新工科背景下科研融入教學(xué)在課程改革中的探索與實踐

張占領(lǐng) 張艷琴

摘要：通過充實課程內(nèi)容體系、鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案、成立課外科研興趣小組、更新學(xué)生學(xué)習(xí)模式以及進行課程全過程考核五個方面，將科研融入一流課程《材料成型工藝基礎(chǔ)》混合式教學(xué)改革中。將教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究實踐相結(jié)合，使科學(xué)研究與教學(xué)活動相輔相成、相得益彰，最終實現(xiàn)科研促進教學(xué)，教學(xué)反哺科研，教學(xué)科研相長。

關(guān)鍵詞：新工科;科研融入教學(xué);混合式教學(xué);全過程考核

德國著名教育家威廉·馮·洪堡在19世紀初提出了“教研合一”的教學(xué)理念，倡導(dǎo)教研一體化，并在柏林大學(xué)成功實施。上世紀50年代，中國開始重視教學(xué)與科研的關(guān)系。錢偉長先生認為“教學(xué)與科研的關(guān)系是中國高等教育界的一個重大問題”。教學(xué)與科研的關(guān)系是當今世界高等教育發(fā)展中的一個普遍問題。如何認識和處理好這一關(guān)系，對高校的發(fā)展和高校職能的發(fā)揮具有重要意義。

1國內(nèi)外科研融入教學(xué)的研究現(xiàn)狀

上世紀70年代，美國高校開展了豐富多彩的校園創(chuàng)新活動、學(xué)術(shù)報告、專家講座、辯論、學(xué)生研究論壇等活動，為學(xué)生提供了多學(xué)科的創(chuàng)新指導(dǎo)和良好的研究學(xué)習(xí)環(huán)境。近年來，我國也越來越重視研究教學(xué)改革的創(chuàng)新，促進新工科建設(shè)，教育部已形成“復(fù)旦共識”，“北京指南”和“天大行動”，頒布了《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》以及《關(guān)開展新工科研究與實踐的通知》兩項重要指導(dǎo)性文件，全面探索中國工程教育模式，總結(jié)中國領(lǐng)先于世界的經(jīng)驗，建設(shè)高等教育強國。高等教育得到大力普及，科學(xué)研究政策也發(fā)生了根本性的變化，但從“科研帶動學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力”的預(yù)期目標還仍未實現(xiàn)，仍缺乏具體的實施計劃，有效機制和相關(guān)配套政策等問題。

2 科研融入教學(xué)多元化教學(xué)改革措施

按照應(yīng)用型本科院校教育的基本要求，以培養(yǎng)"厚基礎(chǔ)，重實踐，強能力，會創(chuàng)新"的實用型人才為目標，本著"寬基礎(chǔ)，高效率"為學(xué)生傳授綜合知識的目的，從教學(xué)方法，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)改革和考核體系等方面對材料成形工藝基礎(chǔ)課程進行了教學(xué)改革，提高了課堂教學(xué)效果和教學(xué)效率，具體做法如下：

2.1項目驅(qū)動，融入科研成果，豐富課程內(nèi)容體系

在教學(xué)過程中，結(jié)合課程內(nèi)容，增加教學(xué)教師的科研成果展示模塊，向?qū)W生展示教師主持和參與的科研課題的主要研究成果。教學(xué)內(nèi)容和科研成果糅合在一起，進行科學(xué)講授，既可以把本學(xué)科最新的研究成果傳授給學(xué)生，也有助于學(xué)生的理解，學(xué)生不但學(xué)會了專業(yè)課的知識，還學(xué)會了利用專業(yè)知識進行科研創(chuàng)新的方法，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如：在講授“常見金屬晶格”時，提到面心立方、及密排六方三種晶體晶格時，提出鋁因是面心立方不易氧化，而鎂因是體心立方易氧化，但可以通過科研中金屬表面微弧氧化技術(shù)在金屬表面生成一層保護膜，人為成功阻止鎂的內(nèi)部氧化，進而可以擴大鎂金屬的使用。通過以上講解，大家熟悉了三種金屬晶格的區(qū)別，加深了對該抽象概念的理解，極大地調(diào)動了學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的熱情，思維活躍，極大地活躍了課堂氣氛，也導(dǎo)致了學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。

2.2多元化教學(xué)改革，更新學(xué)生學(xué)習(xí)方式

將科研融入教學(xué)中，并采用多元化教學(xué)方法，從而實現(xiàn)從“以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)換到“以學(xué)生為中心”的現(xiàn)代教學(xué)模式。在教授“鑄造工藝基礎(chǔ)”課堂內(nèi)容時，課前，以“某某零件鑄造工藝方案的選擇”為題進行課前預(yù)習(xí)，調(diào)研，選取合理的工藝方案，形成研究報告，制作PPT課件，課中，鼓勵學(xué)生在講臺上展示自己的設(shè)計過程和想法，其他同學(xué)可以自由地提出自己的觀點，討論流程方案的合理性。教師會對其進行補充和評論。不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，以這種方式使教學(xué)內(nèi)容更科學(xué)合理，更貼近科學(xué)研究和實際生產(chǎn)，可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生積極思考，解決問題，在實踐中應(yīng)用知識的能力，從而幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用他們所學(xué)的這門課程。

2.3 科研融入實驗教學(xué)，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案

在實驗教學(xué)過程中，讓學(xué)生根據(jù)課程所學(xué)的基礎(chǔ)理論對實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果進行分析，鼓勵學(xué)生積極思考、分析和解決問題。在做“結(jié)構(gòu)鋼組成、工藝、組織和性能的復(fù)合熱處理實驗”時，除了讓學(xué)生觀察和性能變化特點，根據(jù)不同的淬火溫度、淬火介質(zhì)，回火溫度、熱處理工藝參數(shù)的變化，得到不同的顯微組織和硬度值，讓學(xué)生深入分析這些數(shù)據(jù)與熱處理工藝參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系，并運用所學(xué)本課程理論來解釋這一現(xiàn)象。同時，讓學(xué)生指出，他們認為哪些實驗環(huán)節(jié)是不合理的，鼓勵學(xué)生獨立設(shè)計實驗方案，優(yōu)化實驗方案，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思考的能力，解決問題和獨立分析問題。

2.4多元化課后學(xué)習(xí)渠道，以課外科研興趣小組方式培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)課程的理論知識，將對科研感興趣學(xué)生組織起來，成立科研創(chuàng)新工作小組，授課教師根據(jù)自身的科研方向和專業(yè)知識將列出自己和學(xué)生選擇的研究小組。同時，教師開設(shè)一些實驗室，讓學(xué)生真正參與科研課題的研究。在活動安排上，盡量安排在業(yè)余時間、周末時間和部分晚間自習(xí)時間。通過一段時間的科研思維訓(xùn)練和動手能力培養(yǎng)，讓學(xué)生分析總結(jié)研究成果，撰寫研究論文，充分提高現(xiàn)有教學(xué)資源的有效利用。此外，鼓勵和引導(dǎo)“課外興趣小組”的學(xué)生積極參加各種大學(xué)生科技競賽，提高他們的創(chuàng)造力和自主學(xué)習(xí)能力。通過交叉學(xué)科知識，理論與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力，整合相關(guān)知識。通過科研實踐的訓(xùn)練，使學(xué)生牢固掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識和實驗基礎(chǔ)技能，在實踐中形成不斷發(fā)現(xiàn)問題、促進思考、解決問題的良性循環(huán)。

2.5 多維度全過程考核，創(chuàng)新課程考核與評價方法

本課程以前是平時成績的20%，期末考核成績的80%，改革后采用理論與實際相結(jié)合的多維度考全過程考核模式。根據(jù)最終理論考核占40%，課堂出勤率占10%，課堂提問和討論占10%，實驗環(huán)節(jié)占20%，科研創(chuàng)新能力占20%。其中，課堂提問與討論結(jié)合課程內(nèi)容和學(xué)科前沿進行，牢牢把握了學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，同時又具有啟發(fā)作用，達到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究思維的目的?？蒲袆?chuàng)新能力的評估采用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，主要測試學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新思維能力。通過課程考核方式的改革，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎伞耙覍W(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。同時也分散了學(xué)生的壓力，更準確的檢驗了學(xué)生在各個階段所掌握的知識的實際水平，全方位、多角度的反映了學(xué)生的綜合能力。

3 結(jié)論

近年教育部積極推進新工科建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式，助力高等教育強國建設(shè).科研融入《材料成型工藝基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，從充實課程內(nèi)容體系，更新學(xué)生學(xué)習(xí)模式，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，成立課外科研興趣小組以及進行課程全過程考核五個方面具體實施.將教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)研究實踐相結(jié)合，注重科研在課堂教學(xué)中的滲透，用科研實踐和成果去充實教學(xué)，在課堂教學(xué)中貫穿科研的態(tài)度和精神，使科學(xué)研究與教學(xué)活動相輔相成，相得益彰，從而促進教學(xué)與科研兩者之間的平衡和良性互動，最終實現(xiàn)科研促進教學(xué)，教學(xué)反哺科研，教學(xué)科研相長將科研融入一流課程《材料成型工藝基礎(chǔ)》教學(xué)改革中，實現(xiàn)科研成果融入教學(xué)課堂，通過多元化教學(xué)方式進行線下線上混合式翻轉(zhuǎn)教學(xué)，精心設(shè)計科研成果與專業(yè)課程的教學(xué)為切入點，為工程背景下新專業(yè)課程建設(shè)的科教融合和教學(xué)改革提供依據(jù)，促進工科課程實現(xiàn)高質(zhì)量教學(xué)。

參考文獻：

[1]舒龍龍，周耐根，王 雨等.材料類專業(yè)中科研融入教學(xué)法的應(yīng)用探索[J].教育教學(xué)論壇，2019（2）：189-191.

[2]梁策. "新工科"背景下《材料成型技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)改革探索[J]. 教育教學(xué)論壇， 2020（19）：3.

基金項目：河南省一流本科建設(shè)資助項目（教高[2020]193號）;河南省高等高校重點科研資助項目（20B520034）

作者簡介：張占領(lǐng)（1979-），男，碩士，教授，主要研究材料成型及控制技術(shù)。