［摘要］新工科背景下，高等教育工科專業(yè)在教學(xué)與科研方面較失衡的現(xiàn)象尤為突出，客觀上需要開(kāi)展科研反哺教學(xué)的研究。以材料科學(xué)與工程專業(yè)為例，分析科研反哺教學(xué)的動(dòng)因和基礎(chǔ)，闡述新工科背景下開(kāi)展科研反哺教學(xué)面臨的困境，提出新時(shí)代高校建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)對(duì)策略。科研反哺教學(xué)的實(shí)踐方法主要包括：科研成果融入課堂教學(xué)、學(xué)生參與科研項(xiàng)目、翻轉(zhuǎn)課堂與科研成果展示課、科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。在實(shí)施過(guò)程中，需要學(xué)校政策、經(jīng)費(fèi)支撐以及硬件軟件建設(shè)，同時(shí)對(duì)教師提出了新的更高的要求。通過(guò)科研反哺教學(xué)彌合科研與教學(xué)平衡，最終實(shí)現(xiàn)高水平科研與高質(zhì)量教學(xué)協(xié)同發(fā)展。［關(guān)鍵詞］新工科；材料科學(xué)與工程；科研反哺教學(xué)；教學(xué)改革建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科是黨中央、國(guó)務(wù)院做出的重大戰(zhàn)略決策，也是繼“211工程”和“985工程”后的又一國(guó)家戰(zhàn)略，有利于提升中國(guó)高等教育綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)現(xiàn)第二個(gè)百年奮斗目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)提供有力支撐。在歷史學(xué)中，把石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代劃分為人類(lèi)的早期歷史時(shí)期，可見(jiàn)材料學(xué)科作為基礎(chǔ)學(xué)科的重要性。目前，全球范圍內(nèi)的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革日新月異，材料是經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，材料科學(xué)面臨著技術(shù)突破和重大產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。新形勢(shì)下，新工科建設(shè)對(duì)高等教育工科專業(yè)提出了更高的要求［1-3］。工科高校如何優(yōu)化高水平科研支撐優(yōu)秀人才培養(yǎng)，成為其發(fā)展和建設(shè)面臨的重要問(wèn)題。第一輪“雙一流”建設(shè)學(xué)科共計(jì)465個(gè)，一流學(xué)科數(shù)量排名前列的為材料科學(xué)與工程（30個(gè)）、化學(xué)（25個(gè)）、生物學(xué)（16個(gè)）、數(shù)學(xué)（14個(gè)）、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（14個(gè)）等；第二輪“雙一流”建設(shè)學(xué)科中排名前列的未發(fā)生變化，材料科學(xué)與工程仍居首位。在材料科學(xué)與工程專業(yè)，科研與教學(xué)長(zhǎng)期失衡，存在“重科研、輕教學(xué)”的現(xiàn)象，高校材料學(xué)科教師重心多放在科研上；同時(shí)，工科高?！爸乜蒲小⑤p教學(xué)”的現(xiàn)象更普遍［1-6］。因此，在“雙一流”建設(shè)和新工科背景下，材料科學(xué)與工程專業(yè)如何利用科研反哺教學(xué)，完善高水平科研支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的機(jī)制，以及實(shí)現(xiàn)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)，是亟須探討的教學(xué)改革問(wèn)題。一、科研反哺教學(xué)的意義近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新工科領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出新技術(shù)和新理念，帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此，教育界亟須探索適應(yīng)新工科發(fā)展的教學(xué)模式，以使學(xué)生能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需求。“雙一流”建設(shè)高校中包括清華大學(xué)、北京大學(xué)在內(nèi)的30所高校將材料科學(xué)與工程作為“雙一流”建設(shè)學(xué)科，基于中國(guó)知網(wǎng)檢索“科研反哺教學(xué)”主題，圖1、圖2分別給出了該檢索條件下論文發(fā)表量分布趨勢(shì)、主要主題分布和次要主題分布。基于科研反哺的教學(xué)改革得到廣泛關(guān)注，發(fā)表的教改成果發(fā)文量近乎呈線性增長(zhǎng)（見(jiàn)圖1），排名靠前的主題（見(jiàn)圖2（a））依次為：科研反哺教學(xué)、反哺教學(xué)、教學(xué)改革、教學(xué)中的應(yīng)用、本科生、高職院校、實(shí)踐探索等；相應(yīng)排名靠前的次要主題（見(jiàn)圖2（b））依次為：科研反哺、教學(xué)改革、科研與教學(xué)、教學(xué)與科研、反哺教學(xué)、本科生、人才培養(yǎng)等。目前，高等教育教學(xué)方法仍是以教師為主體的“滿堂灌”教學(xué)模式為主，大部分情況下學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生對(duì)課程的興趣較弱，同時(shí)材料類(lèi)課程授課內(nèi)容基礎(chǔ)性知識(shí)點(diǎn)較多，傳統(tǒng)的課本知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的案例前沿性不足。新形勢(shì)下，學(xué)生知識(shí)的更新、信息的獲取、知識(shí)的生產(chǎn)模式、知識(shí)的功能和邊界都在變化，對(duì)于課程中引入的傳統(tǒng)課程例子和案例，很多信息學(xué)生已經(jīng)掌握，因此學(xué)生對(duì)教學(xué)案例的選擇提出了新的更高的要求；傳統(tǒng)教學(xué)模式更注重理論的灌輸，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生不能將理論知識(shí)與應(yīng)用實(shí)踐相結(jié)合，評(píng)價(jià)體系較為傳統(tǒng)，導(dǎo)致學(xué)生不能熟練地應(yīng)用所學(xué)的材料科學(xué)理論知識(shí)分析和解決工程實(shí)踐中的具體問(wèn)題［7-8］。此外，第四次工業(yè)革命浪潮（包括先進(jìn)材料、人工智能、增材制造、機(jī)器學(xué)習(xí)、ChatGPT、智能制造等領(lǐng)域）催動(dòng)多學(xué)科知識(shí)、跨領(lǐng)域科技的深度融合，對(duì)新時(shí)代培養(yǎng)什么樣的人才提出了更高的要求。因此，在新工科背景下，課程改革勢(shì)在必行。新時(shí)代“研究型教學(xué)”模式得到廣泛關(guān)注，促進(jìn)教學(xué)與研究有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生尤其是本科生有機(jī)會(huì)參與研究工作，接觸科技前沿，探索未知世界，高校必須在教學(xué)創(chuàng)新上下功夫，建立新機(jī)制。二、科研反哺教學(xué)的實(shí)踐方法結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研及課題組多年教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)，基于科研反哺教學(xué)的實(shí)踐方法和措施主要包括以下內(nèi)容。（一）科研成果融入課堂教學(xué)將最新科研成果（科技論文、專利、科研項(xiàng)目等）融入課堂教學(xué)，讓學(xué)生直接感受科學(xué)研究的魅力和價(jià)值。教師可以通過(guò)講述科研經(jīng)過(guò)、展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析科研結(jié)果等方式將科研成果與課堂教學(xué)相結(jié)合［7-8］。在科研成果融入教學(xué)的過(guò)程中，對(duì)教師提出了更高的要求，需要在傳統(tǒng)課本知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將教學(xué)內(nèi)容更新與提高，優(yōu)選最新科研成果與課堂知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，梳理教案并完善案例，這需要教師不斷更新和提高教學(xué)內(nèi)容。將科研成果融入課堂教學(xué)能有效提高教學(xué)效果，可以更好地貼近學(xué)生的實(shí)際需求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（二）學(xué)生參與科研項(xiàng)目鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目，讓他們直接參與科學(xué)研究，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。教師可以提供科研指導(dǎo)和幫助，讓學(xué)生能夠順利完成科研項(xiàng)目。在本科生中實(shí)行“導(dǎo)師制”，讓學(xué)生提前接觸科研項(xiàng)目，在項(xiàng)目研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探索解決問(wèn)題的途徑，最終解決問(wèn)題，依托項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力［9-10］。（三）翻轉(zhuǎn)課堂與科研成果展示課結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂，將重點(diǎn)基于討論課以翻轉(zhuǎn)課堂的形式開(kāi)展教學(xué)，告別傳統(tǒng)單一的教授模式；開(kāi)展科研成果展示課，讓學(xué)生能夠了解和學(xué)習(xí)最新的科學(xué)研究成果。教師可以邀請(qǐng)與課程內(nèi)容相關(guān)的專家學(xué)者介紹最新的科學(xué)研究，或者將學(xué)生的科研成果展示給全校師生。將問(wèn)題留給學(xué)生，一方面可以將科研成果深層次與知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有效結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)課上內(nèi)容的理解；另一方面可以培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、表達(dá)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的能力，優(yōu)化考核模式。（四）科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)組織科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生能夠直接體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程和樂(lè)趣。教師可以組織實(shí)驗(yàn)課、模擬課、科技展覽等多種形式的科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生能夠更直觀地感受科學(xué)研究的內(nèi)涵。科研反哺教學(xué)注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過(guò)科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)既可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力，又可以使學(xué)生掌握更多的實(shí)際應(yīng)用技能［10］?？偟膩?lái)說(shuō)，科研反哺教學(xué)的實(shí)踐方法多樣，但是教師需要根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和課程內(nèi)容，合理選擇實(shí)踐方法，使科研反哺教學(xué)的實(shí)施更加順利和有效。高校也應(yīng)該意識(shí)到在開(kāi)展科研反哺教學(xué)的過(guò)程中，需要軟硬件建設(shè)、教師能力培養(yǎng)、經(jīng)費(fèi)支撐等多方面條件，才能有望實(shí)現(xiàn)課程改革建設(shè)［3-6］。高?？蒲蟹矫娴奶嵘c教學(xué)能力的提升關(guān)系復(fù)雜，具有較多的不確定性。而筆者發(fā)現(xiàn)科研實(shí)力的提升，能有效提升教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提供了一種以科技文獻(xiàn)為核心彌合教學(xué)與科研失衡問(wèn)題的教學(xué)改革思路。前期實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)以科技文獻(xiàn)案例為核心的教學(xué)模式，有助于學(xué)生有效掌握材料類(lèi)課程理論知識(shí)［3］。但筆者在教學(xué)改革執(zhí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，針對(duì)課堂講授培養(yǎng)模式進(jìn)行改革難以滿足新時(shí)代學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求、傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容難以滿足新型復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)、“填鴨式”教學(xué)方法難以匹配創(chuàng)新能力培養(yǎng)、傳統(tǒng)科教融合難以促進(jìn)新工科對(duì)人才培養(yǎng)提出的新的更高的要求等問(wèn)題，僅僅依靠教師進(jìn)行課程設(shè)計(jì)（科研成果融入課堂教學(xué)、學(xué)生參與科研項(xiàng)目、翻轉(zhuǎn)課堂與科研成果展示課、科研實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)）遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要在學(xué)校政策引領(lǐng)、持續(xù)性更新教材教案及課程內(nèi)容、與其他教學(xué)改革措施協(xié)同、強(qiáng)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件保障等方面進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代高校應(yīng)為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力提供基礎(chǔ)性支撐，而科學(xué)研究是高校的重要職能，同時(shí)它必須服務(wù)于教學(xué)工作，為教學(xué)高質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。教學(xué)偏向于言傳，科研偏向于身教，兩者相輔相成，共同促進(jìn)新時(shí)代人才培養(yǎng)，通過(guò)科研反哺教學(xué)彌合科研與教學(xué)的失衡，充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢(shì)，共同促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)高水平科研與高質(zhì)量教學(xué)協(xié)同發(fā)展。三、科研反哺教學(xué)的實(shí)踐案例本文選擇材料科學(xué)與工程中的“材料制備技術(shù)”課程進(jìn)行科研反哺教學(xué)改革措施案例探討。以粉末冶金技術(shù)為例，使學(xué)生深刻理解并牢固掌握了先進(jìn)金屬材料制備技術(shù)部分的知識(shí)點(diǎn)。調(diào)研最近幾年關(guān)于粉末冶金技術(shù)的文獻(xiàn)［11-16］，最終優(yōu)選出發(fā)表在SCI期刊——MaterialsTodayCommunications［11］和Naturecommunication［12］上的文獻(xiàn)為主要案例。這兩篇科技文獻(xiàn)案例與粉末冶金技術(shù)高度契合，同時(shí)代表了最新科技文獻(xiàn)粉末冶金技術(shù)方面的前沿進(jìn)展。借助科學(xué)研究方面的科技文獻(xiàn)案例，能使學(xué)生進(jìn)一步理解霧化法制粉、粉末冶金的定義、工藝流程（粉末制備、成型、燒結(jié)技術(shù)）、影響因素、性能評(píng)價(jià)（XRD、SEM、TEM、硬度、力學(xué)性能）、粉末冶金技術(shù)特點(diǎn)等，此外，案例還涉及霧化法制粉、放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）等，能加深學(xué)生對(duì)本課程霧化法制備粉體和放電等離子燒結(jié)技術(shù)的理解，將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)。教師團(tuán)隊(duì)優(yōu)選相關(guān)的制備技術(shù)（粉末冶金）英文科技文獻(xiàn)案例信息和閱讀資料［11-16］，整理學(xué)生課前需要閱讀的文獻(xiàn)與精選的案例資料上傳到智慧樹(shù)、雨課堂，或者QQ群、微信群組中；進(jìn)一步豐富案例信息，設(shè)計(jì)案例資源，優(yōu)選確定課程教學(xué)過(guò)程中使用的案例（見(jiàn)圖3（a）、圖3（b））。圖3（a）展示了粉末冶金技術(shù)制備銅鉻鎂合金的流程圖［11］，涉及的知識(shí)點(diǎn)包括：粉末冶金技術(shù)、霧化法制粉、放電等離子燒結(jié)；圖3（b）展示了粉末冶金技術(shù)制備3D石墨烯/銅金屬?gòu)?fù)合材料的流程圖［12］，涉及的知識(shí)點(diǎn)包括：粉末冶金技術(shù)、金屬基復(fù)合材料、納米材料制備、熱壓技術(shù)。文獻(xiàn)案例［12］既可以強(qiáng)化粉末冶金課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)，還可以強(qiáng)化學(xué)習(xí)課程涉及的納米材料制備（石墨烯制備）和熱壓技術(shù)知識(shí)點(diǎn)。上述優(yōu)選的文獻(xiàn)案例［11-12］除了可以作為課程教學(xué)過(guò)程中的素材外，還可以豐富科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)的課程思政內(nèi)容建設(shè)，助力全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和用于過(guò)程和期末課程考核素材。此外，相關(guān)文獻(xiàn)案例庫(kù)建設(shè)可以借助名師及相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液蛧?guó)際合作力量，定期更新優(yōu)化，助力科研與教學(xué)互補(bǔ)，以及課程內(nèi)容持續(xù)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法持續(xù)更新、評(píng)價(jià)方式持續(xù)優(yōu)化等。結(jié)語(yǔ)綜上所述，將科技文獻(xiàn)作為案例的科研反哺教學(xué)方法，對(duì)于新工科背景下的教學(xué)有著重要的意義。它不僅可以幫助學(xué)生更好