乎分解为游离的小颗粒(图8(b)),镉、铅、镍的稳定态减少13.05%、10.84%、6.3%。

  2.2.3 石灰固化镉铅镍污染土的环境效应

  由图9可见,干湿循环和长期浸水条件下石灰固化污染土的浸出毒性趋于稳定,3种重金属浸出毒性维持在0.452~0.482、3.174~3.325、2.318~2.402 mg/L范围内。沉淀物作为固化产物具有水稳定性,溶解度不受浸水与否的影响,不会产生环境效应,重金属的浸出毒性几乎不变。冻融循环作用下镉、铅、镍的浸出毒性略有上升。

  与水泥固化土不同的是,高温条件下浸出毒性上升但幅度不大,原因在于石灰带来的强碱性环境直接将重金属转化成稳定的氢氧化物、碳酸盐沉淀,重金属的形态直接转化为稳定态(图10),沉淀并不会随温度升高而分解,浸出毒性小幅上升主要是温度对重金属浸出的促进作用。

  石灰固化污染土的浸出毒性受环境变化影响较小,在水环境和温度环境中均具有较好的稳定性。

  3 讨论

  温度会对固化污染土产生明显影响,所有固化体的浸出毒性均升高。固化污染土的实际应用过程中,夏季持续高温暴晒使地表温度容易达到70 ℃以上,固化土的高温环境效应予以重视。研究发现,水泥、水泥粉煤灰固化污染土浸出毒性在5次冻融循环时逼近限值。在大面积土壤应用中,固化剂和土壤混合程度及冻融温度条件处于非理想状态,Tao等[26]、罗仁杰等[27]、Meeravali等[28]的研究中,试样尺寸、冻融温度、时间、循环次数指标的选取都不尽相同,虽然均得出浸出毒性随冻融次数的增加先增大后稳定的统一规律,但不同试验条件获得的重金属浸出极值有差距,因此,在大面积推广前,还应研究室内模拟试验和现场原位修复的差别。

  采用降低试样高度的方法以保证水分迁移过程中重金属分布的均匀性,若后续涉及力学性质如抗压、抗剪强度的测定,试样高度需满足一定要求以便于观察分析试样的破坏形态,则可以参考冯亚松[29]用乳胶膜、PVC护筒包裹土样,并用尼龙绳扎紧的方法使重金属在土中分布更均质。因此,试样制备前应充分考虑试样高度有无特殊要求,进而采取针对性措施以达到重金属均匀分布的目的。

  研究发现水环境(干湿、浸水)条件下无机材料固化重金属污染土均不存在环境风险,其浸出毒性均低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中的限值。而查甫生等[30]、张雪芹[31]研究表明,水泥固化污染土的浸出毒性随干湿循环次数先减小后增大,原因是他们的研究中重金属离子浓度为5 000 mg/kg的高浓度,高于笔者研究的浓度。故高浓度污染土的固化处置需进行特殊考虑,稀释降低其浓度水平是提升固化效果的有效措施。

  石灰固化铅试样在浸水21 d左右发生了破碎(见图11),这是由于石灰含量仅为2 %,不能为土体提供强度支撑,土体颗粒间孔隙较大,浸水后水填充进入土体内部空隙导致破坏,但增加石灰掺量会显著降低铅的固化率。

  污染土的二次应用需要统筹考虑固化率、环境效应和土体结构稳定性等因素,按本试验中的适宜配比,8%的粉煤灰代替水泥可以降低修复成本,每立方米污染土修复约节省40.96元。

  无机材料方向优秀论文范文参考二

  无机材料的发展伴随着整个人类文明的进程,无机材料制备技术也随之不断突破。面对科技的飞速进步和产业的不断革新,无机材料制备技术的知识体系日益庞大,相关课程也面临着知识理论不系统、更新速度慢的困境[1]。为积极应对新一轮科技革命和产业变革,教育部提出“新工科建设”的工程教育改革方向,旨在对传统工程教育课程进行改革和创新,以培养具有较强的实践能力、跨学科整合能力和创新精神的高素质复合型新工科人才[2]。为推动无机非金属材料工程专业的升级改造,实现“新工科”人才培养目标,有 必要开展无机材料新技术新工艺课程建设。

  一、无机材料新技术新工艺课程教学现状

  无机材料新技术新工艺是无机非金属材料工程专业的一门重要专业课程,汇集了众多无机材料制备技术的最新发展成果。课程以结构陶瓷材料、多维无机材料、新型建筑材料等典型无机非金属材料为对象,分类介绍不同材料的制备新技术及其应用场景。学生通过课程的学习,掌握新型无机非金属材料合成与制备方法,获得运用科学思维开发新型无机材料的基本素养。在新一轮科技革命和产业变革的时代背景下,材料制备技术快速更迭,传统的教学模式难以实现课程 的教学目标,课程教学仍存在一些问题。

  (一)教学内容繁多且更新滞后

  无机材料新技术新工艺课程教学内容主要由课程负责人围绕本校无机非金属材料工程专业的培养目标 自行确定。目前,安徽工业大学无机材料新技术新工艺的课程内容包含新型高技术陶瓷材料制备原理、先进结构陶瓷材料制备与应用、零维纳米材料制备新技术、一维纤维与晶须材料制备与应用、新型薄膜材料制备技术、新型胶凝材料制备技术、新型保温材料制备技术,共计9章内容。教学内容涵盖范围广,知识点分散。然而,课程仅安排了32学时,课时紧任务重,难以取得良好的教学效果。此外,当前材料制备新技术层出不穷,但教学内容更新较慢,与学科前沿脱节,有些材料制备技术甚至已在实际生产中被淘汰,学生难以 获得最新的理论知识。

  (二)教学方法单一

  由于缺少相关教材,学生仅通过授课教师展示的PPT学习相关知识理论,缺少课前预习、课后复习的相关教学资料。这种教学方式不仅难以有效传递理论知识,也降低了学生自主学习的积极性。此外,在以教师为中心的授课过程中,师生缺乏沟通交流的有效途径,难以评估学生的学习效果。尽管课程已开通网络授课平台(如雨课堂、学习通等),但网络平台资源建设严重不足。

  无机材料新技术新工艺课程内容所涉及的领域广泛,对授课教师专业知识的广度和深度均提出了较高的要求。然而,课程采用传统的责任教师制,授课教师所熟知的研究方向较窄,难以涵盖大部分的授课内容。教 师授课形式呆板,学生学习积极性较低。

  (三)课程考核方式简单

  无机材料新技术新工艺课程考核采用的是论文成绩与平时成绩相结合的方式,课程论文成绩占总成绩的60%,平时成绩占总成绩的40%。虽然平时成绩综合了课堂表现、课后作业完成情况,但平时成绩不能真实有效地反映学生的学习情况。另一方面,课程论文的考核要求低,考核形式呆板,学生仅通过简单地总结相关文献即可完成课程论文,难以培养学生的创新意 识和运用知识解决实际问题的能力。

  二、无机材料新技术新工艺课程建设策略

  (一)创新教学设计,培养学生自主学习能力

  新工科背景下,教学设计应突出以学生为中心,调动学生学习的主观能动性。然而,无机材料新技术新工艺课程对学生的基础知识水平要求较高,学生经常因其知识点太过抽象,且无专业教材作为学习媒介,而导致学习积极性不高。为此,应以激发学生学习兴趣为导向,创新课程的教学策略。

  首先,传统课堂教学多以授课教师为中心,学生被动接收相关知识,缺乏自主学习能力的锻炼[3]。为改变这一情况,在教学过程设计时,注重学生的主体性,采用“课前引导式自主学习,课中研讨型互动教学,课后个性化素质拓展”的教学模式。在线下授课前,通过网络教学平台预先发布与本次课程内容相关的话题和教学视频,引导学生提前学习相关背景知识。在课堂教学过程中,邀请几位学生针对上述话题发表自己的看法,以话题研讨的方式,引出本次课程的核心知识点。这不仅能加深学生对知识点的理解,更能培养学生自主学习、持续创新的能力。例如,在讲授多孔陶瓷制备新技术时,课前预先通过网络教学平台发布介绍多孔陶瓷性能、用途和传统制备方法的相关视频,并发布讨论话题:“多孔结构陶瓷有哪些种类,可分别用于哪些领域?目前的使用性能存在哪些不足?你认为这与传统制备方法有什么关系?”课堂上安排3~5名学生发言,随后教师总结现有多孔陶瓷比强度低、显气孔率高的问题,引出高强度闭孔发泡陶瓷制备新技术——高温发泡工艺,阐述其制备原理和性能优势。最后,布置发散性思维的课后思考题,要求学生结合课堂知识,继续深挖材料制备新技术的发展方向。例如,在学习完高温发泡工艺后,让学生思考如何解决高温烧成带来的高能耗问题。

  其次,在线下教学过程中增设认识实习环节,利用现有科研平台,将课堂由教室带进实验室。这不仅可以激发学生的学习兴趣,也能将抽象的理论知识实现可视化,促进学生对新技术和新工艺的理解。例如,在讲述水热合成法制备纳米陶瓷粉体时,带领学生观摩相关教师的科研过程,以实践观摩的方式体会新技术的魅力。

  再次,实施翻转课堂教学。由教师指定某一材料合成新技术,并对学生进行分组,让每组学生自行查找相关资料,制作PPT和相关视频。随后由各组代表进行课堂讲授,其余各组学生提问并评价打分,以此锻炼学 生自主学习能力和团队协作能力。

  (二)更新教学内容,突出科技前沿

  近年来科技快速发展,新型无机功能材料层出不穷,其背后是材料制备技术的不断突破。只有不断更新课程内容,才能从本质上推动无机材料新技术新工艺课程的建设。授课教师应关注相关领域的最新科研动态,分析材料制备技术的新发展,及时调整教学内容,并收集相关教学资料。

  结合本校无机非金属材料工程专业的培养方案、师资情况,规划课程教学大纲,更新教学内容。安徽工业大学无机非金属材料专业的培养方向主要分为功能陶瓷和建筑材料,且在先修课程中已安排了高技术陶瓷材料、建筑材料、胶凝材料工艺学等相关课程。在本课程内容修订时,始终围绕上述两个方向的最新科研成果和行业发展。例如,在介绍建筑材料新技术新工艺时,围绕“双碳”目标,增加碱激发胶凝材料制备技术和碳化养护制砖技术等内容,与先修课程胶凝材料工艺学、建筑材料等有效衔接,让学生了解行业发展需求,启发学生创新思维。

  “新工科”建设的重要目标之一是培养具备解决实际工程问题的系统性分析能力的人才[4]。在无机材料新技术新工艺课程内容推陈出新的过程中,不能一味追求“高、新、尖”技术,而是要紧跟时代和行业的发展需求,这也要求授课教师紧跟行业发展,与企业密切联系,明确行业对新技术新工艺的现状和发展需求,及 时修订教学大纲、优化教学内容。

  (三)改进教学模式,推进线上线下教学融合

  灵活运用网络教学平台,推进线上线下教学融合,是丰富无机材料新技术新工艺课程教学内容,完善课程教学手段,创新课程教学设计的必要途径[5]。首先,根据课程大纲合理利用线上教学平台,建立各章节教学资源,有针对性地解决专业教材缺乏的现实问题。教师将课程课件以及搜集的相关资料分享至线上平台,便于学生预习与复习,同时也有助于教师追踪课程建设轨迹,完善课程内容建设。其次,针对课时紧张的问题,可充分利用线上教学平台资源丰富、学习灵活的特点,将课堂延伸至课后。最后,利用线上教学平台的课前讨论、课程签到、作业发布、线上答疑、成绩分析等多样化的功能,使教师从关注教学结果转变到关注教学过程,帮助授课教师及时掌握学生的学习情况,进而 优化教学内容,改进教学设计,提高教学效果。

  (四)融合课程思政,加强思想引领

  在工科类专业课程建设中,深挖课程中的思政元素,推进课程思政建设,是实现全程育人和全方位育人目标的重要环节[6]。在课程教学中,挖掘新技术诞生源头的关键人物和事迹,培养学生不畏艰难,勇于创新的精神。例如,在学习二维材料——石墨烯的制备技术时,可突出介绍高鸿钧院士以光刻技术制备单晶石墨烯的新方法,这种新方法突破了传统方法的局限,为实现大规模、低成本、高效率地制备单晶石墨烯提供了新思路。

  我国一代又一代科技工作者不懈努力,不断突破关键技术瓶颈,在无机材料新技术新工艺教学过程中,引入我国科学家突破国外技术封锁、开创技术先河的实际案例,激发学生的爱国热情和民族自信。例如:在介绍一维材料碳纤维的制备技术时,重点介绍我国科学家在聚丙烯腈基高强度碳纤维生产技术上突破技术封锁,实现国产化,助力我国航空航天事业的蓬勃发展。

  材料制备新技术的突破和发展通常与时代需求密切相关,在全球气候变暖、生态环境恶化的现实情况下,我国提出“双碳”发展目标,鼓励各行各业创新技术,实现节能减排。在介绍新型胶凝材料制备技术时,不仅要让学生了解新技术的特点和应用领域,还要让学生领悟材料低碳化制备技术对环境保护的现实意义, 培养出以国家和社会发展为己任的新一代工程人才。

  (五)实施多教师授课制度

  实施多教师授课制度,组建由责任教师和兼任教师构成的动态化授课团队。课程的教学内容由责任教师根据培养目标和当前的行业热点先行确定,再由责任教师根据授课内容,邀请相关研究领域的教师兼任授课教师,从而组建高水平的专业教师团队,为课程教学改革提供保障。此外,对于与工程实践紧密结合的材料制备新技术新工艺,可聘请来自企业的技术专家作为兼职教师,为培养具备工程实践能力的综合性人 才奠定基础。

  (六)改革评价机制,实施形成性评价

  多元化的评价机制能准确反映课程教学效果,对提高课程教学质量,激发学生学习积极性具有重要意义[7]。丰富无机材料新技术新工艺课程的考核手段,可以实施形成性评价方法。在形成性评价过程中,不仅要考查学生课堂出勤、课堂讨论、课后作业等情况,还要重点考查课前预习、课后线上学习等自主学习情况,以及翻转课堂、实践课程等实际表现。把课程评价机制贯穿于整个教学过程中,全方位跟踪学生的学习情况。另一方面,在以课程论文为考核方式的基础上,需要调整课程论文的撰写要求,突出对学生创新思维能力的培养。例如,当以“高性能混凝土的制备方法及其关键工艺”为主题布置课程论文时,要求学生在综述现有研究文献的基础上,结合“双碳”目标,思考高性能混凝土低碳化发展的可行路径。通过增加开放性的 话题,培养学生主动思考的意识和创新精神。

  三、无机材料新技术新工艺课程建设成效

  教学改革实践表明,上述课程建设策略对提升课程的教学质量、培养学生自主学习能力具有显著的效 果。

  (一)学生的学习兴趣提升

  通过搭建“超星学习通”线上教学平台,增设线下认识实习,使枯燥的灌输式学习变成了随时随地的自主学习和实地可见的实践学习,学生的学习兴趣明显提升。在翻转课堂教学环节,学生总能提出对某一材料合成新工艺的认识和看法。另一方面,思政案例的融入也明显提高了学生的学习兴趣,增强了学生的 社会责任感。

  (二)学生的实践能力增强

  通过增设“实验进课堂”线下认识实习环节,学生对典型无机材料制备技术的理解更加深刻。在学习本课程后,部分学生积极联系导师进入实验室参与材料研究工作,学生的实践能力有了提升。学生普遍认为认识实习环节为毕业论文工作和未来的研究深造提 供了良好的基础。

  (三)教学效果良好

  在“超星学习通”线上教学平台上传的教学视频、发布的课前讨论话题、布置的课后作业及解析均对学生开放,相关资源的点击率已超过80%,学生课后作业的质量也有明显提升。得益于形成性评价机制和线上教学平台,在每章节学习后,通过统计学生的课堂出勤、课堂讨论和课后作业完成情况,结合线上资源自主学习频率,授课教师能及时掌握每位同学的学习情况。经过动态监控和跟踪调整,学生的课堂出勤率和课后 作业完成率均超过99%,课程及格率为100%。

  四、结语

  无机材料新技术新工艺课程作为汇集无机非金属材料工程专业新技术、新理论的专业课程之一,在新工科背景下,通过创新教学设计、更新教学内容,并采用线上线下融合式教学模式、多教师授课制度以及形成性评价手段,开展课程建设,以培养具有创新思维和实践能力的高素质工程人才,促进无机非金属材料工程专业的转型升级。

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