原標題：

一門基礎(chǔ)課十年求解：（引題）

學(xué)生為何還要來教室上課（主題）

中國科學(xué)報記者 陳彬

過去十幾年，清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授于歆杰一直想找到一條加強課上師生互動、提升學(xué)生課堂參與感的途徑。

現(xiàn)在，從表面上看，他教授的“電路原理”課與一般課堂并無兩樣——一位老師、一份PPT、滿教室的學(xué)生。兩節(jié)課下來，于歆杰沒有點過任何學(xué)生的名字，沒有單獨提問過哪怕一名學(xué)生，更不要說組織學(xué)生小組討論了。上課期間，他甚至從沒有離開過講臺，到學(xué)生中間走一圈。

但仔細觀察，于歆杰的課還是有些不同。比如，每隔幾分鐘就會在PPT上出現(xiàn)一道思考題；PPT上還時不時飄過一條或幾條彈幕留言；課程結(jié)束時，學(xué)生們會自發(fā)鼓掌。甚至《中國科學(xué)報》記者在教室后門站了兩節(jié)課，竟無一名學(xué)生回頭，他們可能完全沒發(fā)覺教室后門一直有個人……

“他們的注意力全在課堂上?！闭劶按耸?，于歆杰語氣平靜，就像這是一件再平常不過的事。

然而，在大學(xué)生上課走神兒、開小差、東張西望早已稀松平常的當下，做到這點真的容易嗎？

一門課，三種學(xué)法

事實上，清華大學(xué)的“電路原理”課是一個很獨特的存在，即便在清華現(xiàn)有的幾千門課程中，它也是獨樹一幟的。

比如，作為一門面向電類各專業(yè)大一學(xué)生的基礎(chǔ)課，“電路原理”給學(xué)生提供了三種不同的學(xué)習(xí)模式——

A模式：小班教學(xué)，每堂課20人左右。學(xué)生課前通過慕課自學(xué)，課上由老師組織討論、做題和實驗，課下學(xué)生可以帶走實驗器材自己做實驗。

課堂上的于歆杰。受訪者供圖

B模式：大班教學(xué)，每堂課200人以內(nèi)。傳統(tǒng)教學(xué)方式融合線上課堂互動，課上完整講授知識點，課下配套單獨的實驗課，供大部分同學(xué)選修。

C模式：小班教學(xué)，每堂課20人左右。主要由學(xué)生通過慕課自學(xué)完成，每兩周由教師組織一次集中討論課，為學(xué)生答疑解惑。

也就是說，在學(xué)習(xí)“電路原理”課時，學(xué)生可以“加碼學(xué)”，也可以“正常學(xué)”，甚至可以“不上學(xué)”。至于選擇哪種模式，全憑學(xué)生意愿，但他們在期中和期末要考相同的試卷。

于歆杰一直帶B模式的大班教學(xué)課程。該模式最接近于傳統(tǒng)的課堂授課，但也有很多不同。比如，通過清華大學(xué)研發(fā)的“雨課堂”慕課平臺，學(xué)生們可以隨時將自己的想法以彈幕形式發(fā)送到教室的大屏幕上——可以是對課程內(nèi)容的思考，可以是對提問的回答，也可以單純表達對老師授課的“膜拜”之情，甚至可以在老師拖堂時，提醒老師“該下課了”……

“通過這種方式，我可以同時和班上幾乎所有的同學(xué)交流，并提升他們的課堂參與感?！庇陟Ы苷f。

說到“參與感”，清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授朱桂萍帶的A模式和C模式更有“發(fā)言權(quán)”。

把知識點放到課前自學(xué)環(huán)節(jié)，課上反而“不講課”，是此類模式的一大特色。

既然“不講課”，課上要干嗎呢？

“討論重點和難點問題。對需要學(xué)的知識點，學(xué)生課前看視頻就能基本掌握，課堂的作用是解決大家的困惑，加深理解、鞏固運用?！敝旃鹌颊f。

清華大三學(xué)生應(yīng)嘉華大一時選擇的便是A模式。受訪時，他回憶了A模式是怎么上課的——

開始上課時，老師會詢問大家在慕課學(xué)習(xí)中有無問題，并針對問題予以解答。如果沒有疑問，老師便快速將慕課內(nèi)容“過”一遍，之后便組織大家針對慕課中涉及較少或較深層次的內(nèi)容進行討論，最后以幾道習(xí)題結(jié)束整節(jié)課。

值得一提的是，除了統(tǒng)考試卷外，A模式小班課的期末考核還包括一個大實驗，學(xué)生要依托課程知識自己設(shè)計一個電路，題材不限。從電蚊拍、溫控電風(fēng)扇、家用煮蛋器，到迷你電磁炮、聲控音樂彩燈、帶火花的電子仿真鞭炮……學(xué)生的作品只有想不到，沒有做不到。

應(yīng)嘉華那年的作品完全來自生活——男廁所的小便器一般帶沖水功能，但無論小便時間長短，其沖水時長是一樣的，這無形中會帶來浪費。于是，他和同伴琢磨——是否可以改進小便器的沖水系統(tǒng)，使其根據(jù)小便時長調(diào)節(jié)沖水時長？

實現(xiàn)該目標的技術(shù)難度并不大，但憑借獨特的視角，他們的作品獲得了班級第一。更重要的是，“覺得自己對科研更感興趣了”。應(yīng)嘉華說。

除了以上幾點，“電路原理”課的獨特之處還包括教師對學(xué)生創(chuàng)造力的極度重視、課下與學(xué)生的頻繁互動……在于歆杰看來，這一切的改變，只是為了回答一個問題——一堂真正以學(xué)生為中心的課，究竟應(yīng)該怎么上？

我們一起當“上帝”

于歆杰的思考始于2010年。

這一年已是于歆杰教授“電路原理”課的第9年。其間，他取得了很多成績，甚至還獲得了清華青年教師在教學(xué)領(lǐng)域的校內(nèi)最高獎——青年教師教學(xué)優(yōu)秀獎。此時，“電路原理”課的課程負責(zé)人、清華大學(xué)教授陸文娟臨近退休。作為她的學(xué)生，于歆杰成為了新的課程負責(zé)人。

交出“接力棒”的同時，陸文娟問了于歆杰一個問題：“對于這門課的未來，你想怎么辦？”

清華“電路原理”課最早設(shè)立于1932年。近百年來，其作為工科學(xué)生基礎(chǔ)課程的地位始終沒變，數(shù)代清華教師經(jīng)過接力鉆研，“已經(jīng)把這門課上到了登峰造極的程度”。

對于老師的問題，于歆杰不知道該怎么回答——努力講得更好嗎？前輩們的講課水平已難以超越！科研成果反哺教學(xué)嗎？對于一門基礎(chǔ)課來說，能有幾個科研項目可以融進教學(xué)？

這樣的思考一直持續(xù)了3年。直到2013年，一個偶然的機會讓于歆杰有了新感悟。

彼時，慕課在世界范圍內(nèi)興起，并迅速引起國內(nèi)高校的重視。這一年，于歆杰首次“觸網(wǎng)”，牽頭開設(shè)了清華大學(xué)首門慕課“電路原理”，并很快“出圈”，目前已吸引來自158個國家和地區(qū)的超過37萬名學(xué)生觀看。

這一成績足以令于歆杰欣喜——以往一堂課只能講給幾十名學(xué)生聽，但通過慕課，其學(xué)生數(shù)量可以達到幾萬名甚至幾十萬名。不過同時，他也不得不面對一個問題——既然這些慕課清華學(xué)生也可以學(xué)，他們?yōu)槭裁催€要來教室上課？

“這是慕課帶給我們的一個反向挑戰(zhàn)。”應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，于歆杰和同事花費了幾年時間——2013年推廣慕課；2014年探索線上線下的教學(xué)協(xié)同；直到2016年，他們才大體想明白。

“在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，獲取各類優(yōu)質(zhì)資源已輕而易舉，這給教學(xué)領(lǐng)域帶來了一個后果——在優(yōu)質(zhì)資源缺乏的時代，‘把課講明白’是教師最重要的任務(wù)，但如今這已經(jīng)不重要了，至少不像之前那樣重要了。”于歆杰說。

那么，什么變得更重要了？

“新場景下，以學(xué)生為中心的課堂互動才是最重要的。”他告訴《中國科學(xué)報》，一名學(xué)生在課堂上認真聽講、認真做筆記當然是件好事，但如果我們可以讓他在課堂上的思維更加活躍，讓他覺得整堂課不是知識講授，而是既有很強的知識邏輯，又能參與其中，尤其是這種參與對整堂課的進行能產(chǎn)生重要影響，這才是最重要的。

此外，在傳統(tǒng)課程模式下，教師會扮演“上帝代言人”的角色，他要傳播知識，學(xué)生只能被動接受。然而，當獲取知識不一定要通過“上帝”時——

“那我們就一起當‘上帝’吧。”

于歆杰解釋說，教師課上提出一個問題，且該問題用以前的方法難以解決，于是師生開始共同探索?！坝?span id="qbdqefj" class="candidate-entity-word" data-gid="3527110809076416464">教育學(xué)術(shù)語來說，我們幫學(xué)生一點點搭建‘教學(xué)腳手架’，當‘腳手架’搭到一定程度，我們再提出一個關(guān)鍵問題，等待學(xué)生的思考和回答。”

這種問題具有階躍性，并非所有學(xué)生都能輕易答出，但當有學(xué)生成功解答后，教師會說一句很關(guān)鍵的話：“恭喜A同學(xué)，你說對了。但很遺憾，你晚生了100多年，如果你早生100多年，我們下邊講授的便不是某某定理了，而是以你的名字命名的定理?！?/p>

“這個問題很重要——我們的課堂究竟是干什么的？”于歆杰說，我們要在課堂上營造一種研究氛圍，讓學(xué)生沿著老師的“腳手架”，重新發(fā)現(xiàn)先哲們已發(fā)現(xiàn)的知識。發(fā)現(xiàn)知識并不重要，因為它們早在幾十年、上百年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但重新發(fā)現(xiàn)的過程非常重要——頂尖人才不僅要善于使用規(guī)律和定理，更要善于發(fā)現(xiàn)規(guī)律和定理。只有他們在課堂上清楚定理是怎么被發(fā)現(xiàn)的，面臨困難時自己該如何思考、思維如何打開，這樣的課堂才具有價值和魅力。

彈幕要不要關(guān)

要打造一個有魅力的課堂，技術(shù)上的門檻并不高，但對老師的要求卻很高。

“電路原理”課開始A模式的探索是在2013年。那時，朱桂萍已經(jīng)教授這門課程15年了。原本，她以為自己對這門課的理解已足夠深入，但沒想到在第一堂“緒論”課上就“栽了跟頭”。

朱桂萍原本以為“緒論”只介紹一些基本知識和概念，不會有什么難度。然而，當她介紹完課程基本內(nèi)容，準備組織大家討論時，一名學(xué)生忽然提問：“老師，電壓乘以電流為什么等于功率？”

“我當時頭腦一片空白。”朱桂萍回憶說，在電學(xué)領(lǐng)域，“電壓乘以電流等于功率”是一個最基礎(chǔ)的定理。它是顛撲不破的真理，但要解釋其背后的原理，卻又如同向普通人解釋“一加一為什么等于二”一樣，毫無頭緒。

“從教多年，我從來沒想過這個問題，甚至在學(xué)生時代都沒想過如何證明這個定理?！睙o奈之下，朱桂萍只能向?qū)W生承認：“對不起，我從來沒考慮過這個問題，課后我們一起做做工作吧?！?/p>

課后，朱桂萍廣泛查閱有關(guān)電磁場的書籍，甚至查閱了大學(xué)物理教科書，直到產(chǎn)生心得，并就定理的證明與學(xué)生進行了交流。

“大班模式下，即便與學(xué)生互動，大部分問題和答案也都是預(yù)設(shè)好的，教師對課堂是可控的；但小班教學(xué)以討論為主，學(xué)生的問題完全無法設(shè)定，更無從準備，這對老師是很大的考驗。”朱桂萍說。

這并不意味著于歆杰的B模式便教得輕松。

雖然是大班授課，但由于同樣強調(diào)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)，于歆杰在課上不會僅專注于知識講授。每堂課，他都會準備多道有代表性的題目供學(xué)生現(xiàn)場作答，以此檢驗學(xué)生的知識掌握程度。而無論在授課還是答題的過程中，彈幕都是他和學(xué)生交流的重要渠道。

“2018年，‘雨課堂’推出了彈幕系統(tǒng)，我們隨即將其引入了課堂?！庇陟Ы苷f，彈幕的好處顯而易見——其匿名性能大大提升學(xué)生課堂交流的積極性，同時也打破了師生傳統(tǒng)的“點對點”交流模式，使他可以同時了解班內(nèi)幾乎所有學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和知識掌握程度。

然而，每堂課少則三五百、多則上千條的彈幕，意味著于歆杰不得不分散部分注意力在學(xué)生反饋上。他需要時不時從沉浸式的講課中抽離出來，回應(yīng)并解答學(xué)生的困惑。這無疑是對正常授課的一種干擾，以至于使用彈幕的最初幾年，他一直猶豫是否在部分上課時段關(guān)閉彈幕。

2021年，于歆杰申請擔任了本科生班的班主任。那個學(xué)期，他和班里的每名同學(xué)至少進行了一次長談。其間，他特意問學(xué)生在看視頻網(wǎng)站時，會打開彈幕還是關(guān)閉彈幕。

幾乎所有的學(xué)生都說會打開彈幕。

于歆杰很好奇，動輒鋪滿屏幕的彈幕不會影響視頻的觀看嗎？學(xué)生的回答讓他陷入思考：“對我們來說，視頻只是一個載體，很多時候播放什么內(nèi)容根本不重要，重要的是所有看視頻的人在此時此刻想了什么，又說了什么?！?/p>

“這就是‘00后’甚至‘05后’學(xué)生的認知規(guī)律?！庇陟Ы芴寡裕覀兊恼n堂需要對此作出回應(yīng)和改變——相比于在課堂上講明白一個知識，更重要的是形成一種氛圍，讓學(xué)生覺得我在這堂課上是有參與感的，這才是“符合規(guī)律”的。

直到今天，于歆杰課上的彈幕從沒有關(guān)閉過。經(jīng)過幾年的適應(yīng)后，他已經(jīng)做到了邊講課邊看彈幕，兩者兼顧、平行處理?！斑@并不容易，我適應(yīng)了最少兩年?！彼χf。

什么是“以學(xué)生為中心”

每當于歆杰他們結(jié)束授課，課堂上總會響起學(xué)生們的一片掌聲。這并非是誰規(guī)定的，而是學(xué)生們的自發(fā)行為。

施博辰2013年考入清華大學(xué)電機系。如今已經(jīng)是博士后的他，對大一時的“電路原理”課仍記憶深刻，“這門課為我后來的學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)，對我的科研工作產(chǎn)生了深遠影響。老師們認真的態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣，我經(jīng)常會對照思考自己該怎樣做事?！?/p>

應(yīng)嘉華也有類似感受：“朱老師的課給我的最直觀感受，就是多了一份‘強迫的參與感’。”他解釋說，在一般課堂上，他還有機會“摸魚”，但在朱老師的課上，他必須全程高度參與，否則會完全跟不上同學(xué)們的節(jié)奏。正是這種感受讓部分學(xué)生在學(xué)期中的某一階段“懷疑人生”。不過最終，他們還是會慶幸自己當初的選擇。

正如一名學(xué)生所說，“開始也會想，為這門課投入如此多的時間、精力究竟值不值得，尤其在其他專業(yè)課任務(wù)扎堆的時候。但上完課回頭看，一切都很值得。如果再給我一次重新選擇的機會，我還是會選這門課”。

在于歆杰看來，這也說明高校授課模式從“以教師為中心”轉(zhuǎn)向“以學(xué)生為中心”的必要性。

“我們都在說要‘以學(xué)生為中心’，但究竟該怎么做？”在于歆杰的理解中，“以教師為中心”即為了讓學(xué)生學(xué)得更好，老師要更有水平，不管是教學(xué)基本功還是研究能力，都要精益求精。

相比之下，“以學(xué)生為中心”則是教師要能隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并基于此及時調(diào)整教學(xué)進度和教學(xué)方式?！芭e個簡單的例子，借助‘雨課堂’的隨堂練習(xí)，如果某個問題全班九成學(xué)生都答對了，便不必再糾結(jié)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)；如果全班只有四成學(xué)生答對，那就必須要把課程停一下。”

事實上，不管是3種模式的設(shè)立，還是對課堂互動的堅持，乃至于“教學(xué)腳手架”的搭建，都是“以學(xué)生為中心”理念的一種具體體現(xiàn)——何種教學(xué)方式適合當下學(xué)生的學(xué)習(xí)情況是最重要的。而這一切認知和探索的起點，則是十幾年前，慕課的興起對傳統(tǒng)課堂模式的沖擊。

如今，以ChatGPT為代表的人工智能大模型的出現(xiàn)，又一次沖擊了傳統(tǒng)授課模式。在于歆杰看來，這次的沖擊可能比慕課大得多。

“慕課帶來的影響更多體現(xiàn)在資源端，即它可以提供更多可用的優(yōu)質(zhì)資源，而人工智能大模型的影響卻體現(xiàn)在行為端?！彼忉屨f，伴隨大模型的迅速發(fā)展，每個人的日常生活行為都會與其相關(guān)，教師的課程教育也會自然而然引入人工智能，這將給傳統(tǒng)授課形式帶來更大沖擊。

2023年9月，清華大學(xué)啟動了一項人工智能賦能教學(xué)試點計劃。根據(jù)計劃，該校將在2024年開設(shè)100門人工智能賦能教學(xué)試點課程，利用人工智能輔助或深度介入課程，打造人工智能助教、人工智能教師。

作為該計劃中的試點之一，“電路原理”課已經(jīng)可以利用人工智能，對某些成績落后的學(xué)生進行全天候輔導(dǎo)，以提高其學(xué)業(yè)成績。

不過，這顯然不是人工智能在這門課程上能做到的全部。

“人工智能大模型對高等教育的影響剛剛開始顯現(xiàn)。這一影響也一定會經(jīng)歷一個從‘術(shù)’到‘道’的過程。也許再過10年，我們才更有資格對此進行評價，但至少現(xiàn)階段我們應(yīng)該做好探索的準備?！庇陟Ы苷f。

來源：中國科學(xué)報