科研能力為導(dǎo)向《摩擦學(xué)原理》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

張小龍，徐 翔，趙新澤

（三峽大學(xué)，湖北 宜昌 443002）

創(chuàng)新能力和科研能力是當(dāng)代學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì)[1]。自20世紀(jì)50年代德國(guó)心理學(xué)家馬克斯·韋特海默提出創(chuàng)新思維的概念后，世界各國(guó)逐漸開(kāi)始重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。20世紀(jì)80年代，我國(guó)提出了素質(zhì)教育的理念，創(chuàng)新教育也日益受到重視。中共十八屆五中全會(huì)明確了“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”五大發(fā)展理念，“創(chuàng)新”一詞排在第一位。研究生教育目的是為國(guó)家培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新科研能力的高層次人才，為國(guó)家科技事業(yè)與知識(shí)創(chuàng)新做貢獻(xiàn)。近年來(lái)招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，培養(yǎng)環(huán)境與社會(huì)需求發(fā)生了較大變化，在此背景下如何保證研究生科研創(chuàng)新能力是研究生培養(yǎng)過(guò)程中所面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。

摩擦學(xué)研究自然界系統(tǒng)中摩擦學(xué)元素（相對(duì)運(yùn)動(dòng)、相互作用諸表面及參與作用的介質(zhì)）的行為及結(jié)果的科學(xué)，以及有關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。是一門(mén)多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，是機(jī)械工程學(xué)科研究生專(zhuān)業(yè)的核心課程[2]。注重摩擦學(xué)的系統(tǒng)依賴性、時(shí)間依賴性和多學(xué)科、跨學(xué)科特性以及理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，充分體現(xiàn)表面工程技術(shù)在解決摩擦磨損問(wèn)題的作用。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可拓寬學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)各學(xué)科知識(shí)的融合，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、理論聯(lián)系實(shí)際，開(kāi)拓創(chuàng)新的能力。機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生，無(wú)論進(jìn)入什么崗位，都應(yīng)具備廣闊的視野、綜合的專(zhuān)業(yè)背景和熟練的專(zhuān)業(yè)技能。理想的從業(yè)者應(yīng)掌握主要機(jī)械裝備的研制、運(yùn)行與維護(hù)，能夠利用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題，了解最新科研動(dòng)態(tài)，具備新裝備研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新能力?；诖耍疚膶⑻剿饕钥蒲心芰閷?dǎo)向的摩擦學(xué)原理教學(xué)實(shí)踐方法，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新科研能力。

1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

1.1 將科研熱點(diǎn)和最近摩擦學(xué)研究現(xiàn)狀引入理論教學(xué)

為了有別于本科教育，對(duì)于研究生的培養(yǎng)既要立足于現(xiàn)有教材，又要緊跟科技前沿發(fā)展，不斷更新不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生了解更多的前沿內(nèi)容。例如，在講述第二章固體接觸時(shí)，引入近年來(lái)接觸起電機(jī)理研究方面的成果，揭示了固-固接觸起電的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理[3]，講述研究人員是如何證明電子轉(zhuǎn)移機(jī)理，是如何用新方法研究老問(wèn)題的。以培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

圖1 王氏躍遷模型[3]

1.2 教師科研方向與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合

摩擦學(xué)是一門(mén)古老學(xué)科，學(xué)科發(fā)展較快，但教材中的一些研究示例難以及時(shí)得到更新，導(dǎo)致部分教材內(nèi)容陳舊[4]。然而，教師的科研課題緊跟最新的科研動(dòng)態(tài)，更能體現(xiàn)出學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。因此，將教師科研課題與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，有助于學(xué)生了解最新科研動(dòng)態(tài)，掌握最新的科研理論。

所在課題組長(zhǎng)期從事閘門(mén)底樞、水潤(rùn)滑軸承、復(fù)合絕緣子、摩擦生電等摩擦學(xué)的相關(guān)研究工作，團(tuán)隊(duì)成員包括三名教授，兩名副教授，兩名講師。課題組多年來(lái)從事科研攻關(guān)，具有深厚的基礎(chǔ)，為摩擦學(xué)原理課程教學(xué)改革建設(shè)打下良好基礎(chǔ)，長(zhǎng)期積累的專(zhuān)業(yè)案例將在指導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)方面發(fā)揮更好的作用。在不同章節(jié)中以課題組最新的研究成果為示例，從課題來(lái)源，研究意義，研究方法和思路、研究過(guò)程等多個(gè)方面，對(duì)摩擦學(xué)研究的整體思路與方法進(jìn)行系統(tǒng)性講解。通過(guò)對(duì)最新的研究成果的講解，一方面激起了學(xué)生興趣，另一方面有利于培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)造力。

1.3 將文獻(xiàn)討論融入課堂

傳統(tǒng)的理論授課，不能很好培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，將思維禁錮在固定的模板中。所在教研團(tuán)隊(duì)通過(guò)將文獻(xiàn)討論融入課堂，給定幾個(gè)主題，讓學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)，對(duì)文獻(xiàn)歸納總結(jié)，最后提出自己看法。這樣不僅加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的印象，也鍛煉了學(xué)生的溝通能力和表達(dá)能力。

2 教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)的課堂講授式教學(xué)方法，即“滿堂灌”教學(xué)方法，以教師為主體，學(xué)生處于被動(dòng)接受地位，最終導(dǎo)致學(xué)生缺乏主動(dòng)創(chuàng)新精神和變通性，不利于學(xué)生科研思維的培養(yǎng)及綜合素質(zhì)的提高，更加影響教學(xué)效果。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)教學(xué)方法不斷進(jìn)行調(diào)整，多采用雙向互動(dòng)式教學(xué)方法，如“啟發(fā)式教學(xué)法”“自主學(xué)習(xí)法”“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”“小組討論法”等，不僅使教學(xué)形式變得靈活多樣，更有利于學(xué)生科研思維及綜合素質(zhì)的提升。

3 教學(xué)手段的改革

（1）結(jié)合本課題組科研工作，介紹最近科研進(jìn)展。結(jié)合本課題組的研究近況，如將本課題組的最新所做的項(xiàng)目如閘門(mén)底樞的摩擦磨損、水輪發(fā)電機(jī)碳刷集電環(huán)載流摩擦、摩擦生電、復(fù)合絕緣子防結(jié)冰、多孔儲(chǔ)液自潤(rùn)滑軸承等加入課堂更新教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，開(kāi)拓學(xué)生的視野，提升學(xué)生的科研能力。

（2）鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)學(xué)校學(xué)院各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽。利用學(xué)生項(xiàng)目研究過(guò)程，突出摩擦原理研究的新方法，新技術(shù)方面的知識(shí)講述，提高學(xué)生的科研實(shí)力。

（3）邀請(qǐng)本領(lǐng)域內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者以線上或線下的方式走進(jìn)課堂。通過(guò)本領(lǐng)域的專(zhuān)家講授他們?cè)谀Σ翆W(xué)的相關(guān)的研究工作以及自身科研經(jīng)歷，能夠拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，進(jìn)行教學(xué)和科研學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)學(xué)生科研能力的提升。

4 以科研能力為導(dǎo)向的教學(xué)考核

傳統(tǒng)教學(xué)考核更關(guān)注學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，忽略了學(xué)生自身科研能力。教學(xué)考核需精心設(shè)計(jì)，制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以便學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，評(píng)價(jià)既要注意對(duì)技能和成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，也要對(duì)學(xué)生的態(tài)度和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)既要有任務(wù)階段性評(píng)價(jià)，又要有結(jié)論性評(píng)價(jià)，突出能力為本的考核方式。

本課程考核包括兩部分：（1）基本知識(shí)占50%，主要包括：學(xué)生結(jié)合自己的研究方向或者自己課題組研究?jī)?nèi)容，就本課程中某個(gè)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述和基本計(jì)算分析；（2）小論文占50%，主要要求：以某一設(shè)備或系統(tǒng)（如閘門(mén)底樞、內(nèi)燃機(jī)、液壓系統(tǒng)等）為研究對(duì)象，通過(guò)文獻(xiàn)查閱，寫(xiě)一篇摩擦學(xué)理論于該研究對(duì)象中的應(yīng)用的論文。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要通過(guò)教師的講解和展示給學(xué)生灌輸大量的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)處于一種被動(dòng)接受的狀態(tài)，科研能力得不到很好的培養(yǎng)。以科研能力為導(dǎo)向，探索性的重構(gòu)摩擦學(xué)原理教學(xué)知識(shí)體系，把學(xué)生科研能力提高的主旨貫穿于這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動(dòng)性和學(xué)習(xí)動(dòng)力的可持續(xù)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和教師教學(xué)效率。進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和體系，改變傳統(tǒng)的填鴨式本科教學(xué)模式，根據(jù)授課內(nèi)容采取多種教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。摩擦學(xué)原理是重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，提出了以科研創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，通過(guò)該教學(xué)改革，能夠促進(jìn)學(xué)生充分利用課余時(shí)間，正確使用網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及文獻(xiàn)收集、資料查閱的能力，為將來(lái)科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中不斷講授摩擦學(xué)的研究方法、研究思路，讓學(xué)生舉一反三融會(huì)貫通，發(fā)展學(xué)生自身的巨大潛能，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)研究生獨(dú)立科研能力、創(chuàng)新能力，滿足學(xué)生的發(fā)展和深造需要。