充分发挥科研成果在本科教学中的作用

傅水根

摘 要：文章介绍了科研成果为本科教学服务转化的重要性，以及通过二次转化，在本科教学中创新实验教学、丰富授课内涵、更新教材内容、充实模型教具、指导毕业设计和培养师资队伍等方面所发挥的作用。实践表明，科研成果除了用于指导研究生外，如果引起足够重视，通过成果的二次转化，可在本科教学的深化改革中发挥重要作用。

关键词：科研成果；二次转化；创新实验；毕业设计

我在从教的30多年中，一边致力于教学，一边从事科研，基本做到了教学、科研两不误。在长期的教学实践中发现，课堂教学所采用的教材内容往往滞后于生产实际，尤其滞后于科研实际。怎样在教学中突破教材的局限，使学生获得更为广博和新颖的知识，并在培养创新思维能力方面发挥作用呢？我认为，作为大学教师，尤其是工科教师，不少人本来就是一边从事教学，一边从事科研工作的。为什么不能将这二者有机地结合起来，在完成科研任务的同时，使团队辛勤劳动所获得的科研成果经过转化，直接为本科教学服务，在更多的方面发挥作用呢？事实证明，完全可以。

一、科研成果实现二次转化的重要性

科研成果除了可以用于发表论文，申报专利、申报奖励、指导研究生，以及通过不同途径实现产品转化（一次转化），直接为发展国民经济服务外，还有一个非常重要的作用，这就是使科研成果通过转化，在多方面为本科教学服务，实现二次转化。我们为了使科研成果为本科教学服务，在创新实验教学、丰富授课内涵、更新教材内容、充实模型教具，指导毕业设计和培养师资队伍等方面进行了艰苦的探索，并取得显著成效。

二、创新实验教学

我校的金工教研室在20世纪80年代中期以前，缺乏独自立项的科研项目。在1988年，我们申请到国家自然科学基金项目“人造聚晶金刚石复杂型面的放电加工与加工机理研究”。经过课题组近三年努力，该项目成果通过了国家自然科学基金委员会组织的技术鉴定，《科技日报》对此进行了报道，并且美国国家科学基金也因此邀请我参加“美国国家科学基金会受资者学术会议”，所发表的论文获得中国机械工程学会全国会员大会优秀论文奖，并获得国家专利。我并不满足于此，很快就将该科研成果转化为“数控旋转电火花磨削聚晶金刚石”的演示性实验，使学生观察到国际上加工聚晶金刚石的最新工艺方法和由此方法加工出的各种聚晶金刚石刀具。该成果于1992年获我校实验技术成果一等奖。我们初步尝到科研成果向本科教学转化的甜头。

在上述成果应用于本科教学不久，我又利用申请到的“教育部实验室建设补助基金”项目提供的资金，组织骨干，开始了“数控线切割二维创新设计与制作”系统的单元技术研究，目的是为在局域网络条件下大面积参与的学生创新设计与制作开辟道路。经过近两年努力，该成果获得校级实验技术成果三等奖。1998年，我校“211工程”项目的第一批经费到位，将上述单元技术成果扩展使用的时机已经成熟。我利用其中的部分经费，组织青年技术骨干，开始了“局域网络条件下数控线切割二维创新设计与制作实验”的研究。我们购买了4台数控线切割机床、1台高档微机、1台扫描仪、1台塑封机，自行研制1台超声波清洗机。在学校实验室设备处的支持下，从我校计算机中心和工程物理系调拨了16台286计算机，构成了该创新实验的主要硬件基础。我大胆起用青年教师，自行研制局域网络系统。几位青年教师认真设计，精心制作，选好有关应用软件，经过半年努力，研制成功局域网络系统。该系统迄今已运行6年多，仍然性能稳定，为培养具有创新思维的大学生不断作出新贡献。这是我国在特种加工领域，利用局域网络将4台数控线切割机床联网，实现数控线切割二维创新设计与制作实验的首次尝试。该成果于2000年获得我校实验技术成果一等奖，所发表的论文获得我国高等学校首届现代教育技术学术研讨会优秀论文奖。之后，该创新实验成果接待了许多国内外的同行参观，该实验改革的思路在全国高校工程训练实验教学中广泛推广。

1997年，我认识到，超声波加工不仅在我国的特种加工研究领域是一个薄弱环节，在本科的教学实验领域也是一片空白。而对于像玻璃、陶瓷一类的硬脆材料，除了采用金刚石刀具和金刚石磨具加工外，采用普通的切削加工和放电加工是不行的。因此，我们将研究方向转向旋转超声波加工。经过近两年努力，研制成功旋转超声波加工机床1台。1999年，我们将这台机床用于特种加工教学实验，使学生了解到一种新型的对硬脆材料的加工方法。经过几年的深入研究，该设备又有了很大改进，研究方向也由对硬脆材料的单孔加工拓展到向孔系加工，目前正向复杂型面的三维加工发展。

2001年，我主持完成的“体质智能化测试系统”通过了教育部组织的技术鉴定，并获得国家发明专利。这项成果，不仅经过成果转化，实现了产业化，而且在清华大学体育部建成了全国高校第一条“体质测试走廊”；同时被大连理工大学、山东大学等兄弟院校采用，成为我国本科体育教学中的一种新型教学手段。

三、科研成果在本科教学中其他方面的应用

1．更新教材内容

借助近几年国家和学校大力度的经费投入，“中心”的教学基础设施发生了重大变化，引进了大量先进设备和先进工艺技，这样就为教材建设提供了很好的发展机遇。我们将科研工作所取得的成熟成果，如数控旋转电加工机床、数控线切割二维创新设计与制作、十二工位数控激光淬火机床、旋转超声波加工机床的主要内涵编入北京市“十五”规划精品教材《机械制造工艺基础》（该教材第一版获北京市教学成果二等奖），编入国家级“十五”规划教材《现代工程技术培训》，扩展和更新了教材内容，并且将上述内容拍摄成很有特色的电教片《超硬刀具及其应用》和《特种加工——电、声、光部分》（该片获得全国首届优秀教育音像出版物一等奖），这些电教片得到广泛推广，为教材改革作出了贡献。

2．丰富讲课内涵

教材内容的更新，使课堂教学的内涵发生了深刻变化。使之不仅满足一般的教学要求，而且充实了前沿知识，拓展了学生的视野。为了提高学生的创新思维能力，每次讲课，我都要准备一个自己主持完成的科研项目，总结出它的创新点，作为创新案例。对自己来说，由于身历其境，讲起来就得心应手；对学生来说，的时间不多，却容易从中领悟创新的真谛。其中的案例，除了自己主持完成的数控旋转电加工机床、颅内血肿排空器、汽车离合器超速试验机、多功能力学木材试验机、游泳训练水上牵引系统、体质智能化测试系统、旋转超声波加工机床外，还列举学生亲身参与的创新设计大赛的各种参赛机器人的例子，使学生感到比较亲切。

3．充实模型教具

对于面向工科学生的课堂教学，现代教育技术已经得到很好的应用。但是，作为模型教具，仍然是工程领域课堂教学中不可缺少的重要辅助手段。我们利用科研成果，制作了颅内血肿排空器，制作了人造聚晶金刚石车刀、铣刀、小直径麻花钻头，制作了立方氮化硼车刀等。这些模型教具，学生不仅可以仔细观察，而且可以仔细触摸。将学生的听觉、视觉和触觉的功能都发挥出来，其教学效果自然比只有听觉和视觉要好。这些很具展示度的模型教具，在一般的生产场所看不到，这样就会激发学生的好奇心和学习兴趣。

4．指导毕业设计

在中心的金工教研室，最初既没有指导本科毕业设计的任务，也没有指导本科毕业设计的项目。经过20多年的艰苦努力，教研室形成了机电一体化设备、特种加工、制造工艺和精细材料成形等多个科研方向，成长了一批科研骨干，不仅为清华，而且为中国农业大学和北京理工大学等相关高校指导完成3篇博士论文、9篇硕士论文和十几名本科生的毕业设计。学生在预定的论文工作或毕业设计期间，都高质量地完成了任务，按期获得了学位。

5．培养师资队伍

无论主持科研项目，还是主编教材，我都尽量组织青年教师参加，让他（她）们参与科研项目和教材编写的全过程，使他们在实践中尽快成长。科研工作的丰富经历，使这些青年教师不断吸取能量，增强工作能力，很快成为教学和科研的工作骨干。

在这30多年中，自己一直工作在基层，在完成大量教学工作的同时，从事科研和技术开发工作。同时投入了很大的精力，来促使科研成果转化，使之为本科教学服务，为深化本科教学改革服务。实践证明，这种方法不仅可行，而且效果良好，值得坚持下去。

作者：傅水根，清华大学基础工业训练中心主任、教授，教育部机械学科教学指导委员会委员，第二届高等学校教学名师奖获得者。

[责任编辑：文和平]

（原载《中国大学教学》2007年第4期）