科研促进材料类专业本科教学的探索

夏水鑫 郑时有

[摘 要] 本科教学工作是高等教育的主体和核心。以实践为主导的材料类专业培養的是新世纪新型应用技术人才，因而对学生实践和创新能力提出了更高的要求。将科学研究成果引入课堂，实现教学与科研的紧密有效结合不但可以增强课程的趣味性、提高教学质量，而且还可以拓宽学生的视野、培养学生的实践能力和创新能力。

[关键词] 科研成果;材料类专业;本科教学;教学质量

[作者简介] 夏水鑫（1987—），女，山东淄博人，博士，上海理工大学材料科学与工程学院讲师，主要从事新能源材料与器件研究;郑时有（1974—），男，江西上饶人，博士，上海理工大学材料科学与工程学院、上海“东方学者”特聘教授，主要从事新能源材料与器件的研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）38-0213-02    [收稿日期] 2020-03-13

材料类专业是一类应用型的工科专业，培养的是具有创新能力的实践型和应用技术型人才。传统的材料类专业的教学体制和教学方式对实践教学的重视不够，而且教学内容陈旧落后，远远跟不上科学技术的飞速发展，导致培养的学生与社会实践严重脱节，学生学到的技能在实际生产中用不上，不能满足当代社会对创新型人才的需求。因此，深化材料类专业的教学改革，优化课程体系设计和教学方式具有重要的意义。特别是科研对推动教学工作的开展具有重要的推动作用，强化科研育人，推动科研反哺教学，促进最新科研成果转化为教学内容不仅是教育部对全国高校的要求[1]，更是时代发展对高等教育的要求。本文对科研促进材料类专业本科教学工作开展的总结如下;

一、以最新科研成果为导向优化课程教学，增强课程趣味性，调动学生学习的积极性

传统的材料类教学方式通常是课堂理论授课为主，课程抽象且枯燥乏味，学生学习积极性不高，且常常处于被动接受的状态，对课堂理论知识通常并没有真正理解和消化，教学效果不佳，而且课堂所教内容陈旧，与实际应用脱节严重。而激发学生的学习兴趣使学生从被动接受转变为主动求知则可以很大程度上提高教学质量，这就要求教师要积极优化课程设计，立足于最新科研成果，将课程内容与科研成果相融合[2]，增强课程的趣味性和实用性，使学生深刻体会到专业课程学习的意义和应用价值。通过充分调动学生的主观能动性，联系实际科研成果实例使学生对课程内容充分理解并消化。例如，在“材料选择与设计”课程教学中可引入二氧化碳催化还原这一科研热点，制备该反应体系的纳米催化材料，首先是选材料，要选择活性位点，金属活性位点包括贵金属和过渡金属两类，贵金属活性通常要远高于过渡金属，然而其价格昂贵。对于工业催化来讲，材料选择的原则是在保证性能的同时要具有一定的可接受的成本，因此，工业上会优选低成本的过渡金属作为活性中心;同时为了满足工业生产的需求，往往需要对材料进行进一步的结构设计以提高材料整体的催化性能和循环使用寿命。同理，在材料设计方面首选还是简单易操作、成本低、易于规模放大且适用于大规模工业生产的技术和工艺。通过以当前科研工作热点实例为切入点，引导课堂教学内容逐层展开，使学生对所学专业知识更容易理解和接受。科研成果的引入不仅可以丰富课堂教学、弥补课堂所学与最新科学研究之间的“断层”，而且增加了教师和学生之间的互动，活跃了课堂气氛，拓展了学生的视野，使学生深化了对专业理论知识的理解和认知，同时还有助于学生创新思维能力的培养。另外，优化课后作业的形式和内容也同样重要，除了常规的理论相关的作业内容，还应积极引入与科研热点相关的开放型的作业，通过科研热点相关的作业练习可培养学生的文献调研能力、自主学习能力和逻辑创新能力，有助于学生综合素养的培养和提高。

二、依托科研成果优化实践教学

实践教学是材料类专业本科教学的重要环节，为了培养满足社会需求的新世纪新型人才，需要紧跟社会需求将热点的科研方向转化为实验教学内容。例如将自己在电池方向的研究内容转化为相应的实验教学内容。以锂硫电池为例，其具有超高的理论能量密度，是最具发展潜力的下一代新型储能系统之一，然而这类电池容量衰减快，循环稳定性不足限制了其大规模工业应用。在该实验课程的综合实践中，学生要利用所学基础知识充分调研文献，找到影响电池性能的根源，并寻求提高电池性能的有创新性的解决策略。然后通过与教师的沟通和讨论，确立切实可行的实验方案并开展实验。由于实验内容是教师自身的科研方向，教师本身对该研究方向具有很好的把握，因而可以给出有建设性的指导意见，并能指导实验的顺利开展。将教师自身的科研内容引入实践教学中可以更好地提高学生的实践能力，提高实践教学水平，培养高水平的应用型专业技术人才。

三、鼓励本科生早进实验室，培养学生的实践、创新能力

教师应加强对学生科研活动的鼓励和指导，支持学生尽早进入实验室参与一定的科研工作，通过亲自实践操作锻炼学生的动手能力，鼓励学生在实践中发现问题，并通过文献调研等方法去探究解决问题的方法，最终能够提出切实可行的解决策略。通过一定的科研训练可提高学生的实践能力和发现问题、分析问题和解决问题的自主学习和创新能力。科研实践训练使学生巩固了课堂所学的理论知识，加深了对知识点的认知和理解，同时还可以培养学生严谨的学习态度和自我解决问题的能力[3]。例如，锂电池是目前能源存储与利用方向的研究热点，在“物理化学”的电化学这一章中讲到了电池，为了使学生更好的了解电池可以鼓励学生进入实验室自己亲自设计和制作几颗电池，这一过程可使学生充分了解电池的构造和工作原理，在巩固所学理论知识的同时深化对电池的认知。锂电池的性能要素包括电池容量、电压和使用寿命等，可以鼓励学生做对比试验探究影响电池性能的关键因素，激发学生的科研兴趣。通过鼓励学生参与科学研究既可促进本科教学的开展，同时可帮助学生明确毕业后的发展方向，为以后继续读研深造做好准备。

四、建设高水平的教学科研型师资队伍

科研推動高等学校的教学水平的提高需要建设一支高水平的教学科研型教师队伍。首先，需要帮助青年教师树立正确的教学-科研理念。青年教师迫于高校职称晋升的压力往往过分注重自己科研水平的提高，甚至有人浮于教学，认为教学会耽误自己的科研。其实，教学和科研是相辅相成，相互统一的，而不是对立的。科研可以为教学提供良好的素材，支撑教学工作的有效开展，同时教学也可也以推动科研，教学工作的开展要求教师要具有渊博和扎实的知识，在教学准备工作中教师在加深巩固专业知识的同时还需要查阅大量的相关资料，这一过程的锻炼可有助于教师科研灵感的激发;同时，在教学工作的开展过程中，与学生的互动交流也会碰撞出新的科研想法。青年教师应做到教学和科研并重，在努力做好科研工作的同时，也要注重自身教学能力的提高，通过积极向老教师学习教学的经验努力提高自身的教学水平。

五、结论

科研育人是高等教育工作者的使命，也是时代发展的要求。加快教学科研型师资队伍的建设，优化教学课程设计和教学方法，充分依托学科基础，实现科研成果向教学内容的及时转化，紧跟时代发展步伐培养适应社会需求的高水平实践和创新型专业人才。

参考文献

[1]教高〔2019〕6号.关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见.

[2]舒龙龙，周耐根，王雨，等.材料类专业中科研融入教学法的应用探索[J].教育教学论坛，2019，2：189-191.

[3]顾少轩，祝振奇，雷丽文，等.科教融合在材料化学本科专业创新人才培养中的探究与实践[J].教育教学论坛，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