一流專業(yè)建設(shè)背景下科研反哺教學(xué)的深度探索與實踐

王茂榕 趙秋玲 張帥一 高 鵬 王 霞*

（青島科技大學(xué)數(shù)理學(xué)院 山東·青島 266001）

自2019年開始國家公布本科一流專業(yè)建設(shè)計劃[1,2]，文件中公布的一流本科專業(yè)建設(shè)點的申報條件可匯總為以下幾點：明確專業(yè)定位、規(guī)范化專業(yè)管理、突出改革成效、夯實師資力量完善教師團隊、堅持高質(zhì)量學(xué)生的培養(yǎng)。滿足條件即可申報，目前兩輪申報已結(jié)束，其中2020相比2019國家級建設(shè)點和省級建設(shè)點數(shù)量都有所下降，國家級占比有所提升。從目前的現(xiàn)實情況來分析，獲批專業(yè)的教師團隊對一流專業(yè)的認識、對后續(xù)培養(yǎng)方案修訂以及通過何種有效途徑去提升高校的深層內(nèi)涵的發(fā)展，高等教育強國夢等方面還存在很多的迷茫，幾年的建設(shè)期是否能有效的提升對學(xué)生的高素質(zhì)培養(yǎng)都需要進一步實踐和探討。

圖1：2019-2020一流專業(yè)建設(shè)點占比分布

1 科研反哺教學(xué)的積極作用

科學(xué)研究與大學(xué)教育是一個經(jīng)常被談起的話題，大學(xué)教育是高校培育國家棟梁的本職工作，同樣科學(xué)研究也是高校的核心工作之一[3]。不乏科研為主型高校，但大部分高校需兼顧權(quán)衡科研與教學(xué)的發(fā)展，以尋求高質(zhì)量的科研與教學(xué)水平。科研人員需要具備全面專業(yè)的技術(shù)知識儲備及經(jīng)驗，教學(xué)工作又要求教師掌握正確的教學(xué)方法，懂得與學(xué)生溝通，善于精準表達與講授等技能。在一流專業(yè)建設(shè)背景下，高校教師更應(yīng)該注重科研與教學(xué)并舉，以講授專業(yè)基礎(chǔ)知識為依托，注入本領(lǐng)域內(nèi)的高精尖技術(shù)，讓學(xué)生課堂變得活躍[4]。通過科研反哺教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，反之，通過教學(xué)效果的提升來促進教師自身科研方面的發(fā)展。最終實現(xiàn)科研與教學(xué)的互哺與統(tǒng)一。

2 科研反哺教學(xué)的深度實施

科研工作中，諸如前沿技術(shù)、新的研究手段、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力等，如何將這些元素注入到教學(xué)中是值得深思的問題。科研離不開創(chuàng)新，學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新品質(zhì)的培養(yǎng)且是國家對專業(yè)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的要求。在科研反哺教學(xué)的深度實施層面，這里以本校一流專業(yè)建設(shè)點應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的《光電子學(xué)》這門光電類專業(yè)課為例開展相關(guān)工作，從創(chuàng)新理念和創(chuàng)新型思維入手，調(diào)整以往的課程教學(xué)內(nèi)容，培育具有創(chuàng)新精神的光電人才。

分別從三個方面——教學(xué)重點難點、科技前沿分析和綜合實踐操作來開展工作。實現(xiàn)途徑分別為：重點難點通過軟件技能學(xué)習(xí)/理論仿真以新的易懂的形式呈現(xiàn)出來；通過對科技前沿課題分組討論，學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，形成學(xué)習(xí)報告，并最終嘗試提出新的觀點或想法；通過探究一些典型綜合性實驗，改善動手能力，理論結(jié)合實踐來體現(xiàn)創(chuàng)新性思維。最終實現(xiàn)具有個人創(chuàng)新思維、協(xié)作創(chuàng)新能力及實踐探索創(chuàng)新能力的綜合性專業(yè)人才。

2.1 專業(yè)建設(shè)中的本科生導(dǎo)師制

為適應(yīng)教育教學(xué)改革的需要，實現(xiàn)全員、全方位、全過程育人。我校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)自2014級就啟動了本科生“導(dǎo)師制”的培養(yǎng)模式，為本專業(yè)的每位同學(xué)配備了導(dǎo)師，開展個性化定制學(xué)習(xí)。本科生導(dǎo)師制是指學(xué)生在大學(xué)本科學(xué)習(xí)階段，由指導(dǎo)教師負責(zé)對學(xué)生的政治思想、學(xué)習(xí)方法和專業(yè)發(fā)展方向等方面進行指導(dǎo)的一種教學(xué)管理模式。實行導(dǎo)師制的目的在于充分發(fā)揮教師在教育中的主導(dǎo)作用，把因材施教的原則落實到每個學(xué)生身上。而擔(dān)任本科生導(dǎo)師的各位老師大部分都博士畢業(yè)于國內(nèi)外著名大學(xué)，具有多年豐富的教學(xué)、科研經(jīng)驗，主持或參與過國家省級基金項目。學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣和老師的研究方向進行師生互選。在導(dǎo)師指導(dǎo)下順利完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)的同時，提升學(xué)生的科學(xué)研究興趣，可以隨導(dǎo)師參與實際科學(xué)研究直至進入畢業(yè)設(shè)計階段，及早培育科研能力和創(chuàng)新思維，形成一種“學(xué)習(xí)—生活—科研”多渠道溝通形式。

2.2 多元化課堂教學(xué)設(shè)計

傳統(tǒng)課堂教學(xué)很難突破書本知識的局限，學(xué)生學(xué)習(xí)也難以獲取到學(xué)科前沿的內(nèi)容。針對不同專業(yè)課的不同特征，全面梳理和設(shè)計課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合專業(yè)課教學(xué)過程中的重點難點問題，引導(dǎo)學(xué)生從新的角度用新的方式去靈活呈現(xiàn)課程中難以理解的理論知識。專業(yè)課學(xué)習(xí)中關(guān)鍵性理論的推導(dǎo)和復(fù)雜定律公式等，學(xué)生不易理解，單獨考死記硬背根本無法深入理解物理學(xué)內(nèi)涵。但如果能夠結(jié)合專業(yè)科研仿真軟件，來實現(xiàn)專業(yè)課中典型難點理論的可視化重現(xiàn)，讓學(xué)生體會新方法的價值，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。幾個典型設(shè)計案例如下：

（1）科研輔助手段的引入——專業(yè)仿真軟件，引導(dǎo)和教育學(xué)生利用軟件來實現(xiàn)專業(yè)課中典型難點理論的可視化重現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考的能力。例如：《光電子學(xué)》第一張光源部分激光上下能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)及激光脈沖的調(diào)制原理，激光原理是重點和難點之一，僅僅靠課程的講解，一些較為抽象的過程不易理解。學(xué)生自發(fā)組成幾個小組，通過自學(xué)編程，結(jié)合所學(xué)的激光原理，形象的實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和激光脈沖的調(diào)制工作，將傳統(tǒng)理論形象的以圖形的方式展現(xiàn)出來，如圖2所示。

圖2：激光粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和調(diào)制過程圖

（2）分組式課題討論。共享專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的前沿科研技術(shù)與方法，將前沿的科技創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新理念引入課堂，融合科研于教學(xué)。通過給定前沿科技領(lǐng)域方向，學(xué)生自發(fā)根據(jù)興趣愛好分組討論探究，進而孕育出新觀念。在不脫離原教學(xué)內(nèi)容與進度的前提下，又能聯(lián)系到實際科研，使學(xué)生在親身參加面向生產(chǎn)或科研實際研究中，不僅思維方法得到一次全面的訓(xùn)練，又學(xué)習(xí)掌握了本專業(yè)的最新研究方法。以應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課《光電子學(xué)》為例，可圍繞光電子技術(shù)在工業(yè)激光加工、光纖通信、光纖傳感以及最新前沿領(lǐng)域的太赫茲技術(shù)等方面的重要應(yīng)用。通過對新事物的檢索、了解最新光電子技術(shù)領(lǐng)域動態(tài)，最終針對一個固定的方向，提出問題、分析問題并解決問題，鍛煉學(xué)生協(xié)作創(chuàng)新能力。訓(xùn)練效果以結(jié)題報告和總結(jié)報告為準去評判。

（3）綜合性創(chuàng)新實驗。在原有專業(yè)課實驗的基礎(chǔ)上，開展綜合性實驗的設(shè)計與探索。實踐教學(xué)也是專業(yè)教學(xué)的重要內(nèi)容，是樹立學(xué)生實踐觀念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識和分析、解決實際問題能力的重要環(huán)節(jié)，是鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑。盡管現(xiàn)有的實踐教學(xué)體系取得了一些進步，但仍存在著諸多問題，如實驗設(shè)備模塊程度高，學(xué)生更多的是通過現(xiàn)象觀察去體會理論。開展綜合性專業(yè)實驗的探索與嘗試，能夠打破實驗單一性，如將光-機-電等不同交叉內(nèi)容融合到一個實驗項目中，體會前期的設(shè)計與動手操作能力的重要性。通過融合專業(yè)課程中綜合性較強章節(jié)的知識點或相關(guān)幾門課程的知識點整合在一起，利用多種實驗手段和方法，對實驗項目進行性能指標的測量與評價，或使學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)知識，自主選題，自己獨立設(shè)計實驗方案，促進學(xué)生綜合運用課程群的相關(guān)知識和實驗技巧，達到培養(yǎng)學(xué)生融會貫通科學(xué)知識、促進科學(xué)思維和創(chuàng)新意識的目標。

3 總結(jié)與展望

一流專業(yè)建設(shè)目標應(yīng)符合國家對專業(yè)型人才的需要。因此，在專業(yè)建設(shè)及教學(xué)中亦可引入新的元素。科研反哺教學(xué)作為給課堂注入新活力的方法，可以使課堂更加豐富多彩，同時為學(xué)生開闊了專業(yè)視野。配合理論結(jié)合實際，通過綜合性實驗的設(shè)計與探索，挖掘細節(jié)，利于培育學(xué)生的動手操作能力和科技創(chuàng)新意識。在未來一流專業(yè)建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)兼收并蓄，集思廣益，才能有所突破，有所創(chuàng)新。