鮑 婕，趙 磊，施云貴

（黃山學院 機電工程學院，安徽 黃山 245041）

科研思維引導應用型本科教學的實踐與探究
——以模擬電子技術教學為例

鮑 婕，趙 磊，施云貴

（黃山學院 機電工程學院，安徽 黃山 245041）

隨著我國高等教育模式的不斷轉(zhuǎn)變，地方本科高校的應用型人才培養(yǎng)目標定位也日趨明確。區(qū)別于研究型大學和職業(yè)技術教育，應用型人才要求崗位技能和創(chuàng)新能力兼?zhèn)?，因此對教學科研復合型師資的需求很高。 以應用型本科院校自動化專業(yè)模擬電子技術課程的教學為例，將科研思維引入課程教學，使課程理論和工程應用聯(lián)系起來，給學生以直觀的實踐認知，從而提升學習興趣，了解專業(yè)領域的技術需求和發(fā)展趨勢。

科研思維；應用型人才；教學

對于高等學校的兩個基本職能，教學與科研工作 的 協(xié)調(diào)發(fā) 展 關 系 到 學 校 教 育 教 學 的 質(zhì) 量和水 準[1]，關系到學校發(fā)展的前途。要圍繞地方經(jīng)濟社會發(fā)展需求和學校定位，明確培養(yǎng)目標和培養(yǎng)規(guī)格，科學構建課程體系，教學科研復合型的師資是應用型院校辦 學轉(zhuǎn)型不 可缺少 的 組成 部 分[2]。 教學 和科研 質(zhì) 量提升無疑是應用型本科院校轉(zhuǎn)型發(fā)展的重中之重，是新建應用型本科院校的基礎工程。

1 應用型本科院校教學與科研關系的現(xiàn)狀

2014 年 2 月，教育部出臺《關于地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導意見》，標志著國內(nèi)高等教育已由學術型單一發(fā)展模式向研究型和應用型平行發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。地方本科院校作為我國高等教育的重要組成部分，提升辦學質(zhì)量、突出專業(yè)應用特色、培養(yǎng)應用型人才是其轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心。 2014 年的“駐馬店共識”明確提出并達成共識的發(fā)展方向是“中國特色應用型技術 大 學 ”[3]。 從 本 質(zhì) 上 看 是 高 等性 、專 業(yè)性、技術性與人文性的統(tǒng)一，其辦學定位應以應用性技術研發(fā)與應用技術型人才培養(yǎng)為主，以服務地方經(jīng)濟社會建設為學校辦學目標?？梢钥闯?，地方本科高校的應用型人才目標定位既區(qū)別了以學術性、研究型人才培養(yǎng)為主的學術培養(yǎng)研究型大學，也不同于以技術訓練為主的職業(yè)技術教育，是二者的中間地帶，其人才規(guī)格既要求具有較強的崗位技能，又具有一定的理論理解、技術創(chuàng)新的能力，是“工匠”與“學者”兩級的中間。應用型本科院校在學習、借鑒同類院校轉(zhuǎn)型改革中的典型經(jīng)驗和做法的同時，結合自身實際情況，立足學校定位，加強內(nèi)涵建設，緊密對接行業(yè)，深化產(chǎn)教融合，希望走出具有自身特色的轉(zhuǎn)型改革之路。

如何協(xié)調(diào)教學和科研工作，一直困擾著高校教師，尤其是青年教師，多數(shù)教師不否認教學和科研呈正相關關系，但教學和科研孰重孰輕？有人認為應該突出教學的中心地位，把主要精力放在教學質(zhì)量提升上；也有人認為與成熟本科院校相比，應用型高校的科研影響力弱、不具優(yōu)勢，不應作為教師發(fā)展的重點。 教學科研失衡究其原因，首先是思想層次的誤區(qū)會 讓 教 學 與 科 研 相 互 脫 節(jié)[4]，教 師 在 上 課 過 程 中 只 會單一地講解課本知識，為學生灌輸某種思想，師生無法在學術領域架設溝通的橋梁；而部分教師過于注重學術論文發(fā)表的篇數(shù)和等級，對于將個人研究成果和課題如何通過引入課堂教學、 引導學生參與研究、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的精力遠遠不足。 其次，教學與科研的時間相互對立?？蒲腥蝿罩氐膶＜医淌跇O少有機會能參與到本科教學之中，而承擔大量本科教學工作量的教師，由于繁重的教學任務，擠占了科研時間，科研成果和項目少，無法實現(xiàn)教學和科研的有效融合。

以我校自動化專業(yè)為例，目前很難做到科研服務教學，科研引導教學的合理融合。 我校地處安徽省黃山市，作為一座國內(nèi)外知名的旅游城市，生態(tài)環(huán)境是城市建設的重中之重，企業(yè)數(shù)量較少，高新技術企業(yè)更是屈指可數(shù)。 在這樣的大環(huán)境下，教師和學生都甚少有機會接觸到專業(yè)領域中的新興技術，教師自身知識儲備跟不上行業(yè)發(fā)展速度，無法及時更新教學內(nèi)容，把握行業(yè)關注熱點，進而不能高質(zhì)量完成應用型本科人才的培養(yǎng)目標。 其次，作為涵蓋方向眾多的成熟專業(yè)，在教師隊伍建設中沒有設定專業(yè)發(fā)展以及人才培養(yǎng)的主線，教師的科研方向較為分散，無法形成團隊來進行某些領域的深入研究，從而導致整體科研力量薄弱，甚至呈現(xiàn)科研完全被教學任務淹沒的態(tài)勢。 再次，由于場地和其他因素限制，教師之間在教學、科研上的溝通太少，在各自的課程教學中得到的經(jīng)驗和教訓不能共享，不能推廣，甚至在專業(yè)內(nèi)部也強化了“隔行如隔山”的特點，不利于整體教學效果的提高。 最后，教師自身對科研和教學的關系定位不明確，將二者分立來進行時間和精力上的投入選擇，從而造成過重的壓力和負擔，教學效果往往事倍功半。

2 科研思維引導教學的主要模式分析

針對應用型本科人才培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的科研與教學難以融合的問題，以我校自動化專業(yè)的現(xiàn)狀為分析實例，提出以科研思維引導應用型本科教學的改革方案，并進行實踐與探究，從而實現(xiàn)科研與教學兩大重要職能的合理融合，圓滿達到應用型人才的培養(yǎng)目標。具體可以按照以下幾種模式進行改革。

2.1 確立專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線

自動化專業(yè)涵蓋控制科學、計算機技術、電子技術、機械工程等多學科領域，作為一所地方院校無法面面俱到，應該在充分調(diào)研目前行業(yè)發(fā)展熱點和未來趨勢的基礎上，結合黃山市相關企業(yè)的人才需求以及教研室?guī)熧Y隊伍的教育背景，權衡出一條綜合收益最大化、既適合又可行的專業(yè)發(fā)展主線，集中力量做人才的優(yōu)勢培養(yǎng)，既可以服務地方，又給畢業(yè)生充分的就業(yè)選擇通道。

2.2 建設教師梯隊

圍繞專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線，制定出中長期的教師隊伍建設規(guī)劃。通過企業(yè)掛職、國內(nèi)外訪學或進修等多種方式，力求將教師隊伍的科研方向聚焦在專業(yè)發(fā)展的主線附近，從而形成真正的科研團隊。 同時，在科技高速發(fā)展的一線鍛煉一段時間，更利于準確把握行業(yè)發(fā)展熱點，捕捉未來發(fā)展趨勢。

2.3 開展多元化交流模式

定期開展研討會，交流科研現(xiàn)況和心得，輪流進行主題報告，有利于對彼此的科研工作進行深入了解，便于相互幫助和開展合作；不定期邀請專家教授或企業(yè)高級技術人員座談，討論行業(yè)發(fā)展熱點和人才需求；另外，將課程以相近的學科類別進行分組，組內(nèi)輪流聽課，通過討論可以根據(jù)需要合并或刪減重復的教學內(nèi)容，制定階梯型知識體系教學，既可以實現(xiàn)高效教學，又可以在相互交流中取長補短，提升整體教學效果。

2.4 實踐科研思維引導教學

圍繞專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的主線，教師在各自負責的課程中進行案例選取，挖掘該知識點的科研潛能，檢索最新的科研動態(tài)，將其引入教學環(huán)節(jié)，引導學生脫離書本的理論知識，嘗試在工程需要的角度進行多方位思考，并通過搜集資料、仿真模擬或?qū)嶒炃笞C等方式強化知識的實際運用能力，同時了解行業(yè)熱點，提高學習興趣。

3 科研思維引導教學的實踐與分析

以《模擬電子技術》課程為例，作為高等學校理工科電類各專業(yè)的基礎課，處于各專業(yè)教學的中間環(huán) 節(jié) ，是 學 生 基 本 素 質(zhì) 形 成的關鍵 課 程[5]。 這門 課 程從基本概念入手，注重訓練學生應用電路理論的方法解決電子技術問題。以下幾個實例是將科研思維引入課程教學的嘗試和探索。

3.1 從半導體基本知識引出科研熱點石墨烯

課程開篇在介紹半導體的基本知識時，按導電能力將自然界的物質(zhì)分為導體、絕緣體和半導體。而學生對導體的理解通常就只有金屬，除此以外，有些教材上提到電解液和碳，學生對于碳的同素異形體（圖 1）和其應用領域知之甚少。 但從科研思維的角度出發(fā)，如今石墨烯（碳的同素異形體之一）的研究與應用正是科研界的熱點，涉及集成電路、航運、金融、建筑多個領域。

圖1 碳的同素異形體

石墨烯是一種二維的單層碳原子結構材料。2004 年英國曼徹斯特大學物理 學家 Andre Geim 和Konstantin Novoselov 成 功 從 石 墨 中 分 離 出 石 墨 烯 ，證實它可以單獨存在，并憑借該領域的創(chuàng)新研究獲得了 2010 年諾貝爾物理學獎。 石墨烯是目前出現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，被稱為“新材料之王”，科學界對之寄予厚望，甚至 有科學家 預言石 墨 烯將“徹 底 改變 21 世紀”[6]。

通過對石墨烯的優(yōu)異性能和廣闊應用前景的介紹，讓學生了解到該領域科研界的最新熱點和發(fā)展態(tài)勢，以及各國研究單位和企業(yè)的技術水平及市場舉措，拓展學生知識面，與國際前沿科研信息的接軌可以開闊視野。

3.2 從半導體可控導通性認識無觸點開關

半導體由于可控導通性，可用作無觸點開關。學生對開關的理解大多停留在開啟和關閉兩個簡單的狀態(tài)，即兩片金屬（觸點）接觸時使電流形成回路，不接觸時電流開路。 但從科研的角度，開關按照用途、結構、接觸類型等要分為很多種。最簡單的開關在選擇觸點金屬時也需要考慮很多因素，如該材料對抗腐蝕的程度、電導率、硬度、機械強度、成本及是否有毒等。

而半導體無觸點開關是借電路中半導體器件的可控導通性來實現(xiàn)電路通斷。 它是 20 世紀 50 年代后發(fā)展起來的，大都采用晶閘管及其控制電路組成，主要特點是沒有可運動的觸頭部件，導通和關斷時不出現(xiàn)電弧或火花。半導體無觸點開關的優(yōu)點是電流可以做得較大，耐反壓值高，控制門極功耗小，導通和關斷時間短，工作壽命長，環(huán)境適應性好，工作效率高等。 例如，對有觸點的開關，操作頻率高于 36次/小時以上時就很困難了，但半導體無觸點開關則操 作頻率 每 小時可 達 數(shù)萬次 至 數(shù)十 萬次[7]。

通過對開關有觸點和無觸點的區(qū)分，引導學生對看似簡單的問題多思考，通過了解半導體無觸點開關的優(yōu)勢，明白在實際生產(chǎn)中一個簡單器件—開關都需要研究其結構、分類、參數(shù)等很多因素，從而理解課程理論和工程應用的差別與聯(lián)系。

3.3 從整流管的參數(shù)反觀二極管的伏安特性

整流二極管一般為平面型硅二極管，用于各種電源整流電路中。選用整流二極管時，主要應考慮其最大整流電流、最大反向工作電流、截止頻率及反向恢復時間等參數(shù)。普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中，對整流二極管的反向恢復時間要求不高，而開關穩(wěn)壓電源的整流電路及脈沖整流電路中，應選用工作頻率較高、反向恢復時間較短的整流二極管或選擇快恢復二極管、肖特基整流二極管。

反向恢復時間是指電流通過零點，由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。通過二極管的伏安特性曲線（圖 2），學生會認為二極管電壓由正向變?yōu)榉聪驎r，電流立刻變?yōu)榱恪?實際器件并不是這樣，而是一段時間內(nèi)反向電流始終增大，然后再逐漸變小，可以簡單理解為電荷存儲效應引起的，反向恢復時間就是存儲電荷耗盡所需要的時間。這個反向電流的峰值會增加二極管的損耗，也會引起較大的電磁干擾，頻率越高損耗越嚴重。而且反向恢復時間會限制二極管的使用頻率，因為反向恢復階段還沒恢復，就對下一個脈沖做出反應，會使二極管在正、反向都可導通，失去了最基本的單向?qū)щ娦裕鸩坏介_關作用，完全無法工作。因此整流二極管的反向恢復時間是非常重要的參數(shù)。

通過對實際器件的參數(shù)進行拓展了解，使學生可以更加深刻地理解書本上所學到的伏安特性曲線中每個部分的意義，對器件結構的設計以及參數(shù)的目標需求做進一步的思考，形成更為扎實的理論基礎。

圖2 二極管的伏安特性

4 總結與展望

合理定位地方本科高校教學與科研的關系，需要客觀分析教學與科研的內(nèi)在聯(lián)系，從發(fā)展方向、學校功能、辦學目標、人才培養(yǎng)規(guī)格等方面探討學校本身的特點，為教學與科研找到準確的關系定位。

本文以自動化專業(yè)模擬電子技術課程為例，將科研思維引入課程教學，對幾個基本知識點進行拓展，將理論與工程應用相結合，讓學生初步感受到學有所用，理解課程教學內(nèi)容與實際應用的聯(lián)系和差別，從而提升學習興趣，同時了解專業(yè)領域的技術需求和發(fā)展趨勢。

[1]陳暢子.應用型科研對促進應用 技 術 型 大 學 教 學 的 探 究[J].才智，2016（11）:25.

[2]葉汝坤.論應用型本科院校教學 科 研 復 合 型 師 資 的 培 養(yǎng)[J].中國高等教育評估，2016（1）:31-34，38.

[3]萬發(fā).地方院校教學與科研關 系 的 定 位 與 實 現(xiàn) [J].中 國 高 ?？萍迹?016(6)：41-43.

[4]徐麗，李立輝.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的教學與科研的融合探析[J].時代金融旬刊，2016（9）:288-289.

[5]李 月 喬 .模 擬 電 子 技 術 基 礎 [M].北 京 ： 中 國 電 力 出 版 社 ，2015：1-35.

[6]劉 建 影.石 墨 烯 如 何 走 出 實 驗 室[J].創(chuàng) 新 今 日 談 ，2015（12）: 1-10.

[7]無 觸 點 開 關 的 概 述 及 優(yōu) 點 [EB/OL].電 子 電 路 網(wǎng) http://www. cndzz.com/.2012-09-25.

責任編輯：胡德明

The Practice and Exploring of Applied Undergraduate Teaching Based on Scientific Research Thinking——Taking Analog Electronic Technology Teaching As an Example

Bao Jie,Zhao Lei,Shi Yungui
（School of Mechanical and Electrical Engineering,Huangshan University,Huangshan 245041,China）

With the continuous transformation of higher education mode in China,the training target for applied talents of local undergraduate colleges is more and more clear.Different from research-oriented universities and vocational and technical education,applied talents are required to have both job skills and innovative ability,hence a large demand for teachers excellent both in teaching and scientific research. This article,taking Analog Electronic Technology teaching for automation major of applied undergraduate colleges as an example,brings scientific research thinking into the course teaching.Through the connection of curriculum theory and engineering application,a kind of intuitive practice cognition can be given to the students,so as to enhance their interest in learning,and help them understand the technical requirements and development trend of the field.

scientific research thinking;applied talents;teaching

G642

：A

：1672-447X(2017）03-0121-04

2016-12-01

安徽省教育廳重大教學改革研究項目（2013zdjy146）；安徽省教育廳質(zhì)量工程項目（2011289；2012zy071；2014xnzx018；2016jyxm0978）；黃山學院教研項目（2014KCGG01；2015SFKG03；2016JXYJ11）

鮑婕（1982-），遼寧撫順人，黃山學院機電工程學院副教授，研究方向為半導體技術與工藝。