科研成果转化为本科生教学资源的探索

徐 丰，杨青胜，于 俊，胡惠敏

(湖北师范大学 机电与控制工程学院，湖北 黄石 435002)

0 引言

在“大众创业、万众创新”的形势下，不少新兴行业接踵而生，对于大学生来说，既是机遇也是挑战，新形势对大学生的创新创业能力要求越来越高，市场强化了本科院校对于学生创新能力的培养要求。近年来针对我校师范院校的转型发展和本科教学审核评估工作的要求，对教师科研成果转化成教学资源有了新的考核标准，学校鼓励教师将科研项目或成果转化为学生的教学资源，寻求多种转化方式提高学生创新能力。将教师科研项目或成果转化为本科生教学资源，这对提高学生专业素养和创新能力有重要作用。本文结合对我校机电与控制工程学院工业设计专业学生教学指导，探讨科研成果转化为本科生教学资源的途径和应用。

1 科研驱动实践教学的特点

1.1 将科研成果引入教学激发学生创新意识

以往课堂上教授的知识通常理论性强、实操难度大，导致有些学生积极性不高，不愿意去思考，很难通过参与度不高的学习模式去培养创新能力。如果将老师的科研项目或成果融入到教学，在课堂上给学生讲解前沿知识和所做的工作，通过新的知识激发学生兴趣，鼓励学生参与进来，通过对教师成果案例的学习，主动去收集查阅相关资料，寻找研究方向并确定方向，直至设计方案，最终完成整个课题，在反复思考和分析改进中不断探索创新。

1.2 科研和教学的互相协调

大学教师日常教学工作繁多，此外还要承担大量的科研任务，通过多年的教学研究工作，积累了不少研究经验和成果。教师在教学中把最前沿的信息和科技带到课堂上，学生接收的不再是书本上传统老旧的知识，新知识激发了强烈的求知欲和好奇心。教师的科研课题转化成了教学内容，学生参与老师课题，在教师的鼓励和引导下不断探索增强创新意识。近年来，机电学院以实践教学改革为切入点完善人才培养方案，积极寻找提高学生的实践能力和创新能力的思路，结合学院工科特性，依据教师的科研项目、产学研工作及科研平台，对专业课程体系进行了改革。采取了一些有效措施激励教师将科研成果转化为创新实践教学资源，激发教师转化的积极性和主动性，在科研与教学之间建立了纽带。经过几年的摸索和实施，取得了一些明显的效果，现以工业设计专业为例，根据该专业的特性，主要进行应用研究，通过设计作品解决实际问题，申请专利对成果进行保护。表1为本专业学生进行科学研究取得的部分成果。

表1 教师指导学生发表专利一览表

2 科研成果转化为实践教学的方式

机电学院2017版工业设计专业的人才培养方案对学生的创新能力提出了更高的要求，对学生创新能力的考核也发生了变化，通过课程体系调整、改进教学手段和教学方法，加大校企合作和产学研结合。学院不断完善实践课程体系，增加实践环节的占比和选择的灵活性，积极倡导教师将科研项目或成果转化成学生的教学资源，实现了选择的多重性，学生通过课堂及自主参入项目的形式来促进教学相长。

2.1 具体实施方法

工业设计专业从2014年开始招生，是机电学院的新专业，为了锻炼实践操作能力加快专业发展，班上同学自发成立了“一点创意”工作小组，主要通过课余时间学习手绘和相关绘图软件，学习组进一步通过做课题去提升专业素质。课题来源有学科竞赛、课程设计或网络自拟题目等，还有一些课题来自本专业教师的科研项目，教师依托学习组这个小平台将科研项目转化为学生学习资源。把大课题划分成几个适合本科生的小课题，然后由学生间相互合作完成。按照学期及学生学业进展进行难易程度划分，逐渐形成高年级带低年级的模式，通过这种方式，很多做课题的经验和方法都得以传承。老师给出课题后，由学生进行探索性方案设计，其中要经历选题、课题论证、调研、资料准备、画草图、选材料、建立模型、论证及总结等环节，在整个过程中，通过团队合作和主动学习激发学生创新能力，当然还有竞争与挑战，学生的心理素质也得以强化。最后可以将相对成熟的课题进一步转化成大学生创新创业项目、本科生科研立项项目、课程设计甚至是毕业设计的课题。

2.2 科研成果推进实践教学案例

2.2.1 以大学生创新创业环节为例 节能环保是一个热门话题，学院老师把相关的“绿色照明”节能项目拆分成几个课题供学生学习，通过对比把好的方案延伸为大学生创新创业项目的题材。先是手绘草图方案，然后采用Rhino三维软件建模，Keyshot渲染插件进行渲染，通过选用环保节能材料及工艺设计出既能满足家庭个性化风格需求、整体环境协调又节能绿色的家用灯具。通过对该课题的学习研究，学生成功获批2018年省级大学生创新创业训练项目(基于Rhino三维建模技术的绿色照明灯具设计，项目编号201810513070)，经过一年多的努力设计多款灯具并申请了外观专利，该项目在2019年大创结题答辩中获批优秀项目。

2.2.2 以课程设计环节为例 课程设计的目的是考察学生对理论知识的综合应用能力，通过做一些具体的小设计建立学生工程设计的整体概念，了解整体研究的流程。加深对理论知识的理解，强化动手能力，在此过程中还能培养学生的分工与合作意识。将教师的科研项目转化为课程设计课题，将较大的项目分成若干小课题，把这些小课题按照组别分配给学生，通过多个小组的合作把整个项目又串接起来。通过多门课程设计的不断积累，学生专业技能和综合应用能力都能大大提高，为后期的毕业设计积累经验。

2.2.3 以毕业设计环节为例 毕业设计是检验教学工作最后也是最重要的一个环节，通过前面的调研和实践积累，在毕业设计选题时选取了目前比较受关注的老年群体、儿童及校园用品为对象。有了之前的课题经验，在毕业设计过程中思路也更清晰，方案设计较一般同学也更有新意。如为老年人设计助行用品，为儿童设计玩具，为校园设计公共座椅及宿舍收纳盒，设计效果都比较令人满意。学生前期的实践为课题的研究提供了必要的知识储备，提升了实践创新能力和研究方法，起到了科研成果驱动教学的作用。

2.3 具体成果展示

现以部分学生成果为例说明，图1和图2 为回形旋转衣架外观专利设计图(专利号ZL 201730084612.8)。根据经验，在使用普通衣架时，大件厚衣物晾晒时不容易晒干，主要是衣服较厚实，衣服的前胸部分更容易与后背部分贴合到一起，导致衣物内部与空气接触大大减小，水分不易挥发。为了改善这个问题，受到回形针支脚结构的启发，把衣架的支撑部分设计成回形针那种开合的形式。把衣物挂到衣架上后，手工把支脚打开，加大支撑力度，这样衣服就不会贴合到一起。此外，这种支脚的结构很方便晾晒袜子或轻薄小物件，夹紧后不容易被风刮落。

图1 回形旋转衣架打开结构图

图2 回形旋转衣架闭合结构图

图3和图4为多层肥皂盒外观专利使用状态示意图(专利号ZL 201730669333.8)，设计灵感源于家庭多个肥皂盒的使用造成杂乱及多占用空间的现象。市面上售卖的一般是单个肥皂盒，然而实际家庭使用时为避免细菌间交叉传播通常会用到多块肥皂，有大人皂、小孩皂、香皂及洗衣皂等，这时就会用到多个肥皂盒，购买成本也较高。为了收纳简单节省空间，该款肥皂盒设计成旋转样式，将多个普通肥皂盒叠加在一起，整体采用透明的草绿色调，直观又清雅，使用过程中根据需要自由旋转选择肥皂，这种结构可以更合理地节省空间，美观实用，造价低。

图3 多层肥皂盒打开结构图

图4 多层肥皂盒闭合结构图

图5为圆形组合餐盘实用新型专利使用状态示意图(专利号ZL 201620910956.X)，多人就餐时因为菜品较多很容易出现菜盘堆叠的情况，针对该现象设计了一款圆形组合餐盘。通过对圆面采取一定方式的切割构成一套餐盘。可以按照餐桌的实际规格大小选择相应尺寸的圆形组合餐盘，中间空出来的位置可以放火锅、干锅、果盘等大件菜品，圆形组合餐盘排列美观，可以更合理的节省空间。该款设计采用的拼接结构，边缘有一定的衔接要求，对于菜盘的摆放位置有些限制，如果摆放不当，整体效果可能不理想。

图5 圆形组合餐盘使用状态示意图

3 结语

结合我校转型发展和本科教学审核评估工作的实际，通过大创项目、本科生科研立项、课程设计及毕业设计等多种形式将教师的科研项目转化成本科生的教学资源，对学生专业素质和综合应用技能的提高都有明显效果。对于教师来说，科研成果的转化反过来也可以促进教学提升，教师在指导学生做课题的过程中，能更直接了解学生学习中的不足和短板，方便在今后的教学中更有效去改善教学内容和方法。科研成果转化为教学资源不仅能培养本科生创新能力，而且能促进教师教学水平的提高，有助于工科院校的良性发展，为下一轮新的审核评估奠定基础。