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燃烧的课堂:在探索中成长
——专访校学位委员会副主席、热能工程系党委书记姚强教授

徐铁英

热能工程系姚强教授负责讲授“燃烧理论”、“能源科学研究中的失败案例讨论”以及“燃烧学Ⅱ”这三门课程。

日前,清华大学正式启动了学业评价体系改革工作,这项工作深及教育教学观念,关注度高、影响面大,改革的落实需要各方共同努力,其中,承担教学任务和考核责任的教师最为关键。经过学校师生“海选”,涌现出一批在“留作业”和“出考题”上颇具新意的一线教师们,他们被学生们称为“教学创想家”。那么,这些“教学创想家”具有怎样的教学实践思想和育人之道?对细节的挖掘将会帮助我们找到答案。

一、明确课程定位是开展教学活动的首要环节

课程是学校开展教育教学活动的基本依据,也是实现学校教育目标的基本保证。明确课程的定位是开展教学活动的首要环节,明确一门课程在专业培养目标中地位与作用,了解它在整个课程体系中与前后续课程之间如何衔接,才能更好地以科学逻辑来建构学科知识。

热能工程系姚强教授负责讲授“燃烧理论”、“能源科学研究中的失败案例讨论”以及“燃烧学Ⅱ”这三门课程。其中,“能源科学研究中的失败案例讨论”属于本科生的新生研讨课程;“燃烧理论”是本科阶段的专业课程,“燃烧学Ⅱ”是研究生阶段的专业课程,并且是“燃烧理论”课程的延续和深入。如何围绕这门课程展开教学、安排作业和考试是本次访谈重点关注的内容,对于这门课的定位,姚强说,“在热能工程系,燃烧学与流体力学、热力学、传热学并称为本系四大主干课程,我们称之为‘ 三传一反’,意思是这些课程包含了热量传递、质量传递、动量传递和化学反应四个方面的知识内容,其他课程则被视作在此基础上的应用。”

此外,与本科课程“燃烧理论”以知识的传授为主相比,作为研究生阶段的专业课程,“燃烧学Ⅱ”的教学在形式上更为自由灵活。选修该课的学生需有“燃烧理论”这门课的学习经历,否则需要先修。

二、课程目标:建构方法体系而非知识基础

一直以来,课程都被视作学生需要习得的知识。因此,课程目标也常常被等同于以教师教学为主,向学生传递知识。而且这些知识常常作为既定的、先验的、静态的内容,不仅外在于学习者,而且是凌驾于学习者之上的。而姚强在为研究生开设的“燃烧学Ⅱ”的第一堂课上就语出惊人,“你在‘燃烧理论’中学的知识都可能是错的,或者说只是一种有条件的成立”。这种动摇乍一看是一种彻底的否定,而实际上则是一种全新的建构。

“燃烧理论”以一种非常简化的方式来考虑流动,并且主要针对层流流动中的燃烧问题展开,因此,理论分析过程比较容易,绝大多数的问题可以得到解析解。而“燃烧学Ⅱ”往往从实际问题出发,以分析湍流燃烧为主,研究的基本逻辑与“燃烧理论”已然不同,因此,“燃烧理论”中一些基本规律和简单关系并不适用于“燃烧学Ⅱ”。“燃烧理论”有很完美的理论和分析体系,而“燃烧学Ⅱ”则由于其前沿性和复杂性,很难构建出一个完美的分析体系,因此,前者以教师授课为主,而后者则是通过方法学的介绍,帮助学生掌握思路和建模的方法,用多元方法解决问题,如解析解、数值解甚至是通过实验。“‘燃烧学Ⅱ’最重要的目标不是构建一个以知识体系为核心的课程,而是构建以方法论体系的核心的课程,这也是它与‘燃烧理论’课程之间最大的区别。”

三、没有一成不变的教学,不断地反思和调整才是常态

“怎么教”一直是课程学习中最受关注的问题之一。教师讲授、小组研讨和实践活动等都是教师们常用的一些教学方式,其目的不外乎为达到教学目的,实现教学内容的内化。而教学效果是检验教学方式的最佳指标,没有一成不变的教学,不断地反思和调整才是常态。

“其实这门课一直在变。一般以授课和研讨两部分为核心,但是两者比例在不断变化和调整。去年我做了很大的变动,一是减少了授课的次数,以研讨为主;二是安排了很多研讨主题,基本涉及了燃烧学中大部分前沿问题。但是学生的反映不好,由于研讨主题太多,学生在研讨过程中深入程度不够,阅读文献和消化能力还不足以支撑这样的学习。因此,实际效果没有达到我的预期。今年,我接受了去年的教训,在16次课中,授课占了9次。研讨主题也基本聚焦在燃烧学前沿的一个大的方向。”

四、教学、作业和考试之间有机结合,形成完整的学习和实践过程

“燃烧学Ⅱ”课程的教学包括两个方面的内容,一是研究方法的学习,以教师授课为主;二是研究方法的实践,包括分组阅读、研讨和介绍经典文献。

作业则以课题研究为主要形式,学生以小组为单位针对一个前沿的问题开展研究。因为这些问题具有一定的难度,要求各小组的学生迎接挑战,努力寻找求解的方法,并形成一个完整的最终报告。现在的情况是,绝大多数学生会做数值解,在求解的过程中,他们学会了专业软件的使用,掌握了必要的研究问题的能力。但也有的小组尝试建模和获得解析解,往往这样的小组会有更大的收获。

课程成绩包括平常研讨参与完成作业加上期末的考试,期末考试形式为口试,采用抽题的方式,在考查学生对教师的讲解、文献的阅读和课题研究的掌握程度的同时,还要对学生在小组课题研究中发挥的作用展开提问和考查。

教学、作业和考试之间不是孤立的环节,而是有机结合的整体,共同形成一个完整的学习和实践过程。“以前我们对实践的理解有些狭隘,我对实践的看法是,并不是跑到工厂实习才是实践。事实上,我们在教学、作业和考试中出现的所有题目都应该来自于实际过程。因此,我认为实践是除了被动地吸收知识之外的所有的活动。科研的任何一个环节的活动都是实践”。在教学、作业和考试过程中,姚强特别注意通过各种作业帮助学生提升对数据和过程的感知,培养学生量级的概念和数据的判断力,他认为这是真正的实践能力,对工程师和科学家都非常重要。

五、用必要的策略来保证教学质量

“大多数学生都是deadline person,包括我自己做学生时也是如此。如果把作业放在最后,学生们总以为可以两天完成,但是到了期末,他们才发现实际情况并非如此”。

为了帮助学生克服拖延症,姚强将大作业分为三个时间节点进行检查,贯穿了整个学期,分别在第五周、第十周、第十六周进行。第一次是问题的提出。在这一阶段,主要是考查学生对研究问题的凝练和聚焦程度,相当于完成文献综述。第二次是提出解决方案,相当于完成开题报告。第三次是研究结果的展示。这三个环节共同构成一个完整的科研探索过程,并通过个人参与和组内互评来了解每一位学生的学习成效。除了三个大的时间节点,在整个学期的教学过程中,每周都有半小时左右进行小组进展的讨论,这有利于学生养成良好的计划和进度安排习惯。

除了随时检查的策略以外,姚强更多地希望学生不要将注意力太集中于分数本身,不要只局限于分数评价。“在课题研究这个大作业中,每年都会有表现出彩的学生。去年有一个学生给我留下深刻印象。他接受了一个难度较大的课题,面对挑战,他努力作分析解,并在简化过程中做出了解的形式。小组中其他人对他的评价也很高。看得出来,他们对问题的思考和总结文献的能力常常会超出老师的期望,这是我评价一个学生是否优秀的一个标准。我特别不喜欢用小分来刺激学生,让学生在研究和探索中寻找乐趣,而不是为了分数,我认为对他们探索的鼓励比给他们好分数更重要,让他知道做这件事的价值。我试图这样去做,是因为我相信教学的目标不是为了评价,而是为了让学生真的有收获,取得一些成果,这才是最重要的。”

课程教学、作业和考试承担着非常重要的育人功能,正如清华大学副校长杨斌所说,“师如何考,亦师所教”,考试和作业蕴含着丰富的育人理念,并充分体现在具体的细节中。作为这些细节的缔造者,教师将是教学改革的主力军,他们的实践、反思和创新将是教学改革的重要推动力。

本文转自微信公众号“清华大学研究生教育”

清华新闻网6月12日电

 

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2015-06-12 11:25:34]
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