在第36個教師節(jié)之際,上海交通大學隆重頒發(fā)了校級最高榮譽“教書育人獎”,并在上海交通大學學術新聞網(wǎng)“交大名師”專欄刊發(fā)獲獎者事跡,旨在弘揚“教書育人獎”獲得者為國育人、為黨育才、淡泊名利、甘于奉獻的精神品格,增強全校廣大教師“立德樹人、教書育人”的責任感、使命感和榮譽感,在全校形成教書育人、創(chuàng)新攻關、愛崗敬業(yè)、奮發(fā)向上的良好氛圍,加快推進教育現(xiàn)代化建設和教育強國建設,辦好人民滿意的教育。

【名師名言】
■ 課程教學應該始終需要做到與時俱進,要和學科領域研究的最新發(fā)展相關聯(lián)。
■ 全程以科研的思維和習慣來訓練、武裝我們的同學,通過“學中做”、“做中學”,激發(fā)同學們探究式學習和解決問題的熱情。
■ 帶領同學們“仰望星空,腳踏實地”,激發(fā)家國情懷和使命感,練就建設國家的真本領。
■ 鼓勵在研究中打破一切思想束縛,推崇大膽創(chuàng)新、小心求證精神。
博士畢業(yè)留校工作20多年來,郭為忠始終懷揣一顆對學生負責的赤誠之心,踏踏實實、勤勤懇懇,潛心科研、熱心教學,用扎扎實實的行動,努力去做一個仰望星空、腳踏實地、為學生所稱道的好老師。
貫通教學與科研
郭為忠始終堅持科研與教學并重、科研反哺教學,先后主講過《機械設計基礎》《機械原理》《機械動力學》《機電一體化課程設計》《設計與制造II》等多門專業(yè)課程。其中,《機械原理》《設計與制造II》是機械工程的專業(yè)基礎課,也是機械工程領域的入門課程,其研究對象是現(xiàn)代機械和機器,形象地說就是現(xiàn)代裝備的“骨骼系統(tǒng)”及其運動原理,它對幫助學生初步建立對現(xiàn)代機械和機器的基本認知、構(gòu)建對裝備運動系統(tǒng)的創(chuàng)新設計能力至關重要。
但機械原理又是一門經(jīng)典的傳統(tǒng)學科,它誕生于1780年代瓦特改進蒸汽機的第一次工業(yè)革命時期,而如今機器的形態(tài)已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化,人們對機器的理解和認知一直都在不斷地迭代。對于現(xiàn)代機械和機器,大多已是機電一體化的多學科交叉的技術系統(tǒng),而不僅僅只有機械系統(tǒng),因此如果只是就事論事、僅限于討論“骨骼系統(tǒng)”的問題,往往帶給學生“只見樹葉、不見樹木”的感覺,對所學的專業(yè)知識與當今世界變化萬千的真實機器之間的內(nèi)在聯(lián)系不甚了解,這會消減他們的學習興趣,模糊了課程學習的目的。
怎么樣在新時代講好經(jīng)典的機械原理和機械設計課程,需要跳開傳統(tǒng)的課程內(nèi)容框架,另辟蹊徑。由于機械和機器是隨著時代不斷發(fā)展、進步的,因此課程的教學就應該始終需要做到與時俱進,要和學科領域研究的最新發(fā)展相關聯(lián)。課程背后的學科之一是機構(gòu)與機器理論,也稱機構(gòu)與機器人學。兩門課程本質(zhì)上都是“活”的課程,學科發(fā)展和科學研究就是其“活”起來的源泉。因此,立足課程教學需要,郭為忠將科研和教學貫通起來,全力投入本科生培養(yǎng),大膽引入了課題組有關現(xiàn)代機械和機器的“三子系統(tǒng)論”等科研新成果,從機電一體化的系統(tǒng)層面來切入課程討論,更新了對現(xiàn)代機械和機器的整體認知,重構(gòu)了課程的內(nèi)容體系和知識架構(gòu),帶給學生觀察現(xiàn)代機械和機器的全新視角,使得他們在認知一部現(xiàn)代機器時能夠從容應對。
與此同時,機械原理和機械設計又是實踐性很強的學科,機械與機器的創(chuàng)新設計與分析是現(xiàn)代機械工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的核心議題。因此,郭為忠基于對現(xiàn)代機械產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)過程的研究和理解,以項目式教學思想為指導,引入了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程模型、并以此為依據(jù)重塑了課程項目的指導過程,把課程項目的指導劃分成了調(diào)研和立題、概念設計、詳細設計、原型制作與改進4個階段,學生一個學期會經(jīng)歷不同階段的訓練,也就對企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)過程有了一個切身的感受和經(jīng)驗積累。
同時,圍繞這個項目的指導過程,郭為忠把專業(yè)知識的課堂教學的進度也作了相應的調(diào)整,適當超前于項目的進度,以便為學生及時補給所需,滿足項目開展過程中對新知識的需求,這樣就形成了課堂教學主線圍繞課外項目主線、2條時間主線稍稍錯位但又并行的“雙主線”項目式教學技法。
另外,用科研思維貫穿課堂教學、課外項目全過程,郭為忠提出了微科研訓練技法,把課外項目的開展當成了一個微型的科研過程,“麻雀雖小、五臟俱全”,從項目的調(diào)研和立題、到方案的提出和優(yōu)化、再到實物原型的加工和調(diào)試,全程以科研的思維和習慣來訓練、武裝學生,通過“學中做”“做中學”,激發(fā)學生探究式學習和解決問題的熱情。為推廣微科研訓練理念,郭為忠2014年還創(chuàng)建了上海交通大學“機構(gòu)與機器人大學生創(chuàng)新工作室”,指導本科生科創(chuàng)活動,成績顯著,工作室多次被評為優(yōu)秀。
桃李不言,下自成蹊。郭為忠的課程教學取得了一系列實效,以學生作為第一發(fā)明人申報并獲得了授權(quán)發(fā)明專利20余項,課程學生連續(xù)4屆參賽并獲IFToMM(國際機構(gòu)與機器科學聯(lián)合會)主辦的大學生機械原理國際奧林匹克競賽(SIOMMS)個人和團體的冠軍或亞軍,上海交大代表隊是唯一連續(xù)4屆均獲獎的大學代表隊,為國家和學校爭得了榮譽。2019年,郭為忠當選IFToMM常設教育委員會的委員,是來自中國大陸的唯一委員。
連通教書與育人
《禮記·文王世子》中說,“師也者,教之以事而喻諸德者也。”郭為忠認為,教書與育人是天然相通的,在專業(yè)課程的教學中,教師同樣肩負著“立德樹人、教書育人”的重任。要善于架起做好課程學習與推動人類進步、實現(xiàn)國家發(fā)展和中華文明偉大復興之間的橋梁,帶領學生“仰望星空,腳踏實地”,激發(fā)同學們的家國情懷和使命感,引導同學們通過主動、深度地學習,練就一身報效祖國、建設國家的真本領和為國拼搏奮斗的使命感。
在建設《設計與制造II》課程的過程中,郭為忠緊扣“中國制造2025”強國建設和自主創(chuàng)新能力建設的國家發(fā)展大戰(zhàn)略背景,圍繞“課堂教學”、“課外項目”這2條課程教學主線,遵循知識點、能力點、思政點“三點合一”的原則,系統(tǒng)梳理、挖掘課程各環(huán)節(jié)、各章節(jié)所蘊含的思政元素,弘揚我國古近代機械輝煌成就、關注我國當代最新科技發(fā)展、了解制造強國和創(chuàng)新型國家建設的國家發(fā)展戰(zhàn)略、崇尚科學精神和思維創(chuàng)新,激發(fā)學生的歷史自豪感、時代責任感和使命感、敢創(chuàng)新和善創(chuàng)新的思想火花;激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當,引導學生關注人類發(fā)展、國計民生、企業(yè)發(fā)展、社會生活等需要,通過項目調(diào)研來訓練把握國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的科學精神,通過項目立題來訓練關注人類、國家和社會進步、發(fā)現(xiàn)問題的能力,通過項目開展過程的訓練來培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神和專業(yè)創(chuàng)新能力。
春風化雨,潤物無聲。他在教學實踐中尋求教書與育人的連通,為“教書育人,立德樹人”的根本目標“守好一段渠、種好責任田”。他的課程思政經(jīng)驗被選入學校推薦的4個典型案例,在2020年上海高校課程思政建設研討會——上海交通大學分論壇上進行了匯報,產(chǎn)生了積極的社會影響。
融通傳承與發(fā)展
郭為忠認為,要上好一門專業(yè)課程,需要做好兩個方面的傳承與發(fā)展。一方面,要做好一門專業(yè)課程的教學,需要長期的探索和經(jīng)驗積淀,需要幾代人的堅持不懈的努力,要做好傳承和發(fā)展。剛開始工作時,郭為忠對課堂教學沒有什么經(jīng)驗,他便主動向老教師求教,到老教師的課堂“蹭課”,用心揣摩老教師把握課堂節(jié)奏的講課技巧、模仿他們的授課風格。慢慢地,隨著教學經(jīng)驗的積累和科研成果的豐富,他對課程教學從最初的“照貓畫虎”到“游刃有余”,漸漸有了自己的經(jīng)驗和體會。
2002年起,他擔任了《機械原理》主講教師。在導師鄒慧君教授的帶領下,將《機械原理》建成了上海市首屆精品課程。在長達十多年的主講實踐過程中,他虛心向鄒先生等老一輩學習,博采眾長、不斷探索課程的教學技法,年年有改進,逐漸形成了自己的教學風格。
2015年,他參與學院本碩博貫通課程新體系的建設,將《機械原理》《機械設計》兩門課程合并,引入學科研究成果,融入項目式教學思想,創(chuàng)新教學模式,創(chuàng)建了新工科課程《設計與制造II》,帶領課程團隊將其建成了上海市2017年重點課程和2018年精品課程,并將課程配套實驗建成了2018年的國家虛擬仿真實驗金課;精心制作了在線課程網(wǎng)站,在“好大學在線”“愛課程”分別上線,首次在線開課的選課人數(shù)達3200余人,課程入選2019年上海高校優(yōu)質(zhì)在線課程。
另一方面,在傳統(tǒng)、現(xiàn)代甚至未來的機械與機器之間,必定存在一個傳承與發(fā)展的內(nèi)在關聯(lián)。現(xiàn)代的機械與機器是從歷史中進化發(fā)展而來的,但這樣的內(nèi)在關聯(lián)在目前的課程教學中是被忽視的,背后的原因是缺乏相關的科學研究。它需要我們通過研究加以揭示,并通過探究式教學內(nèi)化為學生的基本認知,這樣才能讓我們的學生具備適應未來變化的核心能力。在這方面,鄒慧君教授帶領團隊從企業(yè)創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代機械產(chǎn)品的現(xiàn)實需求出發(fā),在現(xiàn)代機械與系統(tǒng)及其創(chuàng)新設計領域持續(xù)開展了三十余年的科研工作,產(chǎn)生了現(xiàn)代機器“三子系統(tǒng)論”及機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法等科研成果,學術影響廣泛,為課程教改奠定了學科基礎。
在此基礎上,郭為忠積極思考課程教學的變革途徑。通過梳理,他從兩個視角揭示了傳統(tǒng)、現(xiàn)代、未來的機器之間的內(nèi)在聯(lián)系,一是從包含的功能子系統(tǒng)的視角來觀察,現(xiàn)代機器與傳統(tǒng)機器本質(zhì)是相同的,二是從功能實現(xiàn)的視角來看,現(xiàn)代機器和傳統(tǒng)機器的設計也是一脈相承的。但與此同時,功能模塊的實現(xiàn)手段不同,現(xiàn)代機器的功能模塊的實現(xiàn)手段較之以往大大豐富了;功能元的求解空間極大地拓展,特別是控制功能載體的變革為人機交互、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息新科技的介入留下了有效接口,機器的物理面貌變得更加多姿多彩了,現(xiàn)代機器必然朝著結(jié)構(gòu)簡單化、功能多樣化、性能最優(yōu)化、運行智能化的方向發(fā)展。
基于此新的認知,郭為忠從課程的研究對象和項目過程兩個維度對課程進行了重塑,將課程對象從機構(gòu)和結(jié)構(gòu)拓展為現(xiàn)代機械和機器,將項目過程從簡單的設計制作轉(zhuǎn)換為以企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程模型牽引的從市場需求調(diào)研、到方案創(chuàng)新、再到原型制造、裝配和調(diào)試的較為完整的全過程。
暢通理論與實踐
在教書育人、立德樹人的同時,郭為忠潛心學術前沿研究,服務國家發(fā)展戰(zhàn)略,取得豐碩科研成果。他的研究領域是現(xiàn)代機構(gòu)與機器人學及其在重大裝備創(chuàng)新研發(fā)中的應用,獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)50余項、省部級科技一等獎5項、“中國好設計(創(chuàng)意獎)”2項,為我國攻克大型航空發(fā)動機機構(gòu)自主設計難題做出了貢獻。他積極發(fā)揮研究生科研主力軍的作用,在指導碩士和博士研究生工作中,注重將思想引導和科研指導有機結(jié)合起來,將工程難題研究與基礎理論突破結(jié)合起來,從學業(yè)、科研、生活、人生成長等多維度、全方位關心和培養(yǎng)學生,強化研究生只爭朝夕、練就真本領、將來報效祖國的緊迫感,激發(fā)研究生在國家實現(xiàn)制造強國夢、推動國家和社會科技進步進程中要發(fā)揮主力軍作用、為實現(xiàn)中華民族復興偉業(yè)添磚加瓦的使命感、責任感和榮譽感。他努力營造國際化科研氛圍、溫馨和諧人文環(huán)境,鼓勵在機構(gòu)學研究中打破一切思想束縛,鼓勵大膽創(chuàng)新、小心求證精神。他身先示范,帶領研究生在解決學科難題和工程難題的過程中,勇攀科技高峰、爭創(chuàng)世界一流,形成了積極向上、團結(jié)奮斗、能力自信的良好氛圍。他是歐亞六國合作“高等機器人碩士學位(EMARO,EMARO+)”教育項目發(fā)起人之一,為學科建設評估以及研究生國際化培養(yǎng)做出了貢獻。
他指導的研究生獲得了“工程碩士實習實踐優(yōu)秀成果獲得者”(全國優(yōu)秀專業(yè)碩士)、上海交通大學優(yōu)秀博士/碩士畢業(yè)生6人、優(yōu)秀黨/團員6人、三好學生5人,學院優(yōu)秀碩士學位論文3人。郭為忠多次獲得“最受歡迎導師”“最佳導師獎”等榮譽。
【名師名片】
郭為忠,上海交通大學機械與動力工程學院長聘教授,博士生導師。長期從事現(xiàn)代機構(gòu)學、并聯(lián)機器人和重大裝備創(chuàng)新設計理論與技術研究,曾獲教育部新世紀優(yōu)秀人才,教育部自然科學一等獎,上海市技術發(fā)明一等獎,寶鋼優(yōu)秀教師獎(2次),校首屆晨星學者獎勵計劃SMC優(yōu)秀青年教師獎、華為優(yōu)秀教師一等獎、教學新秀、卓越教學獎、教書育人獎個人一等獎,領銜團隊獲校教學成果特等獎、教書育人獎集體二等獎。創(chuàng)建本碩博貫通新工科課程《設計與制造II》,先后入選上海市重點課程、精品課程、優(yōu)質(zhì)在線課程,配套實驗入選國家虛擬仿真實驗金課。主持國家自然科學基金青年/面上/重點、863、ZR航天預研基金等課題20余項。現(xiàn)任教育部機械基礎課程教學指導分委員會委員、全國機械原理教學研究會副理事長、全國機械設計教學研究會秘書長、IFToMM常設教育委員會委員,中國機械工程學會機械傳動分會副總干事、機器人分會委員、IFToMM中國委員會副主席、IFToMM連桿與機械控制技術委員會委員。
原文鏈接:郭為忠:做一個仰望星空、腳踏實地的好老師
Email: me_oue@sjtu.edu.cn
地址:上海市東川路800號閔行機械樓A103
郵編:200240