唐皓，劉德順，陳武，陳碩

(湖南科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，國內(nèi)許多高校都在積極進(jìn)行探索。劉愛生等人分析了美國研究型大學(xué)的文化基礎(chǔ)及其主要特征，認(rèn)為將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源應(yīng)重視其文化存在，因?yàn)椤耙粋€(gè)特定的行為結(jié)果可以用特定的文化價(jià)值觀進(jìn)行解釋和說明，因而其特征是有跡可循的”[1]；劉友金等人結(jié)合“卓越人才”培養(yǎng)目標(biāo)，提出將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源應(yīng)“重在創(chuàng)新思維、創(chuàng)新素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”[2]；容敏華等人認(rèn)為，推進(jìn)高?？蒲谐晒D(zhuǎn)化為教學(xué)資源，應(yīng)積極“完善教師考核、評聘與激勵(lì)機(jī)制”[3]；鄭國萍等人認(rèn)為，“政府是科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的評價(jià)者，政策支持與否，將直接影響教師科教轉(zhuǎn)化的行為”[4]；胡婭南等人則通過對學(xué)生的問卷調(diào)查，認(rèn)為加強(qiáng)和學(xué)生“互動”，有利于“科研反哺教學(xué)”，有利于學(xué)生“早期的動手能力培養(yǎng)”和“科研人才選拔”[5]，等等。盡管大家是站在不同視角進(jìn)行解讀，但對推進(jìn)高校的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源無疑發(fā)揮了積極作用。

作為省屬高校，湖南科技大學(xué)現(xiàn)有98個(gè)本科專業(yè)，覆蓋11個(gè)學(xué)科門類，學(xué)生人數(shù)近4萬。根據(jù)學(xué)校的本科人才培養(yǎng)定位，65%以上的畢業(yè)生隸屬于復(fù)合應(yīng)用型人才。圍繞復(fù)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)，積極有序地推進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，既是上級部門和學(xué)校的要求，也是機(jī)械類教師的職責(zé)。機(jī)械類教師面對的是工程實(shí)際，注重的是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。隨著湖南“三高四新”戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)，加快培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才是當(dāng)務(wù)之急。為此，本文結(jié)合所承擔(dān)的國家基金(項(xiàng)目編號:51705149)，基于“能力范式”理念，以提升綜合能力為目標(biāo)，在部分本科生中開展了將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源的有益嘗試。具體做法：1)建立科研興趣小組，鼓勵(lì)本科學(xué)生自己動手，開展專題研究；2)突出“以學(xué)生為中心”，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，適時(shí)輔以教師的介入和指導(dǎo)；3)建立綜合評價(jià)機(jī)制，即從學(xué)生發(fā)表的成果、試驗(yàn)完成時(shí)間以及創(chuàng)新內(nèi)容等方面，綜合評價(jià)學(xué)生的能力是否提高。經(jīng)過幾年的努力，取得了一些成效，供同行借鑒。

1 科研成果簡述

能力范式下復(fù)合應(yīng)用型人才，應(yīng)“具備企業(yè)要求的四個(gè)能力，即基本工作能力、專業(yè)知識能力、環(huán)境適應(yīng)能力以及創(chuàng)新創(chuàng)造能力”[6]。事實(shí)上，從事科學(xué)研究同樣需要這四種能力。

以多自由度精密運(yùn)動平臺為例：多自由度精密運(yùn)動平臺是廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際的高精設(shè)備，類比發(fā)達(dá)國家還存在差距，仍存在諸多技術(shù)瓶頸。欲趕超世界一流，提升國產(chǎn)多自由度精密運(yùn)動平臺的精度，需要具備這四種能力的科技工作者發(fā)奮努力。因此，依托指導(dǎo)教師在研的科研項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，建立“理論知識—實(shí)踐應(yīng)用”“課本案例—科學(xué)研究”“原理吸收—掌握升華”的多維度提升過程，是目前培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才的有效途徑之一，本文也試圖對此進(jìn)行探索和實(shí)踐。

多自由度精密運(yùn)動平臺的作用是精確控制需對接元件的空間位姿，廣泛應(yīng)用于智能制造、激光加工以及光電子封裝等諸多領(lǐng)域，如光電子封裝中用于控制光纖與芯片精確對準(zhǔn)封裝等。由于運(yùn)動平臺為多自由度(六自由度)，各自由度運(yùn)動參數(shù)復(fù)雜多樣、交叉影響且非線性，導(dǎo)致需對接的元件難以對準(zhǔn)。目前，美國Newport、日本Suruga Seiki精密運(yùn)動平臺的定位精度<5 um，而國產(chǎn)同類型設(shè)備的定位精度卻在10 um以上。解決的途徑如下：1)尋求一種適于多自由度精密運(yùn)動平臺的誤差建模與分析方法，厘清誤差的傳遞、變化規(guī)律；2)運(yùn)用新的數(shù)學(xué)方法和工具對各自由度敏感性誤差進(jìn)行甄別，適時(shí)對誤差進(jìn)行補(bǔ)償；3)對各自由度運(yùn)動順序進(jìn)行優(yōu)化和試驗(yàn)驗(yàn)證，提高對準(zhǔn)精度。目前，該項(xiàng)目已順利結(jié)題，所研制的精密運(yùn)動平臺定位精度為3 um，已達(dá)到國內(nèi)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。此類高精度運(yùn)動平臺的研制與組裝基本涵蓋機(jī)械學(xué)科本科階段所學(xué)的理論知識與實(shí)踐應(yīng)用范疇，具備較好的培養(yǎng)本科生綜合能力的外部環(huán)境與可能性。一方面，既可以通過講授各原件間的工作原理與配合關(guān)系，達(dá)成課本知識與具體實(shí)例結(jié)合的目標(biāo)；另一方面，又可以通過研究產(chǎn)品的選型、組裝、校核、成本核算與可靠性研究，實(shí)現(xiàn)本科學(xué)生綜合能力的提升。因此，特為本科學(xué)生設(shè)置需解決的核心問題：1)通過觀察和分析，厘清運(yùn)動平臺的誤差源以及誤差之間的耦合關(guān)系；2)構(gòu)建運(yùn)動平臺的誤差(數(shù)學(xué))模型，揭示誤差參數(shù)傳遞規(guī)律；3)提出運(yùn)動平臺各自由度裝配與運(yùn)動順序優(yōu)化模型，為提高對準(zhǔn)精度提供支持。

2 能力范式下復(fù)合應(yīng)用型人才的能力培養(yǎng)

基本工作能力是指能接受工作任務(wù)的能力，包括人際交往能力、語言交流能力、文字表達(dá)能力以及計(jì)算機(jī)操作能力等；專業(yè)知識能力是指能完成工作任務(wù)的能力，包括熟悉專業(yè)知識、掌握專業(yè)技能、服從執(zhí)行能力以及協(xié)調(diào)管理能力；環(huán)境適應(yīng)能力是指能拓展工作任務(wù)的能力，包括融入社會能力、審時(shí)度勢能力、開闊視野能力以及心理調(diào)節(jié)能力；創(chuàng)新創(chuàng)造能力是指能勝任工作任務(wù)的能力，包括個(gè)人智力因素、敢于擔(dān)當(dāng)精神、自主學(xué)習(xí)能力以及辯證思維能力。

作為一種新的教育理念，能力范式的高等教育應(yīng)“采用新思維培養(yǎng)能夠解決現(xiàn)實(shí)世界真問題的高素質(zhì)專門人才，即從由理論到實(shí)踐的知識獲取方式向?qū)嵺`到理論的知識獲取方式轉(zhuǎn)變”[7]。因此，能力范式更強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向”[8]。在具體的教學(xué)活動中，通過成果(項(xiàng)目)讓學(xué)生從嘗試入手，從練習(xí)開始，調(diào)動其積極性，突出主動性和參與性。教師的任務(wù)是設(shè)置項(xiàng)目，組織學(xué)生，安排場地，適時(shí)指導(dǎo)。學(xué)生唱主角，教師當(dāng)配角，核心是提升學(xué)生的能力。當(dāng)然，教師的引導(dǎo)也不能忽視，應(yīng)按教學(xué)基本規(guī)律設(shè)置項(xiàng)目、制定方案并督促執(zhí)行，最后以學(xué)習(xí)效果，如參與時(shí)間、獲得知識以及發(fā)表成果來評判能力是否提升。

多自由度精密運(yùn)動平臺的學(xué)生能力提升，主要圍繞需解決的核心問題來設(shè)置項(xiàng)目。如針對誤差源以及誤差之間的耦合關(guān)系，要求學(xué)生認(rèn)真觀察和系統(tǒng)分析，通過感性認(rèn)識，提升其基本工作能力和專業(yè)知識能力；針對誤差參數(shù)傳遞規(guī)律，要求學(xué)生根據(jù)已掌握的知識和還需自主學(xué)習(xí)的知識，構(gòu)建運(yùn)動平臺的誤差(數(shù)學(xué))模型，提升其專業(yè)知識能力和環(huán)境適應(yīng)能力；針對運(yùn)動平臺各自由度裝配與運(yùn)動順序優(yōu)化，引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)學(xué)習(xí)并構(gòu)建優(yōu)化模型，提升其專業(yè)知識能力、環(huán)境適應(yīng)能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

3 能力范式下能力提升過程

圖1為結(jié)合科研成果，基于“能力范式”下學(xué)生“四個(gè)能力”培育的框圖。

圖1 “能力范式”下學(xué)生“四個(gè)能力”培育的框圖

一是宣傳發(fā)動，吸引本科生積極加入科研興趣小組。基于對復(fù)合應(yīng)用型人才的理解，考慮到本科生從未接觸過多自由度精密運(yùn)動平臺，課題組先將項(xiàng)目的研究對象、研究內(nèi)容以及研究目標(biāo)等進(jìn)行簡化，采用深入淺出的科研術(shù)語調(diào)動其積極性，同時(shí)廣泛宣傳，吸引本科生加入科研興趣小組[9-11]。

二是現(xiàn)場觀摩，讓科研興趣小組成員盡快熟悉工作。教師示范、講解，鼓勵(lì)成員動手操作，盡快讓他們對多自由度精密運(yùn)動平臺的結(jié)構(gòu)、原理以及應(yīng)用領(lǐng)域有所了解?；谝?guī)范和安全要求，教師需全程進(jìn)行監(jiān)督[12]。

三是組成團(tuán)隊(duì)，根據(jù)學(xué)生興趣及個(gè)人特點(diǎn)安排工作。按設(shè)置的項(xiàng)目，即“厘清運(yùn)動平臺的誤差源以及誤差之間的耦合關(guān)系”“構(gòu)建運(yùn)動平臺的誤差(數(shù)學(xué))模型”以及“構(gòu)建各自由度裝配與運(yùn)動順序優(yōu)化模型”組織團(tuán)隊(duì)，均衡布置任務(wù)[13]。

四是確定方向，將需解決的問題難點(diǎn)進(jìn)行剖析。如“構(gòu)建各自由度裝配與運(yùn)動順序優(yōu)化模型”問題，涉及“誤差源”“運(yùn)動順序”“誤差補(bǔ)償”“數(shù)學(xué)建?！薄皵?shù)值仿真”以及“試驗(yàn)驗(yàn)證”等專業(yè)知識，需在教師引導(dǎo)下逐步深入。

五是及時(shí)指導(dǎo)，鼓勵(lì)并幫助學(xué)生樹立信心。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既會取得成績，也會遇到困難，教師的介入顯得非常重要。取得成績，教師的鼓勵(lì)能增強(qiáng)他們的自信；遇到困難，教師的點(diǎn)撥能拓展他們的能力。

六是制度保障，讓成員之間相互督促、彼此激勵(lì)。制訂合理的規(guī)章制度，要求學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)進(jìn)展，寫成階段性報(bào)告并制成PPT，定時(shí)在小組會上進(jìn)行匯報(bào)。這既是為了相互啟發(fā)、彼此激勵(lì)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，又是為了培育紀(jì)律意識、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)意識。

七是綜合評價(jià)，確保成員綜合能力的提升。既然是以能力提升為目標(biāo)，那么在評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果時(shí)，不僅要注重結(jié)果，如發(fā)表論文和獲得專利；也要注重過程，如參加試驗(yàn)的時(shí)間和新的學(xué)習(xí)內(nèi)容[14-16]。

上述七個(gè)環(huán)節(jié)，突出學(xué)生的“先練先學(xué)”。教師的作用是抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生積極性和主動性。目標(biāo)是讓學(xué)生系統(tǒng)牢固地掌握所學(xué)知識的同時(shí)，提升“四個(gè)能力”。

4 初步成效及思考

從2018年開始，筆者從15級本專業(yè)本科生入手，組織培養(yǎng)成績排名較為靠前且學(xué)有余力的學(xué)生加入團(tuán)隊(duì)，依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、企業(yè)合作項(xiàng)目等部分項(xiàng)目，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)與興趣方向，開設(shè)相應(yīng)的科研訓(xùn)練，按照“能力范式”下學(xué)生“四個(gè)能力”培育方案，經(jīng)過幾年的努力，取得了一些成效。表1為近幾年學(xué)生發(fā)表的成果。

表1 近幾年部分學(xué)生發(fā)表的成果

通過幾年的實(shí)踐，雖然取得了一些成績，但仍存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

一是學(xué)生的參與度亟待提升。能力范式下的學(xué)生能力培育，強(qiáng)調(diào)的是“以學(xué)生為中心”。盡管進(jìn)行了大量的宣傳和發(fā)動，開始也的確有許多同學(xué)參與，但由于個(gè)人原因或與其他課程學(xué)習(xí)時(shí)間發(fā)生沖突，堅(jiān)持下來的學(xué)生人數(shù)還是不盡人意。

二是教師的積極性亟待維持。雖然倡導(dǎo)讓學(xué)生“先做”“后學(xué)”，教師的角色也從“主角”轉(zhuǎn)為“配角”，但教師的作用還非常重要。從“項(xiàng)目設(shè)置”“團(tuán)隊(duì)組織”到“確定方向”“及時(shí)指導(dǎo)”，所需時(shí)間較長，“保姆”身份貫穿始終。如何維持教師的積極性，也是當(dāng)前面臨的問題。

三是能力評價(jià)體系亟待完善。取得成效，如發(fā)表論文、獲得專利固然可喜，但評價(jià)能力并非唯一。如參加“國”字號競賽、獲得省級以上獎勵(lì)都是能力提升的具體體現(xiàn)。如何將學(xué)生的能力評價(jià)和保研、獎勵(lì)有機(jī)結(jié)合，也是我們必須重視的問題。

應(yīng)當(dāng)說，通過依托教師的科研項(xiàng)目，將科研成果轉(zhuǎn)化為本科教育教學(xué)資源，取得了較好的效果。在今后的規(guī)劃中，為更好地優(yōu)化該培養(yǎng)模式，提升本科生的學(xué)習(xí)熱情與效率，可考慮開展幾個(gè)方面的工作。1)選取校內(nèi)具有代表性的科研團(tuán)隊(duì)與專家，盡可能結(jié)合科研項(xiàng)目與產(chǎn)業(yè)布局等，在學(xué)生入校前進(jìn)行較為全面、細(xì)致的科研講解，內(nèi)容覆蓋本團(tuán)隊(duì)的研究方向、研究對象、應(yīng)用領(lǐng)域與未來發(fā)展，從大學(xué)開端時(shí)即吸引學(xué)生的好奇心與注意力。2)于大二、大三階段開設(shè)課外理論/軟件學(xué)習(xí)班。從教學(xué)課堂走向?qū)嶒?yàn)室需要有較多基本能力的積累，若開設(shè)一些符合大多數(shù)團(tuán)隊(duì)需求的培訓(xùn)班，能使學(xué)生盡快融入團(tuán)隊(duì)，提升學(xué)習(xí)效率。此類培訓(xùn)班可盡量小而精，以開設(shè)4～6周、每周2～3次較為合適。3)設(shè)置本科生科研獎勵(lì)制度，根據(jù)發(fā)表成果的檔次分別給予相應(yīng)的獎勵(lì)，不僅能塑造榜樣，也能提升學(xué)生整體的學(xué)習(xí)熱情。

5 結(jié)語

作為培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才的普通高校，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源是永恒的話題。本文基于能力范式理念，圍繞本科學(xué)生能力提升目標(biāo)，就培育方式、培育內(nèi)容以及培育過程等諸多方面進(jìn)行了實(shí)踐探索，雖然取得了一些成績，但還深感不足。高校的課程教學(xué)模式改革任重而道遠(yuǎn)，只有尊重規(guī)律深入改革，才能營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足國家對復(fù)合應(yīng)用型人才的需求。