兴趣力学实验及制造：兴趣讲堂上的教导“试验”

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“兴趣力学试验及制作”：“趣味”教室上的教导“实验”

●练习记者 王力可

　　清华大学航天航空学院副教学高云峰的 “趣味力学试验及制作”课堂上，正演出着一场“钢针穿玻璃”的对决：60名来自不同专业的学生被分红10组，力图在5节课的刻日内，根据已学知识计划制作一个东西，实现发射钢针穿透玻璃的目的。结课时，10个小组都要展现各自的结果，停止比赛。

　　第一节课，高云峰请来一名持久习武的“高人”，徒手打穿了玻璃。合法同学们震动于武功的力气时，高云峰不失机机“预言”了迷信才是真正的不堪设想：“你们虽然没有练过武功，但是只有充分运用现有的知识和能力，多少天以内就能跨越他。”

图为高云峰和师生克己的均衡安装。

　　同学们半信半疑，但5节课后的现实令他们高兴———经过努力，有两组同学实现了这个看似不成能完成的任务，成功运用自己设计制作的东西穿透了玻璃。挑战成功！

　　“立异来自实践，而不克不及只是幻想。有趣的实验可以激起学生的求知欲和创造力，我盼望他们能在兴趣的引领下，经由过程实践研讨和锤炼控制自立剖析问题、解决问题的能力。”高云峰说。

　　用有趣的任务化解道理的干燥，用着手处理成绩取代夸夸其谈，这也恰是挑战性学习课程的题中之义。

公式也能够如斯有趣

　　高云峰从2011年春季学期开始面向全校本科生开设“趣味力学实验”选修课。这门课程厥后改名为 “趣味力学试验及制作”，并在2012年景为全校首批4门挑战性学习树模课程之一。

　　与很多惯例课程分歧，这门课没有合座的知识点，不通俗的理论，也没有有板有眼的实验室操纵，而是代之以丰盛有趣的实验任务。每学期约18个课时的课程，每节课都邑部署学生做一些小实验，每5节课再把这些小实验整合起来，完成一个较年夜且较有挑战性的任务。

　　“这些实验本身是风趣味的。实践知识自身略显单调，然而假如我们能在玩具、游戏、竞赛等情势中融入知识和挑衅，让学生在人不知鬼不觉中迎难而上，完成常识的进修和应用，兴许就可以产生更好的后果，留下更深入的印象。”高云峰如许说明课程称号的由来。

图为学生制作的“月球车”。

　　以制作“木制投石器”为例。许多学生在中学时就曾经把弹性变形公式背得倒背如流，但是除在测验顶用到这一公式外，基础不会在其余场所用到它，也谈不上有甚么兴致。而在制作木制投石器这项课程任务中，学生不得应用弹簧、橡皮筋等所有能产生弹性变形的资料，只能利用木材本身的变形到达反弹的目标，这就请求他们必需努力去尝试如何使木料产生形变、怎么才干尽可能使形变的弹力最大，耳熟能详的公式在这样的实践中，一会儿就“活”了起来。

　　2013年选修该课程的钱学森力学班先生杨柳至今难忘这类活生生的创造的兴趣：“当真实的机器在我们手上出生，那种高兴跟骄傲感相对超出了推演公式———公式是后人演算发现的，明天的推演不外是复制后人的脚印。而这些机械，是咱们应用公式发生的实切实在的发明物！”

有趣的不仅是休会更是产出

　　作为中国力学学会科普任务委员会秘书长、青少年科普教育专家和神舟十号“太空讲课”的幕后谋划者之一，高云峰在深入浅出展示科学利用的趣味性方面，可谓经验丰硕。但在设计“趣味力学试验及制作”这门课程时，高云峰却更多地“盯”住了趣味性背地真正的学业产出。

　　“最后之以是开设这门课程，就是因为看到不少大学生 ‘眼妙手低’，谈起理论知识来口若悬河,清华大学总裁研修班，但比及运用这些知识处置实际问题时就都傻了眼。他们太缺少知识转化的能力！”高云峰说。

　　这固然不单单是学生的问题。这些学生有着同龄人中最优良的大脑，和绝对踏实的知识贮备，他们需要的只是 “真刀真枪”欢迎挑战的机遇。

　　在这门课上，学生接收了实真实 未审在的任务挑战。与现实生涯亲密相关的任务设置激起了他们的猎奇心和探索精力，恰当的难度把持使他们在终极完成任务时取得非统一般的成绩感；课时限度和小组竞争的形式促使他们充分调动起自己直面挑战的勇气、创新实践的能力；团队“攻关”的过程则锻炼了他们的相同能力、配合能力———一切这一切，都为他们不断开展毕生学习的能力打下了精良基本。

　　2013级钱学森力学班学生何长耕固然才大二，却已经是国际空中机器人大赛冠军团队成员。对自己动手处理实践问题的主要性，他在这门课上有了深切的领会。从中学时代的“墨客”走进大学课堂，他面对的挑战性任务是要构造小组同学制作电动爬升器，一开始“几乎不晓得从何动手”。经由一番“奋战”，他和同窗们搜索枯肠完成设计，却由于疏忽了事实磨擦力和彼此烦扰的身分而“停顿”。这时候，高云峰的一句鼓励———“每种设计都会遇到良多问题”给了他们修改过错、持续前行的勇气。最后，在组员的共同努力下，电动爬升器终究从他们手中诞生了！

　　最后的高兴匆匆积淀，何长耕深有体会地说：“这个过程为我们未来面临工程问题供给了很多教训聪明的积聚。在高教员的课堂上，我们真正开始学习如何分化问题、明白分工、事后考虑失败弥补办法等一系列十分有效的办法和能力。”

　　而在高云峰看来，这门课程的“趣味”绝对不但仅来自于实验标题的机动新鲜，更在于学生利用现有知识奇妙攻坚、创造性地实现自己设法的进程。从方式到结果，师生都无奈预设，却常常有不测欣喜。

教学摸索永远“未完成”

　　便宜诸葛连弩、能持续打出20多个水漂的“水漂机”、手机吊冰箱、本人爬坡的“小鸭子”……短短两年来，“兴趣力学实验及制造”讲堂发展的风趣试验已不可计数。它们一头连着童年时期天马行空的空想，另外一头却铺设着率领先生充斥自负走向将来的桥梁。每次开放选课时，这门课期期爆满，堪称“一课难求”。

木材与无机玻璃制“马踏飞燕”不倒翁。

　　杰出的教学效果，离不开授课老师的全情投入和经心设计。每次课上，高云峰会起首讲解相干知识点，而后拿出许多相关什物，启示学生运用之前学到的知识解释原理，由此再提出新的问题，要肄业生自己解决完成。比方在“逆行风车”这节课上，高云峰先讲授了风车的原理，再让学生思考逆行的原理，并拿出一些雷同或类似原理的器物拓展思惟，最后提出新的问题：“如何让逆行风车拐弯？”学生们带着这个问题，分组探讨制作，几周以后现场比赛，从拐弯速率、拐弯半径等方面一决高低。全部教学过程环环相扣，按部就班，启发思想。

　　学生在课堂中永久是配角。高云峰从不“鹊巢鸠占”，热忱勉励学生在课堂上自力自在地创造。“一开端我城市让学生自己来做，只要当他们碰到绕不开的成绩时，我才会给他们少量提醒。”学生们觉得在他的课堂上能够“放胆测验考试”、“自由实现自己的主意”。高云峰还激励学生们不要惧怕失败，“但是必定要尽力向胜利凑近。成果完成了，解释你每一个环节都做得很好；一旦掉败，则阐明有些处所斟酌得欠周密，可以再改良。这也算是走上现实任务岗亭前的一次小练习训练。”

　　高云峰其实不满意于今朝的教养效果：“对我来讲，最难的依然是若何充分变更每一个学生的踊跃性，充足发掘每小我的潜力。”他始终把这门课设定在“未完成”的成长状况———每学期的课堂实验内容，要依据学生的学情不断变更；实验的难易水平，也须要根据每次义务学生的实现度停止评价调剂；这学期，高云峰还把60人的课堂范围精减为30人，以利于更深入的领导。

　　站在培育翻新人材与学生实际才能的高度，“趣味”课堂中这场教育的“实验”还将一直深刻前行。

起源：新清华 2014-5-16