一流专业建设背景下科研反哺教学的深度探索与实践

王茂榕 赵秋玲 张帅一 高 鹏 王 霞*

（青岛科技大学数理学院 山东·青岛 266001）

自2019年开始国家公布本科一流专业建设计划[1,2]，文件中公布的一流本科专业建设点的申报条件可汇总为以下几点：明确专业定位、规范化专业管理、突出改革成效、夯实师资力量完善教师团队、坚持高质量学生的培养。满足条件即可申报，目前两轮申报已结束，其中2020相比2019国家级建设点和省级建设点数量都有所下降，国家级占比有所提升。从目前的现实情况来分析，获批专业的教师团队对一流专业的认识、对后续培养方案修订以及通过何种有效途径去提升高校的深层内涵的发展，高等教育强国梦等方面还存在很多的迷茫，几年的建设期是否能有效的提升对学生的高素质培养都需要进一步实践和探讨。

图1：2019-2020一流专业建设点占比分布

1 科研反哺教学的积极作用

科学研究与大学教育是一个经常被谈起的话题，大学教育是高校培育国家栋梁的本职工作，同样科学研究也是高校的核心工作之一[3]。不乏科研为主型高校，但大部分高校需兼顾权衡科研与教学的发展，以寻求高质量的科研与教学水平。科研人员需要具备全面专业的技术知识储备及经验，教学工作又要求教师掌握正确的教学方法，懂得与学生沟通，善于精准表达与讲授等技能。在一流专业建设背景下，高校教师更应该注重科研与教学并举，以讲授专业基础知识为依托，注入本领域内的高精尖技术，让学生课堂变得活跃[4]。通过科研反哺教学，提升学生的学习效果，反之，通过教学效果的提升来促进教师自身科研方面的发展。最终实现科研与教学的互哺与统一。

2 科研反哺教学的深度实施

科研工作中，诸如前沿技术、新的研究手段、发现问题解决问题的能力等，如何将这些元素注入到教学中是值得深思的问题。科研离不开创新，学生创新意识和创新品质的培养且是国家对专业创新性人才培养的要求。在科研反哺教学的深度实施层面，这里以本校一流专业建设点应用物理学专业的《光电子学》这门光电类专业课为例开展相关工作，从创新理念和创新型思维入手，调整以往的课程教学内容，培育具有创新精神的光电人才。

分别从三个方面——教学重点难点、科技前沿分析和综合实践操作来开展工作。实现途径分别为：重点难点通过软件技能学习/理论仿真以新的易懂的形式呈现出来；通过对科技前沿课题分组讨论，学会发现问题、分析问题、解决问题，形成学习报告，并最终尝试提出新的观点或想法；通过探究一些典型综合性实验，改善动手能力，理论结合实践来体现创新性思维。最终实现具有个人创新思维、协作创新能力及实践探索创新能力的综合性专业人才。

2.1 专业建设中的本科生导师制

为适应教育教学改革的需要，实现全员、全方位、全过程育人。我校应用物理学专业自2014级就启动了本科生“导师制”的培养模式，为本专业的每位同学配备了导师，开展个性化定制学习。本科生导师制是指学生在大学本科学习阶段，由指导教师负责对学生的政治思想、学习方法和专业发展方向等方面进行指导的一种教学管理模式。实行导师制的目的在于充分发挥教师在教育中的主导作用，把因材施教的原则落实到每个学生身上。而担任本科生导师的各位老师大部分都博士毕业于国内外著名大学，具有多年丰富的教学、科研经验，主持或参与过国家省级基金项目。学生根据自己的学习兴趣和老师的研究方向进行师生互选。在导师指导下顺利完成专业课程学习的同时，提升学生的科学研究兴趣，可以随导师参与实际科学研究直至进入毕业设计阶段，及早培育科研能力和创新思维，形成一种“学习—生活—科研”多渠道沟通形式。

2.2 多元化课堂教学设计

传统课堂教学很难突破书本知识的局限，学生学习也难以获取到学科前沿的内容。针对不同专业课的不同特征，全面梳理和设计课程教学内容，结合专业课教学过程中的重点难点问题，引导学生从新的角度用新的方式去灵活呈现课程中难以理解的理论知识。专业课学习中关键性理论的推导和复杂定律公式等，学生不易理解，单独考死记硬背根本无法深入理解物理学内涵。但如果能够结合专业科研仿真软件，来实现专业课中典型难点理论的可视化重现，让学生体会新方法的价值，培养学生的创新性思维。几个典型设计案例如下：

（1）科研辅助手段的引入——专业仿真软件，引导和教育学生利用软件来实现专业课中典型难点理论的可视化重现，培养学生的独立思考的能力。例如：《光电子学》第一张光源部分激光上下能级粒子数反转及激光脉冲的调制原理，激光原理是重点和难点之一，仅仅靠课程的讲解，一些较为抽象的过程不易理解。学生自发组成几个小组，通过自学编程，结合所学的激光原理，形象的实现了粒子数反转和激光脉冲的调制工作，将传统理论形象的以图形的方式展现出来，如图2所示。

图2：激光粒子数反转和调制过程图

（2）分组式课题讨论。共享专业领域内的前沿科研技术与方法，将前沿的科技创新技术、创新理念引入课堂，融合科研于教学。通过给定前沿科技领域方向，学生自发根据兴趣爱好分组讨论探究，进而孕育出新观念。在不脱离原教学内容与进度的前提下，又能联系到实际科研，使学生在亲身参加面向生产或科研实际研究中，不仅思维方法得到一次全面的训练，又学习掌握了本专业的最新研究方法。以应用物理学专业课《光电子学》为例，可围绕光电子技术在工业激光加工、光纤通信、光纤传感以及最新前沿领域的太赫兹技术等方面的重要应用。通过对新事物的检索、了解最新光电子技术领域动态，最终针对一个固定的方向，提出问题、分析问题并解决问题，锻炼学生协作创新能力。训练效果以结题报告和总结报告为准去评判。

（3）综合性创新实验。在原有专业课实验的基础上，开展综合性实验的设计与探索。实践教学也是专业教学的重要内容，是树立学生实践观念，培养学生创新思维、创新意识和分析、解决实际问题能力的重要环节，是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径。尽管现有的实践教学体系取得了一些进步，但仍存在着诸多问题，如实验设备模块程度高，学生更多的是通过现象观察去体会理论。开展综合性专业实验的探索与尝试，能够打破实验单一性，如将光-机-电等不同交叉内容融合到一个实验项目中，体会前期的设计与动手操作能力的重要性。通过融合专业课程中综合性较强章节的知识点或相关几门课程的知识点整合在一起，利用多种实验手段和方法，对实验项目进行性能指标的测量与评价，或使学生根据自己的专业知识，自主选题，自己独立设计实验方案，促进学生综合运用课程群的相关知识和实验技巧，达到培养学生融会贯通科学知识、促进科学思维和创新意识的目标。

3 总结与展望

一流专业建设目标应符合国家对专业型人才的需要。因此，在专业建设及教学中亦可引入新的元素。科研反哺教学作为给课堂注入新活力的方法，可以使课堂更加丰富多彩，同时为学生开阔了专业视野。配合理论结合实际，通过综合性实验的设计与探索，挖掘细节，利于培育学生的动手操作能力和科技创新意识。在未来一流专业建设中，应当兼收并蓄，集思广益，才能有所突破，有所创新。