新工科背景下科研融入教学在课程改革中的探索与实践

张占领 张艳琴

摘要：通过充实课程内容体系、鼓励学生自主设计实验方案、成立课外科研兴趣小组、更新学生学习模式以及进行课程全过程考核五个方面，将科研融入一流课程《材料成型工艺基础》混合式教学改革中。将教学内容与科学研究实践相结合，使科学研究与教学活动相辅相成、相得益彰，最终实现科研促进教学，教学反哺科研，教学科研相长。

关键词：新工科;科研融入教学;混合式教学;全过程考核

德国著名教育家威廉·冯·洪堡在19世纪初提出了“教研合一”的教学理念，倡导教研一体化，并在柏林大学成功实施。上世纪50年代，中国开始重视教学与科研的关系。钱伟长先生认为“教学与科研的关系是中国高等教育界的一个重大问题”。教学与科研的关系是当今世界高等教育發展中的一个普遍问题。如何认识和处理好这一关系，对高校的发展和高校职能的发挥具有重要意义。

1国内外科研融入教学的研究现状

上世纪70年代，美国高校开展了丰富多彩的校园创新活动、学术报告、专家讲座、辩论、学生研究论坛等活动，为学生提供了多学科的创新指导和良好的研究学习环境。近年来，我国也越来越重视研究教学改革的创新，促进新工科建设，教育部已形成“复旦共识”，“北京指南”和“天大行动”，颁布了《关于推进新工科研究与实践项目的通知》以及《关开展新工科研究与实践的通知》两项重要指导性文件，全面探索中国工程教育模式，总结中国领先于世界的经验，建设高等教育强国。高等教育得到大力普及，科学研究政策也发生了根本性的变化，但从“科研带动学生培养创新能力”的预期目标还仍未实现，仍缺乏具体的实施计划，有效机制和相关配套政策等问题。

2 科研融入教学多元化教学改革措施

按照应用型本科院校教育的基本要求，以培养"厚基础，重实践，强能力，会创新"的实用型人才为目标，本着"宽基础，高效率"为学生传授综合知识的目的，从教学方法，教学内容，教学改革和考核体系等方面对材料成形工艺基础课程进行了教学改革，提高了课堂教学效果和教学效率，具体做法如下：

2.1项目驱动，融入科研成果，丰富课程内容体系

在教学过程中，结合课程内容，增加教学教师的科研成果展示模块，向学生展示教师主持和参与的科研课题的主要研究成果。教学内容和科研成果糅合在一起，进行科学讲授，既可以把本学科最新的研究成果传授给学生，也有助于学生的理解，学生不但学会了专业课的知识，还学会了利用专业知识进行科研创新的方法，大大激发了学生的学习兴趣。如：在讲授“常见金属晶格”时，提到面心立方、及密排六方三种晶体晶格时，提出铝因是面心立方不易氧化，而镁因是体心立方易氧化，但可以通过科研中金属表面微弧氧化技术在金属表面生成一层保护膜，人为成功阻止镁的内部氧化，进而可以扩大镁金属的使用。通过以上讲解，大家熟悉了三种金属晶格的区别，加深了对该抽象概念的理解，极大地调动了学生参与课堂学习的热情，思维活跃，极大地活跃了课堂气氛，也导致了学生对科学研究的兴趣。

2.2多元化教学改革，更新学生学习方式

将科研融入教学中，并采用多元化教学方法，从而实现从“以教师为中心的传统教学模式转换到“以学生为中心”的现代教学模式。在教授“铸造工艺基础”课堂内容时，课前，以“某某零件铸造工艺方案的选择”为题进行课前预习，调研，选取合理的工艺方案，形成研究报告，制作PPT课件，课中，鼓励学生在讲台上展示自己的设计过程和想法，其他同学可以自由地提出自己的观点，讨论流程方案的合理性。教师会对其进行补充和评论。不断优化课程内容，以这种方式使教学内容更科学合理，更贴近科学研究和实际生产，可以极大地调动学生的学习，培养学生积极思考，解决问题，在实践中应用知识的能力，从而帮助学生更好地理解和应用他们所学的这门课程。

2.3 科研融入实验教学，鼓励学生自主设计实验方案

在实验教学过程中，让学生根据课程所学的基础理论对实验数据和结果进行分析，鼓励学生积极思考、分析和解决问题。在做“结构钢组成、工艺、组织和性能的复合热处理实验”时，除了让学生观察和性能变化特点，根据不同的淬火温度、淬火介质，回火温度、热处理工艺参数的变化，得到不同的显微组织和硬度值，让学生深入分析这些数据与热处理工艺参数之间的内在关系，并运用所学本课程理论来解释这一现象。同时，让学生指出，他们认为哪些实验环节是不合理的，鼓励学生独立设计实验方案，优化实验方案，以培养学生的创新意识和思考的能力，解决问题和独立分析问题。

2.4多元化课后学习渠道，以课外科研兴趣小组方式培养学生的科学精神

通过系统地学习课程的理论知识，将对科研感兴趣学生组织起来，成立科研创新工作小组，授课教师根据自身的科研方向和专业知识将列出自己和学生选择的研究小组。同时，教师开设一些实验室，让学生真正参与科研课题的研究。在活动安排上，尽量安排在业余时间、周末时间和部分晚间自习时间。通过一段时间的科研思维训练和动手能力培养，让学生分析总结研究成果，撰写研究论文，充分提高现有教学资源的有效利用。此外，鼓励和引导“课外兴趣小组”的学生积极参加各种大学生科技竞赛，提高他们的创造力和自主学习能力。通过交叉学科知识，理论与实践相结合，培养学生的逻辑思维能力和创新思维能力，整合相关知识。通过科研实践的训练，使学生牢固掌握专业基础知识和实验基础技能，在实践中形成不断发现问题、促进思考、解决问题的良性循环。

2.5 多维度全过程考核，创新课程考核与评价方法

本课程以前是平时成绩的20%，期末考核成绩的80%，改革后采用理论与实际相结合的多维度考全过程考核模式。根据最终理论考核占40%，课堂出勤率占10%，课堂提问和讨论占10%，实验环节占20%，科研创新能力占20%。其中，课堂提问与讨论结合课程内容和学科前沿进行，牢牢把握了学生的学习思路，同时又具有启发作用，达到培养学生科学研究思维的目的。科研创新能力的评估采用任务驱动式教学，主要测试学生的独立思考能力和创新思维能力。通过课程考核方式的改革，极大地调动了学生的学习主动性，由被动学习转变为主动探索，由“要我学”转变为“我要学”。同时也分散了学生的压力，更准确的检验了学生在各个阶段所掌握的知识的实际水平，全方位、多角度的反映了学生的综合能力。

3 结论

近年教育部积极推进新工科建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式，助力高等教育强国建设.科研融入《材料成型工艺基础》课程教学改革，从充实课程内容体系，更新学生学习模式，鼓励学生自主设计实验方案，成立课外科研兴趣小组以及进行课程全过程考核五个方面具体实施.将教学内容与科学研究实践相结合，注重科研在课堂教学中的渗透，用科研实践和成果去充实教学，在课堂教学中贯穿科研的态度和精神，使科学研究与教学活动相辅相成，相得益彰，从而促进教学与科研两者之间的平衡和良性互动，最终实现科研促进教学，教学反哺科研，教学科研相长将科研融入一流课程《材料成型工艺基础》教学改革中，实现科研成果融入教学课堂，通过多元化教学方式进行线下线上混合式翻转教学，精心设计科研成果与专业课程的教学为切入点，为工程背景下新专业课程建设的科教融合和教学改革提供依据，促进工科课程实现高质量教学。

参考文献：

[1]舒龙龙，周耐根，王 雨等.材料类专业中科研融入教学法的应用探索[J].教育教学论坛，2019（2）：189-191.

[2]梁策. "新工科"背景下《材料成型技术基础》教学改革探索[J]. 教育教学论坛， 2020（19）：3.

基金项目：河南省一流本科建设资助项目（教高[2020]193号）;河南省高等高校重点科研资助项目（20B520034）

作者简介：张占领（1979-），男，硕士，教授，主要研究材料成型及控制技术。