在清華，力學(xué)課可以這樣上！

你可以看到老師演示

自己親手制作的“馬拉公雞”指南車(chē)教具

你還可以欣賞到老師專(zhuān)門(mén)邀請(qǐng)的武師

現(xiàn)場(chǎng)表演鋼針穿玻璃絕技

學(xué)生直呼

“從來(lái)沒(méi)有想到理論力學(xué)還可以這樣學(xué)”

“曾經(jīng)畏懼的知識(shí)點(diǎn)，在高老師的課堂上，不知不覺(jué)就熟識(shí)了”

這位“高老師”就是

清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授高云峰

日前獲評(píng)

2025年清華大學(xué)新百年教學(xué)成就獎(jiǎng)

三尺講臺(tái)鑄匠心，育人征程守初心

高云峰深耕教學(xué)三十余載

點(diǎn)燃了無(wú)數(shù)清華學(xué)子的科學(xué)夢(mèng)想

他讓科學(xué)教育從知識(shí)灌輸轉(zhuǎn)向動(dòng)手探究

讓科普現(xiàn)場(chǎng)從教室課堂走向日常生活

讓一批批學(xué)生不再畏懼困難

堅(jiān)定地走向更廣闊的世界

在“力學(xué)中的創(chuàng)意設(shè)計(jì)”課堂上，高云峰用一支筆、一根繩以及一根鐵絲扭成的環(huán)形小零件制作成“螞蟻上樹(shù)”的道具，師生一起探索如何能讓小零件自動(dòng)爬到繩子頂端。

破解“力學(xué)難”：

從紙面解題到動(dòng)手實(shí)踐的課堂革新

獨(dú)特的課堂形式，是高云峰為破解“很多同學(xué)反映學(xué)好理論力學(xué)很難”這一教學(xué)問(wèn)題所做的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

“理論力學(xué)難在哪里？難在概念多且活，更難在從高中到大學(xué)的思維轉(zhuǎn)變。”高云峰介紹，概念“多”體現(xiàn)在知識(shí)密集、公式繁雜；“活”則指應(yīng)用場(chǎng)景多樣，難以實(shí)現(xiàn)套用。而這背后更深層的挑戰(zhàn)，是學(xué)生早已習(xí)慣在紙面上就題論題，亟需培養(yǎng)用抽象原理去解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

為化解概念的抽象性，高云峰首先選擇從生活中細(xì)小的力學(xué)現(xiàn)象引入知識(shí)點(diǎn)。

“力學(xué)本身并不抽象，它就在我們身邊，但我們總?cè)菀缀雎运！彼谡n堂中舉例：行駛中的自行車(chē)車(chē)輪，接觸地面附近的輻條影像總是清晰的，車(chē)輪頂部附近的輻條影像則是模糊的。同學(xué)們感嘆，確實(shí)沒(méi)留意過(guò)這個(gè)常見(jiàn)現(xiàn)象。原來(lái)，因?yàn)槟Σ亮Γ?chē)輪接觸地面部分的速度為零，車(chē)輪最高點(diǎn)的速度大于零。

通過(guò)講解這些日常生活中常見(jiàn)的力學(xué)現(xiàn)象，高云峰總能快速抓住同學(xué)們的注意力并引發(fā)思考，幫助同學(xué)們更好地理解公式理論。

高云峰還會(huì)親自設(shè)計(jì)一系列教具，將復(fù)雜的力學(xué)理論可視化、可感化。

差動(dòng)齒輪是一類(lèi)比較復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)，只講理論學(xué)生很難真正理解。為此，高云峰特意親手做了一個(gè)指南車(chē)。車(chē)上面原本是一個(gè)木人，他將其改裝為“馬拉公雞”的裝置，具有相同的指南功能。運(yùn)轉(zhuǎn)演示過(guò)程中，同學(xué)們看到“無(wú)論車(chē)身如何轉(zhuǎn)向，車(chē)上公雞始終指向南方”，更直觀地理解了差動(dòng)齒輪如何抵消車(chē)身轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。

拼裝中的指南車(chē)教具

在高云峰看來(lái)，學(xué)好理論力學(xué)，光理解原理、記住公式是不夠的，他希望學(xué)生能將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力。為此，他還開(kāi)設(shè)了“力學(xué)中的創(chuàng)意設(shè)計(jì)”課程，專(zhuān)門(mén)鍛煉學(xué)生解決問(wèn)題以及動(dòng)手的能力。

有一次，高云峰特別邀請(qǐng)武師現(xiàn)場(chǎng)表演鋼針穿玻璃的絕技，并拋出問(wèn)題：“這門(mén)絕技體現(xiàn)了什么原理？沒(méi)有武術(shù)功底的人，如何利用工具實(shí)現(xiàn)鋼針穿透玻璃？”學(xué)生們一邊思考，一邊興致勃勃地開(kāi)始設(shè)計(jì)發(fā)射裝置進(jìn)行模擬操作。“鋼針初始速度不夠怎么辦”“為什么鋼針遇到障礙物會(huì)橫滑而過(guò)”……這些問(wèn)題促使學(xué)生們調(diào)用所學(xué)，尋找原因和解決方案。通過(guò)不懈的探索以及高云峰的適時(shí)指導(dǎo)，同學(xué)們最終成功地用科學(xué)裝置還原了傳統(tǒng)技藝。

高云峰自制的部分力學(xué)教具

通過(guò)努力，高云峰逐漸打破理論力學(xué)難學(xué)的刻板印象，引領(lǐng)學(xué)生們走向更廣更遠(yuǎn)的力學(xué)知識(shí)世界，他的課堂也受到學(xué)生的廣泛好評(píng)。

“我從來(lái)沒(méi)有想到理論力學(xué)還可以這樣學(xué)”，土木工程系2022級(jí)本科生李銘倫說(shuō)：“三次動(dòng)手制作模型后，我更加直觀地體悟到了運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)的概念。這些都是我曾經(jīng)畏懼的知識(shí)點(diǎn)，但在高老師的課堂上，我不知不覺(jué)就熟識(shí)了。”

航院2022級(jí)本科生張可言表示：“這門(mén)課成為了我每周最期待的放松時(shí)刻。老師的幽默講解、同學(xué)們的積極互動(dòng)，讓課堂充滿(mǎn)笑聲。這種氛圍讓我不怕犯錯(cuò)，真正享受學(xué)習(xí)的過(guò)程。”

未來(lái)，高云峰計(jì)劃開(kāi)設(shè)創(chuàng)新類(lèi)和實(shí)踐類(lèi)課程，鍛煉學(xué)生的觀察、思考、批判和動(dòng)手能力，也將使用人工智能等新興技術(shù)賦能教學(xué)。

守正“育人魂”：

從知識(shí)傳遞到價(jià)值塑造的升華

與講臺(tái)相伴三十余載，高云峰把育人深深地融入課堂教學(xué)，在知識(shí)傳授中實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造。

高云峰認(rèn)為，科學(xué)現(xiàn)象與人生哲理是互通的。在講授質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理時(shí)，他以運(yùn)動(dòng)員跳高姿勢(shì)為例，分析“在能力不變的情況下，為何背越式過(guò)桿比其他姿勢(shì)跳得更高”，并在講解中融入人生哲理——“方法得當(dāng)，就能事半而功倍。”讓學(xué)生在掌握知識(shí)的同時(shí)，領(lǐng)悟到選對(duì)方法的重要性。

在他的課上，還可以邊學(xué)力學(xué)知識(shí)邊領(lǐng)略中華傳統(tǒng)文化的博大精深。講授系統(tǒng)平衡穩(wěn)定時(shí)，他在課堂中介紹《孔子家語(yǔ)》中記載的欹器——這種容器空時(shí)傾斜，水量適中時(shí)端正，過(guò)滿(mǎn)則傾覆。他先用力學(xué)知識(shí)分析重心與平衡的原理，再適時(shí)引出“滿(mǎn)招損，謙受益”的道理，讓千年智慧在當(dāng)代課堂重?zé)ㄉ鷻C(jī)。

高云峰在課堂上

“學(xué)習(xí)不是為了會(huì)做題，而是為了有能力解決實(shí)際問(wèn)題。”高云峰非常重視培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，“遇到困難時(shí)，我的學(xué)生們通常都比較有定力。大多數(shù)同學(xué)會(huì)第一時(shí)間找原因，然后有針對(duì)性地解決問(wèn)題。”在高云峰看來(lái)，這難能可貴，“當(dāng)今社會(huì)日新月異，壓力更大，能跳出情緒、擁有定力的人，往往能把握住更多的機(jī)會(huì)。”

一位曾經(jīng)“恐懼理論力學(xué)”的學(xué)生，在上了高云峰的課之后心態(tài)發(fā)生了變化。“考試那天，卷子寫(xiě)到最后，我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些錯(cuò)誤和自己學(xué)習(xí)中的問(wèn)題了，但我不再害怕，那些走過(guò)的彎路、犯過(guò)的錯(cuò)誤都是積累，成就了現(xiàn)在更強(qiáng)大的我。”

高云峰經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生把眼界放寬，不要只聚焦在個(gè)人發(fā)展上，而是要將目標(biāo)錨定在國(guó)家重大科研攻關(guān)需求上。“無(wú)論在什么時(shí)代，偉大的人總能看見(jiàn)更宏偉的目標(biāo)，將‘小我’的實(shí)現(xiàn)融入‘大我’，從而推動(dòng)國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展。”

跨界“教育圈”：

從大學(xué)講臺(tái)到全民科普的堅(jiān)守

高云峰的課堂創(chuàng)新之路與育人理念的形成，始于他對(duì)教育的思考。

一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，高云峰發(fā)現(xiàn)，有的中學(xué)生因課業(yè)繁重，正在逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣和思考欲望。他認(rèn)為：“如果總是強(qiáng)調(diào)成績(jī)，會(huì)讓學(xué)生忘記學(xué)習(xí)本來(lái)的意義。”于是，他決定身體力行，做出改變。

除了不斷創(chuàng)新在清華的課堂，高云峰還走出校園，投身科普講座、教師培訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)等。在一所幼兒園，他用一臺(tái)吹風(fēng)機(jī)和幾個(gè)乒乓球激發(fā)出孩子們的熱情：一個(gè)乒乓球在氣流中輕盈起舞；兩個(gè)乒乓球就開(kāi)始“打架”；增加到三個(gè)時(shí)，它們瞬間都掉落了。一個(gè)孩子恍然大悟：“就像三個(gè)和尚沒(méi)水喝！”高云峰堅(jiān)信：“我們要做的不是灌輸知識(shí)，而是呵護(hù)每一個(gè)想法。”

隨著科普工作的深入，高云峰意識(shí)到，改變科學(xué)教育的關(guān)鍵在教師。于是，他投入大量的時(shí)間和精力到中小學(xué)教師的培訓(xùn)中。此外，他還參與修訂《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，擔(dān)任《加油！向未來(lái)》等多檔科普類(lèi)電視節(jié)目的常駐嘉賓，兩次參與我國(guó)太空授課論證……不久前，高云峰的《抗戰(zhàn)烽火中的好發(fā)明——戰(zhàn)法與武器》一書(shū)出版，不僅展現(xiàn)了先輩的力學(xué)智慧與創(chuàng)新思維，還傳承紅色基因，將愛(ài)國(guó)主義教育和科普教育有機(jī)融合。

高云峰為科普節(jié)目《加油！向未來(lái)》設(shè)計(jì)制造道具

“科技是第一生產(chǎn)力，我們要重視科學(xué)教育。”高云峰對(duì)科普工作有著清晰的目標(biāo)：希望大家不僅有樂(lè)趣，還要有想法，更要有能力。他期待著，當(dāng)科學(xué)教育從知識(shí)灌輸轉(zhuǎn)向動(dòng)手探究，當(dāng)科普現(xiàn)場(chǎng)從教室課堂走向日常生活，相信大家都可以“將知識(shí)轉(zhuǎn)化為力量”！

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來(lái)源：清華大學(xué)

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