[摘要]实践教学是工程类高校教学的一个重要环节,它可以提高学生的实际动手操作能力,从而培养现代工程技术人才。本文结合上海工程技术大学的实际情况,主要阐述了科研和实践教学的关系、科研反哺实践教学的意义以及如何加强实验室教师队伍的科研力量。
[关键词]科研反哺实践教学实验教学人才培养
一、引言
实践教学指实验教学、实习实训以及课程设计,其中实验教学又包括课内实验与课外实验,实验类型包括验证性实验、综合性实验、设计性实验与创新性实验等。目前上海工程技术大学机械工程学院每学期大多数的实验均为验证性实验,实验模式统一、流程单调,无法发挥先进实验设备的最大功效。长此以往,学生的科研创新能力无法在高校中得到培养,实验指导教师的教学水平也只能停留在机械操纵仪器的层面上。为了解决这一问题,就必须加强实践教学的质量,使实验教学从单纯的验证性实验上升到综合型、设计性与创新性实验。而解决这一问题的关键就是提高实验教师的层次。因此,只有加强实验教师的科研力量才能更好地开展实验教学,做到提高实验层次,开发综合型、设计性、创新性的实验。
二、科研与实践教学的关系
首先要明确实践教学与理论教学的异同点。理论教学要求教师对所教课程的知识结构非常了解,主要以灌输书本上的知识为主,当然可以适当加些自己的研究成果作为辅助,但对本科生而言,主要以教授书本知识为主。实践教学与理论教学的相同点是教师讲授专业知识教给学生,但所不同的是,实践教学要求教师有一定的实际经验和技能,它能带给学生的是实践知识以及实验技能,让学生得到更多的是研究开发的技能和方法。因此实践教学对教师的要求要更高。
科研可以提高一个教师的科学探索精神和研发水平,教师通过科研可以将自己平时在理论教学或者实践教学中遇到的问题加以验证或解决,以达到运用科学研究手段验证旧理论和开发新成果的目的。通过科研,教师还可以掌握最新的专业知识和技能,促进教师学术能力和教学水平的提高。
三、科研反哺实践教学的意义
第一,教师通过科研掌握一定的先进实践技能,从而培养出具有实践经验的工程师型人才。我校的办学宗旨之一就是培养工程师型的人才,要求学生毕业后就能很快到企业胜任工作,因此实践教学在整个教学过程中就占据了很大比重。教师通过科研,了解当今最新的专业技术,从而可以在实验室中将这些技术手把手地传授给学生,使学生在学校中就能接触到今后企业中才能接触到的技能。
第二,开发实验仪器,做到针对性地教学。目前我校实验设备投入逐年加大,机械工程学院在近两年内建立了博世力士乐联合实验室、柔性制造实验室等大型实验室。这些实验设备无论在本地高校还是国内都是比较先进的,利用这些设备学院不但可以开展相关课程的课内实验,而且教师通过实验的开发,可以开展一系列的综合性实验。教师可以自己开发新的实验设备,或者有针对地对某些不符合教学要求的实验设备进行必要的改造,从而使实验设备发挥其最大的作用。教师通过这些项目,实际上是对实验设备的原理、性能等有了全面的了解,并且通过自己的研究,可以总结出一些具有实际意义的综合性,创新性实验,从而达到实践学生的目的。
第三,把科研项目转换为综合性实验。教师在接项目时,往往是该学科一个比较前沿,应该比较广泛的课题。教师完成项目,一方面可以帮助企业解决实际问题;另一方面,可以提高自己的学术水平与科研水平。但一个项目如果只停留在完成交付的水平,就不能对教学带来任何益处,而教师一旦将自己的科研成果融入到实验教学中去,就可以将自己的成果教授给学生,将科研转化为教学,让学生感受做项目的过程,一举两得。因此可以开展一系列项目性实验,如果项目比较复杂的话,可以抽取其中一小点,让学生利用实验室现有资源去完成,类似于布置给学生一个小课题,让他们去自己完成,最后以小论文的形式上交实验报告。这样,科研项目的完成,不仅仅使教师得益,更可以使学生的层次提高,科研的意义得到了升华。
四、加强实验室教师队伍的科研力量
实验室教师是从事实践教学的主要人员,因此实验室教师需既具备相关课程的基础理论知识,又要具备实践操作技能。但目前就我院来讲,实验室还处在起步发展阶段,实验室教师的层次水平还不够高,为了提高实验室教师队伍的整体层次,就必须对实验室教师进行业务培训和加强其科研力量。
实验室教师的科研可以是实验设备的开发、改造,实验项目的开发,也可以是横向课题。目前我院实验室教师的项目还是以实验设备的开发、改造,实验项目的开发等校内项目为主,以后逐步向横向课题靠近。通过对这些项目的开发,不仅可以使实验室教师对实验设备有更进一步的熟悉和了解,还可以提高实验室教师的专业水平和实践能力,有利于实践课程的教学。因此加强实验室教师的科研力量是实验室队伍建设的一个重要环节。
五、结语
钱学森曾经说过:“不会搞科研的教师不是一个合格的教师。”确实,如果一个教师不搞科研,那么他就成了一个教书机器,永远没有新理论与新思想,尤其对于从事实践教学的教师来说,更是如此。因此,一个从事实践教学的教师一定要抓住每一次科研机会,不断提高自己的专业水平和实践教学水平。
科研反哺教学浅谈科研反哺实践教学在很多人看来，地方新建本科院校长期存在着一些“矛盾”。比如，长期被视为教学型院校，教学和科研“被”刻板对立；大多是非硕士点单位，容易产生教师队伍对科研创新的需求增长与无学生可带之间的结构性矛盾；更为重要的是在学生层面，学生对新事物和新技术“求知”欲望与传统的灌输式教学模式之间的矛盾对立越来越凸显，学校整体层面又缺乏全面提升学生创新思维能力的创新性教学体系。
“这些矛盾让地方新建本科院校的学生创新能力培养变得扑朔迷离，大家先是在‘应用’和‘创新’之间游移不定，随后又在如何提升学生的创新能力上产生了新的困惑。”xxx微纳米能量储存与转换重点实验室主任、许昌学院副院长郑直坦言。
回应需求
构建开放实践创新教育体系
20xx年，郑直牵头组建了许昌学院第一个研究院所——表面微纳米材料研究所。研究所成立后，很快引进了一批具有较强科研能力的博士及科研人员，逐渐在纳米技术和清洁能源的基础与应用研究方面凝练出了一定特色。“当时，老师‘带’学生的热情比较高，大家在想没有研究生，我们是不是可以‘带’本科生，尝试培养本科生的科研创新能力？”当时在材料所工作的张艳鸽教授回忆。
20xx年，研究所设置了一门“开放实践创新”课，这门“课”没有固定的课表和教室，从化学等相关专业选拔、招募了一些学生进入老师的实验室，尝试以导师制的形式训练本科生的科研和创新能力。结果，学生的踊跃程度超出了团队成员的想象。这时，他们才意识到，长期以来本科生的内心对创新的渴望有可能在某种程度上是被忽视的，而这门课对这种渴望无疑是一种正面呼应。
20xx年，学校向应用型转型提速，进行了部分院系调整，在表面微纳米材料研究所的基础上，正式成立了新材料与能源学院。这下终于有了自己的学生。
学院逐步设置了材料科学与工程、纳米材料与技术、新能源材料与器件等本科专业，“xxx微纳米能量储存与转换材料重点实验室”“xxx国际联合实验室”等优势科研平台也先后“落户”，学院博士、副高以上高层次人才占比80%，拥有两个xxx创新型科技团队、两个xxx高校科技创新团队，院（所）聚焦微纳米结构材料在太阳能电池、锂离子电池、光催化环境治理等领域的应用开展相关研发工作，在能量储存与转换方面形成了鲜明特色。
如何打通科研和教学的关系，把院所的科研优势反哺到教学中，成为年轻的新材料与能源学院进行人才培养的一个支点。团队意识到：学生的创新能力培养仅靠一门课程是远远不够的，必须要成系统。
深入思考之后，学院拿出了开放实践创新课程的“升级版”方案：“OPCE”。“OPCE”是Open，Practical，andCreativeEducation的缩写，即开放实践创新教育体系。学院希望通过科研反哺教学，以解决科研与教学矛盾为出发点，以教师群体科学研究能力提升为动力，以学生直接参与教师科研创新为路径，以教师创新性（应用型）研究引领和带动学生主动思考，开发学生创新性思维和解决实际问题的能力。
开放实践创新平台课程由原来的一门课拓展为课程体系，学院建立了创新实验课程平台、科学创新实验平台和工程技能拓展平台；由原来部分学生参与变为全员参与、分类培养。“按照规划，学生从大二开始进入教师科研实验室，课程分基础训练、技能提升和创新设计等三个实施阶段，实行项目化管理。一般情况下，每位老师带3—4名学生，根据教师研究方向和学生自身兴趣，师生之间进行双向选择。”新材料与能源学院院长高远浩介绍。
项目驱动
开发学生的创新性思维
师生共同的研究志趣成为课程的推动力，教师的研究方向“催生”了学生新的创意。
2019届学生王家稷在大一时就了解到杨晓刚老师的研究方向是纳米材料在太阳能分解水制氢方面的应用研究，他很感兴趣，并在第四学期进入了杨晓刚的课题组。在两年多的时间里，实验—发现问题—分析原因—查阅文献—请教老师—讨论—实验……成为了他的“日常”。在杨晓刚指导下，他开始关注铁锈废弃物循环利用这一问题，发现利用草酸作为传输剂、以硝酸钠作为表面电荷调控剂，可以将铁锈通过水热法传输到FTO导电薄膜上，“变废为宝”制备得到具有（光）电活性的氧化铁薄膜，并成功应用于光电或电催化分解水制氢的阳极材料。该成果发表在ACSSustainableChem.Eng.期刊上，影响因子6.1。王家稷是第一作者。
在学校，像他一样在本科阶段就在知名期刊上发表论文的学生还有不少。近年来，学院在校本科生参与发表SCI收录学术论文80余篇，获得授权国家发明专利27件。学生还先后在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生创业大赛等国家级比赛中获国家级奖励32项，省部级奖励29项。
“学生们在实验中不断尝试，通过分析原因，优化方案、反复实验，问题得以解决。在这个过程中，他们迅速成长，对科研的兴趣也慢慢建立起来了。”教师何伟伟说。
“OPCE”方案还建立了较为完善的评价体系，与其他院系本科生仅需完成毕业论文不同，学院学生每学期需上交一篇项目进展报告，每学年需上交一篇学年论文，学年论文的考评成绩作为学生获取相应学分的主要依据，学院还鼓励学生把学年论文整理成学术论文或专利。学习过程看似处处充满压力，却让学生们在经历了数次挫败与成功后离科学之门又近了一步。
聚焦实践
培养学生问题意识
“‘OPCE’体系的创新人才培养目标定位在新技术元素的探知能力、知识与技术的集成能力、创新组织的宏思维能力和技术反思能力这四个能力的交叉融合上，也就是要面向生产实践，去培养敢于提出问题、勇于创新，善于解决问题的人。”这个体系的提出者之一贾晓红这么认为。
超硬材料是许昌的四大特色产业之一，学生主导完成的“预合金粉末流动性检测方法与控制标准”课题，为企业的质量控制标准规范化提供了理论依据和数据支撑；学生与企业研发人员共同研发的“金刚石工具用预合金粉加工性能调控”装置，已在黄河旋风金属粉末公司应用推广，使该公司产品一次交验合格率从52%提高到88%。
2013和2014级本科生卢强、高广进、吴亚娟等参与的“微纳米金属氧化物在钧瓷釉料的应用及产业化”“稀土金属微纳米材料在钧瓷釉中的应用与产业化”等项目通过对传统钧瓷釉料的科学分析，将纳米材料与传统釉料结合，成功研发了一系列的钧瓷产品，提高了钧瓷的艺术观赏价值，“纳钧”的研发为企业解决了技术难题。
科研和教学的融合在无形中产生了一种新的双向作用力，受益的不仅是学生，“OPCE”体系最终实现了良性互动。在全面推动创新型人才培养质量提高的同时，教师团队近年来也获得了近30项国家自然科学基金资助，“OPCE”育人体系在学校其他理工科院系得以推广。
“如果失去了创新，即使把工厂、车间搬到了校园，抑或是把课堂搬进了厂房车间，都只能是解一时之渴，难成长远之计，培养的学生也难以适应日新月异的科技进步和社会发展。‘钱学森之问’从来都没有只针对双一流大学，地方本科院校也应勇立潮头，担当创新型人才培养的重任。”许昌学院院长岳修峰说。
科研反哺教学浅谈科研反哺实践教学目前，我校教师约50项课题研究成果进入20门课程教学过程，8门课程实现了科研成果进教材。”近日，北京中医药大学党委书记谷晓红在接受采访时说。据了解，北京中医药大学鼓励教师将科研成果融入本科生教学培养，形成了“科研反哺教学”的中医专业教育特色。
据该校中医学院院长李峰介绍，学校基于“人心向学”的办学理念，依托于中医学和中西医结合两个“双一流”建设学科，从3个层面探索“科研反哺教学”的途径和方法：一是科研成果进课堂，基础课程教师在国家“973”计划、国家自然科学基金项目、科技攻关项目等约50项课题中的研究成果，进入“中医基础理论”“中医诊断学”“方剂学”“中医体质学”“伤寒论”“温病学”“中医内科学”等20门课程的教学过程；二是科研成果进教材，目前有8门课程实现了科研成果进教材；三是科研成果全方位渗透，学校组织“名师大讲堂”“岐黄讲坛”等学术活动，邀请校内外名师名家为本科生开展多种形式的讲座，将各自团队的研究成果对本科生进行宣讲，以提高本科生的科研兴趣，熏陶和影响本科生科研思路的形成和科研思维的建立。
该校终身教授、国医大师王琦认为：“‘科研反哺教学’是创新大学教育的重要路径，有利于克服教学和科研分立状态，形成相互促进、相互滋养、相互支撑的关系。”以他所创立的新兴学科中医体质学为例，目前已开设了3门本科生课程、4门研究生课程。在本科课程“中医体质学”中讲授的“中医体质学四个基本原理、三个关键科学问题”，是国家“973”计划“基于因人制宜思想的中医体质理论基础研究”的研究成果。
该校中医学院党委书记孙传新告诉记者，目前，“科研反哺教学”的探索在人才培养方面已初见成效。“近5年，中医学院教师共承担省部级以上科研项目167项，总经费约8250万元。20xx年，本科生103人次参与了基本科研业务，涉及项目71个，资助总额380万元。近年来，本科生获创新创业类项目资助约200项，参与的学生超过1300人。”
北京中医药大学校长徐安龙表示：“教学为科研培养人才，科研则为人才培养提供学术思维锻炼的平台，以提升人才成长的独立性和悟性，最终达到反哺教学的目的，是提升大学社会服务能力和社会影响力、参与公共卫生能力和大学生社会实践能力的重要举措。
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