西安交通大学生态环境材料课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 生态环境材料 Ecomaterials 课程编号 MATL503402 课程学分 1.5 总学时 24 学时分配 理论: 24 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，材料工程基础 教材、参 考书及其 他资料 使用教材： [1] 聂祚仁，王志宏主编，《生态环境材料学》，北京：机械工业 出版社，2004. 参考教材： [1] 翁端，《环境材料学》，北京: 清华大学出版社，2001. [2] 王天民，《生态环境材料》，天津: 天津大学出版社，2000. [3] 山本良一著，王天民译，《环境材料》，北京: 化学工业出版 社，1997. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程为专业选修课程，通过对生态环境及面临严峻生存环境现状进行分析， 提出发展生态环境材料的必要性、重要性和迫切性，建立材料可持续发展观；阐 明资源、环境、材料在生产、使用及废弃过程中相互关系；介绍环境协调性评价 （LCA）的基本概念和方法框架，提出了材料与产品的生态设计的思想；重新认 识金属、陶瓷、高分子及复合材料在生产过程中涉及的环境问题；列举了传统材 料产业的生态化改造、天然资源及可再生资源的高效利用的方法和原理，以及典
型的环境治理材料。 通过本课程学习，能让学生建立环境和材料的可持续发展观，了解资源、能 源与材料生产使用过程相互关系；掌握材料的环境协调性评价基本概念和方法， 形成一种在从事材料的研究、开发和生产、制造以及废弃的过程中考虑环境影响 因素的意识；了解环境材料研究开发的若干前沿问题。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 1 掌握生态环境材料基础知识和环境协调性评价方法 建立材料可持续发展观，理解生态环境材料的核心概念，明白发展生态材料 的必要性。掌握材料环境协调性评估（LCA）的框架和方法，了解材料的生态设 计理念和方法。 2 基于材料工程相关背景分析，评价对应实践过程对社会、健康、环境等方 面的影响 能够运用生态环境材料的相关知识，和环境协调性评价方法对材料在实际应 用中的复杂工程问题相关背景进行分析；评价实践过程中原材料、加工/合成过 程、制备/装配过程、使用/服役过程、再循环/废弃过程中对社会、人类健康、完 全和法律的影响结果和影响规律；理解工程材料实践过程对社会、人类健康、完 全和法律影响后果需要承担的社会责任、法律等责任。 支撑毕业要求指标点 6-2：基于材料工程的实际应用场景进行合理分析，正 确评价材料工程实践过程和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以 及文化的影响，及制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。 3 理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，掌握工程材料生命周期内对环 境和社会经济可持续发展的影响 建立工程材料的可持续发展观，掌握几种典型材料在生产使用过程中的环境 协调性问题，改进的方法和思路；了解天然资源材料的种类及优势，以及目前可 进行环境污染治理的材料；熟悉工程材料全生命周期内对人体健康、生态环境的 影响；分析工程材料全生命周期实践活动对社会经济可持续发展的影响。 支撑毕业要求指标点 7-1：理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉 材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响。 课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 课程目标 2 L 课程目标 3 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注
三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 生态环境与生态环境材 料简介 1. 生态环境简介 2. 人类面临严峻的环境问题 3. 生态环境材料的概念 4. 生态环境材料的研究与应用发展 4 2 资源、环境、材料及其 相互关系 1. 可再生自然资源 2. 新型能源材料 3. 材料中主要元素的环境和资源特征 4. 材料与环境的关系 3 3 材料产业对环境依存、 破坏与改善 1. 材料中主要元素的环境和资源特征 2. 材料与环境的关系 3. 材料流与资源效率和环境影响 3 4 材料的环境协调性评价 1. 材料的环境影响评价指标 2. 生命周期评价 3. LCA 评价模型 4. LCA 应用举例 3 5 材料的生态设计 1. 材料的生态设计概念 2. 生态设计原则和方法 1 6 环境协调性金属材料与 工艺 1. 金属元素的特征和寿命 2. 金属生命周期的环境负荷 3. 金属生产工艺的改进和可持续发展 2 7 无机非金属生态环境材 料 1. 无机非金属材料原料特征、制备过程中的 能耗和产品使用过程中特征 2. 无机非金属材料的双环路生态设计方法 3. 无机非金属材料的循环再利用 2 8 高分子环境材料 1. 高分子材料的环境问题 2. 高分子环境材料 3. 高分子废弃物的再生循环技术 2 9 天然资源环境材料 1. 天然矿物环境材料 2. 天然有机材料 3. 天然高分子材料 2 10 环境治理功能材料与技 术 1. 环境净化材料 2. 环境修复材料与技术 3. 环境替代材料 2
四、教学安排详表 章节 顺序 教学内容 学时 分配 教学方式 （授课、实 验、上机、 讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标 的支撑关系 1 生态环境与生态环 境材料简介 4 授课 了解生态环境的组成和生态平衡的要素，知道人类面临严峻的 环境问题种类，掌握生态环境材料的概念，清楚目前生态环境 材料的研究内容与应用发展趋势。 课程目标 1 课程目标 3 2 资源、环境、材料及 其相互关系 3 授课 建立可持续发展的观念，了解可再生自然资源的种类，了解新 型能源材料在解决能源危机中的作用，理解常用工程材料中主 要元素的环境和资源特征，明白材料生产、使用过程中与环境 的关系。 课程目标 2 课程目标 3 3 材料产业对环境依 存、破坏与改善 3 授课 掌握工程材料中主要元素的环境和资源特征，了解资源寿命计 算方法，了解目前工程材料生产过程对环境的不良影响，了解 材料流分析方法，材料资源效率的基本概念。 课程目标 2 课程目标 3 4 材料的环境协调性 评价 3 授课 了解工程材料对环境影响后果的评价指标，掌握生命周期评价 （LCA）的方法和四个组成部分，了解常用的 LCA 评价模型， 从 LCA 应用举例中掌握 LCA 的应用范围和具体作用。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 5 材料的生态设计 1 授课 掌握材料的生态设计概念，了解生态设计中考虑的因素，了解 生态设计原则和常用的生态设计方法。 课程目标 3
6 环境协调性金属材 料与工艺 2 授课， 课堂作业展 示和讨论 了解常用金属元素的资源特征，储量寿命影响因素，掌握金属 材料在全生命周期过程中引起的环境负荷，了解目前金属材料 生产工艺短板和改进措施，以及金属材料的可持续发展趋势。 学生汇总可再生能源材料的应用现状。 课程目标 2 课程目标 3 7 无机非金属生态环 境材料 2 授课， 课堂作业展 示和讨论 了解无机非金属材料原料特征、制备过程中的能耗和产品使用 过程中特征，掌握无机非金属材料的双环路生态设计方法，了 解无机非金属材料的循环再利用方法和应用领域。 学生展示新型能源汽车、电源、储能用到的关键材料现状。 课程目标 2 课程目标 3 8 高分子环境材料 2 授课， 课堂作业展 示和讨论 掌握高分子材料在生产、使用和再利用以及废弃过程中引起环 境负荷和影响，了解先进的高分子环境材料开发种类、方法和 趋势，了解高分子废弃物的再生循环技术。 学生总结金属材料的环境负荷以及调研最新的环境友好的金 属材料种类和工艺等。 课程目标 2 课程目标 3 9 天然资源环境材料 2 授课， 课堂作业展 示和讨论 了解天然矿物环境材料的种类和材料属性，以及环境负荷特 点，了解天然有机材料的种类和材料属性，以及环境负荷特点， 了解天然高分子材料的种类和材料属性，以及环境负荷特点。 学生汇总无机非金属材料的环境负荷以及调研最新的环境友 好的无机非金属材料生产工艺等。 课程目标 2 课程目标 3 10 环境治理功能材料 与技术 2 授课， 课堂作业展 示和讨论 掌握具有环境净化功能材料的种类和净化机理，了解具有环境 修复材料的种类，以及对应的修复技术，了解环境替代材料种 类和其优势。 学生展示高分子材料的环境负荷以及调研最新的环境友好的 高分子材料生产工艺、高分子材料的可降解方法和再利用方法 等。 课程目标 2 课程目标 3