研究型教学实践和新体验

南京大学卢德馨2013.10.15

研究型教学的由来主要的观念和实践

Research-based learningProblem-based learningInquiry-based learning

国外实施研究性学习约始於 20 年前：

有文献提出：

Make Research-Based Learning the StandardConstruct an Inquiry-based Freshman Year

1. The Boyer Commission on Educating Undergraduates in the Research University.

Reinventing Undergraduate Education: A Blueprint for America’s Research Universities 1998

MIT Undergraduate Research Opportunities

U Delaware Problem-based Learning

SUNY at Stony Brook

Undergraduate Research and Creative Activities

U Chicago College Research Opportunities Program

Sophomore Dialogues and Seminars

Junior Independent Work and Senior Thesis PrincetonJunior Independent Work and Senior Thesis

StanfordSophomore Dialogues and Seminars

U Chicago College Research Opportunities Program

SUNY at Stony Brook

Undergraduate Research and Creative Activities

U Delaware Problem-based Learning

麻省理工学院 本科研究机会

Delaware 大学 问题为本的学习

纽约州立大学Stony Brook 分校 本科研究创新

芝加哥大学 学院研究机会

斯坦福大学 二年级对话和研讨班

普林斯顿大学 三年级独立工作和四年级论文

我们借鉴国外的提法提出了研究型教学。

Research-oriented teaching/learning

2. 卢德馨 . 高教研究与探索 1990.6

我们的起步大致与国外相仿，早期实践小结见

6

教育学界的探讨：3. 张富生 . 解读卢德馨研究性教学 . 中国大学教学2007.3

文中提及了 87 级学生编纂了课程论文集。

国内也有很多相似的做法．

我们着力于作为所有学生 ( 而不是部分学有余力学生 ) 的普遍要求，如何进行科研训练？

教育部创新基金各个学校设立的各种立项基金人才培养基地经费拔尖计划

目前越来越多的渠道学生可以申请立项．

研究－研究训练－铺垫 ( 课程论文等 )

国内实践

主要的观念和实践

研究型教学本意是在研究型大学中充分利用其巨大的资源优势着力提高教学质量、培养研究型人才．

在教学过程中尽可能渗入科学研究的各个元素：科学精神、知识水平、科学素养、科学思维、洞察能力、科学道德、评价能力、批评精神、合作精神、敬业精神、严谨作风等等。

10

也许我们可以把培养对象确立得更广泛一些：培养科学人才或者人才的科学素养．

研究型教学模式

全程互动课上、电邮、

平台…

集成教学案例、思想

开放网路资源、文献

课程论文科学精神、规范

诚信教育

课程门户化导向学科、科学

精品题解激励、深究

评价体系过程与结果

基础创新训练

1. 教学模式

集成教学互动、教学相长资源利用： refs. 教师、 TA 、网络学堂、 internet

3. 内容研究

2. 科研训练

精品题解课程论文

4. 学术论文

1. 教学模式

13

我们期望学生不满足于一本教科书、一位老师，超越课堂、分数去不断追求，主动利用各种资源。

使一部分学生由选课拿学分变为对学科有强烈的兴趣是值得追求的目标。

More than 200 references are cited in University Physicswith 56 books recommended

Start with a 216 words paper.

参考文献

对任何领域的学生来说，阅读相关的原始文献都是极有益处的，因为处在雏形中的科学最容易被消化。

麦克斯韦： 参考文献

2005.9 第三次课出现的“问题”

网络资源

中国的 no.60 kg 用国际计量局的原器校正标准千克的原器是否变化如何确定 ?

17

1965: 1 kg + 0.271 mg

1989 ~ 1993: 1 kg + 0.295 mg

kg No.60 90% Pt + 10% Ir

39mm

39mm

18

网络资源

网络资源

网络资源

stratum层子

xf k

CalTechMITSJTU

21

科技新闻

科技新闻

2013 Nobel Prize

科技新闻

科技新闻

科技新闻

科技新闻

科技新闻

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科技新闻

互动交流

互动使得教学生动 互动交流

如果真正认识到学生是学习的中心 ( 或主体 ) ，真正从内心承认师生的平等地位，采用互动模式是最自然不过的事．

很多例子表明这样做的结果是教学相长，是真正意义上的教学质量提高．

平等并不是无所作为．要着力营造自由发言的氛围．甚至可以采取一些非常手段：鼓励学生‘找茬挑刺’、鼓励学生讲自学所得等等．

确立以学生为中心的思想

课堂教学互动的四种模式：表决模式 (Vote mode)

统计模式 (Statistical mode)

诱导模式 (induced mode)

学生主动模式 (Student initiative mode)

讨论课、论坛、电邮、网络平台、答疑都是互动的场所

互动交流

problem 12.8

(Dec 19 2003 6c101)

s

s

T

Q

T

TmcS

27315

27360

d+ DSshothole

Find a reversible process to replace the process that the bullet release heat to barrier.

Where DSshotholecan be calculated as configuration entropy.

互动交流

集成教学

在授课过程中可以把一些知识点集成为案例，表达一定的思想，这些思想应该是学生难以从书本获得、是当知识点已经遗忘而仍然能够留存下来的东西。

Education is what remains after one has forgotten everything one learned in school.

Albeit Einstein

科研训练

是培养科学精神、提高科学素养的有效手段是科研训练的一种铺垫不以发表文章为目的

大课辅导是必须的

是重要的教学环节，可以辅佐课堂教学

个别指导最受欢迎

课程论文

课程论文

大课指导• 找课题的思想方法• 评价创新的课题• 优秀和平庸课题• 科学、合法引用文献• 论文写作指导 (英文写作推荐 Thesaurus)

1例

38

inextensible

light

m fixed

r <<

small

soft

no damping

in inertial system

course papers

Remove or change any one or some condition(s) we get a real problem.

?

2552 08

8 C

28C 3

8C 48C 5

8C 68C1

8C 78C 8

8C

course papers

Totally we have:

For example, we can have elastic pendulum, sandglass pendulum, many physical pendulum, rope pendulum….

Others may lead to numerous solutions, but trivial:

different initial conditions motion in two perpendicular planes charged bob…

One of my students found a meaningful topics from those trivial ones:

electromagnetic Foucault pendulum.

course papers

41

Christophe Clanet, Fabien Hersen, Lydéric Bocquet. Secrets of successful stone-skipping Nature 247, 29(2004.1)

course papers

1. D'Arcy Thomson Alliage 44, 77–78 (2000).2. http://www.stoneskipping.com3. Encyclopedia Diderot-d’Alembert 221–222 (Paris, 1744 and 1751).

7. Guyon, E., Hulin, J.-P. & Petit, L. Hydrodynamique Physique (CNRS, Paris, 1991).8. Tritton, D. J. in Physical Fluid Dynamics 2nd ed 97–105(Oxford Univ. Press, Oxford, 1988).9. Landau, L. D. & Lifshitz, E. M. in Fluid Mechanics 168–175 (Pergamon, Oxford, 1959).

4. Bocquet, L. Am. J. Phys. 71, 150–155 (2001).5. Stong, C. L. Sci. Am. 219, 112–118 (1968).6. Crane, H. R. Phys. Teach. 26, 300–301 (1988).

Ancient GreekWorld record 38

4641+141= 4682

我和我的同事们共指导课程论文：

2005-2006 学年 820篇2006-2007 学年 334篇2007-2008 学年 341+60

2008-2009 学年 390篇6627篇

91 级 施磊明 引力推迟对行星运动的影响93 级 程雪梅 用分形理论解释静磨擦、正压力和接触面积的关系

93 级 杨呈勇 慧木相撞 97 级 王俊峰 Reverse Compton Scattering and ICS Model of Radiative Pulsar

01 级 周 喆 The Analysis of the Process of the World Trade Center’s collapse in the View of the Explosion Mechanics.

课程论文

清华课程论文物理 31 张 驰 时空量子化假设与差分形式的薛定谔方程的初步讨论 物理 31 樊 搏 小论古律学中的管口校正

基科 31 齐 磊 Visual Feature and Color of High Speed Moving Objects

基科 32 颜文斌 引力波的半现代描述

基科 33 胡 珏 Proportion Between Tree Height, Trunk Diameter and Growth Ring and its Spreading

课程论文课题示例

在清华大学的新做法和体念

评阅的可操作性合教、助教共同指导强调文献引用的规范、合法

课程论文数据库诚信教育以及伪科学、病态科学、民间科学家

课程论文

课程论文

50

课程论文环节原来的操作存在问题：• 时间上集中在下半学期，显匆忙；• 部分学生不答疑，有可能选题质量不高

或错误，文献档次低；• 来不及质疑、答辩

第一部分做选题报告，占半学期(15%)• 时间相对宽松；

• 改善选题质量和文献质量；• (下一学期前半段完成论文后可从容组织 ) 质疑、答辩

最新的进展

选题报告

如果进一步扩大视野来看，这个环节只是一种“补课”．在一些先进国家，学生在大学阶段以前就已经有多个层次的经历．小学生就会利用社区图书馆查找文献，会写调研报告、论文．我们不可能简单重复别人的过程，我们的特色是．首先是高效率地完成这个过程：在1－2

学期内就进行一遍全过程．其次是结合课程做真实的课题、小有创意的课题而不是模拟题．第三是高标准：完全规范的全过程和完全规范的论文格式．打下这样基础的学生进入科学研究训练或参与科学研究项目就会感觉面临的是一个完全熟悉的情景，会有如鱼得水的感觉．

精品题解

主要是示范，特别强调物理思想又能够拓宽思路、有利于探究精神的养成既起到复习、巩固一些知识点的常规作用

精品题解

2. 当学生身经百战，把大做习题作为重要学习方式，当他们熟练到老师都‘自叹不如’，当他们以此考入了大学，你怎么能够说服他们‘题海战术不好’

1. 课程论文是相当有效的一种训练方式，然而对教师和学生都有相当的难度

xProblem 6.3

A length l of flexible tape is tightly wound. It is then allowed to unwind as it rolls downa steep incline that makes an angle q with the horizontal, the upper end of the tape being tacked down. Show that the tape unwinds completely in a time

21)sin3( gT Problem 12-41 in Resnick R, Halliday D. Physics 3rd ed. John Wiley & Sons, 1977

精品题解

v0

a0

v3a3 v2a2

a1

v1

精品题解

精品题解

毕业生学术论文

大量学生本科毕业 8-10 年参与第一线的基础科学研究工作

部分学生则在更短的时间进入角色

令人欣慰的是仍然有那么多的学生在从事基础科学的研究

学术论文

Junjun Wu95 et al.

Control of Energy Transfer in Oriented Conjugated Polymer-Mesoporous Silica Composites

Science 288, 652-6 (2000)

学术论文

2003 年 5月 23日出版的著名学术杂志《科学》 (Science)第 300卷上，同时发表了署名有强化部四位毕业生三篇文章 )

学术论文

Three papers in single issue Science

Xiaoshan Xu97, Shuangye Yin97 et al. Ferroelectricity in Free Niobium Clusters. Science 300(2003)1265

Xuemei Cheng97 et al.Deformation Twinning in Nanocrystalline Aluminum. Science 300(2003)1275

Congjun Wang99 et al.n-Type Conducting CdSe Nanocrystal SolidsScience 300(2003)1275

学术论文

四分之一世纪的等待　 (2005 年 9月 9日 )

在经过漫长的等待后， 2005 年中国科学家终于在顶级学术杂志《细胞》上發表论文，且大有一发不可收的势头，这是一件或许具有里程碑意义的事情 。

共 4篇 ( 其中 1篇由复旦大学的科学家完成 )

另 3篇的第一作者蒋辉、孙 飞、管吉松均为基础学科教育学院 97 年级的学生。

学术论文

中科院：推进知识创新，奏响时代强音 (2006 年 2月 9日 14版 )

2005 年 7月 1日出版的《细胞》杂志，以 15页的篇幅刊登了饶子和团队的一项最新研究成果——在这篇名为《线粒体呼吸链膜蛋白复合物 II 的晶体结构》的论文署名中，孙飞是第一作者，饶子和是通讯作者。 ——上海生命科学院的蒋辉、管吉松等研究生也先后在《细胞》上发表了论文。

学术论文

合力解析生命奥秘　 (2008 年 5月 7日 )

几篇《细胞》论文的第一作者——饶毅研究员指导的蒋辉、饶子和院士指导的孙飞以及张旭研究员指导的管吉松等，都是 20 多岁的在读研究生。

学术论文

1Tsinghua-IBP Joint Research Group for Structural Biology, Tsinghua University, Beijing 100084, China2National Laboratory of Biomacromolecules, Institute of Biophysics (IBP), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

2005, 121(7) , 1043-1057

Crystal Structure of Mitochondrial Respiratory Membrane Protein Complex II

Fei Sun1, 2, Xia Huo2, Yujia Zhai1, Aojin Wang2, Jianxing Xu2, Dan Su1, Mark Bartlam1, 2 and Zihe Rao1, 2

Fei Sun Class 2001学术论文

Sgs1 Helicase and Two Nucleases Dna2 and Exo1 Resect DNA Double-Strand Break Ends

Cell, 2008, 134(6), 981

Zhu Zhu05, Woo-Hyun Chung, Eun Yong Shim, Sang Eun Lee and Grzegorz Ira

MicroRNA expression profiles classify human cancersJun Lu, Gad Getz, Eric A. Miska, Ezequiel Alvarez-Saavedra, Justin Lamb, David Peck, Alejandro Sweet-Cordero, Benjamin L. Ebert, Raymond H. Mak, Adolfo A. Ferrando, James R. Downing, Tyler Jacks, H. Robert Horvitz and Todd R. Golubdoi: 10.1038/nature03702

Nature - Current issue : Volume 435 Number 7043 p834

(9 June 2005)

Jun Lu Class 1997学术论文

99 年南京大学博士研究生在读期间发表Jun Wang and Wei Wang ，Nature Structural Biology, 6, pp1033-1038 ， (1999) 影响因子 >13

王 骏 96届

学术论文

研究性教学的由来主要的观念和实践

1. 教学模式2. 科研训练3. 内容研究4. 学术论文

dxlu@nju.edu.cn

谢 谢