2010 HUST-Rose之旅——第三天

今天是我们到达Rose-Hulman的第三天，两场精彩而且学生参与度极高的讲座让我们大开眼界。今天，学生们正式进入了各自的项目小组，我们7人也跟随他们进入了不同的小组，开始体验这所学校的工程教育。

晨会（Announcements）

早上8点多，在简单用过早餐之后我们来到主教学楼的E104教室参加晨会。在夏令营期间，所有学生都必须8点半准时到场参加晨会，晨会的内容主要是介绍当天的日程安排。值得一提的是，今天是一位女生的生日，学生助教们还特别为她准备了生日蛋糕，在场的学生也齐唱生日歌为她祝福，场面十分温馨，让我们感受到学校对学生无微不至的关怀。

今天有两名营员迟到，据说迟到者将会在次日晨会上受到“惩罚”。明天我们一定早点到，看看是什么样的“大棒”。我们很好奇助教们清点人数的方式特别快。原来，教室的每个座位已按自然数编号，如果发现前114个座位没有坐满（营员总共114人，要求往前坐），那说明一定有人未到。这时助教会让全体学生起立，每人寻找自己的室友（2人一间寝室），找到了就可以坐下，最后没有坐下的人，就表明其室友迟到。但如果同一寝室的两个人都没来怎么办呢，那助教就会到寝室去一间一间查。实际上，往往没等助教去，学生们就站在门口了。这和我们以往使用的签到、点名等方式比起来，效率确实高了很多。

图1助教给营员们开晨会

图2我们作为“观察者”在晨会现场，与教授们同坐后排

图书馆资源介绍

晨会结束后，Rose-Hulman的图书管理员为大家作了一小时关于图书馆资源和信息检索的演讲，不凑巧的是夏令营期间Rose-Hulman的图书馆在装修维护，借书不太方便，但图书管理员承诺在24小时内帮学生找到想要的书。学校对学生的关爱和服务又一次展现出来。

团队合作(Teaming)讲座

接下来是夏令营主管Brackin教授给学生们带来的关于团队合作的讲座，但授课形式别具一格。百余名学生围绕着十几张圆桌自由组成6到7人的小组。Brackin教授首先介绍了小组讨论的几种角色，他们分别是：

Leader：把握整体的讨论过程；

Recorder：记录讨论结果；

Timer：计时员；

Encourager：确保每个人的观点得到认可；

Gatekeeper：确保每个人都会表达自己的观点；

Questioner：质疑小组讨论的结果。

接下来Brackin教授给出了问题：在我们正在上课的教室能够容纳多少篮球？

这个问题在我们听来有些“不靠谱”，但每个小组都非常认真的迅速分成以上不同的角色开始讨论，我们7名中国学生也单独组队着手处理这个问题。20分钟之后讨论结束，每个组都给出了自己的答案，从几千到几十万的数字都有，无一相同。

这时Brackin教授并未马上评判谁对谁错，而是询问大家是否考虑了一些前提、假设，比如：是不是直接忽略了教室的窗户和墙角落凹进的空间，是否考虑了教室内是否有桌椅等其他物品，篮球是充足了气的还是瘪的。这对我们的触动十分大，我们小组拿到这个问题之后几乎没有考虑任何前提就开始测量、计算，现在看来这是十分不妥的，假如我们不先把前提假设弄明白，很可能会离题万里。这里用到的基本上是批判性思维的思想，质疑一个问题可以从它的前提假设入手。各组的Questioner角色应该起到这个作用。

接着，教授她说通过基建部门查到了这个教室的设计图纸，得到了教室尺寸的精确数据，然后直接假设一个篮球直径是1英尺，并把篮球看做一个正方体，这样算出的结果是下限：3.6万个。接下来她通过互联网查询到了篮球的精确大小，然后假设教室里的空间被全部利用，进而算出13.6万的上限。她鼓励大家说：只要算出的值在3.6万～13.6万这个区间内都是合理的，这个问题没有唯一的标准答案。这一点对我们很有启发，在中国，老师们喜欢用一个精确的答案来评判，结果偏一点就判错。但在这里，只要是符合一个区间的结果都是可以接受的，学生在这样的环境中更能够激发他们的创新思维。有意思的是，某小组算出了一百多万个，一开始大家都非常不解，后来才了解到他们假设所有篮球都是瘪的。

我们小组讨论出来的结果是20万个，远超上限，很惭愧。总结教训之后我们发现在以下地方需要改进：

（1）在刚刚拿到问题的时候Leader没有做好分工，很多人都同时做同一件事情，极大浪费人力。比如测量的时候好几个人都参与，得到结果各不相同又讨论了半天，计算的时候也是几乎所有人都动手，没有让那些角色应有的职责体现出来。实际上，Leader应该指定专人负责测量房屋的尺寸，另派专人负责查询篮球的大小，有人负责选定计算方法，Timer看好时间，Questioner需要从前提、假设、常识的角度来对讨论的结果进行质疑，其实只要稍稍冷静看看教室大小，就知我们得出20万的结果其实是不合常理的。事后刘老师也评说，我们应该把复杂问题简单化，比如直接用篮球作为基本量纲，与天花板和墙砖作比较即可。而我们当时是从立体几何的角度思考如何充分利用球与球之间的空隙，还使用了正四面体的模型，想得太复杂了，我们的确在建模这个问题上浪费了太多时间，直到最后也没有达成统一意见。

另外，我们注意到，整个活动都是Brackin教授一人主持，并无学生助教协助，甚至连麦克风也没使用，不停游走于各组之间，可见ROSE-HULMAN教授的敬业精神。

图3夏令营主管Brackin教授向大家介绍小组讨论的角色

图4我们小组讨论情形

午饭小插曲

在食堂用完午餐之后的一个小事件引起了我们的注意，一个学生在还餐具到架子上的时候打碎了一个玻璃杯，这时一名食堂管理员马上清理了现场并拿出一个警示牌放在附近，提示其他学生地上可能还有玻璃渣，不要靠近。虽然这只是一个小小的举动，但细节处再次体现了学校对学生的关注与关怀，时刻为学生的安全着想，让我们十分感慨。

图5清扫后的地上仍然被放置了警示牌

工程设计讲座

下午一点，我们再次来到了上午计算篮球的大教室，土木工程专业的Robinson教授给营员带来了如何做工程设计的讲座。同上午一样，百余人并非正襟危坐，仍然是一桌一桌像茶话会似的，我们预感这个讲座也一定很有趣，马上分散到不同的圆桌旁，与美国学生共同组队，进行深度体验。

Robinson教授首先介绍了工程设计的大致流程，然后拿出一副扑克牌来，让各组设计新式扑克牌。但他要求按规定的步骤来进行。下面具体介绍这些步骤：

（1）首先是头脑风暴，所有组员都参与进来，在短时间内产生大量想法，不要去对这些想法进行评判，每人把提到的想法都记录在面前的便签纸上，一个想法写一张，这部分给时10分钟。

（2）然后各组将每人不同的想法进行各种分类，把一个类型的想法归到一个组中，在分类过程中学生需要保持安静，这部分同样耗时10分钟。

图6小组讨论，把想法写在纸条上

（3）接下来各组选出5个左右认为最好的想法，然后在这几个想法中选出一个最佳的作为讨论的结果。那怎么评判“最佳”呢？这时教授引入了评估矩阵的方法，他举了一个汽车能源的例子，备选方案有电池、汽油发动机、核能、太阳能，从技术可行性、时间、安全、美观等几个角度来考察所有方案，并将这些因素赋予不同的权重。在这个例子中，技术可行性就获得了最高的权重4（见下图）。然后对每种能源进行逐项打分，最后加权求和，分数最高的即为最优的结果。学生们一看完这个例子，马上就知道如何对桌上的一堆想法进行量化评估，我们也恍然大悟，立即兴奋地填起评估表来。

图7评估矩阵示意图

（4）最后每个小组派出一人向大家展示他们的创意，在这个环节中，美国学生充分展示了他们的自信和口才，人人声音洪亮，“振振有词”，有的甚至像电视中的广告词一样精彩，教室里不断爆发出一阵阵的掌声和笑声。再来看看美国学生在扑克牌问题上的创意吧，有的在表面安装电子显示屏，牌面的显示由电脑随机产生，这样就不用洗牌了；有的设计了防作弊或防偷看的牌；还有可以食用的牌、便于盲人使用的触摸牌，气味不同的牌等等，十几个小组想法都不相同。经过一轮又一轮的两两“PK”，由听众举手投票“全民公决”，选出了最终的胜者，他们的创意是“会自动洗牌的扑克牌”，教授还颁发了奖品—一小袋巧克力。

这个讲座对我们十分有启发，教授通过一个具体设计案例为学生们演示了做工程设计的全过程，学生亲身参与进来，获取了书本上没有的知识。其中让人眼前一亮的是评估矩阵法，当我们在几个选择之间举棋不定的时候，用这种方法可以做出快速的量化分析，从而做出更合理的决策。

分小组做项目

下午三点结束“扑克设计”后，我们7个人按照自己的兴趣参与到不同的项目小组中，跟随各自的导师来到不同实验室，下面是各小组当晚例会交流的感想：

化学（from吕诗秋）

今天跟教授一起去参观实验室，看到了一些研究用的仪器和设备，接下来教授简单的讲了一下“oil spilling”的理论知识。感觉听起来有一些吃力，因为有许多专业的词汇不懂，看来要加强专业的词汇量啦。

到电脑室上机，由于没有username，只能和旁边一个叫Tommy的男孩合用一台电脑。上机主要是学习实验室的一些规定和实验设备的使用要求。由于有很多单词不认识，Tommy很细心的帮我讲解。我问他原来是否用过这些仪器，他说家中有部分这样的工具，有的时候家里家具坏了也是自己和父亲修的。虽然我比他高两届，但是这些仪器我基本上都没有接触过，这应该也是中美学生在试验环境上的一个差异。

计算机科学和软件工程（from金晓龙）

我们与Anderson教授一起来到了实验教学一体化的教室，一进门就被教室的环境深深打动。桌椅的摆放独具一格，每个学生都既能轻松地看到讲台，又能方便地操作电脑。教室内的硬件条件非常好，每个学生配备了一台笔记本电脑和一个很大的液晶显示器。瞬间就留给我一种强烈的想在此学习的冲动。

给我印象最深的是老师对学生细微的关怀。在Anderson教授讲课过程中，多次强调请学生一定不要错过任何东西，如果觉得他讲快了或者有任何地方没有完全理解，都可以马上打断他，提出自己的问题，以保证每个学生都能完全理解。教授给学生答疑的态度也很不同。在我的印象中，中国老师只会给出一个答疑的时间段，过时不候。但是Anderson教授不一样，他担心学生在有疑问时找不到他，不仅留下了本人和助教的联系方式，更是清楚地描述了他每个时间段可能出现的地点，确保学生能很快找到他。

课堂上，美国学生提的问题很触动我，有些是关于自己对老师讲课内容的疑问，也有观点不一致与老师争辩的，这些问题和他们的提问方式如果出现在我们国内课堂上，一定会把很多老师惹火，会被认为是对老师很大的不尊重，但在Rose-Hulman的课堂上，这些问题以及老师回答的方式都让我感受到了良好的学术环境，来课堂的目的就是做学问，有问题就大胆问，有意见、分歧就放声提，没有一些高低尊卑的限制，这样的氛围才利于学到扎实的技能。

图8计算机实验室内正在授课

电子工程（from夏寅）

在“工程设计”课程结束后，下午3点，同学们又聚集到晨会教室确定最后的分组。宋建建教授带领他的“电子工程”组成员20人从教室到达电子工程实验室，正式开始电子工程项目课程。刘玉教授和夏寅、刘君钊同学也参与到电子工程项目中。

电子工程项目强调理论实践紧密结合。宋教授先用1小时的时间，向台下20位高中生讲述了电压、电流等概念，接着马上运用刚刚学习的理论做小实验。学生比较积极的参与到课堂教学，他们并不怯场，大胆给出自己对知识的理解，即使他们的理解很有偏差。当宋老师问到“什么是电阻”时，一位学生回答说：“让电流变慢的物体”。这个答案确实有常识性的错误，但是学生敢于提出自己的见解，就更便于老师解答学生们的误区和困惑。

Rose-hulman理工学院对catapult夏令营非常重视和细致，在这个“电路理论简介”课程上，有专门为高中生准备的教材，知识点讲解得通俗易懂；实验部分仅给出测量参数表格，要求学生自己寻找方法，动脑动手测量电阻值、电压值等参数。Rose-hulman的硬软件设施也十分齐全。实验室中除了必要的测量仪器外，还有2个投影仪和十多台电脑，方便学生上网查阅资料。在这种良好的教学环境中，学生学起来非常轻松。

在实践环节中，美国中学生独立研究，善于观察，但此时他们的动手能力还不是很强。很多学生不清楚自己要干什么，但他们知道要主动问老师和助教，观察周围同学，因而很快的了解了自己的任务。他们自己动手实践时，比较注重自己的动手能力。有美国学生宁愿向老师提问，也不愿向助教咨询，原来他们不希望助教越俎代庖，选择自己动手解决问题。当然，高中生电路基础很薄弱，对仪器操纵不熟，会犯很多可笑的错误。比如说夏寅一组的美国高中生，测量10伏电源电路的分压时，竟然填写的结果中有100伏。他们发现问题的能力此时还不具备。