科研能力為導向《摩擦學原理》課程教學改革與實踐

張小龍，徐 翔，趙新澤

（三峽大學，湖北 宜昌 443002）

創新能力和科研能力是當代學生應具備的基本素質[1]。自20世紀50年代德國心理學家馬克斯·韋特海默提出創新思維的概念后，世界各國逐漸開始重視培養學生的創新能力。20世紀80年代，我國提出了素質教育的理念，創新教育也日益受到重視。中共十八屆五中全會明確了“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念，“創新”一詞排在第一位。研究生教育目的是為國家培養具有一定創新科研能力的高層次人才，為國家科技事業與知識創新做貢獻。近年來招生規模不斷擴大，培養環境與社會需求發生了較大變化，在此背景下如何保證研究生科研創新能力是研究生培養過程中所面臨的一個重要挑戰。

摩擦學研究自然界系統中摩擦學元素（相對運動、相互作用諸表面及參與作用的介質）的行為及結果的科學，以及有關的應用技術。是一門多學科交叉的邊緣學科，是機械工程學科研究生專業的核心課程[2]。注重摩擦學的系統依賴性、時間依賴性和多學科、跨學科特性以及理論與實際的有機結合，充分體現表面工程技術在解決摩擦磨損問題的作用。通過本課程的學習，可拓寬學生基礎知識結構，加強各學科知識的融合，培養學生獨立思考、理論聯系實際，開拓創新的能力。機械工程專業的畢業生，無論進入什么崗位，都應具備廣闊的視野、綜合的專業背景和熟練的專業技能。理想的從業者應掌握主要機械裝備的研制、運行與維護，能夠利用所學知識解決復雜工程問題，了解最新科研動態，具備新裝備研發和技術創新能力。基于此，本文將探索以科研能力為導向的摩擦學原理教學實踐方法，引導和培養學生的創新科研能力。

1 教學內容的優化

1.1 將科研熱點和最近摩擦學研究現狀引入理論教學

為了有別于本科教育，對于研究生的培養既要立足于現有教材，又要緊跟科技前沿發展，不斷更新不斷優化教學內容，引導學生了解更多的前沿內容。例如，在講述第二章固體接觸時，引入近年來接觸起電機理研究方面的成果，揭示了固-固接觸起電的電子轉移機理[3]，講述研究人員是如何證明電子轉移機理，是如何用新方法研究老問題的。以培養學生的科研興趣，以提高學生的學習熱情和積極性。

圖1 王氏躍遷模型[3]

1.2 教師科研方向與教學內容的結合

摩擦學是一門古老學科，學科發展較快，但教材中的一些研究示例難以及時得到更新，導致部分教材內容陳舊[4]。然而，教師的科研課題緊跟最新的科研動態，更能體現出學科的發展趨勢。因此，將教師科研課題與教學內容相結合，有助于學生了解最新科研動態，掌握最新的科研理論。

所在課題組長期從事閘門底樞、水潤滑軸承、復合絕緣子、摩擦生電等摩擦學的相關研究工作，團隊成員包括三名教授，兩名副教授，兩名講師。課題組多年來從事科研攻關，具有深厚的基礎，為摩擦學原理課程教學改革建設打下良好基礎，長期積累的專業案例將在指導研究生學習方面發揮更好的作用。在不同章節中以課題組最新的研究成果為示例，從課題來源，研究意義，研究方法和思路、研究過程等多個方面，對摩擦學研究的整體思路與方法進行系統性講解。通過對最新的研究成果的講解，一方面激起了學生興趣，另一方面有利于培養學生科研創造力。

1.3 將文獻討論融入課堂

傳統的理論授課，不能很好培養學生的科研創新能力，以及發現問題和解決問題的能力，將思維禁錮在固定的模板中。所在教研團隊通過將文獻討論融入課堂，給定幾個主題，讓學生自己查閱文獻，對文獻歸納總結，最后提出自己看法。這樣不僅加深了學生對相關知識的印象，也鍛煉了學生的溝通能力和表達能力。

2 教學方法的改革

傳統的課堂講授式教學方法，即“滿堂灌”教學方法，以教師為主體，學生處于被動接受地位，最終導致學生缺乏主動創新精神和變通性，不利于學生科研思維的培養及綜合素質的提高，更加影響教學效果。根據教學內容，對教學方法不斷進行調整，多采用雙向互動式教學方法，如“啟發式教學法”“自主學習法”“項目驅動教學法”“小組討論法”等，不僅使教學形式變得靈活多樣，更有利于學生科研思維及綜合素質的提升。

3 教學手段的改革

（1）結合本課題組科研工作，介紹最近科研進展。結合本課題組的研究近況，如將本課題組的最新所做的項目如閘門底樞的摩擦磨損、水輪發電機碳刷集電環載流摩擦、摩擦生電、復合絕緣子防結冰、多孔儲液自潤滑軸承等加入課堂更新教學內容，激發學生的科研興趣，開拓學生的視野，提升學生的科研能力。

（2）鼓勵學生申報學校學院各種創新創業項目和學科競賽。利用學生項目研究過程，突出摩擦原理研究的新方法，新技術方面的知識講述，提高學生的科研實力。

（3）邀請本領域內專家學者以線上或線下的方式走進課堂。通過本領域的專家講授他們在摩擦學的相關的研究工作以及自身科研經歷，能夠拓寬學生的學術視野，進行教學和科研學術交流，促進學生科研能力的提升。

4 以科研能力為導向的教學考核

傳統教學考核更關注學生對理論知識的掌握情況，忽略了學生自身科研能力。教學考核需精心設計，制定評價標準，以便學生在學習過程中，有明確的學習目標，評價既要注意對技能和成果進行評價，也要對學生的態度和方法進行評價。評價既要有任務階段性評價，又要有結論性評價，突出能力為本的考核方式。

本課程考核包括兩部分：（1）基本知識占50%，主要包括：學生結合自己的研究方向或者自己課題組研究內容，就本課程中某個知識點內容進行簡單敘述和基本計算分析；（2）小論文占50%，主要要求：以某一設備或系統（如閘門底樞、內燃機、液壓系統等）為研究對象，通過文獻查閱，寫一篇摩擦學理論于該研究對象中的應用的論文。

5 結語

總之，傳統的教學模式主要通過教師的講解和展示給學生灌輸大量的專業知識。學生在教學環節處于一種被動接受的狀態，科研能力得不到很好的培養。以科研能力為導向，探索性的重構摩擦學原理教學知識體系，把學生科研能力提高的主旨貫穿于這個教學環節中，有效激發學生學習興趣、學習主動性和學習動力的可持續性，提高學生的學習質量和教師教學效率。進一步優化教學內容和體系，改變傳統的填鴨式本科教學模式，根據授課內容采取多種教學方法，激發學生的學習興趣，提高教學效率和教學質量。摩擦學原理是重要專業基礎課，提出了以科研創新能力為導向，通過該教學改革，能夠促進學生充分利用課余時間，正確使用網絡資源，培養學生獨立思考問題、解決問題的能力以及文獻收集、資料查閱的能力，為將來科學研究打下堅實基礎。在教學過程中不斷講授摩擦學的研究方法、研究思路，讓學生舉一反三融會貫通，發展學生自身的巨大潛能，增強學生學習的主觀能動性，培養研究生獨立科研能力、創新能力，滿足學生的發展和深造需要。