朱颖心教授在青年教师教学培训和工程训练会议上的讲话 我们该怎么样教书？
???? 对专业课程教学方法改革的思考
朱颖心 清华大学 建筑学院 建筑技术科学系
一．引言
随着我国国民经济的迅速发展，同时也是为了满足国家建设的需要，近年来，我国工程专业的本科教育得到了长足的发展，其特征之一就是本科生扩招。不容忽视的是，扩招只是发展本科教育的一个形式，很多院校在扩招前并没有做好办学思路方面的充分准备，因此导致了教学质量下滑的现象。发展工程专业本科教育的目的是为国家建设培养更多的符合时代要求的高素质人才。目前在我国，优秀的暖通空调工程师和建筑环境相关专业的工程技术和研发人员是奇缺的。而我们现在培养出来的人才能够满足这个时代要求吗？ 当前，绝大部分的院校都在强调教育改革，工科专业强调“重基础、宽口径”，采取了各种新的管理措施，但教学质量的下滑也是显著的问题。普遍的观点认为扩招后教学质量下滑的原因一是硬件和师资条件不够，二是教育管理部门要求压缩课内学时导致了教学质量下滑，三是社会影响导致学生思想浮躁不愿学习。但笔者认为，教育理念不能与时俱进才是导致工程专业教学质量下滑的根本原因。
二．存在的问题
问题一：会背书，有技能，缺分析能力
通过历年的全国性本科生专业知识竞赛考评以及研究生入学考试评卷，笔者发现存在这样的问题：
1.
学生可能掌握了工程制图、施工操作等技能，但却缺乏分析专业相关问题的能力； 2.
学生可能背熟了书本上的概念定义，但面对一个具体的问题就不知道应该如何运用这些概念；
3.
学生可能很精于公式计算，但却对问题的大方向却缺乏定性的认识，而且还会人云亦云。
由于这些参加考研、专业竞赛的学生基本都是各院校优秀的高年级学生，因此这些存在的问题应该是具有代表性的。
以学生对一道试题的答案为例可以反映出教学中一些普遍存在的问题。该试题为：
“给在北京的一座办公楼设计空调系统，请对比一下变风量和风机盘管加新风两种系统在能耗和 环境性能方面优缺点。”
变风量和风机盘管加新风这两种系统是专业课必讲的重点，而且也是现实生活中应用得非常普遍的系统，但极少有学生能够对这两个系统做出用自己的正常的逻辑给出的评价和分析。绝大部分人答题的时候，会把教材上面关于两个系统的定义、组成和优缺点完整地写下来，然后给出结论是：“变风量比风机盘管各方面都好”，理由是变风量是国外大量采用的先进技术。但却忘了自己前面写的内容中已经提到变风量的优点风机盘管也都有，而变风量的缺点他就忽略掉了，逻辑前后矛盾。有的人在回答中明显反应出他对这些系统形式基本的工作原理都不清楚，只是背书能力很强而已。
更严重的问题是很多学生在判定一种技术优劣时，不是依据自己所学到的基础理论和专业知识来分析，而是被商业宣传或者一些新技术的介绍左右自己的判断。当前，在暖通空调应用市场不加分析地为某些技术打上节能环保的标签强势推广已经是严重的社会弊病，很多学生缺乏分辨力，盲目跟着商业宣传跑，不加分析地人云亦云，不能不说是一个令人失望的现象。
问题二：本科教育高职高专化
除上述问题以外，本科专业培养还有向高职高专方向滑的趋势。具体体现在：
1)
为了使学生就业变得比较容易，大量开设各类专业课或相近专业的课程，使得专业课时严重不足的矛盾更为突出。结果是压缩了基础课和主干专业课，导致毕业生后劲不足，适应性差，样样一知半解，却缺乏真正的了解，最基本的东西都没有掌握。
2)
实习环节都是参观、参观再参观，或者把生产实习的重点放在了学生的技能训练上，如把风管制作、设备安装等操作技能的训练作为生产实习重点，以为就是培养动手能力了。实际上训练的学时、强度和门类远不如高职高专。
可能有人认为我们学校培养的是实用型工程技术人才，因此应该多学专业课，多动手干活，而基础理论课是研究型大学的学生需要学的，对我们来说没有那么重要。
到底什么叫做实用性工程技术人才？拿一个冷冻站水泵经常被烧毁的例子我们可以对比出三种不同的人才的到底哪一种才是我们需要的：
第一种：能够很熟练地拆卸、修理好水泵，但安装上去运行一段时间又坏了。
第二种：认为水泵选得太小了，建议换一个大水泵。结果安上去又烧掉了。
第三种：通过基本原理分析，认为水泵扬程选大了，导致流量过大而功率过大，因此建议换一个小泵，结果成功。
实际上，第三种人才具有基础扎实、适应能力强的特点，能够在实践中灵活运用自己的基础知识来解决各种各样的实际问题，是我们真正需要的实用型工程技术人才。
以压缩理论基础课为代价开一大堆浮浅的专业课，用技能训练代替生产实习的结果只是培养出第二种“人才”——既缺乏第一种人才的操作技能，又缺乏第三种人才的动脑分析、解决实际问题能力，高不成、低不就，是误人子弟。
三．问题分析
我国的工程专业很多是建国后学习苏联建立起来的。苏联的教育体系特点是学制长，按照工种设置专业，专业课程多，每门课程从基础理论、专业知识、实验、课程设计与实习成为一个完整的体系。学生学完一门专业课就可以马上动手干活，只要专业对口，学生马上就能适应。这样的教育体系很适合我国建国初期迫切的人才需求，发挥了很大的作用。但缺点是每门课程体系封闭，与本专业的其他专业课程之间缺乏横向的联系，知识的更新和扩充困难。老师灌输的多，学生可以自主学习思考的余地很少。毕业生一旦从事一个专业，就很难改行或者适应专业的知识扩充。例如，做通风的不会做采暖，做冷冻站的只管冷冻机部分，冷却塔则由给排水专业来做，毕业生的能力和知识面很窄，更无法做到系统整体方案的优化了。
由于当时的技术更新的速度比较慢，所以原有教育体系的缺点并没有很突出。而现在处于知识爆炸的时代，技术与时俱进，工种界限越来越模糊，更多的是以学科基础或者应用需求为专业划分的原则，原有的教育体系已经不能适应现代工程技术发展对工程技术人才培养的要求了。因此改革开放后，国家吸取了欧美工程教育体制和理念的优势，对我国的工程教育进行了改革，例如调整专业设置、拓宽专业面、缩短学制、强化基础、缩减课内学时、强调学生的能力培养等。但目前的障碍在于陈旧的教育理念与现有各种改革措施之间存在着矛盾，教育体制处于过渡过程中。因此，在旧教育理念和体制下面培养出来的教师与教育管理者们一定要认清旧教学理念的弊病在什么地方，深入思考、主动地适应新形势是至关重要的。以下两个问题应该是我们高等教育工作者首先应该弄明白的。
1. 本科教育与高职高专教育有何区别？
灌输型教学是导致本科教育高职高专化的原因。旧的教育理念的特点是对学生进行大量的知识灌输，有什么新技术出来了就加开一门课。灌多了学生记不住，老师就觉得教学质量不好，所以更要加课时，多讲。结果是学生负担加重，导致厌学，恶性循环。大量的知识轰炸下，学生可能记住的知识增加了，什么都知道一些，但还是不会用。另一个现象就是学生可能胜任很好的“手”，在他人的指挥下计算或操作，但缺乏自主判断和分析的能力，实际上是高职高专的培养方法。
所以，首先需要澄清的问题是工程专业的本科教育与高职高专教育应该有什么区别。高职高专教育绝非本科教育的压缩版，二者的培养目标、知识特点、培养方法和执业能力有着根本性的区别，见表 1。从中很容易看出来现在的本科工程教育还存在着多少差距，即虽然灌输的知识比高职高专多，但学生记不住；学生分析问题解决问题的能力不见得比高职高专强，而操作技能却肯定比高职高专差。
表 1.本科教育与高职高专教育的区别（建筑环境与设备工程专业）
本科教育 高职高专教育 人才培养目标 工程师 技术员、技师 知识结构特点 基础厚，适应能力较强； 分析能力强； 通识型专业人才，有发展后劲。
基础相对薄，重专门知识； 操作能力强； 专才，基本定型。
培养方法 较厚实的基础理论培养； 专业课重思考与分析训练； 实践环节重知识的综合运用。
较少基础课； 专业课门类比较多； 实践环节重操作技能训练。
执业能力 设计咨询 制定系统设计方案，做可行性与技术经济分析； 具有为相关专业提供跨专业技术支持的能力，如围护结构的节能设计。
落实已经确定好的方案，绘制施工图； 对相关专业有一定的了解即可。
安装施工 暖通空调系统与设备运行调试 安装操作 运行管理 建筑设备系统的节能优化运行，系统故障诊断与分析。
开关机值班，设备部件维护与维修。
楼宇自动化 做运行决策和制定控制方案，进行系统现场调试。
安装测控元件和系统。
2 2 ．不同教学环节的作用与相互间的关系
目前基础课跟专业课似乎成了一对矛盾。一边是大学要上一流，就拼命增加基础课学时，压缩专业课学时；一边是要增加就业能力，就开设大量的专业课，基础课被弱化。那么首先应该把基础课与专业课的不同性质及其在整个本科培养过程中的不同作用澄清一下，才能对我们本科教育中的基础课和专业课如何讲有明确的目标。
表 2. 基础课与专业课的区别
基础课 专业课 内容 科学，Science 技术，Technology 特点 是相对稳定的，每一个进步都会带来技术上质的重大变化 是与时俱进的，是永远教不完的 教学目的 掌握基础知识 培养运用基础理论去解决专业问题的能力 教学重点 知识的传授（但不能灌输）
训练运用基础理论的方法和能力 教学安排 尽量掌握必备的基础理论 并不一定涉及所有学过的基础理论
尽管基础课与专业课有着上述性质上的差别，但二者之间又存在着相辅相成的关系。如果把基础课看作是教学生如何制造砖石的过程，那么专业课就是教学生如何用砖石盖房子。如果专业课依然还是制造砖石，那么就永远盖不出房子来。但在专业课中也需要传授一定的知识，但这些知识只相当于粘合砖石的灰沙，而更重要的是要教盖房子的方法。
现在大家都在强调学生创新能力的培养，但创新能力靠的是扎实的理论基础，否则没有扎实的基础搞出来的创新是伪科学，缺乏宽厚的基础也没有创新的思路。或者说要有足够数量和质量的砖石才能盖好房子。
由于对专业课学时的刚性限制导致人们把基础课和专业课看成是一对矛盾。但实际上好的专业课教学并不会冲击基础，反而还会促进理论基础的夯实。因为在盖房子的过程中能够发现砖石是不是够多，是不是够结实。专业课是使基础理论的具体化的环节，学生往往在学习专业课的时候突然对原有的基础课知识感到“开窍”了，意识到基础理论的重要性，主动返回去复习基础课的内容，通过螺旋上升的过程而获得综合能力的提高。所以，专业课讲得好不好是至关重要的。
四、我们的专业课该怎么讲？
旧的灌输型教育理念认为没有讲到的学生就肯定不会，所以有多少跟本专业有关的技术都要把课开齐，而且一门专业课要配几个实验，要配一个课程设计，教材要跟知识教学模块顺序一致等，否则在教学管理部门那里就不过关。
公共基础课和专业基础课由于课程体系比较完整，重点在于知识传授，因此与高中差别不大的灌输型教学方法在此还不能充分凸显其缺陷，而专业课教学往往是问题凸显最为明显的教学环节。
我们最常见的专业课教学方法是面面俱到的知识点灌输型教学方法。一条条内容罗列出来，叫做“知识点”，期末考试要考的。学生就针对这些“知识点”下功夫，把整个知识链条割裂成一块一块的碎片，而不是学习一种分析问题解决问题的方法。一遇到实际问题，就不知道怎么把这些碎片拼接起来。也就是说，上完课，学生还是面对一块块砖头不知道怎么盖房子。
此外，传统的一门专业课从基本原理、系统结构特点、设计计算、校核计算、课程设计，形成一个独立封闭的体系。由于有大量简化的工程经验公式和图表存在，往往使学生感到与前面学过的基础理论缺乏关联，导致觉得专业课没水平，也无法促进基础理论的提升。
我国的教育家们早就明确：“授人以鱼，不如授人以渔”， “鱼”是知识，“渔”就是方法。我们强调“宽口径”不能靠教学生打很多的鱼，而是要教会“渔”。鱼是打不完的，也不必教学生把所有的鱼都打一遍，所以打上来的鱼只是教学生“渔”的载体和手段，而“渔”是应该可以举一反三，触类旁通的。专业课就应该能够做到“授人以渔”。
传统专业课的教学方法往往是只告诉学生这个技术现在就是这样的，但没有告诉学生为什么这个技术现在是这样的，它的历史和未来又是怎么样的；大量罗列技术和设备，但对其特点、适用条件只是概念化的介绍，缺乏深入的分析。教学重点放在了教学生做细致的设计校核计算，却很少涉及对大方向的判断，更缺乏与基础理论课程的紧密联系。学生作为被动的接受者，只是增加了一些专业知识，对能力培养没有多少作用。
灌输型教学的误区之一是认为“扩招后生源条件不好，讲少了不行”。但实际上，对重复繁琐的讲解，基础比较好的学生可勉强忍耐，基础比较差的学生更加听不下去，甚至坐不住。很多所谓的“差”生在自主学习、实践环节中反而表现更出色一些。误区之二是认为“讲少了，学生得到的知识就少了”。但教师头脑中的知识有多少是被自己的老师灌的？现代技术日新月异，课堂上又岂能讲得完？其实讲少不是问题，关键是看讲什么。讲很多细微末节的东西，湮没了重点，这样讲得多就等于少。
因此应该改变传统专业课面面俱到的知识点灌输型教学方法，转向系统思维型启发性教学方法。讲课应该强调基本概念、原理运用与宏观的技术分析，技术细节与技巧性内容学生听了左耳朵进右耳朵出，讲了也白讲，这样的内容应该去掉，留待课程设计和实习等实践环节中靠学生自己体验。
例如，在教“建筑自动化”课程的传感器一讲的时候，可以有两种讲法：
第一种是给学生罗列出各种各样的传感器，展示了很多多媒体图片，其中部分传感器可能是非常新的、高技术产品。老师介绍这些传感器都含有哪些高技术，甚至细化到这些传感器的型号是怎么定义的。
第二种讲法是只举少数几个典型传感器，重点讲传感器的主要特性参数是什么，为什么要有不同特性的传感器，这些传感器适用于何种应用条件有哪些局限性，原理是什么。然后利用课外作业或讨论题，让学生针对不同特点的应用案例来选择不同的传感器，并要求学生阐明理由。
看上去，第一种讲法会显得老师知识很渊博，洋洋洒洒，很“高科技”。但学生听完了就好像听了泛泛的一个新技术介绍讲座似的，脑子里面没有留下什么有用的东西。表面看上去采用了现代的多媒体教学，实质上的教学理念还是传统灌输型的。
而第二种讲法似乎没有那么多高科技，但却把最基本的东西传授给学生。学生马上就知道为什么需要不同类型的传感器，如何选用，而不是盲目追求“高技术”。而今后在工作中面对新的应用的时候，他就会想到传感器的特性应该有什么改进。这样讲课，不仅实用，创新的动力也就在其中了。因此这才是我们应该提倡的教学方法。
讲课与教材的关系
还有一种观念，就是讲课内容跟着教材走。担心讲义要是跟教材在知识模块、流程上不一致的话，学生很难预习和复习。这种观念走到极端就是照本宣科。
实际上，我们的学生都识字，如果讲课跟教材一样，学生还不如自己看书，老师负责答疑，期末参加考试就是了。
讲课与教材的思路是不同的，与教材之间应该是相辅相成的关系。讲课的目的是要为初学者带一条易于入门的路，因此逻辑顺序应该是：工程应用带出问题? 解决方法 ? 基本原理 ? 概念细节。而一本好教材可能会终身使用，是入门后巩固与复习的工具，因此具有完整性，使读者易于查阅，其体系一般是：基本概念 ? 基本原理 ? 基本方法 ? 工程应用。因此，讲课与教材的关系应该是：
（1）
讲课不是教材内容的重现，而是教材的导读；
（2）
教材从抽象的概念、基本定义、基本原理入门，再落实到实际应用；而讲课要从实际问题出发，引出解决问题的方法，最后才形成普适性的抽象概念； （3）
出于完整性的需要，教材有很多技术细节甚至技巧性内容；而讲课着重的则是系统分析、基本概念；或者说教材有很多定量计算，而讲课着重定性分析； （4）
教材多经典抽象内容，缺乏现代工程案例的分析，而讲课则与时俱进，用典型工程案例来反映抽象内容，深入浅出； 跟着教材走的讲法是把所有重要的知识点都教给学生，然后再拿出问题，让学生用学过的方法来解决。而更好的讲课方式是先提出要解决的问题，再拿出各种可能的解决问题的方法，之后才再深入到方法的细节。这样的好处是从宏观着眼，逐步深入到微观，学生在每一步的学习中目标都是明确的。
有限的课内学时讲授首先应起到导读作用，为学生理出一条引导他们进入问题的主线；其次是把教师对实际问题与理论方法之间关系的实际体验传授给学生，这是教科书中最缺乏的、最珍贵的内容，也是最吸引学生的。专业技术的讲授应从技术和设备产生的历史背景入手，以工程应用为依托来介绍现状、技术特点、原理、应用条件、局限性、可能的发展趋势。此外还应着重技术组合方案分析：在某种条件下，为达到某种目的，如何选用不同的技术。通过这样的形式，引导学生用分析和发展的思路来看待现有的技术，掌握技术和使用技术，做到举一反三，从而激励学生的创新精神。所以说，讲课上要密切联系基础理论，下要密切联系工程实际，工程案例运用是必不可少的。
作业、思考题、讨论题的设计
既然课堂上主要是要讲主线，是导读，重点放在技术的系统性和方案分析，则细节部分就需要通过课外作业促使学生研读教材和参考书，综合课堂、教材、参考书的知识来解决。因此，作业、思考题的设计就十分重要了。
笔者以自己讲“空调与制冷技术”一课为例来说明课外作业是如何配合课堂讲授的。笔者讲完绪论之后就给学生留了一个思考题：房间内有多余的热量和湿量，你们能想出什么办法来把它们搬到室外去？这样的问题其实连高中生都能说出很多五花八门的办法来，而教材中那么多抽象出来的系统、设备等等只不过是这些五花八门的办法进一步的提炼而已。要是上来先讲各种系统、设备的概念，学生的思路就会被套住了，所以给这么一个能够天马行空的空间是必要的。
在第三次课介绍完不同类型的空调系统形式和应用特点之后，笔者就用建筑学专业学生设计的一个星级酒店作为课外习题，让学生们给酒店的群房和塔楼进
行分区，并为各区定出空调系统的形式，当然需要给出充分的理由。下一次课如果有富裕时间的话，就请完成作业的同学上来讲一讲他是怎么分区的，理由是什么，大家一起讨论。这样的内容在绝大部分院校是要一直到毕业设计的时候才会做的，但这样的“拔苗助长”对于学生来说一点都没有困难，而且学得立竿见影。
笔者在讲授“空气处理设备”的喷水室和表冷器时候，课堂重点放在分析这类设备的空气处理过程途径、终状态可能落在那些区域、要求的条件是什么、哪些区域是根本不可能直接处理到，需要通过其他空气处理设备的组合才可能达到的，而绝对不讲设备的设计、校核计算。课外作业题就是在教材的设计计算的例题的基础上，假定处理风量减少一半（即负荷减少一半），要求学生回答如何改变水温或者水量才能保持原来的送风状态不变，并要求学生回答两种设备在负荷变化的时候冷冻水侧采用质调节还是量调节更有效。用这样一个实践中常见的应用问题，使得学生不仅看明白教材中例题介绍的设计计算方法，还要利用书中介绍的校核计算方法来计算水量或者水温应该怎么改变（采用 excel 计算），而且还能够自己弄明白为什么喷水室多采用质调节，而表冷器多采用量调节。这样的习题就不止是简单要求学生学会计算，而是学会通过计算结果来分析判断问题，结论是自己给的，比听老师讲更加有效。
综上所述，习题不能只是训练学生动手的能力，还要训练学生动脑的能力，让他们充分调动自己以前的知识，来解决问题。而且这类习题往往没有标准答案，考察的是学生写出的理由是否充分。因为工程问题本来就没有唯一解，只有更适合的解。
考试应该怎么考？
考核的方式和内容应该与讲课的理念相一致。传统的考题往往要求学生背书，比如考学生“什么叫做半集中空调系统？”、 “半集中系统的优缺点是什么？”、“半集中系统的新风形式有多少种？”之类，答案自然是教材中的某段话。但为什么半集中系统的新风形式就只能有某教材上介绍的三种，不能是四种、五种？我想出来一种新的方法就不行么？甚至还有考某个具体部件的形状尺寸的。这样的题目让设计院的设备总工都难蒙对。这种考法把学生的脑子都考僵化了，所以才会出现本文开头说的学生在回答考研试题中出现的问题：背定义，背优缺点，但碰到实际问题却不会应用，回答逻辑混乱、自相矛盾。盖因他们从来没有遇到过这种类型的提问，没有往这方面想过。
实际上，专业课最好的考试方法是开卷考试，考应用型的问题，问题可大可小。学生到底有没有掌握书中的某些定义、特性等，在解决应用型问题中就一目了然。如果他能很好地运用知识来判断、解决这些问题，说明他已经把知识融入自己的血液中了，他说的跟书里的文字不一致有什么关系？我们的工程师、教
授们谁会背书上的定义、数据和公式？在应用的时候他们都会去查书，但他们更重要的是会正确地分析判断问题，然后拿出解决问题的办法。既然如此，为什么我们不朝这个方向去培养学生？一个典型的例子就是学生会做噪声衰减和消声器选择计算，但遇到回风机入口是否需要装消声器的考题时，却不假思索地回答“不需要，应该装在送风机出口”。这样的本科毕业生还不如完全不会做消声计算，却只凭着中学物理知识就能够判断出“如果回风机入口的噪声太大也应该装消声器”的高中生有用。
如果说，出背书的考题的目的是为了逼懒惰的学生看书，那么学生就算背下来了也没有什么意义，跟背不下来从实质上也没有什么太大区别，而且学生背书也会背得心生厌倦。出应用性的考题反而更能刺激学生学习的积极性，让学生知道是为什么去学这门课。当然学生平时的课外习题也应该是这种类型的，才能在平时就充分训练学生的思考能力，不需要临阵磨枪。
结束语
作为教师，在专业课教学中，我们应该告诉学生的是：
技术是与时俱进的，现在你们看到的只是发展过来的一个阶段，是有局限性的，未来你们可能要做很多发展性的工作。
所有的“高、新技术”不是为了“高、新”而产生的，只是为了特定问题不得已而想的办法，简单技术就可以解决的问题就不需要复杂技术。
没有包医百病的最优技术，所有技术的发展和应用都必须具体问题具体分析。工程问题没有标准（唯一）答案，没有最好只有更好。
我们这个专业最高的境界不是繁复的计算和高新技术的堆砌，而是对技术恰到好处地精妙运用——创新就是这样来的！