寓教于研--寓研于教
时间：2013/12/27 作者：admin 阅读量： 1897
来源：浙江工业大学校报第960期
作为我个人来说，对于教学纯粹是喜欢，作为自己的兴趣爱好，实实在在的做点事，很多东西如果以一种非常enjoy的态度去做事，我们就不会感觉很累。转眼到了2013年，到了工大已经有30多年了，我是78级的，82年7月份毕业以后就来到了工大；我本人跨度比较大，从学习、工作、留学跑了很多系，数学、化工、机械、经贸、电子、计算机，这些系都呆过，所以各方面的东西都了解一些。另外我们专业——自动化被称为“万金油”：少了你自动化可能也没事，但是自动化搞一下可能就是锦上添花的事。其实大家教学工作做得也都挺好，大家今天之所以来参加这个沙龙我想肯定对教学工作也非常喜欢，那我今天在这里和大家交流一下，最多也像我们的自动化专业一样，给大家做点锦上添花的工作。所以我想今天这个机会更多的可能是探讨，结合自己的工作谈一些自己的体会。
一、结合科研成果，优化教学内容。1.增加案例；2.增加前沿内容；3.主要途径：（1）IEEE 网络资源；（2）国外先进教材；（3）国外大学相关课程。
我想从几个方面来讲，第一块就是教学内容，科研工作的研究成果可以优化我们的教学内容。从大学的教育和初等教育的区别来说，中小学的教学更多的是按照教材来，大学里教材是“死”的东西，很多“活”的东西特别是我们学科发展的前沿内容需要加入教学当中，这就需要我们做科研。初等教育只要把教学的内容吃透就可以把课上好，但大学必须要做科研、必须要做研究，这样既能在教学过程中将你的科研心得传递过去，也能使你的课上得更加生动。所以我们在教学过程中也是这样来做的，包括增加一些案例，使学生更加容易理解一些相关的概念、方法，增加一些前沿的内容，把这些东西不断地加到我们的教学中去。我们在做的过程当中，例如我们专业特别像线性不等式的方式、这些优化的方法也在我们的教材当中不断地加进去了。说实在的，我们在02年的时候出了一本书，就是我们的鲁棒控制方法的理论，他的线性不等式的优化方法，这个方法可以说很早就有了，包括运筹学里面图优化的一些方法，但是到上个世纪90年代的时候才被挖掘出来不断的被发扬光大，一下子在业界大家就觉得这个方法非常好，然后就是这个方法在各个方面的应用做了很多很多，我们在02年的时候出的这本书当时也是这个想法，把这个方法介绍介绍，但没想到我们在国内起到了第一本这样的书，所以起到了扫盲的作用，后来这本书各方面的引用就非常的广泛，以至于我们在国内学界知名度相当高。我们感觉到应该怎样把一些最新的技术、最新的方法反映进去，特别02年的教材很多学校作为研究生的教材在弄，我们现在把这块东西在本科生的教学中也贯穿进去，这样就让大家感觉到除了一些常规的方法外还有一些最新的方法，而且这些方法一弄我们离学术研究也比较近了。我们大家都知道现在很多的方法，包括很多的课程包括线性代数实际上把MatLab基本上都结合进去了，MatLab实际上你的化工、机械、电子这些里面大量的一些原来建模、仿真、算法，那么MatLab已经都可以放到里边去了，所以我觉得我们的方法实际和MatLab也差不多，所以我们在教学的过程中也是这样。不是说很多东西都需要我们手工来计算，那么怎么样把MatLab这种方法怎样和课程一样来介绍，那么使得学生的手段、方法更加广泛，更加多了。
另外一个，我们需要提供一些最新的、前沿的一些研究。那么国外的这些教学，做得是非常的好。他们实际上没有特别死板的教材，更多的是发一些讲义，指定一些参考书，可以把最新的资料打印后装订进讲义夹，所以一门课程下来讲义夹有可能上千页。现在我们的课程也可以给大家提供资料，把最新的东西放进去。还有，比如说提供国外先进的教材，我们图书馆花了很多的钱，买了很多的数据库，电子数据库里有很多先进的教材，你比如说Spring的全文数据库，不光有论文还有教材，而且完全免费，所以我们就下载以后发给学生看。国内教材越编越薄，200多页，300多页差不多了，国外教材基本都在1000左右，厚厚的一本，他们的教材讲得非常详细，而且本科生的教材给了大量的案例，各种各样的案例特别的多，而且写得非常详细，非常适合本科生阅读，建议学生多阅读老外的教材。学生抱怨买不起，我将免费的电子教材找来，鼓励同学们大家都去找，找了以后相互交流。考试这块，期末考试占60%，你找资料、做PPT、做报告要加分。
另外，我们还可以去看国外各个大学的相关的课程。国外的网站做得非常好，特别的像我们自动化专业，有控制科学的虚拟图书馆，而且把全世界的控制学科的group都放在网站上，各个大学、各个团体、各个教授的页面都有，他们每个教授的课程网站，课程相关的资料、相关论文、教材、习题、试卷全放在网站上，我们可以看到很多很多东西。所以，我们给学生看看，让你去做做他们的试卷，你能考几分。国外的大型实验，一般一门课程有4个大型实验，而且这个大型实验不像我们这样停课做的，都是放在学期的中间,而且还要完成实验报告，需要将你的问题，如何解决的，所有的东西都要放在你的报告中，这样学生学了这门课后他的收获就非常的大，非常的深。
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二、教学的方法。1. 注意问题的提出、背景；2. 研究内容；3. 解决思路，技术路线，关键问题；4. 仿真，实验验证；5. 还存在的问题；6. 培养创新意识和科研能力。
第二，我们来看一下教学的方法。教学的方法刚才我也提到过，除了刚刚讲到的外，我们还要注意：第一要注意问题的提出，包括背景。这块学校教务处这些方面已经非常重视，特别在前面一段时间推出了项目化的教学方式。我们也在教务处立了一个项，叫做“项目化教学方式的探索”。实际上，我们的每一章，第一个问题的提出你都要将来龙去脉和大家讲一讲，实际上就像写一个项目的申请书，你的第一个问题就是立项依据，国内外研究综述，你怎样来提出这么一个问题，人家怎么做的，你把这些问题要讲讲。我们昨天上午刚好上了一堂课，又是一个新的问题的提出，我们花了将近半个小时讲故事，就是我们为什么要来研究这个事。我们昨天讲的是一个观测器的设计，很多系统内部的量我们可能检测不到，检测不到的原因可能是现在没有好的传感器，也可能是检测的成本太高。我们举了很多的案例，在做一个科研项目当中，我们原来在做富阳的造纸的项目的时候，它的污水当中的纸浆纤维浓度实际上要检测是很难的，如果污水中浆纤维浓度过高，既给企业造成了经济损失又不利于环保，如何降低污水中纸浆的浓度是非常重要的一个问题。所以，讲这个故事，要让企业的老板觉得应该做这个事，要让政府部门也支持这件事，然后让技术人员觉得你提出的问题有难度。我们在写申请书的时候也一样，要让同行觉得你提出的问题有深度、有意义，让外行觉得是那么回事，所以，你要把这件事情都要讲得头头是道。那么我们讲这种检测还有很多，包括炼钢、化工过程中的压力、浓度、反应器里的温度等等。那么，它有什么用呢，这些检测了以后，实际上我们在生活当中还有很多方面要用，包括我们现在的地下管网，我们的自来水的渗漏。现在的小的渗漏很多但是看不见，只有大到水管爆裂了才会被我们发现，但实际上我们通过各个点的检测，它的一些压力，如果有漏水、如果有爆裂，它的压力肯定有一个突变，它要变化，包括我们管道煤气的泄漏等等，都可以通过模型、量的估计和传感器的检测来进行比较，这样又产生了一门新的学科叫做“故障诊断”。有的传感器检测不出来，例如富阳造纸厂的案例，我们又通过检测其他量来估计纤维的浓度，这又引申了一门新的技术叫做“软测量”技术。我们把通过传感器检测的叫做硬测量，把通过模型、通过软件来估计的叫做软测量。然后我们要布置很多的课题，让学生围绕这些课题去找，找了一些东西后要求学生用ppt作报告，下一次课你们来讲：故障诊断怎么回事，软测量技术怎么回事。所有这些东西核心的技术就是我们的观测器，观测器后面还可以延伸，包括现在的无线传感器网络、信息的融合等等方方面面的应用，所以这样让学生拓展知识面。
学生要有创新的意识，创新的思维。我们的试卷和以前考过的试卷都不一样，考的是例如观测器的设计，观测器的理论怎么回事、观测器设计的例子、应用案例，观测器设计步骤等等。我们需要培养学生分析问题、解决问题，还有这种创新思维，这样的能力非常重要。你要知道这个问题怎么来的，用什么方法解决，怎么解决，最后把框架结构做好。所以，要注重问题的提出、背景，问题提出以后，比如观测器的设计，那么我们要研究一个什么问题呢，需要建模，模型建完以后如何来求解，研究内容要弄好。解决思路，技术路线，关键问题,这也是我们的考试题目。我们还要求学生找文献、找原著，这个内容最早谁提出来的，你去查文献，读他的文献，你就会发现当初他是怎么会想出这个方法来的，你再去琢磨，我们不断的去看历史看原著，然后我们才能领会才能把握他当初背景下怎么提出这个方法来的。灵感不是人人会有的，这种灵感是建立在大量的前期工作上的，你这样才会有灵感。不断地去了解过程,我们后面也会慢慢地有灵感。那么做了这些东西以后，我们还需要仿真，实验验证；最后你们要拿一些案例做一些仿真，做一些实验，看看效果如何，是不是和你前面预期的结果一致，更重要的一块是还存在什么问题。我们当初做研究的时候看论文对引言和后面的结论都不太在乎，就看主要中间,这个问题他是如何解决的，第一步，第二步，他是如何做的，模型是如何建立起来的。现在我们倒过来，我们更加看重introduction和conclusion,为什么？引言告诉你一个什么样的问题很重要，张三、李四、王五提出什么，但是张三没考虑这个现象，李四他只做到这点，王五呢这个方法计算量很大、不现实，然后呢，我觉得我们要做个什么，那我们对这个现状很了解，我们提出了一些什么方案，解决了什么问题，然后话峰一转，还有展望，其实我们这个方案仅仅是解决了的一个简单的例子，其实我们还可以做什么什么，那么这一块正是我们今后要研究的内容。所以，我们要看引言、看结论，中间的这一块大致瞄一下就行了，这块是人家已经做完的东西，我们看后面我们就知道还有哪些工作可以做。所以我们更多的看引言和结论，然后结论看了以后，我们可以和研究生共同探讨。根据这个案例你怎么想的，这有两个倾向：一种这种方法没用，还有一种方法，我们如何保持方法里好的东西，然后我们来分析一下，你这种方法不足的是什么，能不能改进他，这样我们就站在前人的肩膀上将这个东西又推进了一步。通过这样环节的教学，让学生了解到从方法上研究我们还要这么来做，所以我们对存在的问题的分析非常重要，培养创新的意识，分析问题解决问题的能力，科研的能力。
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三. 要求学生ppt作报告 1. 用所学知识解决相关问题；2. 用案例说明所学概念，方法；3. 学习算法开发通用软件，形成教学软件，撰写软著、小论文等；4. 邀请海外教授客串教授课程；5. 组织课外讨论班，指导读书，读文献。
这是用所学知识解决相关问题。这方面实际的案例，就是我们在做的，用PPT来做报告，用案例说明所学概念、方法等等，这些我在前面已经穿插着介绍了。我们还有一个方面，就是让学生用学习的算法开发通用软件，形成一些教学软件，撰写软著、小论文等。比如说，一种分析方法、一种算法，让学生开发出一种通用软件。很多东西越来越傻瓜化，对别人使用是这样，但开发的人在后台需要编很多的软件。包括我们大家都说实际上后面化工里面也要用到，经贸里面也要用到，就是像MatLab一样的，能不能开发一种软件界面，只需要简单的人机对话，如输入系统参数，马上能输出系统方案。这样教学软件就有了，再让学生申请软件著作权，再让学生尝试着写教改小论文，例如在某某内容教学上的探索。这样可以充分调动学生的积极性和能动性，还可以协助学生申请课外科技竞赛项目，再指导他去参加学校的“运河杯”比赛。
我们也邀请来访的海外教授客串教授课程。每当有海外教授来访问的时候，我们都会安排一次学术报告，包括香港科大的教授、我们的“千人计划”学者、兼职教授等，让他们去讲讲案例，让学生体验下国际大教授的风采。另外，第二课堂，我们现在也组织一些课外讨论班，指导读书、读文献。这学期我们有７、８位同学，我们都在星期日下午组织讨论班。为了鼓励学生的积极性，买了二三十本原版国外先进教材，借给学生看看，文献经常给他们，指导学生写论文。这些肯定是自己很要学、也很优秀的学生；这样的学生我们还提供他们很多的福利，提供经费方面的支持，支持买书，当然这些学生做的课件、PPT需要保留下来给我们。每个同学必须要做一个案例，这个案例从建模、分析、控制系统设计、仿真，你要给我至少写word文档20页左右，我准备把这些同学们的案例放到“十二五规划”教材中。对于做得好的同学，我们给的福利待遇是：回家车票、书费可以报销，暑假可以带你们去参加学术会议，再好的鼓励读我们的研究生，送海外读研究生、联合培养,读博士等等。我就说到这里吧，后面大家再一起交流交流。
(最后，俞教授与在座老师进行了交流。)
问：俞教授，您科研和教学做得都这么好，在时间上你是如何处理科研和教学的投入的？
答：这里说的是个问题，我们每个人没有三头六臂，现在又要考核，我们做科研，又要我们做教学，又要我们带学生，累得够呛。所以，我们要很好的谋划一些事情，就是希望一件事情有多方面的产出，如果说我们做一件事情只有一个效益一个产出，这样的话，我们能做几件事？做不了几件事，所以我们一定要做一件事情，它有几方面的效益和产出。包括我们现在，表面上看起来你给学生花了这么多时间做讨论班啊，我每周日在屏峰上午跟研究生交流，下午是本科生讨论班，但是这里面如果我们好好的做一些，那么我们教学的成果就有了。另外，我们就想怎么样把那本教材写好、完善，那全靠自己来写又很费劲的，要画图要做实验啊，让学生帮我做一点这方面的东西。第二，我们这方面的东西做好，我们又能选拔一批研究生的好苗子。研究生好的与坏的,前期不做这些工作，你后面招进来后啥都不会，你又要为他的毕业、为他的论文犯愁，那是多么痛苦的一件事情啊。弄几个能干的，你前面花了精力培养了，那后面可是一个顶一个的劳力啊，特别是我们现在有些博士那可是差远了，说实在的，现在我们每年SCI的论文数都是整个学院最多，大量的都是靠我们的学生在写。那么，都是靠前面的这些工作的积累，一个是直接的效益，一个是长远的间接效益，不断地在给你产生效益。所以，书后面也会出来，后面你的教改论文也有了，那后面你把你的这些东西做做好，那你的精品课程是不是也可以去申报啊，教改项目是不是也可以去申报，这块东西又有了，而且你的课会慢慢的上得更加生动了。不是纯粹的为了完成这件工作而去做这件事，我们去为了完成这件工作而去做这件事，一个你很痛苦、很累，而且也很消耗精力，这个效率就不高。
还有，我们现在的研究是网络化的，这块东西，我们后面也申请了教育厅的新世纪教改项目，就是我们现在的实验都是要在实验室做的，但是现在慢慢的推广开来叫虚拟实验、远程实验，我们就做了远程实验室的建设，叫研究生来做个事，那么科研做好了，教学的远程实验室也做好了，对专业建设等等也是很有帮助的，反过来我们把远程实验室做好以后，我们去申报科研项目的时候，我们就可以说我们有这样的实验平台，我们可以在远程实验平台上来验证我们的控制策略和方法，对科研又有帮助来撰写论文申请项目。我们的大学，学科建设这块，写论文、写专利、写软件，培养人才，教学、科研都是能够融为一体的。原来我们觉得写发明专利很难，后来等我们真正进入后，我们觉得专利比写SCI论文容易多了，所以我们就要求学生每写一篇论文前面就要写一个专利，这样专利、论文又一起发展了。我们学校对发明专利又有奖励，这样钱也有了，我们的生活压力又能大大减轻。我们前面要舍得投资，因为前期启动起来要有启动资金，写论文写专利也要有一两年的延迟才会有奖励，所以要先苦后甜，一旦走上正轨、一旦发展起来就步入良性循环。所以依靠我们各人的努力，依靠吃苦，依靠团队，大家一起来做，眼光看得远一点，那么这样呢我们很多东西就能做得很好。相信在座的各位潜力都是有的，能力也是有的，关键是很好的谋划，很好的团队合作，这个很重要。
问：俞老师，课堂讨论班如果讨论不起来怎么办，您在细节上是怎么做的？
答：细节这块，当然我是觉得你还得要安排一些让学生跳一下能够得着的东西。这次我们给了学生两本书，一本是《线性控制系统》，这本教材和我们的教材基本上同等内容差不多，我给了学生一个任务：每人做一个案例，要从建模、分析，包括后面运动分析、能控性能关系、稳定性，都需要一步步把模型建立起来，然后后面分析控制器的设计啊，每个人负责一个例子，做了之后要让学生用PPT作报告。第二是提供给学生《线性代数》，国外的教材提供了很多案例，借他看一个学期，因为我们的课程需要很多线性代数的东西。另外我们也提供一些简单的相关论文，让学生看了之后也来讲讲。所以我们提供给学生的材料，是要学生能消化的，能接受的，这就需要我们前期做一些工作，我们要去选择一些材料。这样你提供给他的材料他看懂了，也增加了他的自信心。
问：俞老师，刚才听完您的介绍，不管在教学上还是在经验上，对我们都有很大的启发。我想问两个问题：第一个问题，刚才您也说了对于爱学习的学生他可能很乐意参加这种工作，但是对班级里面那些比如说不是非常喜欢这个专业或者比较后进的学生来说，俞老师您这边你没有比较好的方法。第二个问题，问个专业的问题，刚才您提到关于3D打印的问题，我想问下3D打印是否真的像网络上描述的这么神奇，若干年以后是否会把我们现在的传统制造业给替代掉吗？
答：这两个问题，第一个问题呢我觉得差的学生呢，我上课就和他们讲，中国虽然说已经进入到市场经济社会，但是我们大学还停留在计划经济的阶段。现在我们学生学习的积极性可能跟高考的时候不可相比了，所以中国的高等教育真要发展要做好，要能够赶超世界一流，我觉得必须要有两个：第一我们的教师有退出机制，第二我们的学生要有淘汰机制。如果我们的高考能够扩招40%，然后我们的学生每年淘汰10%，那我们的教学就轻松多了。如果学生没有淘汰机制，你刚才讲的第一个问题永远没法解决，一定要靠市场经济来调节。我觉得我们的学生现在分为三个部分，1/3是很要学的，1/3是随风倒的，1/3是不要学的。我们要把中间这部分给争取过来，还有那些不要学的1/3我个人觉得就应该淘汰。第二个关于3D打印的问题，你要说能完全替代传统制造业，这个我想也不太现实，因为要考虑成本的问题等等。你说3D打印能够“包打天下”，我觉得这个太绝对，任何事物都有一定的适用性，我们还要考虑性价比，不可能不计成本，这个也是个技术问题，我们到时再讨论吧。
