高等學(xué)校納米摩擦學(xué)課程的創(chuàng)新探索研究

董 赟，廉芳銘，惠偉斌，丁雨松

(蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 甘肅蘭州 730050)

0 引 言

摩擦及其引起的磨損對(duì)當(dāng)今世界的能源、環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面有著巨大影響。摩擦幾乎存在于所有的機(jī)械設(shè)備中，降低摩擦對(duì)提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性、工作效率、環(huán)境兼容性和延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命等都具有非常重要的意義[1]。據(jù)估計(jì)，全球約1/5 的總能源因摩擦而損耗，約80%的機(jī)械零部件失效因摩擦磨損造成，導(dǎo)致工業(yè)化國(guó)家的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的5%～7%[2-3]。若按中國(guó)2021 年GDP約合人民幣114.37 萬(wàn)億元計(jì)算，摩擦造成的損失一年約5.72 萬(wàn)億～8.01 萬(wàn)億元。因此，為了推動(dòng)全國(guó)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展和全面落實(shí)“中國(guó)制造2025”規(guī)劃，我國(guó)高校應(yīng)培養(yǎng)大量從事摩擦學(xué)研究的科技人才。然而由于摩擦學(xué)是包含機(jī)械、材料、力學(xué)、物理、化學(xué)等多學(xué)科交叉融合的邊緣學(xué)科，各高校在培養(yǎng)理論聯(lián)系工程實(shí)踐的摩擦學(xué)綜合人才時(shí)要整合多種學(xué)科，必將面臨巨大挑戰(zhàn)。

摩擦為什么總是存在于2 個(gè)接觸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體之間？摩擦的起源是什么？對(duì)這個(gè)問(wèn)題的研究最早可追溯到15 世紀(jì)，意大利科學(xué)家達(dá)芬奇(Leonardo de Vinc)最先用實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了固體接觸表面間的摩擦特性，后來(lái)Amontons 和Coulomb 通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，并形成了經(jīng)典的摩擦學(xué)定律：①摩擦力與法向載荷成正比；②摩擦力與名義接觸面積無(wú)關(guān)；③摩擦力與滑動(dòng)速度無(wú)關(guān)且小于靜摩擦力。在宏觀尺度下，結(jié)合以上定律，摩擦被認(rèn)為是由表面微凸起引起的磨損或塑性變形而產(chǎn)生的[4]。此說(shuō)法可以解釋大多數(shù)宏觀摩擦現(xiàn)象，但還有一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之相悖，如大部分膠體在法向力為零甚至為負(fù)值時(shí)依然會(huì)有摩擦產(chǎn)生等；而且利用現(xiàn)代技術(shù)可將固體接觸界面的磨損、黏著、塑性變形和粗糙度等降到最低限度，以實(shí)現(xiàn)具有原子級(jí)光滑度的平整接觸表面，但此時(shí)摩擦也存在，甚至相當(dāng)顯著，且與宏觀尺度摩擦規(guī)律明顯不同[5]。這說(shuō)明除了傳統(tǒng)的摩擦機(jī)理(如粗糙峰的嚙合、變形、黏著、剪切和犁溝等效應(yīng))之外，還存在更為基本的摩擦機(jī)理。人們認(rèn)為宏觀摩擦是原子尺度發(fā)生的摩擦效應(yīng)總和，因此，從構(gòu)造物體單位的原子層面分析，光滑接觸相當(dāng)于眾多粗糙峰接觸，宏觀應(yīng)用的連續(xù)介質(zhì)接觸理論也不再適用于微觀離散接觸模型。為了簡(jiǎn)化研究對(duì)象，同時(shí)從根本上解釋摩擦規(guī)律，人們寄希望于對(duì)單凸粗糙峰接觸的摩擦機(jī)理進(jìn)行研究。隨著原子力顯微鏡(AFM)及在此基礎(chǔ)上的摩擦力顯微鏡(FFM)、表面力儀(SFA)、石英晶稱(chēng)天平(QCM)等掃描探針顯微技術(shù)和分子動(dòng)力學(xué)(MD)等模擬技術(shù)的迅速發(fā)展，使得對(duì)單凸體/光滑表面的摩擦力測(cè)量成為可能，對(duì)摩擦學(xué)的研究也深入到原子尺度。圖1 是探究摩擦機(jī)理的發(fā)展歷程。摩擦學(xué)已進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域，即納米摩擦學(xué)[6-8]。至此，摩擦這個(gè)古老的學(xué)科不再局限于工程領(lǐng)域，而是拓展到了基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，其在完善自身理論的同時(shí)也在推動(dòng)著基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。

圖1 探究摩擦機(jī)理的發(fā)展歷程Fig.1 Development process for exploring friction mechanism

以納米摩擦學(xué)為代表的納米技術(shù)是當(dāng)今世界各國(guó)熱衷探索的前沿領(lǐng)域，科學(xué)界和工程界正借助納米摩擦技術(shù)深化對(duì)客觀世界的認(rèn)知，并影響著諸多領(lǐng)域的發(fā)展方向[9-11]。為保證我國(guó)在納米技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界前列，納米摩擦技術(shù)人才的培養(yǎng)刻不容緩。圍繞國(guó)家對(duì)納米技術(shù)人才的培養(yǎng)需求，本文結(jié)合我國(guó)高?，F(xiàn)有條件就納米摩擦學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)現(xiàn)狀、改革及創(chuàng)新進(jìn)行探索。

1 開(kāi)展納米摩擦學(xué)教學(xué)的意義

納米技術(shù)研究是當(dāng)代各國(guó)的“兵家必爭(zhēng)之地”。早在21 世紀(jì)初，歐盟委員會(huì)就建議各成員國(guó)將納米科技納入大學(xué)教程來(lái)推動(dòng)納米科技教育普及，進(jìn)而帶動(dòng)納米技術(shù)和其他學(xué)科間的合作，其目的是為了讓歐洲迅速在納米科技領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位?！笆陿?shù)木，百年樹(shù)人”，人才是未來(lái)科技發(fā)展的第一生產(chǎn)力，擁有更多從事納米技術(shù)的人才就意味著更容易站上高科技的巔峰。習(xí)近平總書(shū)記在中央人才工作會(huì)議上指出，“要制定實(shí)施基礎(chǔ)研究人才專(zhuān)項(xiàng)，長(zhǎng)期穩(wěn)定支持一批在自然科學(xué)領(lǐng)域取得突出成績(jī)且具有明顯創(chuàng)新潛力的青年人才”。為了中國(guó)制造由大變強(qiáng)成功轉(zhuǎn)型，攻克“卡脖子”技術(shù)和產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在納米研究領(lǐng)域的突破，培養(yǎng)納米人才隊(duì)伍，健全建設(shè)納米技術(shù)有關(guān)的科研和教育體制尤為重要。納米摩擦學(xué)是納米技術(shù)的一個(gè)重要分支，可以從微觀摩擦學(xué)的視角探索宏觀摩擦現(xiàn)象的本質(zhì)。納米摩擦學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用影響著物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域的共同進(jìn)步，是人類(lèi)探索微觀世界的重要窗口。要實(shí)現(xiàn)納米摩擦技術(shù)的創(chuàng)新、突破和引領(lǐng)摩擦學(xué)研究的發(fā)展趨勢(shì)，就是要確立納米摩擦學(xué)人才在高校培養(yǎng)過(guò)程中的主體地位。因此，高等學(xué)校開(kāi)展納米摩擦學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)具有重要的戰(zhàn)略和科學(xué)意義。

2 納米摩擦學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)難點(diǎn)

2.1.1 綜合性過(guò)強(qiáng)

學(xué)習(xí)納米摩擦學(xué)的最終目的是解決工程領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題。高等學(xué)校在實(shí)施納米摩擦學(xué)的教學(xué)時(shí)不能僅停留在理論階段，還要延伸到工程應(yīng)用層面，應(yīng)時(shí)刻在理論教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用之間架起一座橋梁。如前所述，納米摩擦學(xué)是一門(mén)綜合性強(qiáng)、跨度大、多學(xué)科交叉融合的邊緣學(xué)科，在開(kāi)展納米摩擦學(xué)的教學(xué)過(guò)程中涉及物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科，無(wú)論在硬件還是軟件上對(duì)各高校都有較高的要求。因此，高校在傳授納米摩擦技術(shù)時(shí)既有時(shí)代發(fā)展賦予的機(jī)遇，同時(shí)也面臨著軟硬件薄弱帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)。

2.1.2 學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

納米摩擦學(xué)所研究的空間尺度一般在幾十納米以?xún)?nèi)，時(shí)間尺度在fs(10-15s)級(jí)別，主要探索摩擦界面原子的各種振動(dòng)特性在飛秒級(jí)時(shí)間尺度上的變化規(guī)律[12]。在原子和分子級(jí)的尺度范圍內(nèi)，各學(xué)科間的界限逐漸模糊，此時(shí)物理、化學(xué)、力學(xué)等各類(lèi)知識(shí)交雜在一起，僅擁有單一學(xué)科的知識(shí)遠(yuǎn)不能解決納米摩擦學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題。在實(shí)踐中常常會(huì)因?yàn)槠渌麑W(xué)科知識(shí)的缺乏而阻礙對(duì)摩擦問(wèn)題的徹底解決。即使意識(shí)到納米摩擦學(xué)在科研和工程領(lǐng)域的重要性，但在開(kāi)設(shè)該課程時(shí)，部分高校尤其是西部欠發(fā)達(dá)省份的省屬院校承受著消耗過(guò)多人力、物力和財(cái)力的巨大壓力。這導(dǎo)致高校要培養(yǎng)出能解決納米摩擦學(xué)相關(guān)實(shí)際問(wèn)題的人才時(shí)需要花足夠長(zhǎng)的時(shí)間，淺嘗輒止的教學(xué)方式不可能培養(yǎng)出專(zhuān)業(yè)的、深層次的納米摩擦技術(shù)人才。

2.2 教學(xué)困境

2.2.1 起步較晚

早在20 世紀(jì)末，很多歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的高校就已經(jīng)較大范圍地將納米摩擦技術(shù)引入到常規(guī)的課堂教學(xué)當(dāng)中。近年來(lái)，我國(guó)的一些高校和科研院所也在部分理工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了納米摩擦類(lèi)課程，但無(wú)論是高校的數(shù)量還是課程的種類(lèi)，都和發(fā)達(dá)國(guó)家有不小的差距。即使是開(kāi)設(shè)了納米摩擦學(xué)的高校，相關(guān)課程的學(xué)時(shí)數(shù)也比傳統(tǒng)學(xué)科要少很多。此外，由于起步較晚，各相關(guān)學(xué)科之間沒(méi)有建立起交叉樞紐，導(dǎo)致課程內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性和連貫性。尤其是在教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容上，教學(xué)人員和管理人員對(duì)這一新興領(lǐng)域還很難達(dá)成統(tǒng)一，各高校之間在教學(xué)目的、教學(xué)大綱和教學(xué)結(jié)構(gòu)上亦存在明顯的水平差異。

2.2.2 硬件設(shè)備缺乏

納米摩擦學(xué)屬于前沿學(xué)科，是工程應(yīng)用和理論科學(xué)的結(jié)合，想要深入研究和理解納米摩擦學(xué)的內(nèi)容，顯然不能只學(xué)習(xí)理論知識(shí)，熟練操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工程應(yīng)用中的相關(guān)設(shè)施甚至更重要。目前我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室的納米加工、測(cè)試所需要的設(shè)備大多都需要進(jìn)口，在這個(gè)“百年未有之大變局”的時(shí)代[13]，整個(gè)中國(guó)包括高校在內(nèi)的各行各業(yè)都處在追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的過(guò)程中。盡管習(xí)近平總書(shū)記倡導(dǎo)“堅(jiān)持和平發(fā)展道路，推動(dòng)構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體”[14]，但中國(guó)的高科技領(lǐng)域還是受到發(fā)達(dá)國(guó)家的各種打壓，中國(guó)高校的各類(lèi)高端實(shí)驗(yàn)設(shè)備均出現(xiàn)了被“卡脖子”的現(xiàn)象[15-16]。即使通過(guò)各種努力能夠買(mǎi)到一些設(shè)備，但由于此類(lèi)設(shè)備多屬于技術(shù)密集型的高附加值產(chǎn)品，價(jià)格普遍昂貴，導(dǎo)致這些設(shè)備主要集中在中國(guó)科學(xué)院、985、211、雙一流大學(xué)、雙一流學(xué)科高校，以及東部沿海經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)省份的省屬高校。眾所周知，中國(guó)絕大多數(shù)的大學(xué)生都在“四非”高校[17](即除985、211、雙一流大學(xué)、雙一流學(xué)科高校以外的其他大學(xué))學(xué)習(xí)，這些高?？蒲薪?jīng)費(fèi)較少，也很難買(mǎi)到屬于高精尖領(lǐng)域的納米摩擦學(xué)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。盡管中國(guó)科學(xué)院等科研院所已經(jīng)開(kāi)放了納米加工和測(cè)試平臺(tái)，但普通高校的師生缺乏對(duì)設(shè)備前期認(rèn)知，即使在短時(shí)間內(nèi)得到了科研的相關(guān)數(shù)據(jù)，還是很難將設(shè)備的操作方式教授給自己學(xué)校的師生?？傊?，中國(guó)高校目前所擁有的納米摩擦學(xué)相關(guān)的加工、測(cè)試設(shè)備還不足以支持大規(guī)模人才培養(yǎng)。

2.2.3 師資力量不足

“納米摩擦學(xué)”概念的正式提出和發(fā)展不過(guò)短短30 年[18]，中國(guó)著名科學(xué)家溫詩(shī)鑄先生在1998 年對(duì)原子尺度的摩擦學(xué)進(jìn)行了總結(jié)和展望后，我國(guó)納米摩擦學(xué)的發(fā)展才進(jìn)入了快車(chē)道。和傳統(tǒng)學(xué)科相比，從事納米摩擦學(xué)等納米技術(shù)的科研人才總量相對(duì)較少?，F(xiàn)代科技正朝著高精密和微型化發(fā)展，世界各國(guó)在納米技術(shù)研究領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈，目前在納米研究領(lǐng)域還有很多亟待解決的問(wèn)題等待著從事納米科技的研究人員去探索和突破。納米摩擦學(xué)作為納米技術(shù)的一個(gè)重要分支，在全國(guó)范圍來(lái)說(shuō)，專(zhuān)門(mén)研究納米摩擦學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)者尚少，而這些學(xué)者又大多集中在科研機(jī)構(gòu)和以研發(fā)為主的企業(yè)，能夠有余力在高校承擔(dān)教學(xué)工作的學(xué)者就更少了。此外，納米摩擦學(xué)是多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，在高等學(xué)校要將多種學(xué)科進(jìn)行融合面臨著巨大挑戰(zhàn)?？傊?，師資力量不足也成為當(dāng)前高校開(kāi)展納米摩擦相關(guān)課程的又一難題。

3 納米摩擦學(xué)教學(xué)改革探索

3.1 加強(qiáng)科學(xué)作風(fēng)和科學(xué)倫理教育

科技人才是科學(xué)研究的主體，科技人才的科學(xué)作風(fēng)、科學(xué)精神對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著至關(guān)重要的影響，良好的科學(xué)作風(fēng)和科學(xué)精神是培養(yǎng)科技人才的治學(xué)之本。培養(yǎng)科技人才應(yīng)首先培養(yǎng)其擁有正確的科學(xué)精神和科學(xué)作風(fēng)。科研人員如果缺少為科學(xué)事業(yè)獻(xiàn)身的精神，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科研作風(fēng)，就無(wú)法為科學(xué)事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。即使有千萬(wàn)分之一的人通過(guò)天賦和靈感在科學(xué)研究領(lǐng)域走出捷徑，但大多數(shù)科學(xué)家都是通過(guò)汗水和勤勞換來(lái)科研成果的。愛(ài)因斯坦、居里夫人或楊振寧等世界級(jí)科學(xué)家無(wú)不都是通過(guò)勤勞刻苦為世界帶來(lái)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)從而促進(jìn)科技進(jìn)步。科學(xué)容不得半點(diǎn)謊言和虛偽，幾乎所有的科研成果都要經(jīng)歷無(wú)數(shù)次的嘗試、驗(yàn)證、失敗、累積等過(guò)程。加強(qiáng)科學(xué)作風(fēng)教育，培養(yǎng)科學(xué)精神，不僅需要社會(huì)倡導(dǎo)、學(xué)校培養(yǎng)，更需要教師以身作則。

以納米摩擦學(xué)為代表的納米技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域有其特殊性，納米科技的發(fā)展和應(yīng)用有可能引發(fā)生命和道德倫理問(wèn)題，科研人員要警惕一切技術(shù)崇拜。不可否認(rèn)，納米技術(shù)的發(fā)展打開(kāi)了科學(xué)家探索未知事物的好奇心，為人類(lèi)發(fā)展帶來(lái)了躍進(jìn)式的技術(shù)變革，這種吸引力無(wú)疑是巨大的。但學(xué)者們要維護(hù)人類(lèi)社會(huì)最基本的公平和正義，警惕將違背倫理道德的知識(shí)傳授給學(xué)生，牢記科學(xué)發(fā)展最初的目的。同時(shí)，國(guó)家要加強(qiáng)基礎(chǔ)立法，守衛(wèi)人類(lèi)倫理底線，將科學(xué)倫理教育轉(zhuǎn)化為法治教育。

3.2 改革教育體制

中國(guó)高校在傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方面已經(jīng)建立了較成熟的培養(yǎng)體系，但在納米技術(shù)等新興領(lǐng)域，人才培養(yǎng)教育教學(xué)體制仍不夠完善。建立健全教育教學(xué)機(jī)制要做到以下幾點(diǎn)。

①完善教育教學(xué)條件。針對(duì)中國(guó)高校(尤其是西部欠發(fā)達(dá)省份的省屬院校)在納米摩擦學(xué)教育方面的硬件設(shè)備缺乏、師資力量不足的現(xiàn)狀，國(guó)家應(yīng)建立專(zhuān)款專(zhuān)項(xiàng)，為有財(cái)政困難的教育機(jī)構(gòu)添置科研教學(xué)所需的硬件設(shè)備。建立高標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)體系，對(duì)教學(xué)人員進(jìn)行統(tǒng)一的崗前培訓(xùn)，提高教學(xué)人員的教學(xué)素養(yǎng)和教學(xué)能力。此外，從國(guó)家層面，對(duì)設(shè)立納米摩擦學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)和課程的高校進(jìn)行師資力量的補(bǔ)充，鼓勵(lì)不同高校間納米技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)者們相互交流和學(xué)習(xí)。

②統(tǒng)一教育資源。統(tǒng)籌相關(guān)高校的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱和教學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行統(tǒng)一的教學(xué)質(zhì)量考核，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化教學(xué)，力爭(zhēng)在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瞬排囵B(yǎng)。

③建立完善的教學(xué)流程。納米摩擦技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，在傳授此類(lèi)課程時(shí)不能一蹴而就、淺嘗輒止。從時(shí)間尺度來(lái)說(shuō)，本科4 年的通識(shí)教育對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量的納米摩擦專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。高校應(yīng)鼓勵(lì)優(yōu)質(zhì)的本科畢業(yè)生進(jìn)入碩士、博士階段的學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)更系統(tǒng)、深入的理論研究，建立一套完整的從通識(shí)教育到精英教育的教學(xué)流程。

3.3 更新課程設(shè)置

我國(guó)高?，F(xiàn)有的學(xué)科設(shè)置大多比較專(zhuān)一，各學(xué)科之間相互交叉學(xué)習(xí)的現(xiàn)象還比較少[19-20]。納米摩擦學(xué)等納米技術(shù)類(lèi)學(xué)科不是由單一課程構(gòu)成的，而是涵蓋了多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。除數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)課程在不同的理工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)之外，諸如納米摩擦學(xué)這種比較專(zhuān)業(yè)的課程大多僅在機(jī)械和材料專(zhuān)業(yè)設(shè)置。如前所述，納米摩擦學(xué)是集數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、材料、機(jī)械、力學(xué)、計(jì)算機(jī)甚至生物等學(xué)科相互交叉在一起的一門(mén)學(xué)科。納米摩擦學(xué)的教育過(guò)程應(yīng)在強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)深度的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)廣度的理解。高校要增強(qiáng)學(xué)生對(duì)其他相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)生遇到實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)才會(huì)及時(shí)在對(duì)應(yīng)學(xué)科找到解決問(wèn)題的方法。納米摩擦學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)是綜合、全面的，在工作崗位中既要解決摩擦學(xué)相關(guān)難題，也能擴(kuò)展到其他相近專(zhuān)業(yè)。因此，高校應(yīng)該從學(xué)校層面對(duì)摩擦學(xué)課程進(jìn)行更新改革，將涉及摩擦學(xué)相關(guān)的各類(lèi)課程進(jìn)行統(tǒng)籌，并制定新的課程大綱、學(xué)習(xí)計(jì)劃和教學(xué)目的。

3.4 創(chuàng)新教學(xué)模式

我國(guó)的傳統(tǒng)教育是主動(dòng)授予式的，倡導(dǎo)將老師作為主體給學(xué)生傳道授業(yè)解惑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳播。雖然授予式教育具有簡(jiǎn)單、高效等優(yōu)勢(shì)，但在講授摩擦學(xué)這種具有工程應(yīng)用背景的課程時(shí)如果不能將所學(xué)課程和工程實(shí)踐相結(jié)合，就會(huì)阻礙新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。納米摩擦學(xué)是一門(mén)基于較強(qiáng)理論，又與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的新興學(xué)科。教學(xué)的最高境界是將教育與思想結(jié)合，知行合一?？茖W(xué)技術(shù)的最終目的是為了促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，只有將課堂知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，才能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造和推動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展?；凇胺D(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，順應(yīng)新時(shí)代教學(xué)改革的潮流，結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)手段，已經(jīng)發(fā)展成具有創(chuàng)新性、針對(duì)性和實(shí)效性的創(chuàng)新型教學(xué)模式[21-23]。老師將教學(xué)內(nèi)容通過(guò)視頻或文件包的形式提前發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)5G 等先進(jìn)手段將授課知識(shí)與工程實(shí)際相結(jié)合，在正式的教學(xué)課堂中對(duì)遇到的問(wèn)題向老師進(jìn)行請(qǐng)教，進(jìn)而提高教學(xué)課堂效率及教學(xué)質(zhì)量。因此，在納米摩擦學(xué)的教學(xué)過(guò)程中實(shí)行創(chuàng)新型的翻轉(zhuǎn)課堂模式能起到事半功倍的效果。

3.5 積極推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化

近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)的大量投入，科研論文、專(zhuān)利等研究成果數(shù)量激增，但一些核心技術(shù)，尤其是納米尺度制造技術(shù)嚴(yán)重依賴(lài)國(guó)外。因此，高等學(xué)校有必要和企業(yè)聯(lián)合建立產(chǎn)學(xué)研研究中心，促進(jìn)納米摩擦學(xué)等納米技術(shù)相關(guān)成果盡快應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。本科階段培養(yǎng)出的納米摩擦學(xué)相關(guān)人才還未擁有進(jìn)行科學(xué)研究和在生產(chǎn)實(shí)踐中解決問(wèn)題的能力，要實(shí)現(xiàn)將課堂知識(shí)和工程應(yīng)用相結(jié)合，必須建立本科—碩士—博士培養(yǎng)的閉環(huán)課堂體系。而納米摩擦學(xué)研究中心可以提供將課堂知識(shí)、科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和成果轉(zhuǎn)化相統(tǒng)一的功能。在高校建立產(chǎn)學(xué)研納米摩擦研究中心有諸多優(yōu)點(diǎn)：有利于爭(zhēng)取到學(xué)校和社會(huì)資本的投資，以及購(gòu)買(mǎi)所需的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備；可以針對(duì)本校各層次的學(xué)生進(jìn)行選拔，發(fā)掘具有發(fā)展?jié)摿Φ暮诵目蒲泄歉?；搭建學(xué)校和相關(guān)企業(yè)的橋梁，有利于進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)化推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 語(yǔ)

摩擦及其引起的磨損對(duì)當(dāng)今世界的能源、環(huán)境和裝備制造業(yè)等有著巨大影響。宏觀摩擦被認(rèn)為是納米尺度摩擦效應(yīng)的疊加，因此，應(yīng)從國(guó)家層面出發(fā)培養(yǎng)出一批從事納米摩擦學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高端技術(shù)人才。本文結(jié)合中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和納米摩擦學(xué)課程的特點(diǎn)，對(duì)高等學(xué)校開(kāi)展納米摩擦學(xué)時(shí)遇到的難點(diǎn)、困境和造成的原因進(jìn)行了深入分析，并針對(duì)性地提出了納米摩擦學(xué)教學(xué)改革及創(chuàng)新的人才培養(yǎng)方案。總之，培養(yǎng)出從事納米摩擦學(xué)專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)學(xué)研一體化的高素質(zhì)人才隊(duì)伍對(duì)加快我國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和推進(jìn)高耗能產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排，以及早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的遠(yuǎn)景目標(biāo)均具有重要戰(zhàn)略意義?！?/p>