科研成果轉化為本科生教學資源的探索

徐 豐，楊青勝，于 俊，胡惠敏

(湖北師范大學 機電與控制工程學院，湖北 黃石 435002)

0 引言

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的形勢下，不少新興行業(yè)接踵而生，對于大學生來說，既是機遇也是挑戰(zhàn)，新形勢對大學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力要求越來越高，市場強化了本科院校對于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求。近年來針對我校師范院校的轉型發(fā)展和本科教學審核評估工作的要求，對教師科研成果轉化成教學資源有了新的考核標準，學校鼓勵教師將科研項目或成果轉化為學生的教學資源，尋求多種轉化方式提高學生創(chuàng)新能力。將教師科研項目或成果轉化為本科生教學資源，這對提高學生專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力有重要作用。本文結合對我校機電與控制工程學院工業(yè)設計專業(yè)學生教學指導，探討科研成果轉化為本科生教學資源的途徑和應用。

1 科研驅動實踐教學的特點

1.1 將科研成果引入教學激發(fā)學生創(chuàng)新意識

以往課堂上教授的知識通常理論性強、實操難度大，導致有些學生積極性不高，不愿意去思考，很難通過參與度不高的學習模式去培養(yǎng)創(chuàng)新能力。如果將老師的科研項目或成果融入到教學，在課堂上給學生講解前沿知識和所做的工作，通過新的知識激發(fā)學生興趣，鼓勵學生參與進來，通過對教師成果案例的學習，主動去收集查閱相關資料，尋找研究方向并確定方向，直至設計方案，最終完成整個課題，在反復思考和分析改進中不斷探索創(chuàng)新。

1.2 科研和教學的互相協(xié)調

大學教師日常教學工作繁多，此外還要承擔大量的科研任務，通過多年的教學研究工作，積累了不少研究經驗和成果。教師在教學中把最前沿的信息和科技帶到課堂上，學生接收的不再是書本上傳統(tǒng)老舊的知識，新知識激發(fā)了強烈的求知欲和好奇心。教師的科研課題轉化成了教學內容，學生參與老師課題，在教師的鼓勵和引導下不斷探索增強創(chuàng)新意識。近年來，機電學院以實踐教學改革為切入點完善人才培養(yǎng)方案，積極尋找提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的思路，結合學院工科特性，依據教師的科研項目、產學研工作及科研平臺，對專業(yè)課程體系進行了改革。采取了一些有效措施激勵教師將科研成果轉化為創(chuàng)新實踐教學資源，激發(fā)教師轉化的積極性和主動性，在科研與教學之間建立了紐帶。經過幾年的摸索和實施，取得了一些明顯的效果，現以工業(yè)設計專業(yè)為例，根據該專業(yè)的特性，主要進行應用研究，通過設計作品解決實際問題，申請專利對成果進行保護。表1為本專業(yè)學生進行科學研究取得的部分成果。

表1 教師指導學生發(fā)表專利一覽表

2 科研成果轉化為實踐教學的方式

機電學院2017版工業(yè)設計專業(yè)的人才培養(yǎng)方案對學生的創(chuàng)新能力提出了更高的要求，對學生創(chuàng)新能力的考核也發(fā)生了變化，通過課程體系調整、改進教學手段和教學方法，加大校企合作和產學研結合。學院不斷完善實踐課程體系，增加實踐環(huán)節(jié)的占比和選擇的靈活性，積極倡導教師將科研項目或成果轉化成學生的教學資源，實現了選擇的多重性，學生通過課堂及自主參入項目的形式來促進教學相長。

2.1 具體實施方法

工業(yè)設計專業(yè)從2014年開始招生，是機電學院的新專業(yè)，為了鍛煉實踐操作能力加快專業(yè)發(fā)展，班上同學自發(fā)成立了“一點創(chuàng)意”工作小組，主要通過課余時間學習手繪和相關繪圖軟件，學習組進一步通過做課題去提升專業(yè)素質。課題來源有學科競賽、課程設計或網絡自擬題目等，還有一些課題來自本專業(yè)教師的科研項目，教師依托學習組這個小平臺將科研項目轉化為學生學習資源。把大課題劃分成幾個適合本科生的小課題，然后由學生間相互合作完成。按照學期及學生學業(yè)進展進行難易程度劃分，逐漸形成高年級帶低年級的模式，通過這種方式，很多做課題的經驗和方法都得以傳承。老師給出課題后，由學生進行探索性方案設計，其中要經歷選題、課題論證、調研、資料準備、畫草圖、選材料、建立模型、論證及總結等環(huán)節(jié)，在整個過程中，通過團隊合作和主動學習激發(fā)學生創(chuàng)新能力，當然還有競爭與挑戰(zhàn)，學生的心理素質也得以強化。最后可以將相對成熟的課題進一步轉化成大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、本科生科研立項項目、課程設計甚至是畢業(yè)設計的課題。

2.2 科研成果推進實踐教學案例

2.2.1 以大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)為例 節(jié)能環(huán)保是一個熱門話題，學院老師把相關的“綠色照明”節(jié)能項目拆分成幾個課題供學生學習，通過對比把好的方案延伸為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的題材。先是手繪草圖方案，然后采用Rhino三維軟件建模，Keyshot渲染插件進行渲染，通過選用環(huán)保節(jié)能材料及工藝設計出既能滿足家庭個性化風格需求、整體環(huán)境協(xié)調又節(jié)能綠色的家用燈具。通過對該課題的學習研究，學生成功獲批2018年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目(基于Rhino三維建模技術的綠色照明燈具設計，項目編號201810513070)，經過一年多的努力設計多款燈具并申請了外觀專利，該項目在2019年大創(chuàng)結題答辯中獲批優(yōu)秀項目。

2.2.2 以課程設計環(huán)節(jié)為例 課程設計的目的是考察學生對理論知識的綜合應用能力，通過做一些具體的小設計建立學生工程設計的整體概念，了解整體研究的流程。加深對理論知識的理解，強化動手能力，在此過程中還能培養(yǎng)學生的分工與合作意識。將教師的科研項目轉化為課程設計課題，將較大的項目分成若干小課題，把這些小課題按照組別分配給學生，通過多個小組的合作把整個項目又串接起來。通過多門課程設計的不斷積累，學生專業(yè)技能和綜合應用能力都能大大提高，為后期的畢業(yè)設計積累經驗。

2.2.3 以畢業(yè)設計環(huán)節(jié)為例 畢業(yè)設計是檢驗教學工作最后也是最重要的一個環(huán)節(jié)，通過前面的調研和實踐積累，在畢業(yè)設計選題時選取了目前比較受關注的老年群體、兒童及校園用品為對象。有了之前的課題經驗，在畢業(yè)設計過程中思路也更清晰，方案設計較一般同學也更有新意。如為老年人設計助行用品，為兒童設計玩具，為校園設計公共座椅及宿舍收納盒，設計效果都比較令人滿意。學生前期的實踐為課題的研究提供了必要的知識儲備，提升了實踐創(chuàng)新能力和研究方法，起到了科研成果驅動教學的作用。

2.3 具體成果展示

現以部分學生成果為例說明，圖1和圖2 為回形旋轉衣架外觀專利設計圖(專利號ZL 201730084612.8)。根據經驗，在使用普通衣架時，大件厚衣物晾曬時不容易曬干，主要是衣服較厚實，衣服的前胸部分更容易與后背部分貼合到一起，導致衣物內部與空氣接觸大大減小，水分不易揮發(fā)。為了改善這個問題，受到回形針支腳結構的啟發(fā)，把衣架的支撐部分設計成回形針那種開合的形式。把衣物掛到衣架上后，手工把支腳打開，加大支撐力度，這樣衣服就不會貼合到一起。此外，這種支腳的結構很方便晾曬襪子或輕薄小物件，夾緊后不容易被風刮落。

圖1 回形旋轉衣架打開結構圖

圖2 回形旋轉衣架閉合結構圖

圖3和圖4為多層肥皂盒外觀專利使用狀態(tài)示意圖(專利號ZL 201730669333.8)，設計靈感源于家庭多個肥皂盒的使用造成雜亂及多占用空間的現象。市面上售賣的一般是單個肥皂盒，然而實際家庭使用時為避免細菌間交叉?zhèn)鞑ネǔ玫蕉鄩K肥皂，有大人皂、小孩皂、香皂及洗衣皂等，這時就會用到多個肥皂盒，購買成本也較高。為了收納簡單節(jié)省空間，該款肥皂盒設計成旋轉樣式，將多個普通肥皂盒疊加在一起，整體采用透明的草綠色調，直觀又清雅，使用過程中根據需要自由旋轉選擇肥皂，這種結構可以更合理地節(jié)省空間，美觀實用，造價低。

圖3 多層肥皂盒打開結構圖

圖4 多層肥皂盒閉合結構圖

圖5為圓形組合餐盤實用新型專利使用狀態(tài)示意圖(專利號ZL 201620910956.X)，多人就餐時因為菜品較多很容易出現菜盤堆疊的情況，針對該現象設計了一款圓形組合餐盤。通過對圓面采取一定方式的切割構成一套餐盤?？梢园凑詹妥赖膶嶋H規(guī)格大小選擇相應尺寸的圓形組合餐盤，中間空出來的位置可以放火鍋、干鍋、果盤等大件菜品，圓形組合餐盤排列美觀，可以更合理的節(jié)省空間。該款設計采用的拼接結構，邊緣有一定的銜接要求，對于菜盤的擺放位置有些限制，如果擺放不當，整體效果可能不理想。

圖5 圓形組合餐盤使用狀態(tài)示意圖

3 結語

結合我校轉型發(fā)展和本科教學審核評估工作的實際，通過大創(chuàng)項目、本科生科研立項、課程設計及畢業(yè)設計等多種形式將教師的科研項目轉化成本科生的教學資源，對學生專業(yè)素質和綜合應用技能的提高都有明顯效果。對于教師來說，科研成果的轉化反過來也可以促進教學提升，教師在指導學生做課題的過程中，能更直接了解學生學習中的不足和短板，方便在今后的教學中更有效去改善教學內容和方法。科研成果轉化為教學資源不僅能培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力，而且能促進教師教學水平的提高，有助于工科院校的良性發(fā)展，為下一輪新的審核評估奠定基礎。