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“興趣力學試驗及制作”：“趣味”教室上的教導“實驗”

●練習記者 王力可

　　清華大學航天航空學院副教學高云峰的 “趣味力學試驗及制作”課堂上，正演出著一場“鋼針穿玻璃”的對決：60名來自不同專業的學生被分紅10組，力圖在5節課的刻日內，根據已學知識計劃制作一個東西，實現發射鋼針穿透玻璃的目的。結課時，10個小組都要展現各自的結果，停止比賽。

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

圖為高云峰和師生克己的均衡安裝。

　　同學們半信半疑，但5節課后的現實令他們高興———經過努力，有兩組同學實現了這個看似不成能完成的任務，成功運用自己設計制作的東西穿透了玻璃。挑戰成功！

　　“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生的求知欲和創造力，我盼望他們能在興趣的引領下，經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。

　　用有趣的任務化解道理的干燥，用著手處理成績取代夸夸其談，這也恰是挑戰性學習課程的題中之義。

公式也能夠如斯有趣

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

　　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。每學期約18個課時的課程，每節課都邑部署學生做一些小實驗，每5節課再把這些小實驗整合起來，完成一個較年夜且較有挑戰性的任務。

　　“這些實驗本身是風趣味的。實踐知識自身略顯單調，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，讓學生在人不知鬼不覺中迎難而上，完成常識的進修和應用，興許就可以產生更好的后果，留下更深入的印象。”高云峰如許說明課程稱號的由來。

圖為學生制作的“月球車”。

　　以制作“木制投石器”為例。許多學生在中學時就曾經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中，學生不得應用彈簧、橡皮筋等所有能產生彈性變形的資料，只能利用木材本身的變形到達反彈的目標，這就請求他們必需努力去嘗試如何使木料產生形變、怎么才干盡可能使形變的彈力最大，耳熟能詳的公式在這樣的實踐中，一會兒就“活”了起來。

　　2013年選修該課程的錢學森力學班先生楊柳至今難忘這類活生生的創造的興趣：“當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———公式是后人演算發現的，明天的推演不外是復制后人的腳印。而這些機械，是咱們應用公式發生的實切實在的發明物！”

有趣的不僅是休會更是產出

　　作為中國力學學會科普任務委員會秘書長、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利用的趣味性方面，可謂經驗豐碩。但在設計“趣味力學試驗及制作”這門課程時，高云峰卻更多地“盯”住了趣味性背地真正的學業產出。

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

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

　　在這門課上，學生接收了實真實 未審在的任務挑戰。與現實生涯親密相關的任務設置激起了他們的獵奇心和探索精力，恰當的難度把持使他們在終極完成任務時取得非統一般的成績感；課時限度和小組競爭的形式促使他們充分調動起自己直面挑戰的勇氣、創新實踐的能力；團隊“攻關”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習的能力打下了精良基本。

　　2013級錢學森力學班學生何長耕固然才大二，卻已經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會。從中學時代的“墨客”走進大學課堂，他面對的挑戰性任務是要構造小組同學制作電動爬升器，一開始“幾乎不曉得從何動手”。經由一番“奮戰”，他和同窗們搜索枯腸完成設計，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———“每種設計都會遇到良多問題”給了他們修改過錯、持續前行的勇氣。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聰明的積聚。在高教員的課堂上，我們真正開始學習如何分化問題、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題的機動新鮮，更在于學生利用現有知識奇妙攻堅、創造性地實現自己設法的進程。從方式到結果，師生都無奈預設，卻常常有不測欣喜。

教學摸索永遠“未完成”

　　便宜諸葛連弩、能持續打出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，“興趣力學實驗及制造”講堂發展的風趣試驗已不可計數。它們一頭連著童年時期天馬行空的空想，另外一頭卻鋪設著率領先生充斥自負走向將來的橋梁。每次開放選課時，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。

　　杰出的教學效果，離不開授課老師的全情投入和經心設計。每次課上，高云峰會起首講解相干知識點，而后拿出許多相關什物，啟示學生運用之前學到的知識解釋原理，由此再提出新的問題，要肄業生自己解決完成。比方在“逆行風車”這節課上，高云峰先講授了風車的原理，再讓學生思考逆行的原理，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：“如何讓逆行風車拐彎？”學生們帶著這個問題，分組探討制作，幾周以后現場比賽，從拐彎速率、拐彎半徑等方面一決高低。全部教學過程環環相扣，按部就班，啟發思想。

　　學生在課堂中永久是配角。高云峰從不“鵲巢鳩占”，熱忱勉勵學生在課堂上自力自在地創造。“一開端我城市讓學生自己來做，只要當他們碰到繞不開的成績時，我才會給他們少量提醒。”學生們覺得在他的課堂上能夠“放膽測驗考試”、“自由實現自己的主意”。高云峰還激勵學生們不要懼怕失敗，“但是必定要盡力向勝利湊近。成果完成了，解釋你每一個環節都做得很好；一旦掉敗，則闡明有些處所斟酌得欠周密，可以再改良。這也算是走上現實任務崗亭前的一次小練習訓練。”

　　高云峰其實不滿意于今朝的教養效果：“對我來講，最難的依然是若何充分變更每一個學生的踴躍性，充足發掘每小我的潛力。”他始終把這門課設定在“未完成”的成長狀況———每學期的課堂實驗內容，要依據學生的學情不斷變更；實驗的難易水平，也須要根據每次義務學生的實現度停止評價調劑；這學期，高云峰還把60人的課堂范圍精減為30人，以利于更深入的領導。

　　站在培育翻新人材與學生實際才能的高度，“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