基于科研成果資源的工程實踐教學改革研究

馮靜安 倪向東 王 磊 李樹峰

教學實驗資源的配置在一定程度上反映了高校的實驗室建設與管理水平，其合理與否一直是高校實驗室管理的難題。隨著工程教育的發展，以及對人才質量要求的提高，工程教育中存在的實踐設備資源不足問題日益顯現[1]。研究表明，科研成果向教學資源的轉化對于提高高校教學質量具有重要作用[2-3]。

隨著高校教學改革的不斷深入，教學質量通過持續的精品課程評審、教學成果評審、教學能手評審、教學名師獎評審、實踐教學獎評審、慕課建設、網絡資源平臺建設、翻轉課堂等質量工程建設取得重要改革成效。在本科人才培養環節中，在注重理論教學的同時，也要注重實驗教學、工程實踐教學和創新實踐教育，注重通識教育與寬口徑的專業教學相結合[4-6]。在國內精英教育向大眾化教育轉變的大背景下，高校本科教育實力得到了極大提升，但高校總體上的人才培養質量與社會、企業和工程技術發展的期望相比，仍然存在較大差距。

造成這一差距的重要原因：雖然高校都十分重視實踐教學，相關基礎設施及實驗儀器設備得到了及時更新，但隨著高校紛紛向研究型大學轉變，學時的壓縮在讓學生有更多的時間和精力獨立思考的同時，也縮減了實踐教學的課時，雖然創新實踐教育取得了顯著進展，卻很難惠及每一個學生；通識教育和寬口徑教育得到了發展，但深入的理論課程與專業教育卻在一定程度上被削弱，尤其是本科教學中優質教學資源欠缺，限制了高校工程實踐教育的發展。因此，如何挖掘出高校豐富的創新教學資源，從實踐教學入手，構建面向解決復雜工程問題的機械類專業全員全程育人機制，搭建能夠提高學生工程設計、綜合能力和創新能力的實踐教學平臺，把教師的引導、關愛與學生的自主、個性充分融合，突破優質教學資源不足的瓶頸，盡可能惠及更多的學生，進一步提高本科生的培養質量，是亟須解決的難題。

一、科研成果服務于本科教學的基本理念

（一）科研成果服務于本科教學的必要性

在部分高校本科教學中，本科優質教學資源稀缺，且豐厚的科研成果資源沒有面向本科生，基本僅面向研究生。另外，教師雖然開展了大量科研活動，但推進科研成果轉化為工程實踐教學資源的主動性、積極性不高，導致教師不能及時將最前沿的學科知識、先進技術及研究成果充實到自己的課堂中，造成原有的課程知識與最新研究之間“斷層”，從而削弱了科研成果在教學實踐中的應用價值。要打破這種寶貴資源單向利用的局面，就必須借助教育教學改革的機遇，對大學豐厚的科研成果進行合理的整合，使其為本科教學服務。

（二）切合專業認證的教學改革需求

高校經過長期的發展與歷史積淀，通常都有著極為豐富的科研成果。要利用好這些科研成果，首先要統籌優化高校相關專業的人才培養方案，以專業認證理念為基礎，基于成果導向的工程應用人才培養模式，制定合理的人才培養目標，結合高校地方特色的產學研優勢，開展以培養具有創新意識和專業能力的高素質機械工程人才為目標的教學改革。

持續改進是實現高校本科專業人才培養目標的基礎。自2016年我國工程教育加入《華盛頓協議》，我國的工程教育專業認證正式與世界接軌。隨著工程教育專業認證在高校中的逐步開展，高校教師對專業認證的理解不斷深化，但仍存在應用上的不足，造成高校相關專業人才培養方案的修訂工作沒有充分調動起相關教師的積極性，發揮出專業教師在人才培養方案修訂中的重要作用。高校對此需要高度重視，協助專業認證工作組深入推廣專業認證理念，促進教師在專業認證模式下進行課程教學改革，優化教學大綱，合理規劃教學內容和課程培養目標，在此基礎上，挖掘優質教學資源，提升本科教學質量。

二、科研成果轉化為工程實踐教學資源存在的問題

從高校實踐教學改革的推進與發展過程中，我們可以發現，高校的優質教學資源集中來源于科研工作，來源于科研實驗室，來源于長期投身于科研工作并取得豐碩成果的教師的實踐。但在實際工作中，眾多的科研成果并沒有很好地轉化為優質教學資源，現對其存在的問題進行分析。

（一）教師的科研與教學缺乏深入的聯系

科研項目、科研成果是研究型高校教師的重要績效考核指標，但部分從事科研工作的教師，其科研領域與自身所從事的教學之間缺乏深入的聯系。因科研成果涉及的理論與實踐具有很強的綜合性，而教師所從事的本科教學，針對具體的課程通常又缺乏多學科知識的融合，使得科研成果很難融入教學內容，導致教師雖然在科研領域產生了眾多成果，卻難以應用到自身的教學。

科學研究的實用性是科研成果應用于工程實踐教學的基礎?？蒲许椖坑行﹤戎赜诨A研究、科技前沿研究，與本科教學中的工程實踐存在較大的差異，這類研究成果通常以學術報告的形式呈現，對于培養學生的創新思維具有重要作用，但卻難以融入工程實踐教學。

（二）缺乏有效的科研成果轉化為教學資源的激勵機制

科研項目的申請、立項、結題、驗收通常以論文、專利等為考核指標，沒有建立起科研成果轉化為教學資源的評價機制，使得科研項目完成后，需要教師自覺將其轉化為教學資源，不可避免地會缺乏實施的動力。

（三）工程實踐教學規劃與科研實踐缺乏緊密的聯系

雖然在當前的本科教學中，通過課外研究訓練等，本科生也能參與教師的科研實踐，但該類項目很難覆蓋大多數學生，本科教學中的工程實踐教學仍以集中的實習、實訓、課程設計等方式進行。但傳統的工程實踐教學缺乏將科研工作與工程實踐教學進行融合的頂層設計，使得工程實踐教學缺乏與科研實踐結合的目的性，不利于通過工程實踐培養學生的科研創新能力。

三、科研成果轉化為本科教學資源的模式

（一）將科研成果轉化為教學實驗

高校的綜合辦學水平，除了體現為高水平的教學質量外，還體現為高水平的科研成果和科研論文，以及通過科研成果轉化從而改進實驗方法、提高實驗水平。因此，在高校里，其實驗設備并非全部采購，一部分實驗設備是從教師的科研成果轉化而來的，而且部分教師的科研成果還轉化為了學校特色教學實驗項目。例如，石河子大學農業機械檢驗測試中心將棉花精量機械式排種器研究實驗平臺及成果轉化為精量排種器實驗臺，將番茄色選研究成果轉化為圖像圖形識別教學實驗，將采棉機采摘頭采摘機理研究成果轉化為棉花收獲教學實驗，將夾持式移栽及研究成果轉化為精細化作業教學實驗，將辣椒收獲機、番茄收獲機、葡萄收獲機、紅棗收獲機研究成果轉化為特色果品收獲實驗。

（二）將科研成果轉化為新型課程

隨著教學研究與工程技術的發展，本科教學的課程建設也需要不斷向前推進。結合高校地方特色，歸類整合高校相關科研成果，并將其轉化為新型特色課程，從而使高?？蒲谐晒沼诒究平虒W，充分發揮高校特色優勢，極大提高學生的學習興趣。例如：石河子大學針對農業機械相關的科研項目成果進行整合挖掘，將辣椒收獲機、番茄收獲機、葡萄收獲機、紅棗收獲機等的研究成果轉化為“特色果品收獲”課程；將棉花檢測、哈密瓜品質檢測、肉食品檢測、葡萄檢測相關研究成果，形成“圖形圖像學”課程；根據石河子大學研究型、綜合性大學的特點，在學校領導的支持下，將機電學院優質科研成果篩選并整合，成功開設“現代農業機械化新技術”大型全校選修課程。

（三）基于科研成果資源重構工程實踐體系

將科研成果資源與教學實踐平臺進行重構，實現產教融合，建設課外創新實踐平臺，實現學生專業應用能力、創新能力、工程能力培養。近年來，石河子大學團隊教師與學院積極協調組建3個實習實訓科研成果資源轉化企業基地，拓展實踐教學內容，設置實踐教學項目，開設本科專業課程基礎實驗9個、綜合實驗10個、創新項目11個，其中4項創新項目獲得企業好評。

（四）更新教材內容與課堂教學內容

科研工作是瞄準科學前沿或滿足工程技術領域的實際需要而進行的。在開展科研項目的過程中，有可能迸發出新思想、新的理論及方法。這些豐富而鮮活的科研成果，可以更新教材內容，更新課堂教學內容，使之跟上時代的發展?？蒲谐晒虮究平虒W資源轉化，以上只列舉了其中一部分，總體上看，這些科研成果向教學實驗、課程、教材和教學內容的轉化，進一步充實了本科教學的資源，提高了本科教學質量和水平。

（五）挖掘優質科技競賽作品教學應用案例

開展大學生課外科技作品競賽是實現大學生將專業基礎知識進行工程實踐綜合應用的舉措，是提升大學生創新實踐能力的有效途徑。深入挖掘優質的科技競賽作品作為教學案例，又能反向促進本科教學效果的提升，激發學生參與科技作品競賽的積極性，產生更多優質作品案例，從而實現教學效果持續提升的良性循環。

科技作品競賽項目通常與教師的科研與生產實踐緊密相關，同時貼合國家的現實需求，對大學生的專業發展具有良好的引導作用?？萍甲髌钒咐杀究粕蜓芯可膬炠|作品組成，讓學生倍感親切，可有效激發學生的學習積極性。通過科技作品案例，學生可了解學院的科研情況，并能結合案例，發現自己的優勢和不足，提高參與科研創新和工程實踐的信心。積極參與科研創新和工程實踐，學生的自主學習能力會得到極大提高，實現專業知識的綜合應用，有效提升本科教學質量。

（六）創建“科研探究創新實驗”開放式教學模式

一是課程的組成與教學方式。通過教學改革，石河子大學部分專業學生從大二就參與導師的研究團隊，開展一些探究性實驗。在職能部門的支持下，石河子大學工程訓練中心于2020年推出面向全院不同年級學生的“科研探究機械創新實驗”課程，受到學生的普遍歡迎。該課程對科研成果資源進行篩選，將選出的每項科研成果設置為一個教學單元，并將其整合為可擴展的教學單元庫。學生可根據自己的需要，從教學單元庫中挑選自己感興趣的幾個單元進行選修，達到畢業所需學分。

二是課程的發展與形成的特色。石河子大學工程訓練中心對課程教學單元庫不斷擴充，“科研探究機械創新實驗”課程目前已經惠及學校全部的本科生。該課程邊開邊改，邊發展邊完善，經過兩輪完整的運行，初步形成了三個鮮明的特色。第一，該課程深入挖掘學校研究型專業潛在的科研成果資源和教師資源，將科研成果服務于本科教學，調動了師生教與學的積極性，體現出學校“強基礎、敏創新、勤實踐”的教學改革理念。第二，該課程以師生合作方式進行，教師指導與學生協作相結合，加強了師生互動，在師生一起探究、討論的交互過程中形成“科教融合、產教融合”新模式。第三，學生所選的各實驗單元，在教學內容上涉及多個學科，可有效促進學生形成跨系統、跨學科和跨專業的開放性思維，發現并找到自己真正感興趣的專業方向，進而激發其對第一課堂的學習興趣。

石河子大學整合高?？蒲谐晒Y源服務于本科教學的工程實踐教學，基于科研成果創建科研探究創新實驗項目，挖掘優質科技競賽作品當作教學案例，將科研與教學有機結合，有效提高了本科教學質量。通過近年來的研究與實踐，學生實踐創新能力顯著提升，積極報名參加各類科技競賽，且競賽成績顯著提升。由此可見，基于科研成果資源的工程實踐教學改革成果顯著。