基于科研成果资源的工程实践教学改革研究

冯静安 倪向东 王 磊 李树峰

教学实验资源的配置在一定程度上反映了高校的实验室建设与管理水平，其合理与否一直是高校实验室管理的难题。随着工程教育的发展，以及对人才质量要求的提高，工程教育中存在的实践设备资源不足问题日益显现[1]。研究表明，科研成果向教学资源的转化对于提高高校教学质量具有重要作用[2-3]。

随着高校教学改革的不断深入，教学质量通过持续的精品课程评审、教学成果评审、教学能手评审、教学名师奖评审、实践教学奖评审、慕课建设、网络资源平台建设、翻转课堂等质量工程建设取得重要改革成效。在本科人才培养环节中，在注重理论教学的同时，也要注重实验教学、工程实践教学和创新实践教育，注重通识教育与宽口径的专业教学相结合[4-6]。在国内精英教育向大众化教育转变的大背景下，高校本科教育实力得到了极大提升，但高校总体上的人才培养质量与社会、企业和工程技术发展的期望相比，仍然存在较大差距。

造成这一差距的重要原因：虽然高校都十分重视实践教学，相关基础设施及实验仪器设备得到了及时更新，但随着高校纷纷向研究型大学转变，学时的压缩在让学生有更多的时间和精力独立思考的同时，也缩减了实践教学的课时，虽然创新实践教育取得了显著进展，却很难惠及每一个学生；通识教育和宽口径教育得到了发展，但深入的理论课程与专业教育却在一定程度上被削弱，尤其是本科教学中优质教学资源欠缺，限制了高校工程实践教育的发展。因此，如何挖掘出高校丰富的创新教学资源，从实践教学入手，构建面向解决复杂工程问题的机械类专业全员全程育人机制，搭建能够提高学生工程设计、综合能力和创新能力的实践教学平台，把教师的引导、关爱与学生的自主、个性充分融合，突破优质教学资源不足的瓶颈，尽可能惠及更多的学生，进一步提高本科生的培养质量，是亟须解决的难题。

一、科研成果服务于本科教学的基本理念

（一）科研成果服务于本科教学的必要性

在部分高校本科教学中，本科优质教学资源稀缺，且丰厚的科研成果资源没有面向本科生，基本仅面向研究生。另外，教师虽然开展了大量科研活动，但推进科研成果转化为工程实践教学资源的主动性、积极性不高，导致教师不能及时将最前沿的学科知识、先进技术及研究成果充实到自己的课堂中，造成原有的课程知识与最新研究之间“断层”，从而削弱了科研成果在教学实践中的应用价值。要打破这种宝贵资源单向利用的局面，就必须借助教育教学改革的机遇，对大学丰厚的科研成果进行合理的整合，使其为本科教学服务。

（二）切合专业认证的教学改革需求

高校经过长期的发展与历史积淀，通常都有着极为丰富的科研成果。要利用好这些科研成果，首先要统筹优化高校相关专业的人才培养方案，以专业认证理念为基础，基于成果导向的工程应用人才培养模式，制定合理的人才培养目标，结合高校地方特色的产学研优势，开展以培养具有创新意识和专业能力的高素质机械工程人才为目标的教学改革。

持续改进是实现高校本科专业人才培养目标的基础。自2016年我国工程教育加入《华盛顿协议》，我国的工程教育专业认证正式与世界接轨。随着工程教育专业认证在高校中的逐步开展，高校教师对专业认证的理解不断深化，但仍存在应用上的不足，造成高校相关专业人才培养方案的修订工作没有充分调动起相关教师的积极性，发挥出专业教师在人才培养方案修订中的重要作用。高校对此需要高度重视，协助专业认证工作组深入推广专业认证理念，促进教师在专业认证模式下进行课程教学改革，优化教学大纲，合理规划教学内容和课程培养目标，在此基础上，挖掘优质教学资源，提升本科教学质量。

二、科研成果转化为工程实践教学资源存在的问题

从高校实践教学改革的推进与发展过程中，我们可以发现，高校的优质教学资源集中来源于科研工作，来源于科研实验室，来源于长期投身于科研工作并取得丰硕成果的教师的实践。但在实际工作中，众多的科研成果并没有很好地转化为优质教学资源，现对其存在的问题进行分析。

（一）教师的科研与教学缺乏深入的联系

科研项目、科研成果是研究型高校教师的重要绩效考核指标，但部分从事科研工作的教师，其科研领域与自身所从事的教学之间缺乏深入的联系。因科研成果涉及的理论与实践具有很强的综合性，而教师所从事的本科教学，针对具体的课程通常又缺乏多学科知识的融合，使得科研成果很难融入教学内容，导致教师虽然在科研领域产生了众多成果，却难以应用到自身的教学。

科学研究的实用性是科研成果应用于工程实践教学的基础。科研项目有些侧重于基础研究、科技前沿研究，与本科教学中的工程实践存在较大的差异，这类研究成果通常以学术报告的形式呈现，对于培养学生的创新思维具有重要作用，但却难以融入工程实践教学。

（二）缺乏有效的科研成果转化为教学资源的激励机制

科研项目的申请、立项、结题、验收通常以论文、专利等为考核指标，没有建立起科研成果转化为教学资源的评价机制，使得科研项目完成后，需要教师自觉将其转化为教学资源，不可避免地会缺乏实施的动力。

（三）工程实践教学规划与科研实践缺乏紧密的联系

虽然在当前的本科教学中，通过课外研究训练等，本科生也能参与教师的科研实践，但该类项目很难覆盖大多数学生，本科教学中的工程实践教学仍以集中的实习、实训、课程设计等方式进行。但传统的工程实践教学缺乏将科研工作与工程实践教学进行融合的顶层设计，使得工程实践教学缺乏与科研实践结合的目的性，不利于通过工程实践培养学生的科研创新能力。

三、科研成果转化为本科教学资源的模式

（一）将科研成果转化为教学实验

高校的综合办学水平，除了体现为高水平的教学质量外，还体现为高水平的科研成果和科研论文，以及通过科研成果转化从而改进实验方法、提高实验水平。因此，在高校里，其实验设备并非全部采购，一部分实验设备是从教师的科研成果转化而来的，而且部分教师的科研成果还转化为了学校特色教学实验项目。例如，石河子大学农业机械检验测试中心将棉花精量机械式排种器研究实验平台及成果转化为精量排种器实验台，将番茄色选研究成果转化为图像图形识别教学实验，将采棉机采摘头采摘机理研究成果转化为棉花收获教学实验，将夹持式移栽及研究成果转化为精细化作业教学实验，将辣椒收获机、番茄收获机、葡萄收获机、红枣收获机研究成果转化为特色果品收获实验。

（二）将科研成果转化为新型课程

随着教学研究与工程技术的发展，本科教学的课程建设也需要不断向前推进。结合高校地方特色，归类整合高校相关科研成果，并将其转化为新型特色课程，从而使高校科研成果服务于本科教学，充分发挥高校特色优势，极大提高学生的学习兴趣。例如：石河子大学针对农业机械相关的科研项目成果进行整合挖掘，将辣椒收获机、番茄收获机、葡萄收获机、红枣收获机等的研究成果转化为“特色果品收获”课程；将棉花检测、哈密瓜品质检测、肉食品检测、葡萄检测相关研究成果，形成“图形图像学”课程；根据石河子大学研究型、综合性大学的特点，在学校领导的支持下，将机电学院优质科研成果筛选并整合，成功开设“现代农业机械化新技术”大型全校选修课程。

（三）基于科研成果资源重构工程实践体系

将科研成果资源与教学实践平台进行重构，实现产教融合，建设课外创新实践平台，实现学生专业应用能力、创新能力、工程能力培养。近年来，石河子大学团队教师与学院积极协调组建3个实习实训科研成果资源转化企业基地，拓展实践教学内容，设置实践教学项目，开设本科专业课程基础实验9个、综合实验10个、创新项目11个，其中4项创新项目获得企业好评。

（四）更新教材内容与课堂教学内容

科研工作是瞄准科学前沿或满足工程技术领域的实际需要而进行的。在开展科研项目的过程中，有可能迸发出新思想、新的理论及方法。这些丰富而鲜活的科研成果，可以更新教材内容，更新课堂教学内容，使之跟上时代的发展。科研成果向本科教学资源转化，以上只列举了其中一部分，总体上看，这些科研成果向教学实验、课程、教材和教学内容的转化，进一步充实了本科教学的资源，提高了本科教学质量和水平。

（五）挖掘优质科技竞赛作品教学应用案例

开展大学生课外科技作品竞赛是实现大学生将专业基础知识进行工程实践综合应用的举措，是提升大学生创新实践能力的有效途径。深入挖掘优质的科技竞赛作品作为教学案例，又能反向促进本科教学效果的提升，激发学生参与科技作品竞赛的积极性，产生更多优质作品案例，从而实现教学效果持续提升的良性循环。

科技作品竞赛项目通常与教师的科研与生产实践紧密相关，同时贴合国家的现实需求，对大学生的专业发展具有良好的引导作用。科技作品案例由本科生或研究生的优质作品组成，让学生倍感亲切，可有效激发学生的学习积极性。通过科技作品案例，学生可了解学院的科研情况，并能结合案例，发现自己的优势和不足，提高参与科研创新和工程实践的信心。积极参与科研创新和工程实践，学生的自主学习能力会得到极大提高，实现专业知识的综合应用，有效提升本科教学质量。

（六）创建“科研探究创新实验”开放式教学模式

一是课程的组成与教学方式。通过教学改革，石河子大学部分专业学生从大二就参与导师的研究团队，开展一些探究性实验。在职能部门的支持下，石河子大学工程训练中心于2020年推出面向全院不同年级学生的“科研探究机械创新实验”课程，受到学生的普遍欢迎。该课程对科研成果资源进行筛选，将选出的每项科研成果设置为一个教学单元，并将其整合为可扩展的教学单元库。学生可根据自己的需要，从教学单元库中挑选自己感兴趣的几个单元进行选修，达到毕业所需学分。

二是课程的发展与形成的特色。石河子大学工程训练中心对课程教学单元库不断扩充，“科研探究机械创新实验”课程目前已经惠及学校全部的本科生。该课程边开边改，边发展边完善，经过两轮完整的运行，初步形成了三个鲜明的特色。第一，该课程深入挖掘学校研究型专业潜在的科研成果资源和教师资源，将科研成果服务于本科教学，调动了师生教与学的积极性，体现出学校“强基础、敏创新、勤实践”的教学改革理念。第二，该课程以师生合作方式进行，教师指导与学生协作相结合，加强了师生互动，在师生一起探究、讨论的交互过程中形成“科教融合、产教融合”新模式。第三，学生所选的各实验单元，在教学内容上涉及多个学科，可有效促进学生形成跨系统、跨学科和跨专业的开放性思维，发现并找到自己真正感兴趣的专业方向，进而激发其对第一课堂的学习兴趣。

石河子大学整合高校科研成果资源服务于本科教学的工程实践教学，基于科研成果创建科研探究创新实验项目，挖掘优质科技竞赛作品当作教学案例，将科研与教学有机结合，有效提高了本科教学质量。通过近年来的研究与实践，学生实践创新能力显著提升，积极报名参加各类科技竞赛，且竞赛成绩显著提升。由此可见，基于科研成果资源的工程实践教学改革成果显著。