興趣力學(xué)實驗及制造：興趣講堂上的教導(dǎo)“試驗”

2015-05-21 17:09 來源：http://www.elinglong.com/ 閱讀：次

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“興趣力學(xué)試驗及制作”：“趣味”教室上的教導(dǎo)“實驗”

●練習(xí)記者王力可

　　清華大學(xué)航天航空學(xué)院副教學(xué)高云峰的 “趣味力學(xué)試驗及制作”課堂上，正演出著一場“鋼針穿玻璃”的對決：60名來自不同專業(yè)的學(xué)生被分紅10組，力圖在5節(jié)課的刻日內(nèi)，根據(jù)已學(xué)知識計劃制作一個東西，實現(xiàn)發(fā)射鋼針穿透玻璃的目的。結(jié)課時，10個小組都要展現(xiàn)各自的結(jié)果，停止比賽。

　　第一節(jié)課，高云峰請來一名持久習(xí)武的“高人”，徒手打穿了玻璃。合法同學(xué)們震動于武功的力氣時，高云峰不失機機“預(yù)言”了迷信才是真正的不堪設(shè)想：“你們雖然沒有練過武功，但是只有充分運用現(xiàn)有的知識和能力，多少天以內(nèi)就能跨越他。”

圖為高云峰和師生克己的均衡安裝。

　　同學(xué)們半信半疑，但5節(jié)課后的現(xiàn)實令他們高興———經(jīng)過努力，有兩組同學(xué)實現(xiàn)了這個看似不成能完成的任務(wù)，成功運用自己設(shè)計制作的東西穿透了玻璃。挑戰(zhàn)成功！

　　“立異來自實踐，而不克不及只是幻想。有趣的實驗可以激起學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力，我盼望他們能在興趣的引領(lǐng)下，經(jīng)由過程實踐研討和錘煉控制自立剖析問題、解決問題的能力。”高云峰說。

　　用有趣的任務(wù)化解道理的干燥，用著手處理成績?nèi)〈淇淦湔劊@也恰是挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)課程的題中之義。

公式也能夠如斯有趣

　　高云峰從2011年春季學(xué)期開始面向全校本科生開設(shè)“趣味力學(xué)實驗”選修課。這門課程厥后改名為 “趣味力學(xué)試驗及制作”，并在2012年景為全校首批4門挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)樹模課程之一。

　　與很多慣例課程分歧，這門課沒有合座的知識點，不通俗的理論，也沒有有板有眼的實驗室操縱，而是代之以豐盛有趣的實驗任務(wù)。每學(xué)期約18個課時的課程，每節(jié)課都邑部署學(xué)生做一些小實驗，每5節(jié)課再把這些小實驗整合起來，完成一個較年夜且較有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

　　“這些實驗本身是風(fēng)趣味的。實踐知識自身略顯單調(diào)，然而假如我們能在玩具、游戲、競賽等情勢中融入知識和挑釁，讓學(xué)生在人不知鬼不覺中迎難而上，完成常識的進修和應(yīng)用，興許就可以產(chǎn)生更好的后果，留下更深入的印象。”高云峰如許說明課程稱號的由來。

圖為學(xué)生制作的“月球車”。

　　以制作“木制投石器”為例。許多學(xué)生在中學(xué)時就曾經(jīng)把彈性變形公式背得倒背如流，但是除在測驗頂用到這一公式外，基礎(chǔ)不會在其余場所用到它，也談不上有甚么興致。而在制作木制投石器這項課程任務(wù)中，學(xué)生不得應(yīng)用彈簧、橡皮筋等所有能產(chǎn)生彈性變形的資料，只能利用木材本身的變形到達(dá)反彈的目標(biāo)，這就請求他們必需努力去嘗試如何使木料產(chǎn)生形變、怎么才干盡可能使形變的彈力最大，耳熟能詳?shù)墓皆谶@樣的實踐中，一會兒就“活”了起來。

　　2013年選修該課程的錢學(xué)森力學(xué)班先生楊柳至今難忘這類活生生的創(chuàng)造的興趣：“當(dāng)真實的機器在我們手上出生，那種高興跟驕傲感相對超出了推演公式———公式是后人演算發(fā)現(xiàn)的，明天的推演不外是復(fù)制后人的腳印。而這些機械，是咱們應(yīng)用公式發(fā)生的實切實在的發(fā)明物！”

有趣的不僅是休會更是產(chǎn)出

　　作為中國力學(xué)學(xué)會科普任務(wù)委員會秘書長、青少年科普教育專家和神舟十號“太空講課”的幕后謀劃者之一，高云峰在深入淺出展示科學(xué)利用的趣味性方面，可謂經(jīng)驗豐碩。但在設(shè)計“趣味力學(xué)試驗及制作”這門課程時，高云峰卻更多地“盯”住了趣味性背地真正的學(xué)業(yè)產(chǎn)出。

　　“最后之以是開設(shè)這門課程，就是因為看到不少大學(xué)生 ‘眼妙手低’，談起理論知識來口若懸河,清華大學(xué)總裁研修班，但比及運用這些知識處置實際問題時就都傻了眼。他們太缺少知識轉(zhuǎn)化的能力！”高云峰說。

　　這固然不單單是學(xué)生的問題。這些學(xué)生有著同齡人中最優(yōu)良的大腦，和絕對踏實的知識貯備，他們需要的只是 “真刀真槍”歡迎挑戰(zhàn)的機遇。

　　在這門課上，學(xué)生接收了實真實未審在的任務(wù)挑戰(zhàn)。與現(xiàn)實生涯親密相關(guān)的任務(wù)設(shè)置激起了他們的獵奇心和探索精力，恰當(dāng)?shù)碾y度把持使他們在終極完成任務(wù)時取得非統(tǒng)一般的成績感；課時限度和小組競爭的形式促使他們充分調(diào)動起自己直面挑戰(zhàn)的勇氣、創(chuàng)新實踐的能力；團隊“攻關(guān)”的過程則鍛煉了他們的相同能力、配合能力———一切這一切，都為他們不斷開展畢生學(xué)習(xí)的能力打下了精良基本。

　　2013級錢學(xué)森力學(xué)班學(xué)生何長耕固然才大二，卻已經(jīng)是國際空中機器人大賽冠軍團隊成員。對自己動手處理實踐問題的主要性，他在這門課上有了深切的領(lǐng)會。從中學(xué)時代的“墨客”走進大學(xué)課堂，他面對的挑戰(zhàn)性任務(wù)是要構(gòu)造小組同學(xué)制作電動爬升器，一開始“幾乎不曉得從何動手”。經(jīng)由一番“奮戰(zhàn)”，他和同窗們搜索枯腸完成設(shè)計，卻由于疏忽了事實磨擦力和彼此煩擾的身分而“停頓”。這時候，高云峰的一句鼓勵———“每種設(shè)計都會遇到良多問題”給了他們修改過錯、持續(xù)前行的勇氣。最后，在組員的共同努力下，電動爬升器終究從他們手中誕生了！

　　最后的高興匆匆積淀，何長耕深有體會地說：“這個過程為我們未來面臨工程問題供給了很多教訓(xùn)聰明的積聚。在高教員的課堂上，我們真正開始學(xué)習(xí)如何分化問題、明白分工、事后考慮失敗彌補辦法等一系列十分有效的辦法和能力。”

　　而在高云峰看來，這門課程的“趣味”絕對不但僅來自于實驗標(biāo)題的機動新鮮，更在于學(xué)生利用現(xiàn)有知識奇妙攻堅、創(chuàng)造性地實現(xiàn)自己設(shè)法的進程。從方式到結(jié)果，師生都無奈預(yù)設(shè)，卻常常有不測欣喜。

教學(xué)摸索永遠(yuǎn)“未完成”

　　便宜諸葛連弩、能持續(xù)打出20多個水漂的“水漂機”、手機吊冰箱、本人爬坡的“小鴨子”……短短兩年來，“興趣力學(xué)實驗及制造”講堂發(fā)展的風(fēng)趣試驗已不可計數(shù)。它們一頭連著童年時期天馬行空的空想，另外一頭卻鋪設(shè)著率領(lǐng)先生充斥自負(fù)走向?qū)淼臉蛄骸Ｃ看伍_放選課時，這門課期期爆滿，堪稱“一課難求”。

木材與無機玻璃制“馬踏飛燕”不倒翁。

　　杰出的教學(xué)效果，離不開授課老師的全情投入和經(jīng)心設(shè)計。每次課上，高云峰會起首講解相干知識點，而后拿出許多相關(guān)什物，啟示學(xué)生運用之前學(xué)到的知識解釋原理，由此再提出新的問題，要肄業(yè)生自己解決完成。比方在“逆行風(fēng)車”這節(jié)課上，高云峰先講授了風(fēng)車的原理，再讓學(xué)生思考逆行的原理，并拿出一些雷同或類似原理的器物拓展思惟，最后提出新的問題：“如何讓逆行風(fēng)車拐彎？”學(xué)生們帶著這個問題，分組探討制作，幾周以后現(xiàn)場比賽，從拐彎速率、拐彎半徑等方面一決高低。全部教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣，按部就班，啟發(fā)思想。

　　學(xué)生在課堂中永久是配角。高云峰從不“鵲巢鳩占”，熱忱勉勵學(xué)生在課堂上自力自在地創(chuàng)造。“一開端我城市讓學(xué)生自己來做，只要當(dāng)他們碰到繞不開的成績時，我才會給他們少量提醒。”學(xué)生們覺得在他的課堂上能夠“放膽測驗考試”、“自由實現(xiàn)自己的主意”。高云峰還激勵學(xué)生們不要懼怕失敗，“但是必定要盡力向勝利湊近。成果完成了，解釋你每一個環(huán)節(jié)都做得很好；一旦掉敗，則闡明有些處所斟酌得欠周密，可以再改良。這也算是走上現(xiàn)實任務(wù)崗?fù)で暗囊淮涡【毩?xí)訓(xùn)練。”

　　高云峰其實不滿意于今朝的教養(yǎng)效果：“對我來講，最難的依然是若何充分變更每一個學(xué)生的踴躍性，充足發(fā)掘每小我的潛力。”他始終把這門課設(shè)定在“未完成”的成長狀況———每學(xué)期的課堂實驗內(nèi)容，要依據(jù)學(xué)生的學(xué)情不斷變更；實驗的難易水平，也須要根據(jù)每次義務(wù)學(xué)生的實現(xiàn)度停止評價調(diào)劑；這學(xué)期，高云峰還把60人的課堂范圍精減為30人，以利于更深入的領(lǐng)導(dǎo)。

　　站在培育翻新人材與學(xué)生實際才能的高度，“趣味”課堂中這場教育的“實驗”還將一直深刻前行。

起源：新清華 2014-5-16