西南交通大学 茅以升学院

杨维清、张海涛、邓维礼

团队

杨维清老师

• 教学经历：
  

近年来，指导博士后2人，博士研究生5人，硕士研究生10余人，本科生千余人。曾担任中学教师、奥赛教练、茅升班班导师，非常了解学生在不同阶段的学习心态，并积极尝试各种教学方法不断进行改革和探索。

• 教学成果：

☆ 用于收集风能的纳米发电草在Adv. Mater.发表后，受到国际著名媒体New scientists(世界排名第一的科技新闻媒体)亮点报道，是该媒体首次报道西南交通大学的科研工作。

☆ 所做工作被美国知名网站美国国家自然基金委（NSF)、New scientists等近10家媒体专题报道，受到法国路透社，中国科学网、中国储能网、中国网、新华网、人民网、凤凰网等多家国内外媒体关注。

☆ 主持西南交通大学重点教改项目《以项目导向，提高茅升班科学素养的精英教育模式探索》1项、校级教改项目《金属箔式应变片——应变电桥系统的设计与实现》1项。

☆ 发表教改论文《生物医学工程专业生产实习的思考与探索》、《Multisim在传感器实验课中的应用》2篇。

 你的教学该换个思路了

现行教学模式下，高校教师的教学方式仍有很大的改进空间。高等教育在知识经济和网络化时代已经走向大众化，单纯知识量的竞争对于当代大学生来说真的那么重要吗？从长远来看，人终其一生有追逐不完的知识，在大学四年过程中，我们多倾授一些知识量，少倾授一些都不是引起质变的关键。真正需要纳入考量的不是某时某刻的仓储成果，而是一个孩子学会终身学习的能力和批判性思维的能力。

什么是好的教育？我们是时候换个思路了，但是依然有一系列问题摆在眼前。

第一，被动式学习导致学习效率低下，理工科学生动手能力非常差，很多人眼高手低。

第二，医疗、信息、艺术等等是交叉融合的学科，每一个学科很难独善其身，这是非常重要的趋势。

我们每天遇到海量信息，摄入的信息就像一盘散沙，如何在极短的时间内获得有效的信息？杨维清团队提出“先造火车头，后造火车尾”的方法，建立一个项目，引导学生自己动手，通过实际操作理解制造原理，在这个过程中学习知识。通过这种“项目引导型”的实践教学，学生的动手能力和对知识的理解都有了很大的提升，可谓是一举两得。

反其道而行之，“项目引导型”实践教学

“项目引导型”实践教学课程的核心理念是“先造火车头，后造火车尾”，它的学习方法是倒过来学的，也就是给出一个项目，需要学什么？再学什么。这是一个反过来学习的方式，这是核心教育理念。

课程包含纳米材料、能源技术、信息技术，和艺术设计。几门课程交叉设置，以这样一个具体课程为载体，开展跨学科研究型的探索模式，从而实现主动式学习，培养复合型人才。

怎么样来实现火车头和火车尾的呢？具体以课程讲授、方案讨论、项目立项、教师指导、器件制作、成果展示的逐层递进式研究型教学模式开展工作，建立新型的师生关系。课堂教学主要进行与课程相关的科技前沿动态以及基础理论知识的讲授；方案讨论主要由学生充分发挥想象力自主设计实现方案；根据项目执行方案，老师再针对性的讲解相关的基础知识；之后，在教师的指导下完成实物制作，提交样机及宣传展示，并参加各类科创竞赛。

以一个项目为例，不需要电池，怎么做到安全性检测呢？首先让学生头脑风暴设计出来，5个人一组，在这个组里面有各种不同的学科，老师反复的推敲，最后老师和学生之间确认下来。这样就把“火车头”定下来了。然后需要学什么？各种仪器设备的使用等等，这是最开始的过程，也是需要做的过程，要学各种机器设备，对学生来说都是陌生的。但是学生为了完成一个项目，最终会学很多东西。

最终研究发现，基于水流发电，基于太阳能自驱动系统，这些都不需要电池。基于此项研究学生发明了摩擦发电的智能鞋垫，基于电磁发电的自行车供电系统，基于太阳能的自驱动浇花系统等等。

三大特色，三维立体教学

项目引导，学生高度自主的精英式教学

改变课堂上讲解书本上限定内容的传统教学模式，以项目为引导，针对茅以升学院的优质生源开展精英式教学和实践。指导教师通过典型案例的讲解，引导和启发同学，在此基础上，同学们以分组讨论的形式围绕纳米能源材料与集成器件展开前沿项目的方案设计。这种教学模式，一方面，同学们利用自己的idea设计项目，充分调动学生的创造力和想象力；另一方面，教师所讲授的内容具有更强的针对性，使得教学效果更加显著。

素质、知识、能力三维立体教学方式和实验

在这门课程中，同学们不仅要进行项目的理论设计，同时还需要动手完成所设计的项目，最终得到样机，使得成果更加直观。各小组同学围绕纳米发电机、超级电容器、数据采集与处理以及系统集成，展开项目设计，最终以《自驱动数字式电子手表》、《SmartFour鞋垫》、《Rainy Pot》、《自行车发电遇上超级电容》、《自驱动水流发电机》具体项目的形式展开实践研究。在实践操作中发现问题，分析问题，解决问题，从而让同学们摆脱“纸上谈兵”的传统教学模式，在素质、知识、能力多方面得到锻炼。

以实践教学模式引领学生科技创新

课程以构建高性能纳米能源材料与集成器件为目标，结合纳米材料制备与表征、微纳制造与加工、电化学能源器件的制造、无线传感和信号采集技术等实验平台进行实验教学，从材料、器件结构的设计和系统集成开展多学科、研究型教学模式，从而提升课程教学质量；改善学生就学体验；培养学生实践创新能力、自主学习能力以及团队协作能力，同时为学生参加科技竞赛奠定基础。

 Q&A 

Q：你们这门课是必修课吗？一个班有多少学生？三位老师教这个课，每位老师怎么算？

A：是选修课。20个学生。我讲一个大概，讲了以后学生第二节课相当于翻转课堂了，指定一个圈，涉及了安全检测等各种情况，第二节课由学生来讲，我们根据他们的知识来推，第三节第四节课，就是另外两个老师进行补充，针对他们提出的共性问题进行讲解，最后就把这些定下来开始做了，中间还有一个非常重要的，做的过程当中的一个汇报，中期人员检查，还有反复的讨论，中间又有一个反复的修正，最后一定要拿东西出来的。

Q：今后如果三个老师教这门课，变成一个老师教，是不是需要老师自身水平提高，把其他相应知识也学到？

A：对，三个老师是不同的领域，随着时间的推移，相互磨合，本身我们教学过程当中也是相互的交叉，本来这是我的一个大课题组进行的，以后随着时间的推移，一个人来教是有可能，但不建议这样，因为每个人都有专长，现在创新创业，例如教授出去开公司的，但是教授不可能什么都做的好的。

Q：学生成果都很棒，老师是否需要花上很长时间指导，很吃力？

A：是的，我们花费太多的时间，学校也资助一些，这些都是项目，花钱特别多，都是从项目组做的，精力也花的特别多，人数始终控制在20人以内，多了工作量太大，我主要带着学生跑一圈，科研就是这么玩的，别把科研想的不食人间烟火，每个人都可以玩。

Q：项目式学习，如何使学生对知识体系有整体的认识，而不是片面和零碎的？

A：现在很多人在把所有的学科，大一到大四学完，半年忘掉了，不是说知识不重要，而是完成这个项目的时候是各种体系，是一个融合，通过无数个项目，这个项目下来，这个项目又下来，当我需要有知识体系的时候，我再一下快速的让学生自己学，反过来学。传统教育注重知识体系，但是我这个是反过来的，倒过来的，我们通过技术解决问题，这个能力反过来说大于知识，很多诺贝尔奖获得者也是不具备完整的知识体系而获奖的。

Q：20个人分成几个小组，他们的进度就会不一样，有没有中间做不成的？做不成怎么办？

A：我们现在来讲，最后达不到预期效果的可能有一两个，总体上都能达到预期效果。我们上的这个课没有太大问题，因为我们前期要探讨这个项目，怎么样完成？要反复推究的。当然也有失败的例子，我们要进行修正，最后还是会出现一个成果。

 学生评价