科研思維引導(dǎo)應(yīng)用型本科教學(xué)的實(shí)踐與探究
——以模擬電子技術(shù)教學(xué)為例

鮑 婕，趙 磊，施云貴

（黃山學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，安徽 黃山 245041）

科研思維引導(dǎo)應(yīng)用型本科教學(xué)的實(shí)踐與探究
——以模擬電子技術(shù)教學(xué)為例

鮑 婕，趙 磊，施云貴

（黃山學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，安徽 黃山 245041）

隨著我國高等教育模式的不斷轉(zhuǎn)變，地方本科高校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)定位也日趨明確。區(qū)別于研究型大學(xué)和職業(yè)技術(shù)教育，應(yīng)用型人才要求崗位技能和創(chuàng)新能力兼?zhèn)?，因此?duì)教學(xué)科研復(fù)合型師資的需求很高。 以應(yīng)用型本科院校自動(dòng)化專業(yè)模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)為例，將科研思維引入課程教學(xué)，使課程理論和工程應(yīng)用聯(lián)系起來，給學(xué)生以直觀的實(shí)踐認(rèn)知，從而提升學(xué)習(xí)興趣，了解專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)需求和發(fā)展趨勢。

科研思維；應(yīng)用型人才；教學(xué)

對(duì)于高等學(xué)校的兩個(gè)基本職能，教學(xué)與科研工作 的 協(xié)調(diào)發(fā) 展 關(guān) 系 到 學(xué) 校 教 育 教 學(xué) 的 質(zhì) 量和水 準(zhǔn)[1]，關(guān)系到學(xué)校發(fā)展的前途。要圍繞地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和學(xué)校定位，明確培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格，科學(xué)構(gòu)建課程體系，教學(xué)科研復(fù)合型的師資是應(yīng)用型院校辦 學(xué)轉(zhuǎn)型不 可缺少 的 組成 部 分[2]。 教學(xué) 和科研 質(zhì) 量提升無疑是應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重中之重，是新建應(yīng)用型本科院校的基礎(chǔ)工程。

1 應(yīng)用型本科院校教學(xué)與科研關(guān)系的現(xiàn)狀

2014 年 2 月，教育部出臺(tái)《關(guān)于地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導(dǎo)意見》，標(biāo)志著國內(nèi)高等教育已由學(xué)術(shù)型單一發(fā)展模式向研究型和應(yīng)用型平行發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。地方本科院校作為我國高等教育的重要組成部分，提升辦學(xué)質(zhì)量、突出專業(yè)應(yīng)用特色、培養(yǎng)應(yīng)用型人才是其轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心。 2014 年的“駐馬店共識(shí)”明確提出并達(dá)成共識(shí)的發(fā)展方向是“中國特色應(yīng)用型技術(shù) 大 學(xué) ”[3]。 從 本 質(zhì) 上 看 是 高 等性 、專 業(yè)性、技術(shù)性與人文性的統(tǒng)一，其辦學(xué)定位應(yīng)以應(yīng)用性技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)為主，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)為學(xué)校辦學(xué)目標(biāo)?？梢钥闯?，地方本科高校的應(yīng)用型人才目標(biāo)定位既區(qū)別了以學(xué)術(shù)性、研究型人才培養(yǎng)為主的學(xué)術(shù)培養(yǎng)研究型大學(xué)，也不同于以技術(shù)訓(xùn)練為主的職業(yè)技術(shù)教育，是二者的中間地帶，其人才規(guī)格既要求具有較強(qiáng)的崗位技能，又具有一定的理論理解、技術(shù)創(chuàng)新的能力，是“工匠”與“學(xué)者”兩級(jí)的中間。應(yīng)用型本科院校在學(xué)習(xí)、借鑒同類院校轉(zhuǎn)型改革中的典型經(jīng)驗(yàn)和做法的同時(shí)，結(jié)合自身實(shí)際情況，立足學(xué)校定位，加強(qiáng)內(nèi)涵建設(shè)，緊密對(duì)接行業(yè)，深化產(chǎn)教融合，希望走出具有自身特色的轉(zhuǎn)型改革之路。

如何協(xié)調(diào)教學(xué)和科研工作，一直困擾著高校教師，尤其是青年教師，多數(shù)教師不否認(rèn)教學(xué)和科研呈正相關(guān)關(guān)系，但教學(xué)和科研孰重孰輕？有人認(rèn)為應(yīng)該突出教學(xué)的中心地位，把主要精力放在教學(xué)質(zhì)量提升上；也有人認(rèn)為與成熟本科院校相比，應(yīng)用型高校的科研影響力弱、不具優(yōu)勢，不應(yīng)作為教師發(fā)展的重點(diǎn)。 教學(xué)科研失衡究其原因，首先是思想層次的誤區(qū)會(huì) 讓 教 學(xué) 與 科 研 相 互 脫 節(jié)[4]，教 師 在 上 課 過 程 中 只 會(huì)單一地講解課本知識(shí)，為學(xué)生灌輸某種思想，師生無法在學(xué)術(shù)領(lǐng)域架設(shè)溝通的橋梁；而部分教師過于注重學(xué)術(shù)論文發(fā)表的篇數(shù)和等級(jí)，對(duì)于將個(gè)人研究成果和課題如何通過引入課堂教學(xué)、 引導(dǎo)學(xué)生參與研究、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的精力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。 其次，教學(xué)與科研的時(shí)間相互對(duì)立?？蒲腥蝿?wù)重的專家教授極少有機(jī)會(huì)能參與到本科教學(xué)之中，而承擔(dān)大量本科教學(xué)工作量的教師，由于繁重的教學(xué)任務(wù)，擠占了科研時(shí)間，科研成果和項(xiàng)目少，無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的有效融合。

以我校自動(dòng)化專業(yè)為例，目前很難做到科研服務(wù)教學(xué)，科研引導(dǎo)教學(xué)的合理融合。 我校地處安徽省黃山市，作為一座國內(nèi)外知名的旅游城市，生態(tài)環(huán)境是城市建設(shè)的重中之重，企業(yè)數(shù)量較少，高新技術(shù)企業(yè)更是屈指可數(shù)。 在這樣的大環(huán)境下，教師和學(xué)生都甚少有機(jī)會(huì)接觸到專業(yè)領(lǐng)域中的新興技術(shù)，教師自身知識(shí)儲(chǔ)備跟不上行業(yè)發(fā)展速度，無法及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，把握行業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)，進(jìn)而不能高質(zhì)量完成應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)。 其次，作為涵蓋方向眾多的成熟專業(yè)，在教師隊(duì)伍建設(shè)中沒有設(shè)定專業(yè)發(fā)展以及人才培養(yǎng)的主線，教師的科研方向較為分散，無法形成團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行某些領(lǐng)域的深入研究，從而導(dǎo)致整體科研力量薄弱，甚至呈現(xiàn)科研完全被教學(xué)任務(wù)淹沒的態(tài)勢。 再次，由于場地和其他因素限制，教師之間在教學(xué)、科研上的溝通太少，在各自的課程教學(xué)中得到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)不能共享，不能推廣，甚至在專業(yè)內(nèi)部也強(qiáng)化了“隔行如隔山”的特點(diǎn)，不利于整體教學(xué)效果的提高。 最后，教師自身對(duì)科研和教學(xué)的關(guān)系定位不明確，將二者分立來進(jìn)行時(shí)間和精力上的投入選擇，從而造成過重的壓力和負(fù)擔(dān)，教學(xué)效果往往事倍功半。

2 科研思維引導(dǎo)教學(xué)的主要模式分析

針對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的科研與教學(xué)難以融合的問題，以我校自動(dòng)化專業(yè)的現(xiàn)狀為分析實(shí)例，提出以科研思維引導(dǎo)應(yīng)用型本科教學(xué)的改革方案，并進(jìn)行實(shí)踐與探究，從而實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)兩大重要職能的合理融合，圓滿達(dá)到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。具體可以按照以下幾種模式進(jìn)行改革。

2.1 確立專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線

自動(dòng)化專業(yè)涵蓋控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械工程等多學(xué)科領(lǐng)域，作為一所地方院校無法面面俱到，應(yīng)該在充分調(diào)研目前行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)和未來趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合黃山市相關(guān)企業(yè)的人才需求以及教研室?guī)熧Y隊(duì)伍的教育背景，權(quán)衡出一條綜合收益最大化、既適合又可行的專業(yè)發(fā)展主線，集中力量做人才的優(yōu)勢培養(yǎng)，既可以服務(wù)地方，又給畢業(yè)生充分的就業(yè)選擇通道。

2.2 建設(shè)教師梯隊(duì)

圍繞專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線，制定出中長期的教師隊(duì)伍建設(shè)規(guī)劃。通過企業(yè)掛職、國內(nèi)外訪學(xué)或進(jìn)修等多種方式，力求將教師隊(duì)伍的科研方向聚焦在專業(yè)發(fā)展的主線附近，從而形成真正的科研團(tuán)隊(duì)。 同時(shí)，在科技高速發(fā)展的一線鍛煉一段時(shí)間，更利于準(zhǔn)確把握行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)，捕捉未來發(fā)展趨勢。

2.3 開展多元化交流模式

定期開展研討會(huì)，交流科研現(xiàn)況和心得，輪流進(jìn)行主題報(bào)告，有利于對(duì)彼此的科研工作進(jìn)行深入了解，便于相互幫助和開展合作；不定期邀請專家教授或企業(yè)高級(jí)技術(shù)人員座談，討論行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)和人才需求；另外，將課程以相近的學(xué)科類別進(jìn)行分組，組內(nèi)輪流聽課，通過討論可以根據(jù)需要合并或刪減重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容，制定階梯型知識(shí)體系教學(xué)，既可以實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)，又可以在相互交流中取長補(bǔ)短，提升整體教學(xué)效果。

2.4 實(shí)踐科研思維引導(dǎo)教學(xué)

圍繞專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線，教師在各自負(fù)責(zé)的課程中進(jìn)行案例選取，挖掘該知識(shí)點(diǎn)的科研潛能，檢索最新的科研動(dòng)態(tài)，將其引入教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生脫離書本的理論知識(shí)，嘗試在工程需要的角度進(jìn)行多方位思考，并通過搜集資料、仿真模擬或?qū)嶒?yàn)求證等方式強(qiáng)化知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力，同時(shí)了解行業(yè)熱點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)興趣。

3 科研思維引導(dǎo)教學(xué)的實(shí)踐與分析

以《模擬電子技術(shù)》課程為例，作為高等學(xué)校理工科電類各專業(yè)的基礎(chǔ)課，處于各專業(yè)教學(xué)的中間環(huán) 節(jié) ，是 學(xué) 生 基 本 素 質(zhì) 形 成的關(guān)鍵 課 程[5]。 這門 課 程從基本概念入手，注重訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用電路理論的方法解決電子技術(shù)問題。以下幾個(gè)實(shí)例是將科研思維引入課程教學(xué)的嘗試和探索。

3.1 從半導(dǎo)體基本知識(shí)引出科研熱點(diǎn)石墨烯

課程開篇在介紹半導(dǎo)體的基本知識(shí)時(shí)，按導(dǎo)電能力將自然界的物質(zhì)分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。而學(xué)生對(duì)導(dǎo)體的理解通常就只有金屬，除此以外，有些教材上提到電解液和碳，學(xué)生對(duì)于碳的同素異形體（圖 1）和其應(yīng)用領(lǐng)域知之甚少。 但從科研思維的角度出發(fā)，如今石墨烯（碳的同素異形體之一）的研究與應(yīng)用正是科研界的熱點(diǎn)，涉及集成電路、航運(yùn)、金融、建筑多個(gè)領(lǐng)域。

圖1 碳的同素異形體

石墨烯是一種二維的單層碳原子結(jié)構(gòu)材料。2004 年英國曼徹斯特大學(xué)物理 學(xué)家 Andre Geim 和Konstantin Novoselov 成 功 從 石 墨 中 分 離 出 石 墨 烯 ，證實(shí)它可以單獨(dú)存在，并憑借該領(lǐng)域的創(chuàng)新研究獲得了 2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 石墨烯是目前出現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，被稱為“新材料之王”，科學(xué)界對(duì)之寄予厚望，甚至 有科學(xué)家 預(yù)言石 墨 烯將“徹 底 改變 21 世紀(jì)”[6]。

通過對(duì)石墨烯的優(yōu)異性能和廣闊應(yīng)用前景的介紹，讓學(xué)生了解到該領(lǐng)域科研界的最新熱點(diǎn)和發(fā)展態(tài)勢，以及各國研究單位和企業(yè)的技術(shù)水平及市場舉措，拓展學(xué)生知識(shí)面，與國際前沿科研信息的接軌可以開闊視野。

3.2 從半導(dǎo)體可控導(dǎo)通性認(rèn)識(shí)無觸點(diǎn)開關(guān)

半導(dǎo)體由于可控導(dǎo)通性，可用作無觸點(diǎn)開關(guān)。學(xué)生對(duì)開關(guān)的理解大多停留在開啟和關(guān)閉兩個(gè)簡單的狀態(tài)，即兩片金屬（觸點(diǎn)）接觸時(shí)使電流形成回路，不接觸時(shí)電流開路。 但從科研的角度，開關(guān)按照用途、結(jié)構(gòu)、接觸類型等要分為很多種。最簡單的開關(guān)在選擇觸點(diǎn)金屬時(shí)也需要考慮很多因素，如該材料對(duì)抗腐蝕的程度、電導(dǎo)率、硬度、機(jī)械強(qiáng)度、成本及是否有毒等。

而半導(dǎo)體無觸點(diǎn)開關(guān)是借電路中半導(dǎo)體器件的可控導(dǎo)通性來實(shí)現(xiàn)電路通斷。 它是 20 世紀(jì) 50 年代后發(fā)展起來的，大都采用晶閘管及其控制電路組成，主要特點(diǎn)是沒有可運(yùn)動(dòng)的觸頭部件，導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)不出現(xiàn)電弧或火花。半導(dǎo)體無觸點(diǎn)開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是電流可以做得較大，耐反壓值高，控制門極功耗小，導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間短，工作壽命長，環(huán)境適應(yīng)性好，工作效率高等。 例如，對(duì)有觸點(diǎn)的開關(guān)，操作頻率高于 36次/小時(shí)以上時(shí)就很困難了，但半導(dǎo)體無觸點(diǎn)開關(guān)則操 作頻率 每 小時(shí)可 達(dá) 數(shù)萬次 至 數(shù)十 萬次[7]。

通過對(duì)開關(guān)有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)的區(qū)分，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)看似簡單的問題多思考，通過了解半導(dǎo)體無觸點(diǎn)開關(guān)的優(yōu)勢，明白在實(shí)際生產(chǎn)中一個(gè)簡單器件—開關(guān)都需要研究其結(jié)構(gòu)、分類、參數(shù)等很多因素，從而理解課程理論和工程應(yīng)用的差別與聯(lián)系。

3.3 從整流管的參數(shù)反觀二極管的伏安特性

整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。選用整流二極管時(shí)，主要應(yīng)考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中，對(duì)整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間要求不高，而開關(guān)穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中，應(yīng)選用工作頻率較高、反向恢復(fù)時(shí)間較短的整流二極管或選擇快恢復(fù)二極管、肖特基整流二極管。

反向恢復(fù)時(shí)間是指電流通過零點(diǎn)，由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。通過二極管的伏安特性曲線（圖 2），學(xué)生會(huì)認(rèn)為二極管電壓由正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，電流立刻變?yōu)榱恪?實(shí)際器件并不是這樣，而是一段時(shí)間內(nèi)反向電流始終增大，然后再逐漸變小，可以簡單理解為電荷存儲(chǔ)效應(yīng)引起的，反向恢復(fù)時(shí)間就是存儲(chǔ)電荷耗盡所需要的時(shí)間。這個(gè)反向電流的峰值會(huì)增加二極管的損耗，也會(huì)引起較大的電磁干擾，頻率越高損耗越嚴(yán)重。而且反向恢復(fù)時(shí)間會(huì)限制二極管的使用頻率，因?yàn)榉聪蚧謴?fù)階段還沒恢復(fù)，就對(duì)下一個(gè)脈沖做出反應(yīng)，會(huì)使二極管在正、反向都可導(dǎo)通，失去了最基本的單向?qū)щ娦?，起不到開關(guān)作用，完全無法工作。因此整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間是非常重要的參數(shù)。

通過對(duì)實(shí)際器件的參數(shù)進(jìn)行拓展了解，使學(xué)生可以更加深刻地理解書本上所學(xué)到的伏安特性曲線中每個(gè)部分的意義，對(duì)器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及參數(shù)的目標(biāo)需求做進(jìn)一步的思考，形成更為扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

圖2 二極管的伏安特性

4 總結(jié)與展望

合理定位地方本科高校教學(xué)與科研的關(guān)系，需要客觀分析教學(xué)與科研的內(nèi)在聯(lián)系，從發(fā)展方向、學(xué)校功能、辦學(xué)目標(biāo)、人才培養(yǎng)規(guī)格等方面探討學(xué)校本身的特點(diǎn)，為教學(xué)與科研找到準(zhǔn)確的關(guān)系定位。

本文以自動(dòng)化專業(yè)模擬電子技術(shù)課程為例，將科研思維引入課程教學(xué)，對(duì)幾個(gè)基本知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拓展，將理論與工程應(yīng)用相結(jié)合，讓學(xué)生初步感受到學(xué)有所用，理解課程教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系和差別，從而提升學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)了解專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)需求和發(fā)展趨勢。

[1]陳暢子.應(yīng)用型科研對(duì)促進(jìn)應(yīng)用 技 術(shù) 型 大 學(xué) 教 學(xué) 的 探 究[J].才智，2016（11）:25.

[2]葉汝坤.論應(yīng)用型本科院校教學(xué) 科 研 復(fù) 合 型 師 資 的 培 養(yǎng)[J].中國高等教育評(píng)估，2016（1）:31-34，38.

[3]萬發(fā).地方院校教學(xué)與科研關(guān) 系 的 定 位 與 實(shí) 現(xiàn) [J].中 國 高 校科技，2016(6)：41-43.

[4]徐麗，李立輝.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的教學(xué)與科研的融合探析[J].時(shí)代金融旬刊，2016（9）:288-289.

[5]李 月 喬 .模 擬 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ) [M].北 京 ： 中 國 電 力 出 版 社 ，2015：1-35.

[6]劉 建 影.石 墨 烯 如 何 走 出 實(shí) 驗(yàn) 室[J].創(chuàng) 新 今 日 談 ，2015（12）: 1-10.

[7]無 觸 點(diǎn) 開 關(guān) 的 概 述 及 優(yōu) 點(diǎn) [EB/OL].電 子 電 路 網(wǎng) http://www. cndzz.com/.2012-09-25.

責(zé)任編輯：胡德明

The Practice and Exploring of Applied Undergraduate Teaching Based on Scientific Research Thinking——Taking Analog Electronic Technology Teaching As an Example

Bao Jie,Zhao Lei,Shi Yungui
（School of Mechanical and Electrical Engineering,Huangshan University,Huangshan 245041,China）

With the continuous transformation of higher education mode in China,the training target for applied talents of local undergraduate colleges is more and more clear.Different from research-oriented universities and vocational and technical education,applied talents are required to have both job skills and innovative ability,hence a large demand for teachers excellent both in teaching and scientific research. This article,taking Analog Electronic Technology teaching for automation major of applied undergraduate colleges as an example,brings scientific research thinking into the course teaching.Through the connection of curriculum theory and engineering application,a kind of intuitive practice cognition can be given to the students,so as to enhance their interest in learning,and help them understand the technical requirements and development trend of the field.

scientific research thinking;applied talents;teaching

G642

：A

：1672-447X(2017）03-0121-04

2016-12-01

安徽省教育廳重大教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2013zdjy146）；安徽省教育廳質(zhì)量工程項(xiàng)目（2011289；2012zy071；2014xnzx018；2016jyxm0978）；黃山學(xué)院教研項(xiàng)目（2014KCGG01；2015SFKG03；2016JXYJ11）

鮑婕（1982-），遼寧撫順人，黃山學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院副教授，研究方向?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)與工藝。