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研究式教學讓課堂充斥創新的魅力

北京高校第七屆青年教師教學基本功比賽紀實

● 記者 高原 特約通信員 薛克宗

圖為數學系教師陳酌在教學基本功比賽中。校工會 供圖

圖為機器系先生呂志剛在教學基礎功競賽中。校工會 供圖

　　日前，清華大學7名青年教師在北京高校第七屆青年教師教學基本功比賽上取得了驕人成績：機械系呂志剛、電子系陳巍、自動化系李清、微納電子學系劉雷波4人分獲文科組一等獎，人文學院王巍獲得理科組一等獎，數學系陳酌、美術學院吳瓊2人分獲理科組和理科組二等獎。他們中有6人還獲得優秀教案獎，包辦了理工組優秀教案獎的前4名。呂志剛、王巍還獲得最好演示獎，呂志剛獲得最受學生歡送獎。

　　6月17日，在工字廳召開的比賽總結交流會上，取得文科組一等獎的機械系教師呂志剛深有感受地說：“從2010年11月份開始備賽，到2011年5月25日比賽停止，培訓、校賽、再培訓、市賽，回憶這半年的時間，如同經歷了一個自我演變的過程。

　　“沉迷個中，有壓力，也有興趣。”這也是一切參賽教師的共同感觸。

　　從學校到市級教學基本功比賽，在校工會、教務處、人事處等單位的悉心組織、鼎力支撐和盡力共同下，在長達半年的賽前預備時間里，參賽教師接收了屢次培訓。有著多年教學教訓的老教師、航天航空學院薛克宗教授，以及曾失掉2000年北京高校教學基本功比賽一等獎的趙洪副教授等親身上陣，為參賽教師 “找問題”、“開藥方”，竭盡所能地贊助青年教師成長。多部分共同努力、老教師傳幫帶全程指導，在北京各大高校中并未幾見，這充分體現了我校訂教師教學基本功和教學質量的高度重視。

　　在指導教師的率領下，從教室上說話的構造、PPT的制作等教學基本功，到“講什么，如何講”、“如何與學生相同，啟發學生的創新思維”等教學理念，他們都停止了深入商量，經過重復討論、深入發掘、腦力蕩漾，在一次次的試講、培訓、總結、溝通中逐步找到了答案，摸清了標的目的。精雕細琢不是只為了短短20分鐘的比賽，更重要的是老教授、青年教師心中獨特的信心：“清華教師應當講出清華的水平。”

　　“此次比賽的重要意思不只體現在比賽名次上，更重要的是7位青年教師集中體現了新時期我校教學的新特點———研究式講課，這加倍值得沉思。”曾前后6次擔負青年教師教學基本功比賽指導先生的薛克宗教授這樣總結。

　　何謂研究式講課？薛克宗說，就是教師在授課的時刻，除教授教材上已知的基本內容外，同時也向學生講授自己研究的見解和成果，以此對學生完成思維的啟發和創新，激發學生的研究興致。它的基本特征是研究已知基本概念和方法的未知內容。對于這7位參賽教師來講，講課的主體內容或至多1/2的內容,清華大學金融培訓班，是自己研究的成果和見解；講課過程中貫串了學術討論和學術批判，不僅講授研究結果和觀念本身，并且講它們產生的思路和過程，強調研究的方法。

　　從1998年清華大學參賽至今，研究式講課的授課方法如此集中和突出的體現還屬初次。近些年來，國內外為推進創新教育，提出了“研究型教學”新理念，其中“研究式講課”是其重要構成部分，它是貫徹研究型教學理念的一個很好的探索。“本次比賽集中體現的這一特點，也解釋新時代我校青年教師在研究式講課、研究式教學方面進行了積極的思考與探索。”薛克宗說。

呂志剛：做帶路人不開“中藥鋪”

　　機械系教師呂志剛在比賽中講授 《資料加工工藝》課中節選的“消失模鑄造工藝特色及質量節制”一節。

　　“什么是鑄造？”講課一開始，呂志剛就向學生評委們拋出了這樣一個仿佛是知識性的問題。看著學生們聽到教員提出這么“基本”的問題時百思不解的臉色，呂志剛笑著解釋說：“大師理解的鑄造概念大部分都范圍在 ‘鑄型為空’的思維框架里。但如果反過去想，其實就會有別的一個答案。”

　　呂志剛以此為切入點，引入了課程的主題———“鑄型非空”的消失模鑄造，它是“鑄型為空”逆向思維創建的新工藝。

　　呂志剛進一步說明說，砂型鍛造有上千年的汗青，而消散模鑄造是1958年才由美國專利創造，新發現正表現了科學中反慣例的創新思維的可貴的地方。

　　為了講好消失模工藝這節課，呂志剛作了充分的籌備，動了很多頭腦。這個課程個別的講法是依照工藝流程的線索，一步步論述各環節的詳細參數，這樣列舉上去猶如 “開中藥鋪”，學生們拿著藥方票據卻不曉得它是怎樣開出來的。

　　為此，呂志剛專門求教了基本產業練習中心的張學政教授。經由反復研究，仔細揣摩，呂志剛決定在講課時牢牢捉住消掉模工藝品質把持的中心問題，最后用辯證方法提煉出剖析和處置消逝模工藝中的三對抵觸。張學政對呂志剛的創新非常贊美：“你的講法出乎我的預料。”

　　通過創新講法，呂志剛深深體會到：“教師在整個教學過程中，不是知識的灌注者，而更多地應承當一個‘引路人’的作用。”

李清：科學與人文無奈割裂

　自動化系教師李清在比賽中講授《企業與信息化系統建模分析》課程中節選的 “層次分析法”一節。

　　課程一開始，李清不急不忙地回想了課程任務———“對企業復雜巨系統樹立以計算機集成制作系統（CIMS）為核心的信息化”后，語重心長地指出，完成這個任務其實并不簡略。他解釋道：一些學者將信息化看作純真的技術問題，采用傳統的“設計與優化”的處理思路。但是，李清卻對這樣的論點提出了質疑。他舉例說，波音和空客兩家的飛行掌握系統設計，因為對人（駕駛員）與機（飛行盤算機）在飛翔中的作用孰輕孰重的人文概念不同，就出現了顯明的結構性差別。

　　李清稍一擱淺，牽強附會地提出“評價決議設計與優化偏向”的論點。“評估”和與之相干的文明身分，會對系統的整體設計思緒產生深入影響，這是制約我國復雜技巧系統設計的一個重要問題。李清的這一新論點已進入由他參加訂正的國際尺度（ISO15701），也反應在他作為第一作者編著的中英文教材中。

　　日常平凡在講臺上，清癯的李清就是一個語言犀利、擅長自我反思自我批評的人。在講課過程中，他將這種感性思維與人文思考聯合起來，造成了自己獨具特色的講課作風。課程結束的時辰，李清援用了有名物理學家吳健雄的話：科學與人文，“只要當兩種文化隔膜彌合以后，我們能力對世界給出聯貫而使人佩服的描寫”。

　　李清盼望跳出知識自身，輔助先生“設備”更厚重的哲學和方法論上的思辨才能，同時正確地表現出龐雜系統計劃進程中文理貫穿的重要作用。

劉雷波：質疑權威，行業“圣經”要與時俱進

　微納電子學系教師劉雷波在比賽中講授《數字集成電路分析與設計》（英文）課程中節選的“靜態CMOS反相器的基本特性”一節。

　　“自上世紀 80年月以來，人們在生涯的各個方面享用了作為主流邏輯情勢的CMOS所創造的科技光輝。”劉雷波照著教材按部就班地開始向學生們介紹。

　　在講授到CMOS反相器的基本特征時，劉雷波話鋒一轉：“教材上先容了靜態CMOS反相器的5條基本特征。我在這里要對此中兩條作恰當修改，還要再補充一條。比方，這本教材第5條提出的‘不斟酌泄泄電流的情形下，CMOS邏輯門靜態功耗為零’，這一說法誠然是準確的，但現實上，跟著晶體管的特征尺寸愈來愈小，其泄露電流變得越加重大，泄漏功耗已成為CMOS邏輯電路功耗的最重要起源之一。因而，教材第5條的條件前提在納米標準下已不再建立；又如，該教材不充足器重‘CMOS邏輯門對器件參數的變更不敏感’這條基本特性，須要彌補。”

　　這本教材為伯克利加州年夜學拉貝艾教授所著，斯坦福、伯克利、麻省理工、卡內基梅隆等天下一流名校均采取此教材。劉雷波幽默地說：“這是行業里的‘圣經’”。

　　如此權威的教材，為什么要作修改和補充？劉雷波說：“論著一旦寫成績是運動的，而科技永久是開展的。教學要跟上科技的發展，再權威的論著也應該有變化，本科生也要勇于質疑權威。”

　　劉雷波的自負來自于他在科研上獲得的成就。他曾作為第一作者在頂級期刊IEEEISSC上頒發論文，這是大陸外鄉學者在該期刊上初次揭曉論文。通過持久介入科技部和國度天然科學基金委的相關嚴重打算組的任務，研究并撰寫有分量的講演，使劉雷波有了很大錘煉和積聚，也使他有了勇于質疑威望教材的底氣。

陳巍：從教學中嘗到研究的甜頭

　電子系教師陳巍講授《現代通信原理》課程中節選的 “數字通信波形與Nyquist準則”一節。

　　陳巍開篇點題 ：“Nyquist原則是古代數字通訊體系的實踐基石之一，本堂課義務是證實Nyquist（第一）原則。”

　　但是，陳巍的證明新思緒與異常繁瑣的傳統證明思路判然不同。新思路依據數字通信波形出現在團圓時辰的特征，對通信波形的團圓點取值 “睜一只眼”，而對全部時域的持續波形“閉一只眼”。這剛好可以應用數學上的 “開窗法”來處理，便可以從“窗”里看到需要的，而不在“窗”里的看不到，也不需要。但是，一般的“開窗法”卻不能實行陳巍的新思緒。

　　愛好教學的陳巍抱著“不翻完，不鐵心”的主意，查閱了十多本國內外教材和上百篇文章。終究工夫不負有心人，查到了兩位荷蘭學者在1969年揭橥但未引發重視的文章，解決了Nyquist第一準則證明的簡練問題。

　　但是，陳巍并沒有滿意，他在爾后一年多的時間里都在考慮怎么把那篇文章中的數學技巧變成科學方法。備賽時，他利用平常科研中對學科知識的理解與靈巧應用數學東西的能力，將傳統的數學“開窗”方法利用于廣義函數，從而找到了上述文章技能的深刻物理意義。最后，陳巍用他總結成長的新方法證明晰Nyquist系列準則，做到了方法的普適。

　　國內主流教材 《現代通信道理》的著者、我校電子系曹志剛教授指出，應將陳巍的這一證明新辦法寫入重版課本。經由過程教學實際，發生了本身的科研成果，陳巍在教學中嘗到了長處。正如他自己所言：“經典的教學內容也留有研究改良的空間。”

陳酌：想象力比知識更重要

　 數學系教師陳酌在比賽中講授《數學物理方程與特殊函數》課程中節選的 “行波法解波動方程”一節。

　　“用行波法求解無界域內波動方程，能不能用行波法求有界域的？”在比賽課堂上，陳酌提出了這個問題。

　　這實際上是有一次上課時學生在課前向陳酌提出的問題。說者無意，聽者有意，這個問題讓陳酌大感不測。他意想到，學生其實提出了自己沒講過、但是現在想過卻沒有做過的有研究意義的問題。為此，陳酌專門查閱了大概50本教參，發現大部分沒有說起這個問題，少許教參認為不能，還有少部分寫可解半無界域上的。陳酌認為 “第二種”錯誤，“第三種”不周全。當然也有少少數教參明白指出可以求解，其主體思路是應用歸納法。

　　　陳酌決定另辟門路，用化歸法來闡明統一論斷，即讓難明的運用數學問題回到它的物理后臺，再用想象的物理模子化為可解的數知識題。

　　　數學上波動方程的物理布景是弦的活動，為了便利同窗們懂得，陳酌說：“請同學們在頭腦里做一個‘試驗’。把兩頭牢固的一根有界弦想象著從兩個端點分辨向外無窮延長出兩條‘虛構弦’。如許，從全體上看，本來的有界弦就變成了‘無界弦’。”在用PPT做動畫演示后，他把有界弦上的波動景象，當作“無界弦”上穩定現象的一個片段后再用等效的數學方法求解。同學們看后一會兒就理解了。

　　　陳酌在課后總結說，寫在書籍上釀成鉛字的常識其實不都是對的。“設想”是抽象思惟的特征，進修數學不但要形象思想，也要抽象思想。愛因斯坦說：“想象力比知識更重要。”

王巍：敢于攻破傳統教學模式

　　人文學院教師王巍講授《現代東方科學哲學》課程中節選的 “歸納問題與以‘問題為中心’的科學哲學研究方法”一節。

　　王巍參賽授課的第一局部———“演繹成績”是按“以成績為中央”的范式講解的，這類教學形式跟傳統的“以人物為核心”的教學形式截然相反。實在從2001年起，他就在海內迷信哲學界率先轉變了傳統的“以人物為中央”的教養模式。

　　上世紀80年代以來，中國科學哲學界介紹東方科學哲學時，廣泛“以人物為中心”。這樣的教學模式對于片面理解科學哲學家與門戶的思惟觀念，無疑非常有利，對推進科學哲學研究起到了重要作用。但是，王巍在教學實踐中發現它還存在缺乏之處：輕易疏忽還沒有開宗破派、但對科學哲學發展有深遠影響的學者的貢獻；與科學哲學的國際主流 “以問題為中心”的研究趨勢有所差異；問題認識不夠突出，批判思維不太明確，晦氣于動員科學研究。

　　因此，王巍提出“以問題為中心”，同時保存“以人物為中心”的長處的教學新模式。這一新模式王巍不只施用于課堂教學中，還于2004年出書了新教材 《科學哲學識題研究》，在國內學界產生了較大反應。

　　改變一種傳統的教學模式，面臨的難題不問可知，特殊是對第一個“吃螃蟹“的王巍而言，但是他一直服膺博導何秀煌教授曾說過的話：“教育是一種良知奇跡”，他以此自勉，并將矢志不渝地實踐下去。

吳瓊：活用多媒體把知識講“活”

　　美術學院教師吳瓊講授《信息圖表設計》課程中節選的 “信息圖形的設計抒發原則”一節。

　　為了報告信息圖形的設計表達原則，吳瓊在課堂上引入了一張表示事宜和數據的信息名圖。名圖展現的是1812年6月拿破侖帶領40多萬人侵入俄國，因遠程交戰，部隊連續減員，10月由莫斯科撤回法國。因為氣象、環境卑劣，法軍漸趨崩潰，終極只剩萬余人。這張“拿破侖攻俄”的信息圖形是法國人CharlesMinard在1869年創作的，被稱為是“迄今為止最好的統計圖形”。

　　就對著這么一張已經是設計最后成果的圖，“干”講設計思路和過程，能把名圖之“名”講出來嗎？常規做法不行。吳瓊翻開思路借助于多媒體技術，將這張名圖拆解成6張圖，赫然對照了對行軍線路、情況氣平和滅亡人數等事務和數據所采用的分歧表白的不同后果，使學生形象深刻地懂得名圖所表現的“直不雅浮現，高效轉達”的設計準則。而這6張圖，是吳瓊研究原圖的靜態視覺化的成果。

　　這種“拆圖”的做法將單調的知識點變得活潑機動，讓人面前一亮。但是卻支出了她多少個早晨的歇息時光……

研究式講課激起學生的創造力

　　“清華學生的課欠好講”，薛克宗坦白地說，“不好講有兩點起因：其一，所謂 ‘半國英才進清華’，興許這個說法有些夸大，但無庸置疑，清華的學生都無比優良，這對教師的教學程度提出了更高的請求；其二，清華理工科的課程良多，課程本身就通俗不容易懂，若何把干燥難明講得深入淺出，這是有難度的。”

　　進步教師教學水平并非一句廢話，落到實處面對諸多事實問題。許多青年教師科研本領很強，但是缺少系統的教學方法培訓，匆倉促走上講臺后發明“課程不好講”、“不知如何與學生互動”等諸多問題，因而將問題“悶在肚子里”，只得緩緩在教學中自我探索答案；教學科研雙肩挑，面臨兩重壓力如何統籌均衡？如果說科研有宣布的成果作為標尺，那末教學的標尺在那里？如何才干激起教師教學的踴躍性？

　　在快要半年的備賽時間里，7位參賽教師和指點教師每周會面2~3次，每次一個多小時，在一次次的深刻切磋中，充分交流看法，尋覓著謎底。

　　回溯清華的教學歷史，不難發現，學校的教學理念有三次大轉移：初期強調講基礎，重視給學生打下踏實的知識基礎，這構建了清華學生造就高質量的名譽；改造開放當前重視講前沿，重視將學生帶到學術研究的前沿去；現在則需要講創新，要激起學生的發明力，培養學生的創新能力。李清深有感想地說：“這三次轉移實踐上對教學提出了新的挑釁，指了然新的方向，也對教師的能力提出了更高檔次的要求。”

　　劉雷波對此也深有領會：“教學的利害歸根結柢取決于科研的黑白。清華這樣的研究型大學，教學水昭雪映的必須是科研水平，教學理念反映的必需是科研理念。一味地夸大如何通報講義或參考書上的知識，或一味地強調在教學中引入最新的科研成果，都是單方面的。”

　　在6月17日的總交友流會上，副校長袁駟以自身的講課閱歷為例，蜜意地勉勵青年教師要磨難扎實的教學基本功，通過教學創新鼓勵學生創新，使學出產生思維的火花，使教師在教學中挖掘科研創新點。校黨委副書記、校工會主席韓景陽在會上強調：“只要提高教師教學水平，才可能提高教育質量。愿望通過此次大賽，為全校教師作出示范，將研究式教學帶到實踐的教育教學之中。”

　　■ 指導教師條記

我看青年教師的研究式講課

　　●薛克宗

　 本屆比賽最凸起的特色，就是讓我看到了研究式（或探究式）講課的新氣象。7位參賽教師講課的主體內容，或最少1/2部門，講本人研究的看法和成果，以教師講課立異對先生將來創新停止樹模、啟發和陶冶。青年教師的研討式講課特點是探索已知根本觀點和方式的未知內容。這種研究式講課在往屆比賽中也有，然而如斯會合和突出還屬本屆。

　　最近幾年來，國表里為推進創新教導，提出“研究型教學”新理念。這種新理念應該貫徹于各教學環節當中，而不該僅指 “名目驅動”。青年教師的研究式講課，對本科培育階段的教學主渠道———講課環節如何貫徹研究型教學，是很好的摸索。研究式講課是研究型教學的重要部分。這里我以幾位參賽教師為例，討論這種研究式講課模式呈現的原因。

傳承專業老老師在教學和科研上的翻新思維和結果

　　 主動化系李清從讀博士到做博士后留校，在他的生長過程當中，不管是科研仍是教學上，博士后導師陳禹六教學都施展了主要的感化。

　　在李清留校任教后，陳禹六傳授把自己的課交給了李清，也把自己經心制造、多遍修正的課件交給了他。更寶貴的是，在李清第一次講兩門研究生課時，陳禹六全程聽了他一年的課。每次聽課都要悉心領導和探討，而這是陳禹六教授情愿所為。

　　李清談體會時說：“我系的多位老先生為構成存在中國特色的信息化系統構造作出了重要奉獻，咱們從老師長教師們手中接過的課，就是這些研究成果的體現和連續。”

　　我想，如果每位青年教師都能至多有一名老教師“傾囊互助”，那么他就會站在更新的起跑點上了。教學和科研一樣，需要傳承和開展。

親密關注學生對教學的反響，敏感捕獲學生的創新火花

　　 數學系陳酌講《數學物理方程與特別函數》課中節選的部分。像這樣經典的數學課，教師要在內容上講出特點，能夠說十分難。陳酌的講課可能出新，源自于學生對他的啟示和增進。課前曾有學生發問，“你講過，用行波法求解無界域內波動方程鋒利精美。為甚么不克不及用行波法求有界域的？”另有學生問道，說他看到有的教材說這不可，那是為何？

　　問者無意，聽者有意。陳酌經過查找材料，憑仗自己的學術能力處理了學生的問題，并把成果引進了講堂。回過火來，他又激勵提問題的學生再接再礪。

　　袁駟副校長說：“如果教一輪課上去，沒有從學生那邊失掉什么新貨色，就說明學生的思維沒有超越教師思維的范疇。應該反思檢查一下，我們是不是對學生的特性思維及自力見解啟發不敷，教師的功夫有無下到。”

　　我以為，袁校長所講的是高水平的啟發式教學，再加上像陳酌等人一樣存眷學生對教學的反映，則是高質量的師生互動。

　　在常常性來往的國際學術交換中，拜訪本事域頂級單元和專家

　　人文學院王巍是將“以問題為中心”的科學哲學研究與教學范式引入國內的第一人。這在很大水平上得益于他時常往來于國際學術交流界，對中西教學模式的差距持有蘇醒的意識。

　　在1997年去香港中文大學哲學系攻讀博士學位前，王巍接受的是邊疆傳統的 “以人物為中心”的研究與教學范式。但離開噴鼻港后，他顯著感想到這種傳統范式的缺乏，并為形成自己的“新范式”做積極準備；經過4年學習后重回清華執教，他將開端的“新范式”連續3年付諸于教學實踐；2005年~2006年，王巍通過了美國匹茲堡大學活著界規模的提拔，離開這所科學哲學專業恒久排名第一的大學訪問。王巍充分利用外洋豐盛的學術資本，將“以問題為中心”的新范式完美和提高；2008年，他再去科學哲學專業在歐洲的最大研究單位———法國科技史與科技哲學研究所訪問4個月，這使他的“新體制”失掉進一步補充。王巍談體會時說：“不僅科學要創新，教學也要‘敢為全國先’。這些高真個海內訪學經歷，對弄好我的教學和科研起了決定性作用。”

用高水平的科研支持起教學的高水平

　　陳巍在比賽中所講的“通過狹義函數‘開窗’證明 Nyquist系列準則的新方法”，純潔是教學中找到的研究標題。他依附在科研中的鍛煉和能力取得了他人想做而未果的成果；微納電子學系劉雷波在課堂上對國際權威教材勇敢質疑，提出修改和補充意見。

　　為什么他們能做獲得這一點？就像陳巍談體會時所說：“科研培養了教師面對艱苦、勇于學術攻關的勇氣，使教師具有了科學的思維方法和創新模式。”教務處長段遠源教授也說：“不要把課講得太有斷定性，要有討論性。”我認為，從基本上說，教師的教學水平取決于他的學術水平。但不是學術水平高的，教學效果一定好。教學有特定的法則，還必須酷愛教學，研究教學才行。

　　7位參賽青年教師作為各院系選送的代表，他們和我校全部青年教師一路，正一步一個足跡地疾速生長。作為老教師，我愉快地在內心說：“年事微微，開端利弊起來了。”他們的研究式講課毫不是偶爾涌現的，那是學校建立世界一流大學走到明天，在教學上結出的果實；是學校看重教學，提倡研究新的科學教學理念瓜熟蒂落般開出的花朵。

　　固然，一個教師講一門課，要做到堂堂都能講出自己研究的見解和成果，那是很難的。假如講很多了，那就執政著國粹巨匠陳寅恪所說的“當初（我）只講不曾有人講過的”的境地邁近。而隨著黌舍世界一流大學扶植的一直推動，青年教師的研究式講課必定會由少變多，由好變革好。研究式講課是研究型大學的必定特征。

　　來源：新清華1851期 2011-09-09