1.    绪论--环境友好材料的绿色设计

教学内容

环境材料的绿色设计

学时数

2

教学对象

材料科学与工程专业大三/大四学生

课程背景

随着现代科技不平衡发展导致的生态环境破坏以及人类环境保护意识的提高，环境材料的绿色设计已经成为材料科学和工程领域的重要研究方向之一。绿色设计从人与自然生态平衡关系的角度出发，旨在减少对环境的不良影响，通过选择可持续材料和设计方法来降低资源消耗和污染。本课程旨在介绍学生环境材料的绿色设计的理念，基本原则，设计方法；培养他们在工程和设计领域中的环保意识。

教学目标

知识：

（1）环境材料的绿色设计的理念，基本原则，设计方法

（2）了解降低材料环境负荷的技术

能力：客观、全面了解环境材料绿色设计的理念和必要性及绿色设计对材料的要求。

价值：课程学习中的科学思维、创新思维等方法要求

课程思政目标：通过介绍不同绿色材料及应用，结合环境污染治理案例，注重科学伦理的教育和科学方法的训练，引导学生树立创新思维与公正的价值取向。

教学

重点难点

环境材料的绿色设计方法是新知识，需要学生对材料的特性，绿色设计的原则和理念有清晰地认知。有一定难度，需结合课本、参考资料详细讲解，辅助一定的实际案例。

教学资源

教材、参考书，课件ppt、文献资料等，参考文献：

[1] Mohanty, A. K.; Vivekanandhan, S.; Pin, J.-M., Misra, M. Composites  from renewable and sustainable resources: Challenges and innovations. Science  2018, 362, 536-542.

[2] Valero, A.; Valero, A.; Calvo, G., Ortego, A. Material bottlenecks  in the future development of green technologies. Renewable and Sustainable  Energy Reviews 2018, 93, 178-200.

教

学

内

容

设

计

及

实

施

（1）绿色设计的理念、原则及要素

讲述环境材料的概念历史、材料与环境问题的关系、环境材料绿色设计的理念、设计原则和要素。

用时约25分钟

此部分内容以讲解为主，尤其重点讲解材料优缺点，此部分内容教材及参考书比较详细，以书本为主，穿插提问的互动方式。

（2）环境材料的绿色设计方法

讲述并行绿色设计方法的优势，生命周期评价方法(LCA)的起源和发展，LCA方法学的优势和劣势。

用时约20分钟

此部分为新内容，需结合教材及参考书进行详细讲解，教师讲授为主，根据学生理解情况，讲清楚为目标。

（3）降低材料环境负荷的技术

讲述环境材料与环保问题之间的关系，非绿色材料在使用中可能造成的危害，让学生深入理解材料与环境的关系。学习降低材料环境负荷的相关技术，例如：避害技术、污染控制技术、再循环利用技术等。

 用时约15分钟

（4）绿色环境材料设计案例

结合参考书案例，详细降解环境材料绿色设计的全过程，让学生理解绿色设计在实际案例中的具体作用。

用时约10分钟

（2）、（3）、（4）部分为新内容，需结合教材及参考书进行详细讲解，教师讲授为主，根据学生理解情况，进行主次时间分配。

（4）小组讨论总结及布置课后任务，约20分钟

环境材料的绿色设计方法和降低材料环境负荷的技术为新内容，教师讲授为主，学生汇报相关文献、资料，简略介绍。

教学方法

讲授为主，精选参考文献和实际设计案例作为授课资料，少量互动，根据学生理解情况掌握进度及时间分配。学生汇报相关知识，引导学生把握重点汇。

课程思政元素、案例、话题

教学案例：可降解塑料袋的设计

将学生分成小组，内部讨论完成塑料袋的绿色设计，然后再与其他小组交流意见。指导学生设计的关键环节：

1、可降解塑料垃圾袋材料的选择；

2、塑料袋结构的设计，确保其在适当的环境中可以快速降解；

3、回收处理设计，如何保证塑料袋使用后的回收。

通过本案例展示如何通过选择合适的材料和设计的优化来解决目前存在的一个普遍的环境为，以减轻其对环境的不良影响。最后鼓励同学们从生活出发，利用环境材料绿色设计的相关知识进一步思考并尝试解决相关材料绿色设计问题。

作业布置

1、复习课程内容。

2、预习、查阅学习环境材料绿色设计理念、原则、设计方法等相关知识。