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麻省理工学院机械工程系陈刚院士做客南科大讲堂分享麻省理工的教育环境与教学创新

       2018年10月30日下午,美国麻省理工学院机械工程系陈刚院士应邀做客第192期南科大讲堂,为我校师生带来题为“MIT Educational Environment and Innovations”的专题讲座。讲座由机械与能源工程系系主任融亦鸣教授主持。
 
陈刚院士做客南科大讲堂
 
 我系系主任融亦鸣教授主持
 
       陈刚教授,1989年从华中工学院(现华中科技大学)走出,进入美国加州大学伯克利分校机械系攻读博士学位,先后任教于美国杜克大学、加州大学洛杉矶分校、麻省理工学院。2010年当选美国国家工程院院士,2013年任麻省理工大学机械工程系系主任。陈刚教授有着丰富的教学和科研经历,辗转美国多所顶尖院校在教育与创新等方面颇有独到而精辟的见解。在本次讲座中,陈刚教授首先定义了“何为顶尖大学”,接着以MIT为例通过精心准备,图文并茂地介绍了MIT的课程教学创新、人才培养模式以及科研成果转化服务社会等卓越成效。
 
---衡量顶尖大学的三个方面
 
      陈刚教授首先提出顶尖大学所必备的三个条件,必须要有优秀的学生、教师和环境,并特别强调了优秀的环境。除了物质方面的环境,更重要的是软环境,包括师生的关系、学校的组织、相互的交流。他认为,顶尖大学需要从以下几个方面衡量:一是从研究方面要创造新知识。二是从教育方面要教育学生成为社会的领军人才。三是通过师生的研究和学校的机制促进科研成果的产业转化,对社会做出贡献。而MIT在以上的任何一方面都已经是佼佼者,创立157年来,MIT的教师队伍中有176位三院院士,培养了75位诺贝尔奖得主,每年由MIT校友建立的公司的总计收入为2万亿美元,沿着128公路都有MIT校友创建的高科技公司。
 
 
      陈刚教授介绍,麻省理工学院的校训是“Mens et Manus”,也就是手脑并用,并以此贯穿在整个教学活动中。一般理工类院校都有男女比例差异较大的现象,但MIT女生人数大概占总人数的49.5%。MIT会在暑假开设专为高中女生设计的科技活动项目Women Technology Program,让高中女生有机会接触科技方面的实验和课程,让她们对科技产生兴趣,从而选择MIT。

 
 
--- 机械工程系在MIT
 

      MIT机械工程系是一个让人提及起来就肃然起敬的学科,它常年排名美国第一,连普林斯顿、斯坦福都只能望其项背。MIT的机械工程系包含的学科非常广,从力学、设计制造、控制精密系、机器人到能源、海洋、生物工程、微纳米工程,学科之间从不同层面上都有交叉和融合。机械工程系在MIT深受学生欢迎,大一不分专业时对机械工程系感兴趣的同学大约只有7%-8%,经过一年的课程学习,每年大约有17.1%的本科生会正式加入到机械工程系,除了学科交叉融合的特色外,机械工程系长期以来在课程教学方面的创新也是吸引学生的一大亮点。陈刚教授也以机械系为例,详细阐述了MIT在课程教学方面的创新和实践。
 
 

--- MIT的创新型教育
 
       陈刚教授指出,麻省理工学院不仅以其尖端科研闻名,其教育上的创新亦引领风潮。对MIT任教的教授而言,学校一是要求教授在教学和科研上必须有追求卓越的热情;二是提倡教授们互相学习与合作的组队教学方式;三是对教授的教学有追求卓越的期待并充分尊重教授教学的自主性。MIT的教授们在教学创新方面的探索和实践,很大程度上激励学生热爱课程教学、培养了学生的创新实践能力。
 
 
 
       以大班教学为例,150-180人的课程,会由3名教授组成team teacher进行授课。其中一名教授在台上讲课,另外两名教授在后排旁听,以便遇到问题当场指正。同时这两名教授要分成两个小班对学生进行辅导。因此教授的备课压力非常大,为了提前做好备课,三名教授和助教们每周要进行一小时的教学讨论。由于每一个作业的教材都是教授自己编的,所以教授对学生的每一道题、每一个作业都会进行讨论,甚至在考试前,三名教授要先将试题做一遍,确保准确无误。部分教授在教学科研方面投入的时间每周超过了100小时。
 
       以机械系的学位创新为例,机械系除了有传统的机械工程理科学士学位(Bachelor of Science in Mechanical Engineering),也有工程学士学位(Bachelor of Science in Engineering as Recommend)。由于后者让学生拥有更多的选课机动性,学生可以根据兴趣自选六门选修课和自己的专业,因此该专业的学生人数呈逐年递增趋势,其中以选修产品设计和机器人工程专业的人数为最盛。
 
  
 
     在课程内容方面为了吸引一年级学生了解机械系,机械系开设了玩具设计课程(Toy Product Design)。课程的内容就是设计儿童玩具。这就需要学生和小朋友进行沟通,了解小朋友的需求,设计出让小朋友满意的玩具,到学期结束的时候还要进行产品展示。由于课程内容活泼,深受学生欢迎,选修的学生人数远远多于课程设计的学生人数。教授还会对选课学生进行面试,主要考察学生对课程的喜欢程度,而非学生在这方面的知识储备和经验,以便在报名者中筛选出真正感兴趣的学生。学生通过这类课程了解机械,并喜欢上了机械类学科。

 
 
     在课程设计方面MIT也始终贯彻“手脑并用”的校训,将科研和教学紧密结合。比如微纳米工程课程 (Hands on Micro/Nanoengineering) ,该课程除了有专门的实验室,还专门留出一块地方给学生做实验。教授们把自己研究中的实验简化到可以给学生做教学的的实验,因此学生可以参与到实验中,从而对课程有更深入地了解。MIT有很多实验都是从教授中的研究中提炼出来的,学生从中受益匪浅。
 
     在课程考核方式方面,MIT部分课程会通过比赛的方式进行教学。比如始于1979年的设计和生产机器人课程(Robotic:Design and Manufacturing),其结课赋分方式是让学生们用自己设计生产的机器人在MIT的Athlete Center里面举行比赛,比赛会持续一晚上,不仅有众多学校师生前往观看,更吸引了周边市民的关注。除了国内的比赛,MIT还会举行全球性的科技比赛,如国际(美国)中学生机器人挑战赛(FIRST  Robotics  Competition),该比赛的参赛者范围面向全球,年龄横跨小学生到大学生,所有的参赛队伍既是盟友,也是对手,队伍间有激烈的对抗,也需相互合作,这种竞争与合作交织的历练,正锻炼和培养了学生未来步入社会所必备的能力。

 
 
     陈刚教授还特别提到MIT机械工程系的产品工程设计课程(Product Engineering Process)。任课教授会为课程设计一个主题,让学生组队完成任务。一般一个团队有20个学生,开始分成2个小组,各自进行市场调查,看看哪些产品具有市场价值,在此基础上由两个小组进行分析讨论并达成一致意见。最后,两组学生花费大量时间进行实验和创作,齐心协力将产品做出来,并在MIT最大的礼堂面对一千多名现场观众和线上的几万名网友进行产品展示,同时进行现场和线上答疑。展示环节也非常精彩,每一个团队入场前有独具特色的乐队表演,各个团队现场进行产品演示,并针对线上线下观众的疑问进行现场答疑,每一个环节都能展现MIT学生的创新精神和团队协作能力。 陈刚教授还特别展示了课程中一组学生为缓解tremor而设计发明的腕表,课程报告现场深动人心。
 
 
 
     陈刚教授还列举了很多别具特色的课程。比如工程系统开发课程(Engineering System Development)以学生组建公司的形式进行教学。教授会委派一名学生做这门课程的CEO,20多名学生组成一个公司。学生向Lincoln Lab 申请资金资助,然后学生团队合作将创意制成产品。
 
--- MIT用科研服务社会 
 
     MIT很注重将科研成果进行转化,回馈社会。院系之间积极开展沟通和合作,促进成果转化,比如商学院和工学院的教授们会定期聚在一起进行头脑风暴,共同讨论怎样把科技和创意变成产品,推向社会。再比如D-lab课程 ,该课程让本科生到贫困地区,利用当地的资源进行产品设计,发展技术,设计可以帮助当地人解决问题、改善生活品质的产品。陈刚还通过视频现场展示了参与该活动的学生为贫困地区的人设计的假肢,他们通过设法的改进技术,对产品材料进行更新换代,不断降低假肢的成本,让售价从几万美金降到一百美金以下,最终让贫困地区的人从中受益。
 
      MIT 还设立了免费的在线课程,通常教授在台上讲课时,两名工作人员在同期录像,课后由后期员工进行剪辑,并对内容进行严格把控和筛选。这虽然需要投入大量的人力、物力、财力,但却让更多的求学者能够通过在线方式接触到更多的课程。

 
 
     陈刚教授精彩生动的报告除了让南科大师生从各个方面了解了MIT的教育环境与教学创新,也带来深刻的思考与启发。讲座最后,现场师生就MIT的教育理念和教学模式等与陈刚教授一一交流,同时向陈刚教授致以热烈的掌声。

 
 
      讲座时间有限,师生们却意犹未尽,对MIT的科研创新、产业化等方面仍有浓厚的兴趣。融亦鸣教授表示,陈刚教授访问南科大期间,另外还有两场关于麻省理工学院教育科研和产业化的介绍,以及三场关于陈刚教授本人的科研方向介绍,欢迎师生们密切关注,积极参加!
 



原文部分转载于南科大官网:
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