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关键词：科研融入教学;案例教学;微信群;第二课堂;毕业设计
教学与科研是大学最主要的两个职能，是教师的两项基本工作。由于我国许多高校都存在“重科研，轻教学”的情况，导致了教师日常工作中教学和科研投入精力失衡，造成科研工作对教学工作的负面影响，这对高校的发展和学生的培养是极为不利的。正确认识并处理好教学与科研的关系，确保科学研究的方法和最新成果不断融入大学课堂，确保教育质量的持续改进是目前高校教师亟须解决的难题。
在本科生课堂教学中融入科研的相关知识内容，激发学生对该门课程的兴趣，引导学生用做科研的思维去学习新知识，使学生不仅仅是被动式、填鸭式地接受新知识，这对创新型人才的培养至关重要。
一、存在的问题及原因分析
高校教师多具有硕博士学位，这些教师受过多年系统的专业能力训练和科研训练，具备较强的理论知识素养和科研能力。然而，在实际教育教学的过程中，高校教师将科研融入教学方面仍然面临以下几个困境。
（一）课堂教学课时较少
在目前的“厚基础、宽口径、广适应”的人才培养模式下，很多院校在总学时要求大体不变的情况下，增加了公共课程学时，导致了专业课学时不断被压缩的情况出现。专业课教学课时较少，将新研究成果和研究方法带入课堂会占用部分教学时间，导致教学无法顺利完成，所以很多科研能力很强的教师在课堂上没有时间将科研融合课堂。
（二）投入时间和精力有限
一些高校在现行考核评聘体系和奖励体系中“重科研轻教学”，这种政策性导向的偏差，导致教师将大量精力放在科研方面，使得科研与教学两方面不能协调发展，其结果是很多教师科研能力较强，教学能力相对薄弱。教师将相对多的时间和精力放在科研上，必然没有时间精心研究教学内容的组织安排和知识的更新，照本宣科，挫伤学生的学习积极性。
（三）教学大纲的限制
教学大纲是课程教学的行动指南，是保障教学质量和学习质量的重要手段，保证人才培养目标达成的核心文档，对课程质量起着关键作用。它根据学生的特点、知识水平以及发展学生智力的需要，具体规定学科知识的范围、目的、任务、深度、体系和结构、教学时间以及教学法上的具體要求。教学大纲的编写先于教学活动的执行，教学活动需要严格遵循教学大纲的要求。教师在课程进行过程中一般不允许随意改变教学内容和实验项目，这就导致最新研究成果和科研项目不能顺利转化为学生的实验项目。
二、把科研融入教学的途径
（一）采用案例教学
针对课堂时间有限的问题，作者教师团队将科研成果中的新技术和新方法进行提炼归纳，结合现实生活中的应用，设计教学案例。教学案例中，提供多种解决方案。在课堂上，讲解原理和方法，指导学生课后完成代码的调试，不同方案的结果对比分析。把最新研究成果融入教学内容，一方面增加了课堂内容的先进性，另一方面也拓展了学生们的学术视野，培养学生的创新能力。
旅行商问题是一个组合优化问题，常用的求解算法有动态规划法、分支界定法等。在人工智能课程中，在学习遗传算法时，我们设计了遗传算法求解旅行商问题的案例。本案例首先介绍遗传算法的原理，然后针对旅行商问题，常用实数编码方式，即n个城市编号作为遗传编码，适应度函数定义为第j个编码中相邻城市之间距离和的倒数，以轮盘赌作为选择策略、有序交叉策略，倒置变异策略定义选择、交叉、变异算子，并用Python代码实现，结果可视化。
对鸢尾花的识别问题，我们设计的教学案例，采用3种分类算法，一是基于决策树的分类算法，二是基于KNN的分类，三是基于深度神经网络的分类算法，通过对比准确率来选择最好的分类算法。进一步拓展，设置不同的参数，观察训练模型的准确率。
人脸识别技术已经应用于多种场合，例如刷脸支付、人脸识别的门禁系统等，我们设计了基于人脸识别的门禁系统的教学案例。该案例中，首先介绍了基于深度学习的人脸识别技术的原理，之后搭建了基于人脸识别的门禁系统的技术方案。进一步拓展，基于人脸识别的考勤系统的技术方案。
（二）通过微信群向学生推送科研内容
现阶段，智能手机已经变成了高校师生的标配，大家的生活和学习已经离不开手机，而微信APP也成了日常沟通和获取新知识的重要工具。人们的阅读习惯从到图书馆阅览、订阅期刊转变为多屏移动阅读，阅读需求则从大众类、集中化转变为个性化和碎片式。微信公众号作为一种一点对多点的信息推送平台，具有沟通时效性强、推送内容丰富的特点，开创了一个全新的互动情境。学术期刊通过运营微信公众号，实现了学术研究成果和科研动态的即时推送和传播。
教师在学期初建立微信群，要求班级所有学生人群。教师在微信公众号阅读期刊论文或技术文章的时候，可以有意识地选择跟课程内容相关的文章推荐给学生，并根据文章跟教学内容关联的密切程度要求学生阅读或讨论，教师可以在微信群随时答疑。教师通过这种途径，一方面平衡了投入科研和教学的时间，另一方面也加强了与学生之间的沟通交流。学生也通过课程微信群，运用碎片化的时间获得更多当前技术的研究现状和技术动态，拓宽了其获得文化知识的途径。
（三）在实验课中融入科研
高校教师都有自己的研究方向，也有相关的科研项目，可以将这些科研项目转化为适于教学的综合性实践项目，供学生选择。针对教学大纲的限制，笔者认为制定教学大纲时，实验项目内容不宜制定的过分详细，给教师一定的灵活性，方便随时将科研内容融入实验项目中。
比如笔者研究的社会网络影响力传播，是指在给定的社会网络中，影响力从初始的活跃节点开始传播给邻居节点，邻居节点以一定的概率被激活，激活后的节点又可以将影响力传播给非活跃状态的邻居节点，直到没有节点被激活为止。该影响力传播模型可以融合在Python语言实验项目中，首先可以让学生们通过文件操作，读入节点对;然后通过引入networkx库，用节点对构建网络图，通过matplotlib库展示网络图;接着通过蒙特卡洛模拟法实现影响力的传播过程。将上述过程融合到几个实验项目中，学生们不仅能够掌握Python语言的基本语法和基本数据类型，还能熟悉第三方库的安装使用，熟悉工程上常用的蒙特卡洛模拟方法等。 （四）在第二课堂中融入科研
各个大学都有丰富的第二课堂，教师通过鼓励并指导学生参加第二课堂，让学生们参与到科研中，体会科研的乐趣，增加科研实践经验。比如鼓励学生参加学校或学院举办的各类学术报告、指导学生参加各类科研立项、参加各类竞赛等。教师也可以在自己的科研立项中带上本科生，让这些学生参与资料收集、发放问卷、参与调研、参与实验的操作和代码的编写等。
以指导学生参加大学生创新项目“火灾识别报警系统”为例，在项目的立项过程中，教师需要指导学生填写申报书。绝大部分大学生以前没有写过项目申报书，面对申报书格式要求无从下笔，分不清主次，需要指导教师耐心讲解每一项应该写什么。学生第一次写出来的项目申请书，口语化严重，第一人称代词出现频繁，处处用“现在完成时”表达项目将要开展的工作，这些都需要指导教师认真细致地讲解并帮助其修改。在项目开始后，還需要指导学生完成神经网络的选取、火焰特征提取、识别火灾后的报警处理等。另外，由于项目有经费支持，还需要教师指导学生填写经费预算，报账的时候还要明确要求学生严格遵守学校和国家的财务政策，哪些经费能够报销，哪些经费不能报销，不能侵占和挪用项目经费等。通过从立项到结项整个过程的训练，学生能够掌握项目申请书的写作方式，能够将专业知识应用到具体问题的求解过程中，能够了解科研经费的使用和报销过程，为学生以后顺利进行科研工作打下了基础。
（五）在毕业设计过程中融入科研
工科专业本科毕业设计主要检验学生综合运用所学理论、知识和技能解决实际问题的能力。以计算机专业为例，指导教师既可以将研究领域涉及的算法让学生编程实现，也可以将科研项目涉及的网站建设、系统实现等抽象出来让学生完成。在毕业设计进行过程中，指导教师除了帮助学生们利用专业知识完成毕业项目之外，还需要教给学生查阅中英文资料的方法。鉴于学生们英文水平有限，可以让学生以查阅知网为主;教给学生先看摘要再看引言最后阅读全文的文献阅读方法;教给学生如何通过文献中引用的内容找到原始文献等。在写毕业论文的阶段，教给学生论文的写作框架，如何在论文中标注引用的内容，如何做到科研诚信等。
三、结语
把科研融入课堂，不仅能让学生了解本专业的前沿知识，还能理解科研的作用和价值，开阔学术视野，激发学生的学习兴趣。通过多种途径在教学过程中融入科研，让学生了解、思考并参与到科研工作中，学会发现问题、分析问题、解决问题的思路，从而锻炼学生解决问题的能力，为创新型人才培养奠定基础。
教学与科研是大学最主要的两个职能，是教师的两项基本工作。由于我国许多高校都存在“重科研，轻教学”的情况，导致了教师日常工作中教学和科研投入精力失衡，造成科研工作对教学工作的负面影响，这对高校的发展和学生的培养是极为不利的。正确认识并处理好教学与科研的关系，确保科学研究的方法和最新成果不断融入大学课堂，确保教育质量的持续改进是目前高校教师亟须解决的难题。
在本科生课堂教学中融入科研的相关知识内容，激发学生对该门课程的兴趣，引导学生用做科研的思维去学习新知识，使学生不仅仅是被动式、填鸭式地接受新知识，这对创新型人才的培养至关重要。
一、存在的问题及原因分析
高校教师多具有硕博士学位，这些教师受过多年系统的专业能力训练和科研训练，具备较强的理论知识素养和科研能力。然而，在实际教育教学的过程中，高校教师将科研融入教学方面仍然面临以下几个困境。
（一）课堂教学课时较少
在目前的“厚基础、宽口径、广适应”的人才培养模式下，很多院校在总学时要求大体不变的情况下，增加了公共课程学时，导致了专业课学时不断被压缩的情况出现。专业课教学课时较少，将新研究成果和研究方法带入课堂会占用部分教学时间，导致教学无法顺利完成，所以很多科研能力很强的教师在课堂上没有时间将科研融合课堂。
（二）投入时间和精力有限
一些高校在现行考核评聘体系和奖励体系中“重科研轻教学”，这种政策性导向的偏差，导致教师将大量精力放在科研方面，使得科研与教学两方面不能协调发展，其结果是很多教师科研能力较强，教学能力相对薄弱。教师将相对多的时间和精力放在科研上，必然没有时间精心研究教学内容的组织安排和知识的更新，照本宣科，挫伤学生的学习积极性。
（三）教学大纲的限制
教学大纲是课程教学的行动指南，是保障教学质量和学习质量的重要手段，保证人才培养目标达成的核心文档，对课程质量起着关键作用。它根据学生的特点、知识水平以及发展学生智力的需要，具体规定学科知识的范围、目的、任务、深度、体系和结构、教学时间以及教学法上的具體要求。教学大纲的编写先于教学活动的执行，教学活动需要严格遵循教学大纲的要求。教师在课程进行过程中一般不允许随意改变教学内容和实验项目，这就导致最新研究成果和科研项目不能顺利转化为学生的实验项目。
二、把科研融入教学的途径
（一）采用案例教学
针对课堂时间有限的问题，作者教师团队将科研成果中的新技术和新方法进行提炼归纳，结合现实生活中的应用，设计教学案例。教学案例中，提供多种解决方案。在课堂上，讲解原理和方法，指导学生课后完成代码的调试，不同方案的结果对比分析。把最新研究成果融入教学内容，一方面增加了课堂内容的先进性，另一方面也拓展了学生们的学术视野，培养学生的创新能力。
旅行商问题是一个组合优化问题，常用的求解算法有动态规划法、分支界定法等。在人工智能课程中，在学习遗传算法时，我们设计了遗传算法求解旅行商问题的案例。本案例首先介绍遗传算法的原理，然后针对旅行商问题，常用实数编码方式，即n个城市编号作为遗传编码，适应度函数定义为第j个编码中相邻城市之间距离和的倒数，以轮盘赌作为选择策略、有序交叉策略，倒置变异策略定义选择、交叉、变异算子，并用Python代码实现，结果可视化。
对鸢尾花的识别问题，我们设计的教学案例，采用3种分类算法，一是基于决策树的分类算法，二是基于KNN的分类，三是基于深度神经网络的分类算法，通过对比准确率来选择最好的分类算法。进一步拓展，设置不同的参数，观察训练模型的准确率。
人脸识别技术已经应用于多种场合，例如刷脸支付、人脸识别的门禁系统等，我们设计了基于人脸识别的门禁系统的教学案例。该案例中，首先介绍了基于深度学习的人脸识别技术的原理，之后搭建了基于人脸识别的门禁系统的技术方案。进一步拓展，基于人脸识别的考勤系统的技术方案。
（二）通过微信群向学生推送科研内容
现阶段，智能手机已经变成了高校师生的标配，大家的生活和学习已经离不开手机，而微信APP也成了日常沟通和获取新知识的重要工具。人们的阅读习惯从到图书馆阅览、订阅期刊转变为多屏移动阅读，阅读需求则从大众类、集中化转变为个性化和碎片式。微信公众号作为一种一点对多点的信息推送平台，具有沟通时效性强、推送内容丰富的特点，开创了一个全新的互动情境。学术期刊通过运营微信公众号，实现了学术研究成果和科研动态的即时推送和传播。
教师在学期初建立微信群，要求班级所有学生人群。教师在微信公众号阅读期刊论文或技术文章的时候，可以有意识地选择跟课程内容相关的文章推荐给学生，并根据文章跟教学内容关联的密切程度要求学生阅读或讨论，教师可以在微信群随时答疑。教师通过这种途径，一方面平衡了投入科研和教学的时间，另一方面也加强了与学生之间的沟通交流。学生也通过课程微信群，运用碎片化的时间获得更多当前技术的研究现状和技术动态，拓宽了其获得文化知识的途径。
（三）在实验课中融入科研
高校教师都有自己的研究方向，也有相关的科研项目，可以将这些科研项目转化为适于教学的综合性实践项目，供学生选择。针对教学大纲的限制，笔者认为制定教学大纲时，实验项目内容不宜制定的过分详细，给教师一定的灵活性，方便随时将科研内容融入实验项目中。
比如笔者研究的社会网络影响力传播，是指在给定的社会网络中，影响力从初始的活跃节点开始传播给邻居节点，邻居节点以一定的概率被激活，激活后的节点又可以将影响力传播给非活跃状态的邻居节点，直到没有节点被激活为止。该影响力传播模型可以融合在Python语言实验项目中，首先可以让学生们通过文件操作，读入节点对;然后通过引入networkx库，用节点对构建网络图，通过matplotlib库展示网络图;接着通过蒙特卡洛模拟法实现影响力的传播过程。将上述过程融合到几个实验项目中，学生们不仅能够掌握Python语言的基本语法和基本数据类型，还能熟悉第三方库的安装使用，熟悉工程上常用的蒙特卡洛模拟方法等。 （四）在第二课堂中融入科研
各个大学都有丰富的第二课堂，教师通过鼓励并指导学生参加第二课堂，让学生们参与到科研中，体会科研的乐趣，增加科研实践经验。比如鼓励学生参加学校或学院举办的各类学术报告、指导学生参加各类科研立项、参加各类竞赛等。教师也可以在自己的科研立项中带上本科生，让这些学生参与资料收集、发放问卷、参与调研、参与实验的操作和代码的编写等。
以指导学生参加大学生创新项目“火灾识别报警系统”为例，在项目的立项过程中，教师需要指导学生填写申报书。绝大部分大学生以前没有写过项目申报书，面对申报书格式要求无从下笔，分不清主次，需要指导教师耐心讲解每一项应该写什么。学生第一次写出来的项目申请书，口语化严重，第一人称代词出现频繁，处处用“现在完成时”表达项目将要开展的工作，这些都需要指导教师认真细致地讲解并帮助其修改。在项目开始后，還需要指导学生完成神经网络的选取、火焰特征提取、识别火灾后的报警处理等。另外，由于项目有经费支持，还需要教师指导学生填写经费预算，报账的时候还要明确要求学生严格遵守学校和国家的财务政策，哪些经费能够报销，哪些经费不能报销，不能侵占和挪用项目经费等。通过从立项到结项整个过程的训练，学生能够掌握项目申请书的写作方式，能够将专业知识应用到具体问题的求解过程中，能够了解科研经费的使用和报销过程，为学生以后顺利进行科研工作打下了基础。
（五）在毕业设计过程中融入科研
工科专业本科毕业设计主要检验学生综合运用所学理论、知识和技能解决实际问题的能力。以计算机专业为例，指导教师既可以将研究领域涉及的算法让学生编程实现，也可以将科研项目涉及的网站建设、系统实现等抽象出来让学生完成。在毕业设计进行过程中，指导教师除了帮助学生们利用专业知识完成毕业项目之外，还需要教给学生查阅中英文资料的方法。鉴于学生们英文水平有限，可以让学生以查阅知网为主;教给学生先看摘要再看引言最后阅读全文的文献阅读方法;教给学生如何通过文献中引用的内容找到原始文献等。在写毕业论文的阶段，教给学生论文的写作框架，如何在论文中标注引用的内容，如何做到科研诚信等。
三、结语
把科研融入课堂，不仅能让学生了解本专业的前沿知识，还能理解科研的作用和价值，开阔学术视野，激发学生的学习兴趣。通过多种途径在教学过程中融入科研，让学生了解、思考并参与到科研工作中，学会发现问题、分析问题、解决问题的思路，从而锻炼学生解决问题的能力，为创新型人才培养奠定基础。