科研促進(jìn)材料類專業(yè)本科教學(xué)的探索

夏水鑫 鄭時(shí)有

[摘 要] 本科教學(xué)工作是高等教育的主體和核心。以實(shí)踐為主導(dǎo)的材料類專業(yè)培養(yǎng)的是新世紀(jì)新型應(yīng)用技術(shù)人才，因而對學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力提出了更高的要求。將科學(xué)研究成果引入課堂，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科研的緊密有效結(jié)合不但可以增強(qiáng)課程的趣味性、提高教學(xué)質(zhì)量，而且還可以拓寬學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞] 科研成果;材料類專業(yè);本科教學(xué);教學(xué)質(zhì)量

[作者簡介] 夏水鑫（1987—），女，山東淄博人，博士，上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院講師，主要從事新能源材料與器件研究;鄭時(shí)有（1974—），男，江西上饒人，博士，上海理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院、上海“東方學(xué)者”特聘教授，主要從事新能源材料與器件的研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）38-0213-02? ? [收稿日期] 2020-03-13

材料類專業(yè)是一類應(yīng)用型的工科專業(yè)，培養(yǎng)的是具有創(chuàng)新能力的實(shí)踐型和應(yīng)用技術(shù)型人才。傳統(tǒng)的材料類專業(yè)的教學(xué)體制和教學(xué)方式對實(shí)踐教學(xué)的重視不夠，而且教學(xué)內(nèi)容陳舊落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生與社會實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生學(xué)到的技能在實(shí)際生產(chǎn)中用不上，不能滿足當(dāng)代社會對創(chuàng)新型人才的需求。因此，深化材料類專業(yè)的教學(xué)改革，優(yōu)化課程體系設(shè)計(jì)和教學(xué)方式具有重要的意義。特別是科研對推動教學(xué)工作的開展具有重要的推動作用，強(qiáng)化科研育人，推動科研反哺教學(xué)，促進(jìn)最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容不僅是教育部對全國高校的要求[1]，更是時(shí)代發(fā)展對高等教育的要求。本文對科研促進(jìn)材料類專業(yè)本科教學(xué)工作開展的總結(jié)如下;

一、以最新科研成果為導(dǎo)向優(yōu)化課程教學(xué)，增強(qiáng)課程趣味性，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

傳統(tǒng)的材料類教學(xué)方式通常是課堂理論授課為主，課程抽象且枯燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，且常常處于被動接受的狀態(tài)，對課堂理論知識通常并沒有真正理解和消化，教學(xué)效果不佳，而且課堂所教內(nèi)容陳舊，與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重。而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣使學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃忧笾獎t可以很大程度上提高教學(xué)質(zhì)量，這就要求教師要積極優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，立足于最新科研成果，將課程內(nèi)容與科研成果相融合[2]，增強(qiáng)課程的趣味性和實(shí)用性，使學(xué)生深刻體會到專業(yè)課程學(xué)習(xí)的意義和應(yīng)用價(jià)值。通過充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，聯(lián)系實(shí)際科研成果實(shí)例使學(xué)生對課程內(nèi)容充分理解并消化。例如，在“材料選擇與設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中可引入二氧化碳催化還原這一科研熱點(diǎn)，制備該反應(yīng)體系的納米催化材料，首先是選材料，要選擇活性位點(diǎn)，金屬活性位點(diǎn)包括貴金屬和過渡金屬兩類，貴金屬活性通常要遠(yuǎn)高于過渡金屬，然而其價(jià)格昂貴。對于工業(yè)催化來講，材料選擇的原則是在保證性能的同時(shí)要具有一定的可接受的成本，因此，工業(yè)上會優(yōu)選低成本的過渡金屬作為活性中心;同時(shí)為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，往往需要對材料進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高材料整體的催化性能和循環(huán)使用壽命。同理，在材料設(shè)計(jì)方面首選還是簡單易操作、成本低、易于規(guī)模放大且適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)和工藝。通過以當(dāng)前科研工作熱點(diǎn)實(shí)例為切入點(diǎn)，引導(dǎo)課堂教學(xué)內(nèi)容逐層展開，使學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識更容易理解和接受?？蒲谐晒囊氩粌H可以豐富課堂教學(xué)、彌補(bǔ)課堂所學(xué)與最新科學(xué)研究之間的“斷層”，而且增加了教師和學(xué)生之間的互動，活躍了課堂氣氛，拓展了學(xué)生的視野，使學(xué)生深化了對專業(yè)理論知識的理解和認(rèn)知，同時(shí)還有助于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。另外，優(yōu)化課后作業(yè)的形式和內(nèi)容也同樣重要，除了常規(guī)的理論相關(guān)的作業(yè)內(nèi)容，還應(yīng)積極引入與科研熱點(diǎn)相關(guān)的開放型的作業(yè)，通過科研熱點(diǎn)相關(guān)的作業(yè)練習(xí)可培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)調(diào)研能力、自主學(xué)習(xí)能力和邏輯創(chuàng)新能力，有助于學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高。

二、依托科研成果優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)是材料類專業(yè)本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，為了培養(yǎng)滿足社會需求的新世紀(jì)新型人才，需要緊跟社會需求將熱點(diǎn)的科研方向轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。例如將自己在電池方向的研究內(nèi)容轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。以鋰硫電池為例，其具有超高的理論能量密度，是最具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮滦蛢δ芟到y(tǒng)之一，然而這類電池容量衰減快，循環(huán)穩(wěn)定性不足限制了其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。在該實(shí)驗(yàn)課程的綜合實(shí)踐中，學(xué)生要利用所學(xué)基礎(chǔ)知識充分調(diào)研文獻(xiàn)，找到影響電池性能的根源，并尋求提高電池性能的有創(chuàng)新性的解決策略。然后通過與教師的溝通和討論，確立切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案并開展實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是教師自身的科研方向，教師本身對該研究方向具有很好的把握，因而可以給出有建設(shè)性的指導(dǎo)意見，并能指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的順利開展。將教師自身的科研內(nèi)容引入實(shí)踐教學(xué)中可以更好地提高學(xué)生的實(shí)踐能力，提高實(shí)踐教學(xué)水平，培養(yǎng)高水平的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才。

三、鼓勵本科生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新能力

教師應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生科研活動的鼓勵和指導(dǎo)，支持學(xué)生盡早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與一定的科研工作，通過親自實(shí)踐操作鍛煉學(xué)生的動手能力，鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，并通過文獻(xiàn)調(diào)研等方法去探究解決問題的方法，最終能夠提出切實(shí)可行的解決策略。通過一定的科研訓(xùn)練可提高學(xué)生的實(shí)踐能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力?？蒲袑?shí)踐訓(xùn)練使學(xué)生鞏固了課堂所學(xué)的理論知識，加深了對知識點(diǎn)的認(rèn)知和理解，同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和自我解決問題的能力[3]。例如，鋰電池是目前能源存儲與利用方向的研究熱點(diǎn)，在“物理化學(xué)”的電化學(xué)這一章中講到了電池，為了使學(xué)生更好的了解電池可以鼓勵學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自己親自設(shè)計(jì)和制作幾顆電池，這一過程可使學(xué)生充分了解電池的構(gòu)造和工作原理，在鞏固所學(xué)理論知識的同時(shí)深化對電池的認(rèn)知。鋰電池的性能要素包括電池容量、電壓和使用壽命等，可以鼓勵學(xué)生做對比試驗(yàn)探究影響電池性能的關(guān)鍵因素，激發(fā)學(xué)生的科研興趣。通過鼓勵學(xué)生參與科學(xué)研究既可促進(jìn)本科教學(xué)的開展，同時(shí)可幫助學(xué)生明確畢業(yè)后的發(fā)展方向，為以后繼續(xù)讀研深造做好準(zhǔn)備。

四、建設(shè)高水平的教學(xué)科研型師資隊(duì)伍

科研推動高等學(xué)校的教學(xué)水平的提高需要建設(shè)一支高水平的教學(xué)科研型教師隊(duì)伍。首先，需要幫助青年教師樹立正確的教學(xué)-科研理念。青年教師迫于高校職稱晉升的壓力往往過分注重自己科研水平的提高，甚至有人浮于教學(xué)，認(rèn)為教學(xué)會耽誤自己的科研。其實(shí)，教學(xué)和科研是相輔相成，相互統(tǒng)一的，而不是對立的。科研可以為教學(xué)提供良好的素材，支撐教學(xué)工作的有效開展，同時(shí)教學(xué)也可也以推動科研，教學(xué)工作的開展要求教師要具有淵博和扎實(shí)的知識，在教學(xué)準(zhǔn)備工作中教師在加深鞏固專業(yè)知識的同時(shí)還需要查閱大量的相關(guān)資料，這一過程的鍛煉可有助于教師科研靈感的激發(fā);同時(shí)，在教學(xué)工作的開展過程中，與學(xué)生的互動交流也會碰撞出新的科研想法。青年教師應(yīng)做到教學(xué)和科研并重，在努力做好科研工作的同時(shí)，也要注重自身教學(xué)能力的提高，通過積極向老教師學(xué)習(xí)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)努力提高自身的教學(xué)水平。

五、結(jié)論

科研育人是高等教育工作者的使命，也是時(shí)代發(fā)展的要求。加快教學(xué)科研型師資隊(duì)伍的建設(shè)，優(yōu)化教學(xué)課程設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，充分依托學(xué)科基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)科研成果向教學(xué)內(nèi)容的及時(shí)轉(zhuǎn)化，緊跟時(shí)代發(fā)展步伐培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高水平實(shí)踐和創(chuàng)新型專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)

[1]教高〔2019〕6號.關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見.

[2]舒龍龍，周耐根，王雨，等.材料類專業(yè)中科研融入教學(xué)法的應(yīng)用探索[J].教育教學(xué)論壇，2019，2：189-191.

[3]顧少軒，祝振奇，雷麗文，等.科教融合在材料化學(xué)本科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的探究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2019，46：128-129.

Study on the Promoting Effect of Scientific Research on the Teaching of Materials Majors

XIA Shui-xin，ZHENG Shi-you

（School of Materials Science and Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）

Abstract：The undergraduate teaching is the core part of higher education，which occupies the central position in the educational structure.For the practice-oriented materials majors，the ultimate goal is to cultivate new-typed applied technology talents.And higher requirements on students' practice and innovation ability of these majors are extremely necessary to satisfy the needs of social development.The introduction of scientific research achievement can enhance the students' interest in class，improve the quality of teaching，broaden the students' vision，and cultivate students' practical ability and innovation ability.

Key words：scientific research achievement;materials majors;undergraduate teaching;teaching quality