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丰鹏人民需要不断提升教学的艺术

教学是需要不断提升的艺术

———访北京高校第五届青年教师教学基本功比赛一等奖获得者冯鹏

●新闻中心记者 周襄楠  

  在北京高校第五届青年教师教学基本功比赛中,冯鹏以三个“最”给人留下了深刻印象:全部参赛选手中的最高分,教案最高分,清华最年轻的参赛选手。  

  1995年考入清华土木系,2005年博士毕业,同年拿起教鞭开始给建设管理系学生上专业基础课《混凝土结构》。仅有两年教龄的清华土水学院青年教师冯鹏毛遂自荐,参加了清华第二届青年教师教学基本功比赛和北京高校第五届青年教师教学基本功比赛,优秀的表现让我们看到他对教学的热情和扎实的功底。

  从学子到青年教师:教师的天职是教学
  很多选手都是由院系推荐的,而你则是自荐参加比赛,这是出于怎样的考虑?
  我非常渴望一个较快提高教学能力的机会。两年前参加新教师培训时,曾获北京高校上届教学基本功比赛二等奖的于歆杰老师告诉我们,参加教学基本功比赛对青年教师会很有帮助。所以一看到通知,我就报了名。
  据我所知,青年教师的科研任务都非常重,你为什么这么重视教学?  

  首先要把课教好,这是教师的天职。清华的学生真的非常好,如果不尽自己最大的努力上好课,真觉得有点对不起他们。我对教学比较重视,对自己的教学要求也比较高。我家在校外,只要有课,头天晚上我肯定就住在二号楼的教工宿舍里,以方便备课、保证睡眠和第二天准时到课堂。  

  要把课教好,我认为有三个要素:第一,要有责任心;第二,要有能力;第三,要注意积累。参加教学基本功比赛对这几个方面都大有好处。  

  我教过的学生对我印象都比较深刻,可能主要是源于我对他们的严格要求。比如我会非常认真地抓他们抄作业的现象,不怕“得罪”学生,我觉得这是对所有学生负责。

  我母亲是中学教师,给我打电话时经常问我能不能把课上好,叮嘱我不要误人子弟。我想我重视教学也有家庭传统的原因吧。
  从《材料力学》到《混凝土结构》:开启学生的工程思维
  《混凝土结构》是土水学院本科生接触的第一门直接面向工程应用的专业课,在学生的知识体系中扮演着承上启下的重要角色,任课教师也肩负着启迪学生工程型思维的重任。虽然在课程内容和教学要求上都有难度,但冯鹏还是下定决心,要花大力气把这门课教好。在他看来,年轻,反倒是自己授课的一种优势。

  经过多年教学改革,课程体系已经发生了很大变化。作为毕业不久的年轻教师,我亲身经历过这些变化,所以在把握目前学生的知识结构和学习难点上有自己的优势。另外,我对学生生活的了解更多一些,举的例子、用的语言可能更贴近他们。我还曾为叶列平教授担任过4年《混凝土结构》课程的助教,所以并不是从零开始,毫无经验。

  总体而言,学生学习这门课程的难点在哪里?

  这门课的难点是思维方式。学生以前学习数学、物理和力学,问题通常都有惟一解。工程类的课却不是这样,其目标是为了解决问题,即为“How”而非“What”,有大量基于经验和试验的知识,还有大量的工程简化,并且结果不惟一。这种思维方式对习惯了严密逻辑推理的学生是一个不小的冲击。有些数学学得很好的学生在上这门课时容易钻“牛角尖”,一定要找一个确定性的结果,反而无法把握工程问题的实质。这类学生会觉得混凝土课很“混”,知识不够系统;也有学生把解题程序化,死记繁复的公式,但是忽略了工程概念以及背后的科学理论。所以说难就难在思维方式上,学会思维方式的转换,混凝土就不“混”了。
  那你是怎么解决这个问题的呢?  

  我比较注重联系学生以前学过的课程,使学生在纯理科思维和工程思维间有一个自然的过渡。一方面注重将物理本质、试验现象与力学方程、设计公式相结合;另一方面,构造一些独特的思路和过渡模型,帮助他们深化理解。

  比如参加教学比赛的这堂课———《钢筋混凝土轴心受力构件》,我结合《材料力学》和《建筑材料》的知识设计了一个“不可解→可解→统一”的辩证思维过程。这堂课学生存在三个认知“台阶”:力学模型是怎样的?组合受力怎么分析?非线性怎样处理?初学者会认为运用已有知识“不可解”;这时,我构造了一个过渡模型将复杂问题分解,从而应用已有的力学知识使问题“可解”;再进一步分析《混凝土结构》的内容实质是针对特殊的复合“建筑材料”的“材料力学”,从而“统一”了相关知识体系,提升了学生的认识层次。其中这个过渡模型非常关键,不仅有助于学生理解,而且把整个知识体系连接起来了,一般教材上是没有这个内容的。我的体会是,帮助学生建立知识体系的概念非常重要,对力学背景较弱的建管系学生来说更是如此。  

  我还注重突出方法的传授,让同学们知道什么时候该问“What”,什么时候该问“How”。这堂课一开始,我就告诉同学们分析钢筋混凝土构件的三句“秘诀”,让他们先牢记,再分析。事实上,我自己总结的这一方法对后面将要学习的各种钢筋混凝土构件都适用,这就帮助他们超越了个别问题。  

  此外,我会选择一些有挑战性的实际工程问题,放手让学生去自由发挥,促使他们在做题的过程中不断转换思维方式。比如这节课最后引入科研的前沿成果,提出粘结锚固这一复杂问题,再次使前面的问题“不可解”,进而引导学生进行小论文、小课题的研究,激发学生的创新意识。
  建管系3字班杨振鹏仍然对冯鹏留给他们的一道作业题记忆犹新:题目给出了各种材料的价格以及梁的最低受力要求,要求学生设计一根混凝土梁,给出梁的各种材料配比以及结构形式。杨振鹏说,当时同学们对这个问题很感兴趣,花了很大的精力和时间去完成这个作业,不知不觉对混凝土结构这门课程一下子熟悉起来了。
  冯鹏的参赛辅导教师薛克宗对他的课有这样的评价:面对仅仅掌握了基本方法的学生和课程中的复杂对象,通过“不可解→可解→统一→不可解”的过程加强学生的工程概念,使学生体会到“理想解”和“满意解”的差别,这是冯鹏授课的主要特点。冯鹏在进行公式推导时漂亮工整的板书也给人留下了深刻印象。  

  从教育思想上看,冯鹏在讲授这门课程时,注意与其他课程相联系的方法也是非常值得借鉴的。作为最清楚课程体系的教师,有责任也有义务将课程之间的关联性介绍给同学们,帮助他们把看似孤立的课程联系起来、结合起来,这对同学们日后的发展大有裨益。

  从世贸大厦的倒塌到最新纤维材料:与学科前沿相结合
  《混凝土结构》这门课程2005年被评为国家级精品课程,并多次获得过学校及北京市的优秀教育教学成果奖。在充满公式和符号的课程中,冯鹏结合他所在研究组的最新科研成果以及本学科的前沿动态,帮助同学们构建了一个全新的混凝土结构世界。
  为什么要在课程中加入很多新鲜的例子?

  
以前我一度认为,这门课只要讲清楚就行了,没必要加那么多例子,讲得那么“炫”。但是因为我们这门课的对象是混凝土,在建筑行业中应用得非常广泛,而且“土”的形象又不好,所以很多同学觉得没什么可学的。这种先入为主的观念,导致一部分学生缺乏学习兴趣。所以我在保证基本理论知识讲解到位的前提下,注意结合前沿的科研成果和业内动态,配以世贸大厦倒塌、戴高乐机场垮塌事故、世界最高楼和最长桥等新鲜案例。这些科技含量很高的内容对学生有很强的吸引力,也有助于他们对结构工程学科产生新的认识。
  世贸大厦倒塌的例子用来说明什么问题?  

  为了说明构件轴心受拉性能在结构中的重要性,我采用了世贸大厦连续性倒塌这个例子。根据我们教研组的研究成果,楼板端部的轴拉性能对防止结构连续倒塌非常重要。我们分析,世贸大厦着火后楼板往下凹陷,与柱和墙的连接处的拉接强度不足而断裂,因此楼板坍塌砸在下一层楼板上,导致了楼板连续坍塌的“连锁反应”,这是造成世贸大厦倒塌的直接原因之一。如果端部的抗拉承载力足够强,能把楼板吊住,可能就不会发生连续倒塌。美国联邦应急管理署和美国土木工程学会联合发表的研究报告也印证了这一点。再进一步,我把问题引申到钢筋混凝土结构中,介绍了国际上最新的相关研究成果,让学生体会到所学的内容既有用又有趣。
  你本人的科研内容也在这门课程中有所体现吗?  

  是的。纤维增强复合材料在结构中的应用是目前国内外研究和应用的热点,也是我的主要研究方向之一。这种材料很轻,比重是钢材的1/4,而强度是却是普通钢材的4倍,而且耐腐蚀、不会生锈,用它作为混凝土结构中的配筋有非常广泛的应用前景,但是它的分析方法与普通钢筋混凝土结构不同。我向同学介绍了这方面的一些最新研究情况,并且把复合材料筋的样品实物拿到课堂上给同学们看,还布置了一个相关的思考题,大家的反响很热烈。
  为了使课程中应用的各种实例更为有效,冯鹏对演示内容做了多次修改,甚至包括图像大小、动画方式等细节。
  从日常讲台到教学基本功比赛:学无止境,教亦无止境
  参加北京市的比赛时,冯鹏是在最后一天下午出场的。为了让疲惫的评委打起精神听他授课,平时不事张扬的冯鹏破例穿了一件粉色衬衣,再打上一条正红色的领带。果然,“万绿从中一点红”,他一举拿下了一等奖和最佳演示奖、最佳教案奖。
  冯鹏的参赛辅导教师薛克宗也是他本科时的老师。当年正是在薛克宗的指导下,冯鹏发表了第一篇真正意义上的学术论文。薛老师说,冯鹏是参赛选手中态度最认真的一个。为了准备这门课程,他专门请讲授此课十余年的叶列平教授提意见,请教研组的同事提意见,请一同参赛的老师提意见。他的教案和PPT文件不知修改了多少次,每次试讲,他都当作正式比赛一样精心对待。 

  冯鹏正打算再开一门研究生课程,结合自己的科研方向,讲授复合材料的结构应用和分析方法。不过他谨慎地说,开这门课前,自己还需要准备一段时间。
  我读博士时的导师叶列平教授非常关心我的教学情况,我上第一学期课的时候,每次课他都会来听,课后给我提意见,帮助我改进。我所在的研究组也给了我有力的支持,很多研究生都被我拉去做试讲,他们还为我提供了大量的教学素材。辅导我们参赛的薛克宗、赵洪两位老师更是一次又一次帮我们逐字逐句地挑毛病、找问题,每次都持续五六个小时。正因为有了他们的帮助,经过比赛期间的锤炼,我的教案和课堂讲授都发生了翻天覆地的变化,教学能力也突飞猛进。参赛前看着自己的排练视频,我惊讶地发现,原来我的课可以讲得这么精彩!  

  比授课和教案变化更大的是我对教学的认识。此前我觉得教学工作是一种责任,只是想着要认真对待,做好知识的传达。但在参赛过程中,通过反复修改讲义和多次试讲,我深切体会到,原来教学工作是需要不断提升的一门“传授的艺术”。我对教学工作的认识上升到一个新的层次:教学和科研一样,需要修“内功”,下“苦功”。作为年轻教师,要像对待科研一样认真对待教学、思考教学、研究教学,不断追求卓越,这样才能成为一名合格的清华教师,才对得起我们的“半国英才”!  

  作为清华的学生,学无止境;而作为清华的教师,教亦无止境。

  附:冯鹏个人简介:

  
冯鹏,男,1977年10月出生于陕西耀县。1995年考入清华大学土木工程系学习,2000年7月毕业,获建筑结构工程学士并免试攻读博士学位;2005年1月于清华大学获土木工程工学博士;2005年2-8月在美国Lehigh大学复合材料实验室进行博士后研究;此后在清华大学土木工程系任教,现任讲师。

  研究生期间就多次担任《混凝土结构》课程的助教,2005年开始负责主讲《混凝土结构》课程,并作为主要成员获得国家级精品课程,已发表教学研究论文1篇,并曾获得清华大学“教学成果奖”二等奖,2006年清华大学“青年教师教学基本功比赛”一等奖,2007年获北京高校第五届“青年教师教学基本功比赛”一等奖,同时还获得最佳演示奖和最佳教案奖。

  主要研究方向为混凝土结构和高性能纤维复合材料的结构应用,现主持国家自然科学基金青年项目1项,已发表学术论文30余篇,并曾获得过教育部自然科学一等奖和国际土木工程FRP学会学术会议最佳论文奖。

 

 



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