科研能力为导向《摩擦学原理》课程教学改革与实践

张小龙，徐 翔，赵新泽

（三峡大学，湖北 宜昌 443002）

创新能力和科研能力是当代学生应具备的基本素质[1]。自20世纪50年代德国心理学家马克斯·韦特海默提出创新思维的概念后，世界各国逐渐开始重视培养学生的创新能力。20世纪80年代，我国提出了素质教育的理念，创新教育也日益受到重视。中共十八届五中全会明确了“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，“创新”一词排在第一位。研究生教育目的是为国家培养具有一定创新科研能力的高层次人才，为国家科技事业与知识创新做贡献。近年来招生规模不断扩大，培养环境与社会需求发生了较大变化，在此背景下如何保证研究生科研创新能力是研究生培养过程中所面临的一个重要挑战。

摩擦学研究自然界系统中摩擦学元素（相对运动、相互作用诸表面及参与作用的介质）的行为及结果的科学，以及有关的应用技术。是一门多学科交叉的边缘学科，是机械工程学科研究生专业的核心课程[2]。注重摩擦学的系统依赖性、时间依赖性和多学科、跨学科特性以及理论与实际的有机结合，充分体现表面工程技术在解决摩擦磨损问题的作用。通过本课程的学习，可拓宽学生基础知识结构，加强各学科知识的融合，培养学生独立思考、理论联系实际，开拓创新的能力。机械工程专业的毕业生，无论进入什么岗位，都应具备广阔的视野、综合的专业背景和熟练的专业技能。理想的从业者应掌握主要机械装备的研制、运行与维护，能够利用所学知识解决复杂工程问题，了解最新科研动态，具备新装备研发和技术创新能力。基于此，本文将探索以科研能力为导向的摩擦学原理教学实践方法，引导和培养学生的创新科研能力。

1 教学内容的优化

1.1 将科研热点和最近摩擦学研究现状引入理论教学

为了有别于本科教育，对于研究生的培养既要立足于现有教材，又要紧跟科技前沿发展，不断更新不断优化教学内容，引导学生了解更多的前沿内容。例如，在讲述第二章固体接触时，引入近年来接触起电机理研究方面的成果，揭示了固-固接触起电的电子转移机理[3]，讲述研究人员是如何证明电子转移机理，是如何用新方法研究老问题的。以培养学生的科研兴趣，以提高学生的学习热情和积极性。

图1 王氏跃迁模型[3]

1.2 教师科研方向与教学内容的结合

摩擦学是一门古老学科，学科发展较快，但教材中的一些研究示例难以及时得到更新，导致部分教材内容陈旧[4]。然而，教师的科研课题紧跟最新的科研动态，更能体现出学科的发展趋势。因此，将教师科研课题与教学内容相结合，有助于学生了解最新科研动态，掌握最新的科研理论。

所在课题组长期从事闸门底枢、水润滑轴承、复合绝缘子、摩擦生电等摩擦学的相关研究工作，团队成员包括三名教授，两名副教授，两名讲师。课题组多年来从事科研攻关，具有深厚的基础，为摩擦学原理课程教学改革建设打下良好基础，长期积累的专业案例将在指导研究生学习方面发挥更好的作用。在不同章节中以课题组最新的研究成果为示例，从课题来源，研究意义，研究方法和思路、研究过程等多个方面，对摩擦学研究的整体思路与方法进行系统性讲解。通过对最新的研究成果的讲解，一方面激起了学生兴趣，另一方面有利于培养学生科研创造力。

1.3 将文献讨论融入课堂

传统的理论授课，不能很好培养学生的科研创新能力，以及发现问题和解决问题的能力，将思维禁锢在固定的模板中。所在教研团队通过将文献讨论融入课堂，给定几个主题，让学生自己查阅文献，对文献归纳总结，最后提出自己看法。这样不仅加深了学生对相关知识的印象，也锻炼了学生的沟通能力和表达能力。

2 教学方法的改革

传统的课堂讲授式教学方法，即“满堂灌”教学方法，以教师为主体，学生处于被动接受地位，最终导致学生缺乏主动创新精神和变通性，不利于学生科研思维的培养及综合素质的提高，更加影响教学效果。根据教学内容，对教学方法不断进行调整，多采用双向互动式教学方法，如“启发式教学法”“自主学习法”“项目驱动教学法”“小组讨论法”等，不仅使教学形式变得灵活多样，更有利于学生科研思维及综合素质的提升。

3 教学手段的改革

（1）结合本课题组科研工作，介绍最近科研进展。结合本课题组的研究近况，如将本课题组的最新所做的项目如闸门底枢的摩擦磨损、水轮发电机碳刷集电环载流摩擦、摩擦生电、复合绝缘子防结冰、多孔储液自润滑轴承等加入课堂更新教学内容，激发学生的科研兴趣，开拓学生的视野，提升学生的科研能力。

（2）鼓励学生申报学校学院各种创新创业项目和学科竞赛。利用学生项目研究过程，突出摩擦原理研究的新方法，新技术方面的知识讲述，提高学生的科研实力。

（3）邀请本领域内专家学者以线上或线下的方式走进课堂。通过本领域的专家讲授他们在摩擦学的相关的研究工作以及自身科研经历，能够拓宽学生的学术视野，进行教学和科研学术交流，促进学生科研能力的提升。

4 以科研能力为导向的教学考核

传统教学考核更关注学生对理论知识的掌握情况，忽略了学生自身科研能力。教学考核需精心设计，制定评价标准，以便学生在学习过程中，有明确的学习目标，评价既要注意对技能和成果进行评价，也要对学生的态度和方法进行评价。评价既要有任务阶段性评价，又要有结论性评价，突出能力为本的考核方式。

本课程考核包括两部分：（1）基本知识占50%，主要包括：学生结合自己的研究方向或者自己课题组研究内容，就本课程中某个知识点内容进行简单叙述和基本计算分析；（2）小论文占50%，主要要求：以某一设备或系统（如闸门底枢、内燃机、液压系统等）为研究对象，通过文献查阅，写一篇摩擦学理论于该研究对象中的应用的论文。

5 结语

总之，传统的教学模式主要通过教师的讲解和展示给学生灌输大量的专业知识。学生在教学环节处于一种被动接受的状态，科研能力得不到很好的培养。以科研能力为导向，探索性的重构摩擦学原理教学知识体系，把学生科研能力提高的主旨贯穿于这个教学环节中，有效激发学生学习兴趣、学习主动性和学习动力的可持续性，提高学生的学习质量和教师教学效率。进一步优化教学内容和体系，改变传统的填鸭式本科教学模式，根据授课内容采取多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效率和教学质量。摩擦学原理是重要专业基础课，提出了以科研创新能力为导向，通过该教学改革，能够促进学生充分利用课余时间，正确使用网络资源，培养学生独立思考问题、解决问题的能力以及文献收集、资料查阅的能力，为将来科学研究打下坚实基础。在教学过程中不断讲授摩擦学的研究方法、研究思路，让学生举一反三融会贯通，发展学生自身的巨大潜能，增强学生学习的主观能动性，培养研究生独立科研能力、创新能力，满足学生的发展和深造需要。