2013年,笔者有幸访问著名的美国里海大学。通过短期实践学习,对里海大学先进的教学理念、教学模式、教学策略和教学方法有了全面的了解。里海大学(Lehigh University,它是美国一流的私立研究型大学,与芝加哥大学、西北大学、杜克大学和塔夫斯大学同名,被称为隐藏的常春藤盟校(Hidden Ivies)。该校以工程为重点,其工程学在世界各地享有盛誉。而东南大学(Southeast University,后文简写为SEU)作为国家“211工程”、第一批“985工程”重点建设的综合性大学,其工程在我国具有相当大的影响力。因此,这两所学校有许多相似之处。笔者根据自己的观察,比较了里海大学和东南大学的教学方法、课堂内容、作业、评价体系、学生课前和课后表现,分析了国内外大学教学思想和方法的差异,为我国本科教育改革提供了理论和实践依据。
教学思维和方法
东南大学和里海大学教授知识的思路和方法明显不同。东南大学主要注重知识教学,知识点往往首先从理论的角度阐述,然后举例(包括实际应用实例),加强对知识点的掌握。这反映了一种抽象到具体的思维方式。里海大学的课程主要集中在工程实践应用上,所以知识教学不是从抽象理论的角度进行的。相反,它经常从实际应用的角度详细描述某一知识点,最后从实际应用中总结出抽象的概念。以解释做功与能量的关系为例。如图1所示,东南大学教师对功能和能量的表达(W12)往往是物体前后动能的差异(T2-T1),这实际上是功能的定义表达。里海大学教师从另一个角度描述这个问题,即时间顺序和前后因果关系。如图2所示,一个物体最初有一定的动能T1。力F做功W12后,其动能变为T2,因此初始动能T1与功W12之和等于动能T2。这种描述更容易理解,更接近实际应用。
此外,两所学校的教学方法也不尽相同,图示教学方法的应用就是其中之一。由于其直观性和信息量大,图示法在国内外教学中得到了广泛的应用。东南大学的教师和教授倾向于将知识点集中在一张图片中,而里海大学则倾向于描述几张简单的图片。东南大学教师在描述牛顿的第二运动原理时(作用在一个物体上的力等于物体质量和作用力引起的加速度的乘积),一般倾向于将力和加速度同时分解为X和Y轴的矢量,然后用两个公式表达,即X轴方向力的乘积等于物体质量和X轴的加速度,Y轴方向力的乘积等于物体质量和Y轴的乘积。这种表达方式将信息整合到一张图片中,并通过两种等式表达力与加速的关系。虽然信息点集中在一张图片(图3)中,但缺乏直观性,没有老师的解释,学生很难理解。里海大学教师的图表相对更直观。如图4所示,教师首先将力分解到X轴和Y轴的方向,然后沿着力分解的方向分解加速度,更好地反映了作用在物体上的力与力引起的加速度之间的位相关性。通过比较两张图片之间的关系,学生可以自己推导F=ma,这种自我推导的结论更容易被学生掌握。