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清华师者 机械系田凌:点线成面 为学生搭建自主

时间:2019-10-22

  “这是一门非常‘古老’的课,从清华有了工科专业,就有制图课。最多时制图教研组有60多位老师,我也是见证了这门课的发展,并且有幸参与其中。”

  机械系的田凌教授这样介绍这门《机械设计基础(1)》(原名机械制图)课程。1988年,田老师留校后就接到了学习并承担制图课的教学任务,一教就是30年。

  对于工科专业的大一新生而言,《机械设计基础(1)》多是他们入校后接触的第一门工程技术基础课程,◆●△▼●也是带领新同学成长为工程师的一门“入门课”。《机械设计基础(1)》以现代机械工程应用为背景,旨在使学生掌握机械设计表达的基础知识和基本技能,以图形表达为核心,形象思维为主线,培养学生工程设计与表达的基本能力和基本素质。这门课程2006年被评为国家级精品课,2016年入选首届国家级精品资源共享课,☆△◆▲■2017年入选首届国家精品在线开放课程。

  田老师留校至今一直承担基础课一线教学任务,从事数字化设计与制造方向的科研工作,曾获国家科技进步二等奖、国家级教学成果二等奖、北京市教学成果一等奖、□▼◁▼北京市教学名师奖、清华新百年基础教学教师奖等多项奖励,2016年获“北京市师德先锋”称号。

  对于课程开设的目标,田老师提到,清华同学擅长逻辑思维,形象思维往往被忽视,但这是工程师专业素养中非常重要的能力。因此,田老师希望通过这门课程的学习,学生能够到活生生的环境中去,学会用工程师的视角观察生活,通过制图知识和形象思维的训练,为后续专业知识的学习打下基础,最终达到运用工程师的专业“语言”进行创新实践的目的。

  在不断探索和总结经验的过程中,田老师也在与这门课一同成长,她对于教学的理解也一直在变化。回顾自己30年的教学经历,她总结为三个阶段。

  在教学起步阶段,她尤其注重学习教研组老先生的课堂教学经验。刚参加工作时,通过向老先生请教,能够保证自己在起步阶段提供给学生的课堂是一个合格的课堂。到了教学探索阶段,田老师开始形成了自己的理解和贡献,▲●这一时期就特别注重与有经验的老教师和活跃在科研一线的年轻教师共同探讨,形成集体的智慧,促进课程的改革和发展。目前,制图课组共有20位教师,每个人都有不同的专业特长,对课程的发展也都有自己的理解和贡献。到了教学反思阶段,关注的重点从“老师怎么讲”转到“学生怎么学”上。田老师谈到她目前最珍视的,是探索如何与学生更有效地沟通和共同学习。只有通过用心的沟通,才能了解学生的能力和需求,让学生感觉到100人的大课上,自己就是中心。

  当遇到比较枯燥的知识点时,会向学生提供日常生活中的案例,从而浅入深地唤起学生对抽象的专业知识的兴趣,培养学生观察生活的专业视角和工程思维,更重要的是,培养学生主动发现问题、探求未知的志趣。最终将学生引入工程专业的殿堂。

  2000年起,面向世界一流大学的建设目标,清华大学积极开展本科课程改革,为了在通识教育阶段提升学生的跨专业素养,为学生后续的专业学习打下宽厚的基础,学校组织开设大类平台课程。★◇▽▼•《机械制图》是第一门面临改革的课,需要缩减课时,调整课程内容。田老师表示,大类平台课程的设置,非常符合社会发展和教育规律,因此,自己的课程不是被动应对,而是主动参与改革。早在1998年,田老师就开始探索课程内容体系及教学模式的改革。经过4年4轮实验班的探索实践后,拓展为面向整个机械学院的平台课,如今,这门课已经成为十多个院系大一新生都要修读的基础平台课。

  对于学生来讲,“教给他再多的知识也是不够用的,一门课程,学生刚入学时学习的可能还是新知识,毕业时可能就已经不再是最新的知识了”,田老师认为,随着科学技术的快速发展,专业知识的更迭不断加快,大学课堂上学习的知识再多也是不够的。因此,与传授知识相比,◇▲=○▼=△▲基于自己的课程,为学生搭建自主拓展知识的平台更为重要。

  经过多年的研究与实践,田老师对平台课的定位有了自己的理解。她认为,口▲=○▼平台课应该是多维度的。首先,这门课程应该成为帮助学生向上探索知识的平台。在专业知识体系上,这门课首先是基础的,并且是开放的,这样才能够为学生后续的专业学习提供更为清晰的方向。其次,▼▼▽●▽●平台要坚固,要为学生的专业知识学习打牢根基,这就要求课程从知识结构上进行改革和创新,不是知识点简单的累加,而是从体系上给学生打下一个深厚的基础。如果学生知识基础不牢,再往前发展,瓶颈很快就会到来。第三,这个平台要够宽广,要为学生提供专业视野,通过知识及知识体系的传授,让学生了解专业知识的意义,这样学生就不会在学习的过程中感觉迷茫,从被动的知识训练,转变成逐步培养学生自主探索和拓展知识的能力,以及发现问题和解决问题的能力。

  通过对课程内容体系及教学模式的改革,作为平台课的《机械设计基础(1)》(《机械制图》),成为一门兼顾制图基础知识学习与形象思维能力训练,以学生自主拓展知识能力和实践能力培养为目标的大类基础课程。她希望学生能够通过这门工科入门课的学习,形成工程师的专业思维和表达能力,最终完成自主探索和创造的过程。

  正如大一学生许钟子珩所说,“在大作业环节,田老师鼓励同学们自由创造,并支持同学们去探索各种各样的方案去实现自己的设计目标。因此我和很多同学都在各自项目的引导下自学了很多额外的知识和技能。这一方面让我们感受到了“在做中学”的巨大威力;另一方面,实践中出现的诸多波折也让我们深刻地意识到进一步深入学习机械有关的基础理论和方法的重要性。可以说,这次大作业极大地激发了我学习未来专业课的兴趣”。

  在讲台上站了30年,田老师虽然不再像第一次登台时那样紧张,但是感到压力越来越大,肩上的责任与使命也越来越重。

  田老师感慨现在的年轻人都特别厉害,经常有同学课后联系她,▲●…△告诉她“老师,你的例子不够新,我给你一个新例子吧”。每次听到学生的这样的反馈,田老师都感觉特别开心。因此,她坚持做学生学习上的伙伴和学长,依托自己长期在科研和教学一线积累的经验和基础,在方向上给予引导,做个好参谋,在学生好高骛远的时候浇浇冷水,提醒他们把知识打牢。

  她总说,“清华的学生如此优秀,宝贵的四年时间,如果不能充分利用,将是很大的损失。怎么能让他们在宝贵的时间里得到更好的收获,△▪️▲□△这是我特别关注的问题。”

  因此,田老师始终坚持在先进制造领域开展科研工作,因为只有了解自己所在领域的前沿技术,不断学习,不断吸收新知识,才能对科学发展方向有深入的理解,才能在方向上更好地引导学生,才能让学生在学术上开阔眼界,提高境界,同时,也能够更好地建设和发展自己的课程,让自己的课程一直在进步。

  “我不会觉得是我在培育学生,而是我与学生一起探索,一起成长。我甘愿在他们后面加油助力,帮他们把握方向。让他在原有的朴素认知的基础上,获得更专业的知识,更开阔的视野和更广阔的成长空间。”