科研促進材料類專業本科教學的探索

夏水鑫 鄭時有

[摘 要] 本科教學工作是高等教育的主體和核心。以實踐為主導的材料類專業培養的是新世紀新型應用技術人才，因而對學生實踐和創新能力提出了更高的要求。將科學研究成果引入課堂，實現教學與科研的緊密有效結合不但可以增強課程的趣味性、提高教學質量，而且還可以拓寬學生的視野、培養學生的實踐能力和創新能力。

[關鍵詞] 科研成果;材料類專業;本科教學;教學質量

[作者簡介] 夏水鑫（1987—），女，山東淄博人，博士，上海理工大學材料科學與工程學院講師，主要從事新能源材料與器件研究;鄭時有（1974—），男，江西上饒人，博士，上海理工大學材料科學與工程學院、上海“東方學者”特聘教授，主要從事新能源材料與器件的研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）38-0213-02? ? [收稿日期] 2020-03-13

材料類專業是一類應用型的工科專業，培養的是具有創新能力的實踐型和應用技術型人才。傳統的材料類專業的教學體制和教學方式對實踐教學的重視不夠，而且教學內容陳舊落后，遠遠跟不上科學技術的飛速發展，導致培養的學生與社會實踐嚴重脫節，學生學到的技能在實際生產中用不上，不能滿足當代社會對創新型人才的需求。因此，深化材料類專業的教學改革，優化課程體系設計和教學方式具有重要的意義。特別是科研對推動教學工作的開展具有重要的推動作用，強化科研育人，推動科研反哺教學，促進最新科研成果轉化為教學內容不僅是教育部對全國高校的要求[1]，更是時代發展對高等教育的要求。本文對科研促進材料類專業本科教學工作開展的總結如下;

一、以最新科研成果為導向優化課程教學，增強課程趣味性，調動學生學習的積極性

傳統的材料類教學方式通常是課堂理論授課為主，課程抽象且枯燥乏味，學生學習積極性不高，且常常處于被動接受的狀態，對課堂理論知識通常并沒有真正理解和消化，教學效果不佳，而且課堂所教內容陳舊，與實際應用脫節嚴重。而激發學生的學習興趣使學生從被動接受轉變為主動求知則可以很大程度上提高教學質量，這就要求教師要積極優化課程設計，立足于最新科研成果，將課程內容與科研成果相融合[2]，增強課程的趣味性和實用性，使學生深刻體會到專業課程學習的意義和應用價值。通過充分調動學生的主觀能動性，聯系實際科研成果實例使學生對課程內容充分理解并消化。例如，在“材料選擇與設計”課程教學中可引入二氧化碳催化還原這一科研熱點，制備該反應體系的納米催化材料，首先是選材料，要選擇活性位點，金屬活性位點包括貴金屬和過渡金屬兩類，貴金屬活性通常要遠高于過渡金屬，然而其價格昂貴。對于工業催化來講，材料選擇的原則是在保證性能的同時要具有一定的可接受的成本，因此，工業上會優選低成本的過渡金屬作為活性中心;同時為了滿足工業生產的需求，往往需要對材料進行進一步的結構設計以提高材料整體的催化性能和循環使用壽命。同理，在材料設計方面首選還是簡單易操作、成本低、易于規模放大且適用于大規模工業生產的技術和工藝。通過以當前科研工作熱點實例為切入點，引導課堂教學內容逐層展開，使學生對所學專業知識更容易理解和接受。科研成果的引入不僅可以豐富課堂教學、彌補課堂所學與最新科學研究之間的“斷層”，而且增加了教師和學生之間的互動，活躍了課堂氣氛，拓展了學生的視野，使學生深化了對專業理論知識的理解和認知，同時還有助于學生創新思維能力的培養。另外，優化課后作業的形式和內容也同樣重要，除了常規的理論相關的作業內容，還應積極引入與科研熱點相關的開放型的作業，通過科研熱點相關的作業練習可培養學生的文獻調研能力、自主學習能力和邏輯創新能力，有助于學生綜合素養的培養和提高。

二、依托科研成果優化實踐教學

實踐教學是材料類專業本科教學的重要環節，為了培養滿足社會需求的新世紀新型人才，需要緊跟社會需求將熱點的科研方向轉化為實驗教學內容。例如將自己在電池方向的研究內容轉化為相應的實驗教學內容。以鋰硫電池為例，其具有超高的理論能量密度，是最具發展潛力的下一代新型儲能系統之一，然而這類電池容量衰減快，循環穩定性不足限制了其大規模工業應用。在該實驗課程的綜合實踐中，學生要利用所學基礎知識充分調研文獻，找到影響電池性能的根源，并尋求提高電池性能的有創新性的解決策略。然后通過與教師的溝通和討論，確立切實可行的實驗方案并開展實驗。由于實驗內容是教師自身的科研方向，教師本身對該研究方向具有很好的把握，因而可以給出有建設性的指導意見，并能指導實驗的順利開展。將教師自身的科研內容引入實踐教學中可以更好地提高學生的實踐能力，提高實踐教學水平，培養高水平的應用型專業技術人才。

三、鼓勵本科生早進實驗室，培養學生的實踐、創新能力

教師應加強對學生科研活動的鼓勵和指導，支持學生盡早進入實驗室參與一定的科研工作，通過親自實踐操作鍛煉學生的動手能力，鼓勵學生在實踐中發現問題，并通過文獻調研等方法去探究解決問題的方法，最終能夠提出切實可行的解決策略。通過一定的科研訓練可提高學生的實踐能力和發現問題、分析問題和解決問題的自主學習和創新能力。科研實踐訓練使學生鞏固了課堂所學的理論知識，加深了對知識點的認知和理解，同時還可以培養學生嚴謹的學習態度和自我解決問題的能力[3]。例如，鋰電池是目前能源存儲與利用方向的研究熱點，在“物理化學”的電化學這一章中講到了電池，為了使學生更好的了解電池可以鼓勵學生進入實驗室自己親自設計和制作幾顆電池，這一過程可使學生充分了解電池的構造和工作原理，在鞏固所學理論知識的同時深化對電池的認知。鋰電池的性能要素包括電池容量、電壓和使用壽命等，可以鼓勵學生做對比試驗探究影響電池性能的關鍵因素，激發學生的科研興趣。通過鼓勵學生參與科學研究既可促進本科教學的開展，同時可幫助學生明確畢業后的發展方向，為以后繼續讀研深造做好準備。

四、建設高水平的教學科研型師資隊伍

科研推動高等學校的教學水平的提高需要建設一支高水平的教學科研型教師隊伍。首先，需要幫助青年教師樹立正確的教學-科研理念。青年教師迫于高校職稱晉升的壓力往往過分注重自己科研水平的提高，甚至有人浮于教學，認為教學會耽誤自己的科研。其實，教學和科研是相輔相成，相互統一的，而不是對立的。科研可以為教學提供良好的素材，支撐教學工作的有效開展，同時教學也可也以推動科研，教學工作的開展要求教師要具有淵博和扎實的知識，在教學準備工作中教師在加深鞏固專業知識的同時還需要查閱大量的相關資料，這一過程的鍛煉可有助于教師科研靈感的激發;同時，在教學工作的開展過程中，與學生的互動交流也會碰撞出新的科研想法。青年教師應做到教學和科研并重，在努力做好科研工作的同時，也要注重自身教學能力的提高，通過積極向老教師學習教學的經驗努力提高自身的教學水平。

五、結論

科研育人是高等教育工作者的使命，也是時代發展的要求。加快教學科研型師資隊伍的建設，優化教學課程設計和教學方法，充分依托學科基礎，實現科研成果向教學內容的及時轉化，緊跟時代發展步伐培養適應社會需求的高水平實踐和創新型專業人才。

參考文獻

[1]教高〔2019〕6號.關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見.

[2]舒龍龍，周耐根，王雨，等.材料類專業中科研融入教學法的應用探索[J].教育教學論壇，2019，2：189-191.

[3]顧少軒，祝振奇，雷麗文，等.科教融合在材料化學本科專業創新人才培養中的探究與實踐[J].教育教學論壇，2019，46：128-129.

Study on the Promoting Effect of Scientific Research on the Teaching of Materials Majors

XIA Shui-xin，ZHENG Shi-you

（School of Materials Science and Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）

Abstract：The undergraduate teaching is the core part of higher education，which occupies the central position in the educational structure.For the practice-oriented materials majors，the ultimate goal is to cultivate new-typed applied technology talents.And higher requirements on students' practice and innovation ability of these majors are extremely necessary to satisfy the needs of social development.The introduction of scientific research achievement can enhance the students' interest in class，improve the quality of teaching，broaden the students' vision，and cultivate students' practical ability and innovation ability.

Key words：scientific research achievement;materials majors;undergraduate teaching;teaching quality