张钧君，赵 光，吕建国，王 琳

(合肥师范学院物理与材料工程学院，安徽 合肥 230601)

材料、能源和信息技术被誉为现代文明的三大支柱。随着现代科学技术的进步，材料，尤其是新材料的研究及应用是人类文明、社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导[1]。在国务院提出的《中国制造2025》中新材料领域也被列为重点发展的十大领域之一，可见材料科学的重要性。在材料科学教育行业，努力让学生掌握材料科学基本知识，将其培养成将来在材料领域从事科学研究和技术开发的高级人才或专业技术人才是十分重要且必要的。于是，材料科学领域的一门专业基础课程《材料科学导论》就应运而生了。材料科学是一门多学科相互交叉与应用型极强的新兴综合学科，是研究材料的成分/结构、制备/加工、性能和使用性能的相互关系的一门学科，通常我们将这四点称为材料科学与工程的“四要素”，这四个要素构筑了整个材料系统，形成了材料学科与材料世界[2]。《材料科学导论》是材料科学的基础组成部分，也是合肥师范学院物理与材料工程学院材料科学与工程专业二年级本科生一门专业必修课程。课程旨在让学生对材料科学有一个整体的基础专业认知，使学生掌握材料基础理论和主要性能，并了解一些新材料的特点及其在高科技领域中的最新进展，为以后专业课学习奠定基础，并在创新能力和综合能力方面得到一定训练。本文将科研与课程实践教学相融合，从多个方面具体论述了科研与教学相统一的意义以及促进《材料科学导论》本科教学实践的实现方法和路径，进一步丰富教学内容，提高学生的创新能力和科研素养。

1 科研与教学相辅相成

早在19世纪初，德国著名教育家洪堡率先提出了大学“教学与科研相统一”的原则，他认为科研是最好的教学。合肥师范学院作为一所地方性本科院校，虽然主要目标是培养应用型人才而非研究型或学术型人才，但是随着当下教育教学以及科学研究的发展，越来越多的学者发现教学与科研两者之间具有潜移默化的相互作用和影响，高等院校对于科研发展以及科研反哺教学的重视程度也越来越高，教学与科研也逐渐成为地方性本科院校的主要职能。科学技术的进步促进新材料的快速发展，也对《材料科学导论》课程的教学提出了新的要求，这需要老师具有厚重的知识积淀和优秀的科研文化素养。《材料科学导论》这门课程的教学，也是传统知识教育和前沿知识教育的结合，一方面是“基础”，即对传统材料基础知识的教学，强调基础理论与应用知识的学习，例如材料的结构及它与材料性能之间的关系——构效关系，是课程的重点也是难点所在；另一方面是“前沿”，即老师需要与时俱进，抓住学科前沿，紧跟新型材料科学研究的发展，从科研中努力发掘出更多新颖的教学资源，为学生打开新材料精彩应用世界的大门，让他们领略到材料领域的多彩有趣性，激发学生爱科学、爱材料的学习热情，提高学生的科学素养和知识水平。本文以我校应用型本科教学情况为出发点，将科研与课程实践教学相融合，把教学资源与科研资源统一规划，丰富《材料科学导论》教学内容，利用科研本身的严谨性和创新性激发学生的学习兴趣，加强学生创新能力的培养。笔者将从以下多个方面浅谈科研反哺教学的方法和途径。

2 科研促进教学的方法和途径

2.1 丰富课堂教学内容

《材料科学导论》这门课程主要介绍了材料科学与工程的兴起和内涵，工程材料里的金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料和功能材料，新能源材料，材料的基本性能，原子结构与结合键，原子的排列与缺陷，相图以及扩散等材料行为。学生对传统材料基础知识的学习主要依赖高校使用的统编教材，然而随着科技的发展，新知识与新技术也日新月异，这就使得教学产生一定的滞后。打破滞后，就需要教师紧跟本学科的发展前沿，不断用新知识武装自己，在教学中融入科技前沿案例。将教学与科研紧密联系在一起，加快理论教学内容的更新，更能激发学生兴趣，提高教学质量[3]。例如，讲述课程复合材料知识的时候，可以引用中国科学技术大学俞书宏院士课题组2016年发表在《科学》上的一篇利用仿生新策略人工合成贝壳珍珠层的论文，加深学生对复合材料的优异特性的理解并了解仿生领域技术的新进展[4]。讲述到功能材料时，可以增加有趣的人造皮肤的介绍，引入世界杰出华人女性科学家斯坦福大学鲍哲南院士在新材料领域的重要成果，如电子皮肤、太阳能电池等，用最新研究成果拓展学生的眼界。再比如，讲述到原子的排列与缺陷时，可以结合笔者本人近期在电催化和光电催化领域的科研工作，扩展缺陷的表征手段和缺陷对材料性能的重要影响，让学生对缺陷具有更深入地理解[5]。再比如，讲授到新能源材料时，笔者联系自己的研究课题，阐述纳米材料在储能领域中的应用原理、材料表征以及性能测试的方法手段，当然，这里涉及到的知识已经不再是单一方面的，而是多方面基础知识的结合，如晶体结构、扩散等等。还可以介绍锂离子电池领域的著名科学家John B. Goodenough教授，锂离子电池的研究推动着人类社会的巨大进步，他在2019年被授予诺贝尔化学奖，他传奇而又励志的一生激励着我们人生应该不断奋斗。

总而言之，教师需要精确地了解自己所授课程在整个领域及学科中的地位，与时俱进，不断挖掘与课程有关的科研团队或科研人物、文献、科研动态以及研究进展等。在教学过程中及时将这些发现分享给学生，保证学生获得的知识跟上技术进步的发展，进一步扩展课堂教学，激发学生的学习热情，满足学生旺盛的求知欲。

2.2 创新课程教学手段

科研有效反哺教学也需要教师不断创新教学手段和教学方法[6]。在教学方式上开展更多的开放性教学，将讲授与学生自主学习、集体讨论和独立思考结合，开展启发式、研讨式以及案例式教学方法，增加教学含金量。首先，课堂之中，教师可以先自身进行示范，将一篇和课程知识点相关的文献进行细致讲解并具体分析和归纳，再引导学生进行分组讨论。例如以不同材料类型为主题，指导学生通过学校图书馆提供的各种渠道查阅自己感兴趣的并与该材料类型相关的中英文文献，以PPT形式进行归纳并在课堂上阐述自己对文献的理解，开展学生互评互问，提高学生的分析能力。另外，教师可以将自己多年从事科研的体会与经历通过课堂讨论传授给学生，言传身教，培养学生求真求实的严谨科研品质。例如，笔者常将自己的科研经历分享给学生，在实验中要善于发现善于思考，多多查阅资料或与他人进行积极讨论和分析。罗丹说过：“生活中不是缺少美，而是缺少发现美的眼睛”。科研也是一样。分析一些特殊现象背后的本质原因往往会有令人惊喜的发现或科研成果。

其次，课堂之外，教师可以鼓励学生参与到自己的科研项目中，以学生为主体，引导学生进行文献调研、资料整理、承担部分实验工作以及数据分析，从而培养学生获取知识的能力和一定的实验技能，提升科研能力。另外，学生积极参加科研项目，也可以为申请各类课外科技竞赛做出充分的准备，例如大学生创新创业训练计划等。将科研有机结合到教学中，不仅可以有效提高学生的科研素质，强化学生知识掌握程度，而且能够为学生后续深造或相关工作夯实良好的基础。

最后，结合现在新冠疫情的特殊情况，为响应“停课不停教、停课不停学”的号召，各高校已开启线上教学模式，笔者也利用网络教育平台如“雨课堂”结合QQ群屏幕分享直播的方式展开了线上教学，实现与学生之间良好的互动。笔者认为这种线上教学模式同样也是一种很好的科研促进教学的手段。教师可以充分利用线上教学平台建立科学研究案例库、科学研究讨论区、科研人物访谈等诸多资源。教师可以选择性地发布科研资源到课堂进行教学，也可以在不占用课堂授课时间的情况下提前将其发布到学生端进行预习，或者课后在平台中进行分析讨论，方式灵活多变，增加了学生的自主学习能力。并且，教师可以在网络教学平台对学生的线上学习进行监督，及时掌握学生的学习情况，调整教学手段和教学资源。

2.3 启迪学生创新思维

科研本身是非常严谨的，科研独特的创造性和前沿性使其在创新型人才培养方面具有潜在的优势。2018年6月，教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议中提出：“创新人才培养，要推进科教融合，让学生尽早参与和融入科研，早进课题、早进实验室、早进团队，加大各级科研基地向本科生开放力度，提高学生科研实践能力和创新创业能力[7]。”可见，培养大学生的科技创新能力已经成为当今社会的需求和时代的主题。将科研引入教学的过程中，教师深厚的学术底蕴和不惧困难、勇于开拓创新的科研品质在潜移默化中影响着学生，对学生实事求是科学态度、严谨工作作风的形成以及学生创新能力和实践能力的培养非常重要。学生通过参与科学研究相关活动如查阅资料、归纳总结、提出方案、解决问题等或者在教师的建议下多多聆听学术汇报、专家讲座或科普报告等，能够充分激发学生学习和思考的主观能动性，培养其创新意识、创新思维和创新能力。通过这种创新训练的教学方式使得学生们能够理论联系实际，不仅可以获得丰富的理论知识还可以形成严谨的科研品质，为学生毕业以后的学习深造和科研工作打下一个良好的基础。

2.4 促进课程思政教育

2016年，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。“课程思政”是指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念[8]。犹记得笔者参加高校新入职教师国培示范培训时中山大学王金发教授的关于“铸魂立德，课程育人”的精彩报告，王教授一直坚持读报，看新闻，做读报笔记，坚持汇总社会时政要闻并将其融入课堂教学，做好非思政课程的价值观引导。王教授坚持不懈、孜孜不倦的学习精神也时刻激励着笔者在自己的教学科研工作中要不断奋斗，不断提升自身的思想政治素养，善于发现并总结各种思政元素，做好学生“锤炼品格”、“学习知识”、“创新思维”、“奉献祖国”的引路人。在《材料科学导论》课程教学中，教师可从材料学科多种多样的知识中提炼大智慧，将教学内容和思政教育元素巧妙结合，有意识的做好图片、动画或视频等预先设计，对学生做到恰到好处的“引”，做好正确的政治引导，增进课堂互动的思想性。例如，引导学生用辩证的思维或科学严谨的思维看待我们的教材或所学知识，在接收知识的过程中一定要加以思考，而非全盘接受。在课程概述内容中，强调材料是人类社会进步的里程碑，是人类文明进程的划分依据，强调学科发展和科学研究的重要意义；金属材料内容中，延伸钢铁材料是国家工业水平的标志，以国家体育场(鸟巢)、广州塔(小蛮腰)、港珠澳大桥等为例了解我国钢铁行业逐渐变强的趋势，同时也要看到其中和发达国家的差距，激发学生的爱国热情和奋斗决心；在新材料内容中，说明新材料是国家大力支持的产业，引入最新的科研动态，介绍新材料在国防、航天、军事等领域的应用，说明新材料的研究和开发对国家科技进步的重要性。课程内容中还可以结合材料学科著名的科学家、科研团队、科研院校等，以励志人生故事或重要科研成果为切入点，培养学生努力学习、不断奋斗的工匠精神。

2.5 推动学科专业英语学习

在课堂教学中，科学研究的引入还可以推动学生学科专业英语的学习。教师可以针对性地辅以课件更多的专业英语词汇、英语科研教学视频，提高学生查阅英语文献、阅读英语原版书籍或者理解英语科研动态相关视频的能力，以帮助学生后期英文文献的学习和归纳。同时学生在参与文献调研、资料整理等科研活动的过程中不仅能提高学生的科研能力还能帮助他们进一步增进学科英语知识，提高外语应用和外语思维能力，挖掘学生以英语为工具跟踪学科发展前沿的潜能。

3 结 语

陶行知先生曾经说过：“学高为师，身正为范”。高校人才培养质量是高等教育的生命线。在人才培养的教育中，教学与科研是相互促进、相辅相成的。高校教师要不断加强自身的教学水平、学术水平以及个人修养，坚持科学研究的同时还要不断开拓新的教学方法，将科研成果融入到本科教学中，提升教学效果和学习质量，培养学生的自主学习意识，提升学生的实践能力、创新能力和科研品质，使学生成为具有前瞻性、创造性的复合型高级人才。