(上接第3版)
(上接第3版)这一证明新方法写入再版教材。通过教学实践,产生了自身的科研成果,陈巍在教学中尝到了甜头。正如他自己所言:“经典的教学内容也留有研究改进的空间。”
陈酌:想象力比知识更重要
数学系教师陈酌在比赛中讲授《数学物理方程与特殊函数》课程中节选的 “行波法解波动方程”一节。
“用行波法求解无界域内波动方程,能不能用行波法求有界域的?”在比赛课堂上,陈酌提出了这个问题。
这其实是有一次上课时学生在课前向陈酌提出的问题。说者无心,听者有意,这个问题让陈酌大感意外。他意识到,学生其实提出了自己没讲过、但是当初想过却没有做过的有研究意义的问题。为此,陈酌专门查阅了大约50本教参,发现大部分没有提及这个问题,少量教参认为不能,还有少部分写可解半无界域上的。陈酌认为 “第二种”不对,“第三种”不全面。当然也有极少数教参明确指出可以求解,其主体思路是使用演绎法。
陈酌决定另辟蹊径,用化归法来说明同一结论,即让难解的应用数学问题回到它的物理背景,再用想象的物理模型化为可解的数学问题。
数学上波动方程的物理背景是弦的运动,为了方便同学们理解,陈酌说:“请同学们在脑子里做一个‘实验’。把两端固定的一根有界弦想象着从两个端点分别向外无限延伸出两条‘虚拟弦’。这样,从整体上看,原先的有界弦就变成了‘无界弦’。”在用PPT做动画演示后,他把有界弦上的波动现象,看成“无界弦”上波动现象的一个片断后再用等效的数学方法求解。同学们看后一下子就理解了。
陈酌在课后总结说,写在书本上变成铅字的知识并不都是对的。“想象”是形象思维的特征,学习数学不仅要抽象思维,也要形象思维。爱因斯坦说:“想象力比知识更重要。”
王巍:勇于打破传统教学模式
人文学院教师王巍讲授《现代西方科学哲学》课程中节选的 “归纳问题与以‘问题为中心’的科学哲学研究方法”一节。
王巍参赛讲课的第一部分———“归纳问题”是按“以问题为中心”的范式讲授的,这种教学模式和传统的“以人物为中心”的教学模式截然相反。其实从2001年起,他就在国内科学哲学界率先改变了传统的“以人物为中心”的教学模式。
上世纪80年代以来,中国科学哲学界介绍西方科学哲学时,普遍“以人物为中心”。这样的教学模式对于全面理解科学哲学家与流派的思想观点,无疑非常有益,对推动科学哲学研究起到了重要作用。但是,王巍在教学实践中发现它还存在不足之处:容易忽略尚未开宗立派、但对科学哲学发展有深远影响的学者的贡献;与科学哲学的国际主流 “以问题为中心”的研究趋向有所差异;问题意识不够突出,批判思维不太明确,不利于带动科学研究。
因此,王巍提出“以问题为中心”,同时保留“以人物为中心”的优点的教学新模式。这一新模式王巍不仅施用于课堂教学中,还于2004年出版了新教材 《科学哲学问题研究》,在国内学界产生了较大反响。
改变一种传统的教学模式,面临的困难不言而喻,特别是对第一个“吃螃蟹“的王巍而言,但是他始终牢记博导何秀煌教授曾说过的话:“教育是一种良心事业”,他以此自勉,并将矢志不渝地实践下去。
吴琼:活用多媒体把知识讲“活”
美术学院教师吴琼讲授《信息图表设计》课程中节选的 “信息图形的设计表达原则”一节。
为了讲述信息图形的设计表达原则,吴琼在课堂上引入了一张表现事件和数据的信息名图。名图展示的是1812年6月拿破仑带领40多万人侵入俄国,因长途征战,军队持续减员,10月由莫斯科撤回法国。由于气候、环境恶劣,法军渐趋瓦解,最终只剩万余人。这张“拿破仑攻俄”的信息图形是法国人CharlesMinard在1869年创作的,被称为是“迄今为止最好的统计图形”。
就对着这么一张已是设计最后结果的图,“干”讲设计思路和过程,能把名图之“名”讲出来吗?常规做法不行。吴琼打开思路借助于多媒体技术,将这张名图拆解成6张图,鲜明对比了对行军路线、环境气温和死亡人数等事件和数据所采取的不同表达的不同效果,使学生形象深刻地领会名图所体现的“直观呈现,高效传达”的设计原则。而这6张图,是吴琼研究原图的动态视觉化的成果。
这种“拆图”的做法将枯燥的知识点变得生动灵活,让人眼前一亮。但是却付出了她几个晚上的休息时间……
研究式讲课激发
学生的创造力“清华学生的课不好讲”,薛克宗坦率地说,“不好讲有两点原因:其一,所谓 ‘半国英才进清华’,也许这个说法有些夸张,但毋庸置疑,清华的学生都非常优秀,这对教师的教学水平提出了更高的要求;其二,清华理工科的课程很多,课程本身就艰深不易懂,如何把枯燥难懂讲得深入浅出,这是有难度的。”
提高教师教学水平并不是一句空话,落到实处面临诸多现实问题。很多青年教师科研本领很强,但是缺乏系统的教学方法培训,匆忙走上讲台后发现“课程不好讲”、“不知如何与学生互动”等诸多问题,于是将问题“闷在肚子里”,只得慢慢在教学中自我摸索答案;教学科研双肩挑,面对双重压力如何兼顾平衡?如果说科研有发表的成果作为标尺,那么教学的标尺在哪里?如何才能激发教师教学的积极性?
在将近半年的备赛时间里,7位参赛教师和指导教师每周碰面2~3次,每次一个多小时,在一次次的深入探讨中,充分交流意见,寻找着答案。
回溯清华的教学历史,不难发现,学校的教学理念有三次大转移:早期强调讲基础,重视给学生打下扎实的知识基础,这构建了清华学生培养高质量的声誉;改革开放以后重视讲前沿,重视将学生带到学术研究的前沿去;现在则需要讲创新,要激发学生的创造力,培养学生的创新能力。李清深有感触地说:“这三次转移实际上对教学提出了新的挑战,指明了新的方向,也对教师的能力提出了更高层次的要求。”
刘雷波对此也深有体会:“教学的好坏归根结底取决于科研的好坏。清华这样的研究型大学,教学水平反映的必须是科研水平,教学理念反映的必须是科研理念。一味地强调如何传递课本或参考书上的知识,或者一味地强调在教学中引入最新的科研成果,都是片面的。”
在6月17日的总结交流会上,副校长袁驷以自身的讲课经历为例,深情地鼓励青年教师要磨练扎实的教学基本功,通过教学创新鼓励学生创新,使学生产生思维的火花,使教师在教学中发掘科研创新点。校党委副书记、校工会主席韩景阳在会上强调:“只有提高教师教学水平,才可能提高教育质量。希望通过此次大赛,为全校教师作出示范,将研究式教学带到实际的教育教学之中。”
■ 指导教师笔记
我看青年教师的研究式讲课
●薛克宗
本届比赛最突出的特点,就是让我看到了研究式(或探究式)讲课的新景象。7位参赛教师讲课的主体内容,或至少1/2部分,讲自己研究的见解和成果,以教师讲课创新对学生未来创新进行示范、启迪和熏陶。青年教师的研究式讲课特征是探究已知基本概念和方法的未知内容。这种研究式讲课在往届比赛中也有,但是如此集中和突出还属本届。
近年来,国内外为推进创新教育,提出“研究型教学”新理念。这种新理念应该贯彻于各教学环节之中,而不应仅指 “项目驱动”。青年教师的研究式讲课,对于本科培养阶段的教学主渠道———讲课环节如何贯彻研究型教学,是很好的探索。研究式讲课是研究型教学的重要部分。这里我以几位参赛教师为例,探讨这种研究式讲课模式出现的原因。
传承专业老教师在教学和科研上的创新思想和成果
自动化系李清从读博士到做博士后留校,在他的成长过程中,无论是科研还是教学上,博士后导师陈禹六教授都发挥了重要的作用。
在李清留校任教后,陈禹六教授把自己的课交给了李清,也把自己精心制作、多遍修改的课件交给了他。更可贵的是,在李清第一次讲两门研究生课时,陈禹六全程听了他一年的课。每次听课都要悉心指导和讨论,而这是陈禹六教授甘心所为。
李清谈体会时说:“我系的多位老先生为形成具有中国特色的信息化体系结构作出了重要贡献,我们从老先生们手中接过的课,就是这些研究成果的体现和延续。”
我想,如果每位青年教师都能至少有一位老教师“倾囊相助”,那么他就会站在更新的起跑点上了。教学和科研一样,需要传承和发展。
密切关注学生对教学的反应,敏感捕捉学生的创新火花
数学系陈酌讲《数学物理方程与特殊函数》课中节选的部分。像这样经典的数学课,教师要在内容上讲出特色,可以说非常难。陈酌的讲课能够出新,源自于学生对他的启发和促进。课前曾有学生提问,“您讲过,用行波法求解无界域内波动方程犀利优美。为什么不能用行波法求有界域的?”还有学生问道,说他看到有的教材说这不行,那是为什么?
问者无心,听者有意。陈酌通过查找资料,凭借自己的学术能力解决了学生的问题,并把成果引进了课堂。回过头来,他又鼓励提问题的学生再接再厉。
袁驷副校长说:“如果教一轮课下来,没有从学生那里得到什么新东西,就说明学生的思维没有超出教师思维的范围。应该反思检讨一下,我们是否对学生的个性思维及独立见解启发不够,教师的功夫有没有下到。”
我认为,袁校长所讲的是高水平的启发式教学,再加上像陈酌等人一样关注学生对教学的反应,则是高质量的师生互动。
在经常性往来的国际学术交流中,访问本领域顶级单位和专家
人文学院王巍是将“以问题为中心”的科学哲学研究与教学范式引入国内的第一人。这在很大程度上得益于他经常往来于国际学术交流界,对中西教学模式的差距持有清醒的认识。
在1997年去香港中文大学哲学系攻读博士学位前,王巍接受的是内地传统的 “以人物为中心”的研究与教学范式。但来到香港后,他明显感受到这种传统范式的不足,并为形成自己的“新范式”做积极准备;经过4年学习后重回清华执教,他将初步的“新范式”连续3年付诸于教学实践;2005年~2006年,王巍通过了美国匹兹堡大学在世界范围的选拔,来到这所科学哲学专业长期排名第一的大学访问。王巍充分利用国外丰富的学术资源,将“以问题为中心”的新范式完善和提高;2008年,他再去科学哲学专业在欧洲的最大研究单位———法国科技史与科技哲学研究所访问4个月,这使他的“新体系”得到进一步补充。王巍谈体会时说:“不仅科学要创新,教学也要‘敢为天下先’。这些高端的海外访学经历,对搞好我的教学和科研起了决定性作用。”
用高水平的科研支撑起教学的高水平
陈巍在比赛中所讲的“通过广义函数‘开窗’证明 Nyquist系列准则的新方法”,纯粹是教学中找到的研究题目。他依靠在科研中的锻炼和能力取得了别人想做而未果的成果;微纳电子学系刘雷波在课堂上对国际权威教材大胆质疑,提出修改和补充意见。
为什么他们能做得到这一点?就像陈巍谈体会时所说:“科研培养了教师面对困难、敢于学术攻关的勇气,使教师具备了科学的思维方法和创新模式。”教务处长段远源教授也说:“不要把课讲得太有确定性,要有探讨性。”我认为,从根本上说,教师的教学水平取决于他的学术水平。但不是学术水平高的,教学效果一定好。教学有特定的规律,还必须热爱教学,钻研教学才行。
7位参赛青年教师作为各院系选送的代表,他们和我校全体青年教师一起,正一步一个脚印地快速成长。作为老教师,我高兴地在心里说:“年纪轻轻,开始利害起来了。”他们的研究式讲课绝不是偶然出现的,那是学校建设世界一流大学走到今天,在教学上结出的果实;是学校重视教学,倡导研究新的科学教学理念水到渠成般开出的花朵。
当然,一个教师讲一门课,要做到堂堂都能讲出自己研究的见解和成果,那是很难的。如果讲得多了,那就在朝着国学大师陈寅恪所说的“现在(我)只讲未曾有人讲过的”的境界迈近。而随着学校世界一流大学建设的不断推进,青年教师的研究式讲课一定会由少变多,由好变更好。研究式讲课是研究型大学的必然特征。