新工科背景下科研融入教學在課程改革中的探索與實踐

張占領 張艷琴

摘要：通過充實課程內容體系、鼓勵學生自主設計實驗方案、成立課外科研興趣小組、更新學生學習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》混合式教學改革中。將教學內容與科學研究實踐相結合，使科學研究與教學活動相輔相成、相得益彰，最終實現科研促進教學，教學反哺科研，教學科研相長。

關鍵詞：新工科;科研融入教學;混合式教學;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”的教學理念，倡導教研一體化，并在柏林大學成功實施。上世紀50年代，中國開始重視教學與科研的關系。錢偉長先生認為“教學與科研的關系是中國高等教育界的一個重大問題”。教學與科研的關系是當今世界高等教育發展中的一個普遍問題。如何認識和處理好這一關系，對高校的發展和高校職能的發揮具有重要意義。

1國內外科研融入教學的研究現狀

上世紀70年代，美國高校開展了豐富多彩的校園創新活動、學術報告、專家講座、辯論、學生研究論壇等活動，為學生提供了多學科的創新指導和良好的研究學習環境。近年來，我國也越來越重視研究教學改革的創新，促進新工科建設，教育部已形成“復旦共識”，“北京指南”和“天大行動”，頒布了《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》以及《關開展新工科研究與實踐的通知》兩項重要指導性文件，全面探索中國工程教育模式，總結中國領先于世界的經驗，建設高等教育強國。高等教育得到大力普及，科學研究政策也發生了根本性的變化，但從“科研帶動學生培養創新能力”的預期目標還仍未實現，仍缺乏具體的實施計劃，有效機制和相關配套政策等問題。

2 科研融入教學多元化教學改革措施

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

2.1項目驅動，融入科研成果，豐富課程內容體系

在教學過程中，結合課程內容，增加教學教師的科研成果展示模塊，向學生展示教師主持和參與的科研課題的主要研究成果。教學內容和科研成果糅合在一起，進行科學講授，既可以把本學科最新的研究成果傳授給學生，也有助于學生的理解，學生不但學會了專業課的知識，還學會了利用專業知識進行科研創新的方法，大大激發了學生的學習興趣。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在金屬表面生成一層保護膜，人為成功阻止鎂的內部氧化，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別，加深了對該抽象概念的理解，極大地調動了學生參與課堂學習的熱情，思維活躍，極大地活躍了課堂氣氛，也導致了學生對科學研究的興趣。

2.2多元化教學改革，更新學生學習方式

將科研融入教學中，并采用多元化教學方法，從而實現從“以教師為中心的傳統教學模式轉換到“以學生為中心”的現代教學模式。在教授“鑄造工藝基礎”課堂內容時，課前，以“某某零件鑄造工藝方案的選擇”為題進行課前預習，調研，選取合理的工藝方案，形成研究報告，制作PPT課件，課中，鼓勵學生在講臺上展示自己的設計過程和想法，其他同學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。不斷優化課程內容，以這種方式使教學內容更科學合理，更貼近科學研究和實際生產，可以極大地調動學生的學習，培養學生積極思考，解決問題，在實踐中應用知識的能力，從而幫助學生更好地理解和應用他們所學的這門課程。

2.3 科研融入實驗教學，鼓勵學生自主設計實驗方案

在實驗教學過程中，讓學生根據課程所學的基礎理論對實驗數據和結果進行分析，鼓勵學生積極思考、分析和解決問題。在做“結構鋼組成、工藝、組織和性能的復合熱處理實驗”時，除了讓學生觀察和性能變化特點，根據不同的淬火溫度、淬火介質，回火溫度、熱處理工藝參數的變化，得到不同的顯微組織和硬度值，讓學生深入分析這些數據與熱處理工藝參數之間的內在關系，并運用所學本課程理論來解釋這一現象。同時，讓學生指出，他們認為哪些實驗環節是不合理的，鼓勵學生獨立設計實驗方案，優化實驗方案，以培養學生的創新意識和思考的能力，解決問題和獨立分析問題。

2.4多元化課后學習渠道，以課外科研興趣小組方式培養學生的科學精神

通過系統地學習課程的理論知識，將對科研感興趣學生組織起來，成立科研創新工作小組，授課教師根據自身的科研方向和專業知識將列出自己和學生選擇的研究小組。同時，教師開設一些實驗室，讓學生真正參與科研課題的研究。在活動安排上，盡量安排在業余時間、周末時間和部分晚間自習時間。通過一段時間的科研思維訓練和動手能力培養，讓學生分析總結研究成果，撰寫研究論文，充分提高現有教學資源的有效利用。此外，鼓勵和引導“課外興趣小組”的學生積極參加各種大學生科技競賽，提高他們的創造力和自主學習能力。通過交叉學科知識，理論與實踐相結合，培養學生的邏輯思維能力和創新思維能力，整合相關知識。通過科研實踐的訓練，使學生牢固掌握專業基礎知識和實驗基礎技能，在實踐中形成不斷發現問題、促進思考、解決問題的良性循環。

2.5 多維度全過程考核，創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合的多維度考全過程考核模式。根據最終理論考核占40%，課堂出勤率占10%，課堂提問和討論占10%，實驗環節占20%，科研創新能力占20%。其中，課堂提問與討論結合課程內容和學科前沿進行，牢牢把握了學生的學習思路，同時又具有啟發作用，達到培養學生科學研究思維的目的。科研創新能力的評估采用任務驅動式教學，主要測試學生的獨立思考能力和創新思維能力。通過課程考核方式的改革，極大地調動了學生的學習主動性，由被動學習轉變為主動探索，由“要我學”轉變為“我要學”。同時也分散了學生的壓力，更準確的檢驗了學生在各個階段所掌握的知識的實際水平，全方位、多角度的反映了學生的綜合能力。

3 結論

近年教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式，助力高等教育強國建設.科研融入《材料成型工藝基礎》課程教學改革，從充實課程內容體系，更新學生學習模式，鼓勵學生自主設計實驗方案，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.將教學內容與科學研究實踐相結合，注重科研在課堂教學中的滲透，用科研實踐和成果去充實教學，在課堂教學中貫穿科研的態度和精神，使科學研究與教學活動相輔相成，相得益彰，從而促進教學與科研兩者之間的平衡和良性互動，最終實現科研促進教學，教學反哺科研，教學科研相長將科研融入一流課程《材料成型工藝基礎》教學改革中，實現科研成果融入教學課堂，通過多元化教學方式進行線下線上混合式翻轉教學，精心設計科研成果與專業課程的教學為切入點，為工程背景下新專業課程建設的科教融合和教學改革提供依據，促進工科課程實現高質量教學。

參考文獻：

[1]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.

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

基金項目：河南省一流本科建設資助項目（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（1979-），男，碩士，教授，主要研究材料成型及控制技術。