融入科研最新研究成果 提升专业课程教学质量

姜巨福 王迎 袁林 王小松 孙宇

摘  要：教学和科研是高等学校的两项核心工作，如何有效處理好科研与教学的关系是高校发展的关键。科研发展对专业课程教学水平和授课质量的提升非常关键。材料成型及控制工程专业课程是材料科学与工程一级学科教学体系的重要组成部分，对培养材料成型及控制工程专业方面人才起着举足轻重的作用。该文中作者将围绕如何将科研成果深度融入材料成型及控制工程专业课程教学中提升教学质量开展讨论，提出相应措施，目的是实现教学与科研相长，为一流大学和一流学科的发展提供支撑。

关键词：教学质量；科研成果；材料成型及控制工程；专业课；教学水平

中图分类号：G640        文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2023）30-0027-05

Abstract： Teaching and scientific research are two key tasks in colleges and universities. How to deal with the relationship between scientific research and teaching effectively is the key to the development of colleges and universities. The development of scientific research is very key to the improvement of professional curriculum teaching level and teaching quality. The specialized course of material forming and control engineering is an important part of the teaching system of the first-level discipline of materials science and engineering， and plays a decisive role in cultivating talents in the field of material forming and control engineering. In this paper， the author will discuss how to deeply integrate scientific research results into the teaching of material forming and control engineering courses to improve the teaching quality， and put forward corresponding measures， with the aim of realizing the integration of teaching and research， and providing support for the development of first-class universities and first-class disciplines.

Keywords： teaching quality; research achievement; material forming and control engineering; professional courses; teaching level

科研创新是国家发展和民族振兴的灵魂，人才是从事科研创新活动的承载者和实施人，在从事科研创新活动中扮演着重要的角色。高等学校是培养人才的重要场所，在高校中教学和科研是两项重要的工作。教学的目的就是培养高素质人才，科研在人才培养方面的作用也很大。一个真正高水平大学应该是教学与科研并重，相互依存，不可分割。忽略科研的教学和忽略教学的科研都是不可取的。加强教学与科研的联系，在科学研究中开展教学活动，教学出题， 科研求解，以科研成果支持教学改革， 教学与科研互动， 教学与科研互相促进[1]。教学工作始终是高校的中心工作，而科研的氛围和环境能培养人的创新能力和科学素养，可以促进高校教学水平的提高，单纯依赖教学的人才培养模式很难适应我国经济转型背景下的人才需求，所以教学与科研的统一是高校的必然选择[2]。实质上，当教师从教学过程中发现研究问题，继而深入探究，就已经进入科研流程，其路径是“在教学过程中发现问题—深入研究探索—对教学产生积极影响”，所以科学研究在该路径中扮演着实质性角色[3]。采用平衡教学和科研的思路和改革教学的评价体系都是教学与科研相互提升的重要手段[4]。高校科研的作用并不是弱化教学的功能，而是要为教学服务，是对人才培养提出了更高的要求，所以的科研是具有教育性特征的[5]。在高校也一定程度存在高校“重科研、轻教学”的现象。可以通过树立全局意识、加大教学投入、积极推进科教融合改革、加强教学与科研的互动以及完善教师与教学评价体系等措施，有效平衡教学与科研的关系[6]。其实，最有效的教学与科研结合应该是在教学中不断融入科研的最新成果，科研反哺教学，提高教学水平。这其中最有效的课程载体就是专业课程，因为专业课程中涉及的科研成果最多、最直接。所以，本文着重从材料成型及控制工程专业课程方面，介绍如何将科研最新成果融入专业课程教学当中，达到教学与科研相长的效果。

一  基于课程教学特点和科研内容特征，探索科研最新成果和专业课程的深入融合模式

一个有效的科研融入教学的模式对加强科研与教学的关系非常重要[7-8]。因为一个有效的融入模式能够使教学和科研相互促进，相得益彰。脱离科研的教学和脱离教学的科研都不是高等学校发展的方向。本文提出要基于教学的特点和科研的内容特征，探索科研最新成果和专业课程的深入融合模式。经过多年的材料成型及控制工程相关专业必修课、专业选修课以及创新研修课程的教学，提出了3种融合模式，如图1所示。

图1  科研融入教学的融入模式示意图

第一种是实验融入模式。例如在讲述铝合金半固态加工共理论与技术实践创新研修课时，在教学大纲设定之初，就开始酝酿将实验融入教学。在课程讲述中，该课程课堂教学12学时，此外还设置了8学时实验教学。利用一个铝合金半固态坯料应变诱导熔化激活方法制备以及半固态微观组织形貌观察的8学时实验教学，让同学们在课堂听课中了解到“半固态坯料的制备方法及半固态浆料的组织形貌特征”的内容，在实际实验中亲自通过实验和显微组织的金相观察来深入体会和掌握。这样既使同學们理论联系实际地掌握了授课内容，又增加了同学们的感性认识，授课效果非常好。由于采用了实验融入的教学模式，该课程受到同学们的热烈欢迎和高度评价，该课程一度被评为A+的本科评教最高成绩。

第二种是视频融入模式。在培养硕士生和博士生进行课题科研时，通过手机录像的方式记录了一些科研实验过程。然后在给本科生上专业课程的时候，将这些科研视频融入授课课件PPT中，这势必增加了专业课程教学的新颖性和创新性，极大地吸引了同学们的注意力，提高了同学们听课的兴趣，使有些枯燥的专业课程内容增添了生动性和趣味性。例如，在指导博士生进行2000系、5000系、6000系和7000系铝合金半固态触变模锻科研研究时，利用手机拍摄了一些一线科研的视频资料。然后再将这些宝贵的最新科研视频资料融入半固态成形技术讲课中。这样使得课程中原本一些黑白颜色的原理图变得更加生动具体，这不仅增加了课程的生动性，而且提高了同学们对具体半固态触变成形技术的感性认识。此外，同学们通过观看硕士和博士研究生师兄师姐们的实验科研录像，也能提升观看科研活动的兴趣，鼓励他们继续学习深造和提升自身的学术水平。这在某种程度上又给科研新鲜血液的输入提供了一个好的宣传平台，起到了非常好的鼓励同学们读研和读博的宣传效果。这是一个真正意义上的教学与科研的相互促进和相互提升的典范。

第三种是科研成果图片融入。有些科研成果是不能用视频文件展示的。借助科研成果图片展示则是一种非常行之有效的模式。例如在讲述半固态成形技术选修课和铝合金半固态加工理论与技术实践创新研修课时，将一些最新半固态触变模锻的产品宏观照片、SEM组织照片和TEM组织照片融入课程PPT中，让同学们了解到科研最新成果，这样既增加了课程的新颖性和创新性，又增加了课程对同学们的吸引力。在讲述半固态流变压铸技术时，将团队进行的最新科研成果“1米级的5G通讯滤波器壳体”图片展示给同学们，并结合这些宏观图片讲述了图片背后的科研故事。这样的融入模式，使2门课程的授课效果变得非常好，得到了同学的高度认可，2门课程在学期末的课程评教中获得了A+和A的好成绩。正所谓“金杯银杯不如学生的口碑”，良好的最新科研成果图片式融入模式取得了同学们的高度认可，为教学和科研的相互促进提供了有效的载体。科研和教学并不矛盾，恰恰相反，如果找到了两者之间理想的结合点，科研和教学是可以相互融合、相互促进的[9]。

二  以学生需求为导向，建立科研最新成果和专业课程教学深度融合的培养体系

教学的对象就是学生，学生需求是教学的核心，教学必须以学生为中心，以学生需求为导向。在实际材料成型及控制工程专业课程教学中，结合“供给侧”改革的学术思想[10-12]，针对学生是人才培养的主要对象的特点，注重了解学生的知识需求和掌握知识的综合能力特点，制定适合半固态成形技术、铝合金半固态加工理论与技术实践以及金属轧制理论与工艺等专业课程的课程大纲、教学教案和科学的考核方式，建立起适合学生发展和教学质量提升的科研最新成果和专业课程教学深度融合的培养体系。我们主要从三方面采取相应的措施，实现以学生需求为导向，建立科研最新成果和专业课程教学深度融合的培养体系（图2）。

一是以学生需求为导向，不断更新专业课程培养方案，从顶层设计层面增加科研对教学的促进效果。哈尔滨工业大学材料成型及控制工程专业几乎每隔3年就进行培养方案修订。在培养方案的修订过程，专业课程授课教师就可以从顶层根据学生需求，将科研最新成果适当融入教学当中。在半固态成形技术选修课和铝合金半固态加工理论与技术实践创新研修课的培养方案修订中，将国内外最新科研成果，根据前几年学生授课过程中与学生交流或者学生评教中提出的具体需求，进行适当的、合理的和科学的完善和更新，实现了课程培养方案与科研最新进展的有效结合，增加了课程的科学性、创新性和实用性。

二是在授课PPT准备方面以学生需求为导向，注重专业课程最新成果的融入教学。例如在讲述半固态成形技术选修课和铝合金半固态加工理论与技术实践创新研修课时，每个学期都将课程授课PPT进行更新，将最新合金及复合材料半固态坯料制备方法、半固态流变学最新进展以及半固态成形技术最新进展增加进授课PPT当中，更新课程的知识体系，增加科研最新成果对专业课程教学的有益补充，提升授课质量和授课趣味性，吸引学生的注意力。例如，将半固态触变成形的航天产品、新能源汽车铝合金构件以及大型5G通讯产品融入至课程PPT里，达到教学内容与国内外半固态加工技术最新进展的有机结合。这不仅增加了专业课程的时代性，而且提升了同学们对课程的兴趣。从近些年上述课程改革和授课效果来看，同学们对科研最新成果融入专业课程教学反响很好，评价很高。

三是授课教师在科研中不断凝练教学素材，为科研最新成果融入教学提供支撑。教师是授课的主体之一，教师的素质直接影响授课水平和质量。一个高水平的教师应该是高水平的科研学者和教学人员的统一者。教师在从事高水平科研的时候，就要注重教学素材的收集和整理，这在将来的教学PPT的更新和培养方案的修订中都提供了直接的支撑。例如，在进行合金及复合材料半固态加工理论与技术研究时，就注重将纳米颗粒增强铝基复合材料制浆过程拍摄成视频文件，这为后续将该文件融入到半固态成形技术选修课和铝合金半固态加工理论与技术实践创新研修课的授课PPT提供了宝贵的素材。

三  以培养高质量材料科学与工程学科人才为目标，实施科研最新成果和专业课程教学的深度融合

大学的科研是以学科为主要支撑点，学科的发展是高校科研活动的主要目标。所以，将科研融入教学中也要结合学科的发展。注重人才培养与学科专业的发展相适应。材料成型及控制工程专业隶属于材料科学与工程一级学科，哈尔滨工业大学材料科学与工程一级学科是国家重点学科，国家“双一流”建设学科，在历次国家学科评估中都获得很好的成绩。所以，在专业课程讲述中要时刻牢记以培养高质量材料科学与工程学科优秀人才为目标，实施科研最新成果和专业课程教学的深度融合（图3）。

在讲述材料成型及控制工程专业课程过程中，注重结合材料科学与工程“双一流”学科的发展需求和学科特点，采用科研成果促进教学内容的完善与提升的方式，在专业课程教案更新、考核方式完善、课堂教学推陈出新等方面开展教学改革，以培养高质量材料加工工程学科人才为目标，实施科研最新成果和专业课程教学的深度融合。例如，在讲述半固态成形技术专业选修课时，要时刻注重材料科学与材料工程的有机统一。在讲述半固态浆料制备原理、半固态浆料球化机制、微观组织演变机制以及半固态流变学等知识点时，重点讲述该课程的材料科学性属性。而在讲述半固态触变成形技术和半固态流变成形技术的时候，注重材料工程的属性，重点讲述技术应用效果以及对制造业发展的影响等。

四  借助科研融入教学推进课程思政，厚植学生爱国主义情怀

课程思政是落实立德树人根本任务的重要保证，借助科研推进课程思政是重要手段[13-16]。高校立身之本在于立德树人。牢牢抓住全面提高人才培养能力这个核心点，挖掘用好高校各门课程所蕴含的丰富思想政治教育元素，充分发挥高校各门课程的思想政治教育功能，在传道授业解惑中引之以大道、启之以大智，培养国之栋梁人才，既是落实立德树人根本任务的内在需要，也是做好新形势下高校思想政治工作的重要举措。在讲述金属轧制理论与工艺专业必修课时，恰当引入课程思政内容，具体见表1，教学目的是激发爱国情怀，增加文化自信，宣扬科学家精神，厚植学生爱国主义情怀。该课程主要讲述大型板材、棒材、型材和线材等产品的压力加工制造，上述产品都是关乎国家战略和国家经济命脉的重要大宗物品，是服务于航空、航天、国防和国民经济主战场的主要原材料，是决定国家制造业水平和科技发展水平的主要体现。金属轧制理论与工艺讲述的内容是服务国民经济行业中像港珠澳大桥、和谐号高铁、辽宁舰航母等国之重器的重要支撑。上述列举的国之重器都大量使用钢铁、铝合金的板材、型材、线材等关键产品。而且，这些板材、型材和线材等关键产品的内部质量是关乎这些大型装备服役安全性的最关键因素。金属轧制理论与工艺就是讲述如何利用金属轧制技术及理论生产出这些关键产品，并且如何利用工艺参数调控和组织性能调控来提升这些产品的尺寸精度和力学性能，从而保证这些板材、型材和线材在服役时质量可靠，服役安全。

在讲述上述内容时，恰当引入课程思政内容：“在近代中国的发展史上，这些关乎国家命运的关键产品都被国外垄断，从而使我国的制造业发展非常缓慢。军事工业中尤为明显，因为这些板材、棒材、型材和线材是武器装备必须的原材料或者构件组成部分。所以，无论从国家制造业的发展，还是关乎国家国防发展的需求，都必须牢牢掌握这些板材、棒材、型材和线材的成形技术、理论知识和生产工艺”，从而将课程的重要性进一步跟学生强调。使学生明白，国家的强大离不开国防的强大，国防的强大离不开武器的先进，武器的先进更离不开生产武器需要的这些关键大型板材、棒材、管材、型材和线材等产品。比如，生产航母用的大型钢中厚板、大型钢型材和修建大型跨海桥梁的钢丝绳、钢型材等都是关乎国家命运、国民经济发展和国防安全的重要物资。所以，讲好金属轧制理论与工艺的课程不仅是先进制造领域内的发展需求，更是课程思政和提高学生民族自强意识、民族发展动力的关键所在。通过上述课程内容和课程思政的有机结合，鼓励学生学习和科研的动力，树立服务国家战略的思想。

五  结束语

综上所述，笔者深入分析了科研对专业课程教学的影响规律，阐述了科研与专业课程教学的相互关系。在此基础上，结合材料成型及控制工程专业中半固态成形技术、铝合金半固态加工理论与技术实践、金属轧制理论与技术专业课程，提出了“基于课程教学特点和科研内容特征，探索科研最新成果和专业课程的深入融合模式”“以学生需求为导向，建立科研最新成果和专业课程教学深度融合的培养体系”“以培养高质量材料科学与工程学科人才为目标，实施科研最新成果和专业课程教学的深度融合”以及“借助科研融入教学推进课程思政，厚植学生爱国主义情怀”4项将科研最新研究成果深度融入专业课程教学的举措。该4项举措分别从教学和科研特征、教学需求导向、学科发展角度以及课程思政4个重要方面提出了如何将科研成果深入融入材料成型及控制工程专业课程教学，对一流大学和一流学科教学与科研的融合发展具有非常重要的学术参考价值。

参考文献：

[1] 姜巨福，王迎.科研在专业课程教学中的重要性[J].科技创新导报，2011（6）：175.

[2] 李亮.高等学校科研与教学的统一是高校发展的必然选择[J].教育教学论坛，2017（14）：219-220.

[3] 牛端.高校教师科研与教学关系的实证研究[J].大学教育科学，2018（4）：51-56.

[4] 孔淑贞.高校科研与教学关系浅谈[J].教育教学论坛，2015（10）：5-6.

[5] 刘莎莎，王晓霞.高校科研的教育性特征——高校教学与科研的统一[J].高教论坛，2015（11）：20-21.

[6] 宋英超，郝建，郑玉洁.高校科研与教學失衡问题探究[J].教育探索，2022（7）：72-75.

[7] 许方敏.基于教学科研相结合的教学模式改革[J].大众科技，2018，20（5）：124-126.

[8] 陈贵华.科研与教学相融合的化学实验教学模式探讨——以有机制备实验为例[J].西南师范大学学报（自然科学版），2021，64（1）：179-182.

[9] 蔡玮，张建德.科研与教学相互促进的创新型人才培养途径探索[J].南京工程学院学报（社会科学版），2020，20（2）：76-78.

[10] 杨涛.基于“供给侧改革”思路的高职思政课教学路径研究[J].江西电力职业技术学院学报，2022，35（5）：33-34.

[11] 杨辉跃，邓韧，涂亚庆，等.聚焦学习需求的课堂教学供给侧改革与实践——以仓库管理信息系统课程教学为例[J].教育教学论坛，2022（42）：159-161.

[12] 杨春，王芳.供给侧改革视角下《农业政策学》教学改革研究——以四川农业大学为例[J].理论观察，2021（3）：168-170.

[13] 肖锋，徐驰.科研反哺教学在“磁法勘探”课程中的尝试[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2022（1）：47-48.

[14] 聂桓，赫杰，黄雪媚，等.科研育人视角下的生化课程思政育人模式探索[J].生物学杂志，2022，39（5）：121-124.

[15] 王睿，董磊，吕芳，等.科研引领的免疫学课程思政改革与实践，2022，39（5）：125-127.

[16] 丁振扬，田庆国，汪毅，等.课程思政指导下“工程设计”科研式实践课程创新[J].教育教学论坛，2022（24）：185-188.

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目“基于融入科研最新成果提升专业课程教学质量”（SJGY20210262）；哈尔滨工业大学第八批课程思政教育改革（本科课程）立项“金属轧制理论与工艺”（XSZ2022017）

第一作者简介：姜巨福（1976-），男，汉族，山东招远人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为合金及其复合材料半固态加工技术、轻合金挤压铸造技术及理论、镁合金铸-锻复合成形技术及理论。