把科研中的想法做成教具，让抽象的原理看得见、摸得着；把293个机构仿真动画装进教材，让纸上的机械结构真正“动”起来。从教22年，他不断为课堂带来新变化，负责的“机械原理”课程获评国家级一流本科课程，带领团队获全国高校教师教学创新大赛一等奖。他就是北京航空航天大学机械工程及自动化学院教授于靖军。

以研促学，让奇思妙想落地生花

一堂《机械原理》课，能做出什么？

2017年，于靖军开始试点项目化教学。那一年，五名学生组成小组，想做一只会游泳的仿生青蛙。从产生创意，到建模、仿真，再到3D打印零件，学生一点一点把纸面上的设想变成实物。第一次没有成功，他们就回来继续改。最后，这只自己设计、自己制作的“青蛙”，真的在水里游了起来。

学生把整个过程拍成了一段视频。许多年后，于靖军做教学报告时，仍常常会把这件作品拿出来。

学生分组做仿生青蛙项目

让他真正高兴的，其实是作品背后的过程。

为了把一个想法做出来，学生开始主动查资料、学方法，去解决那些课堂上没有逐项讲过的问题。机械原理不再只是图纸上的杆件、齿轮和运动关系，它开始和一次次尝试、修改、失败，再重新出发联系在一起。

教学活动现场

这种课堂，于靖军酝酿了很多年。

2009年赴麻省理工学院访学时，他旁听过一门让自己印象很深的工程课程。老师会提前向当地医院征集真实需求，再从中选出适合学生完成的项目。一个学期里，学生边学边做，最终要把仪器真正做出来。在另一门本科课程中，他还看到学生完成了一台可以实际加工零件的桌面机床。

“做一个东西出来”的教学理念，给他留下了很深的触动。回到北航后，他与团队先从虚拟仿真做起，慢慢积累题目、资源和实践条件。直到2017年，项目化教学正式进入“机械原理”课堂。

如今，学生既要独立完成仿真任务，也要组队开展创新设计。从选题、开题，到中期检查、样机制作、结题答辩，一个项目常常贯穿整个学期。

于靖军说：“我们给学生布置这些任务，首先要想清楚想培养他什么能力。做虚拟仿真，他得先把原理真正弄明白；做项目，最后实物能不能出来，就能检验你的方案到底行不行。几个人一起做，还涉及分工、交流、表达。我们有些题目很难，甚至研究生做起来都费劲，但每年都会有学生主动去选，而且做得很好。有挑战性的题目，其实学生们并不怕挑战。老师要做的，是把这种值得挑战的问题设计出来。”

从习题到仿真，从模型到实物，于靖军希望学生得到的，已经不仅是某一道题的答案。“真正面对一个问题，分析它、解决它，再和别人一起把事情做成。”这正是他一直想在工程课堂里留下的东西。

科教相融，让抽象原理触手可及

于靖军有一套自己用了多年的教具。上下两块板，中间连着几根弹性细杆。用手推动，杆件发生变形，上面的板随之移动；换一个方向转动，却又会受到约束。机械原理中原本不太容易理解的“自由度”和“约束”，就这样变成了可以亲手推动、观察和验证的东西。

部分教具图片

它的源头，其实在实验室。在长期从事机器人机构学、柔性机构等方向研究的同时，于靖军为了把科研中的结构真正带进课堂，连续安排两届本科毕业设计来完善这套装置。第一届采用水切割加工，精度并不理想；第二届重新调整方案，通过开模制作，才有了后来在课堂上沿用多年的样子。

科研中的一个想法，变成本科毕业设计；学生参与设计制作之后，又重新回到课堂，成为下一届学生理解知识的教具。于靖军所理解的“科教融通”，就在这样一次次转化和迭代中发生。

在他看来，科研和教学从来不是两条彼此分开的线。科研中的新知识，可以进入课堂；真实项目中的问题，可以变成案例；实验室里做出来的机构，也可以经过重新设计，变成学生能够操作的教具。近年来，他和团队不断把机构学、机器人等领域的科研积累转化为课程资源，让学生不仅“听懂”一个原理，也能在观察、操作和实践中真正理解它。

于靖军指导学生参加机械原理国际奥林匹克竞赛

这种想法，也被他带进了教材。

2009年，于靖军访学期间曾在图书馆找来五本机械原理相关教材，一本一本比较。一些教材随书附有光盘，可以直观展示机构运动，这给了他很大启发：课堂上，教师可以把机构运动演示给学生看；可学生自己翻开书时，怎样才能看清一张静止的机构图究竟是怎样运动的？

他决定，让书里的机构也“动”起来。

2013年出版的《机械原理》中，于靖军和出版社编辑、学生一起，将二维码与工程仿真动画结合，加入了293个机构仿真动画。扫描书页旁的二维码，原本停留在纸面上的机构便可以在屏幕上运动起来。更重要的是，这些动画并非简单的视觉演示，而是通过工程仿真软件真正建模得到，让图中的结构、课本里的原理和实际运动过程有了更加直接的联系。

于靖军参与编写、翻译的部分教材与著作

项目化教学开展以后，于靖军发现，项目往往从开学就开始，可学生需要的一些知识，要到学期中后段才会学到。于是，他在书中集中介绍常用机构，让学生能够带着任务提前查阅、自主学习。新的学科进展、新的工程案例，也在一次次修订中不断进入教材。

于靖军说：“我理解的科教融通，其实很直接，就是科研和教学之间怎么转化，特别是科研怎么向教学转化。科研里做出来的东西，可以变成课程里的知识点，可以变成案例，也可以做成教具。我一直比较看重教具，因为学生可以真正拿到手里去操作。有些知识你在屏幕上看是一回事，真正动一动、试一试，又是另外一种学习体验。特别是在人工智能时代，我反而觉得这种实物学习越来越重要。”

如今，《机械原理》已被全国近40所高校选用或参考。教材建设也从机械设计基础延伸到机器人学，他先后参与编写《机器人机构学的数学基础》《机器人学基础》等教材，从本科到研究生，逐步形成机械设计与机器人学相关教材体系。

从实验室到课堂，从科研成果到教学资源，再从纸面上的结构到可以亲手操作的实物，于靖军一直在做一件事，就是让那些原本抽象的机械原理，变得更触手可及。

2024年机械原理教学团队合影

从游笃行，让育人薪火生生不息

“以研促学，从游笃行。”这是于靖军写下的育人格言。

在他看来，“从游”就是大鱼在前，小鱼尾随，教师走在前面引导，学生在共同学习和研究中，一点点找到自己的方向。

但是“引导”并不意味着替学生把每一步都走好。老师更重要的作用，是在关键的时候发现学生身上的特点，给他一个机会，再陪着他往前走一段。

博士生裴旭曾与于靖军在同一间办公室工作。除了课题组的固定讨论，两人每周还会有两三次长时间交流。有了新的想法，就坐下来一起讨论，看看还能不能往下做。

一次，法国举办相关领域的重要学术会议。当时项目经费有限，于靖军最终把参会机会留给了学生。裴旭带着自己的研究成果走出去，与同行交流。会议论文后来进一步转投期刊，也给他的后续研究带来了很大的信心。博士论文答辩时，专家在肯定成果的同时，也提出整篇论文的体系还可以进一步梳理。那时，于靖军已经赴美国访学，他仍拿出大量时间，和学生一起重新修改论文。2011年，裴旭的博士论文也不负众望获评全国优秀博士学位论文。

于靖军参与指导青教赛

而对于不同的学生，于靖军也会因材施教。

一名课程作品并不算最出彩的2016级本科生，却让他一直记得。

2020年毕业季，因为疫情，学生没能返校。老师们帮毕业生整理宿舍物品时，于靖军拉开他的抽屉，发现里面放着锤子和各种机械工具。

这个小小的细节，让他一下子想起了学生平时表现出的动手热情。后来，有科研团队需要一名有机械背景、动手能力强的学生参与研究，于靖军很快想到了他，并把他推荐过去。

几年以后，这名学生已经在海外继续深造。他回国探亲，又来到于靖军办公室，和老师聊起接下来的研究打算。

那门《机械原理》早已结课。

师生之间的交流，却没有随着课程结束。

于靖军与学生合影

在于靖军看来，学生本来就不应该被同一把尺子衡量。有人善于思考，有人动手能力突出，也有人需要多一点时间，才能发现自己真正愿意投入的方向。在其中，老师要做的，便是尽可能看见这种不同。

而这种“从游”，也发生在教师之间。

2004年刚刚留校时，于靖军第一次面对一两百人的大课堂，也会紧张。郭卫东教授先上课，他就在下面听，记下怎样组织课堂、怎样讲清知识点，再回去慢慢消化。这样的过程持续了几轮，他才逐渐形成自己的教学方式。

二十多年过去，当年坐在台下听课的青年教师，也开始带着更年轻的老师往前走。

团队里的青年教师要先完整听课、做助教，再承担部分教学，最后独立走上讲台。老教师积累下来的课件、视频和课程资源，也会向团队成员开放。

在于靖军看来，一个教学团队真正能够不断往前走，靠的从来不只是某一个人讲得好，而是经验愿意传、资源愿意共享，年轻教师也能在一次次听课、备课和磨课中慢慢成长。

而他自己，同样没有停止学习。

年过五十，于靖军又完整听了一遍国家级教学名师王琪的课程。探究式教学给了他新的启发，他重新调整自己的课件和教学设计，把航天员出舱、空间站机械臂等最新内容带进课堂，再和课程知识一点一点连起来。

教师技能培训工作坊现场照片

于靖军说：“我五十多岁了，完整听完别人的一门课，对我还是很有帮助。后来再回到自己的课堂，就会想哪些地方还能重新设计。老师其实都有这个能力，关键还是愿不愿意花时间。你在课件上、在教学设计上真正用点心，学生是能感受到的。有时候，学生给你的反馈就是那一阵掌声。”

如今，人工智能、智慧课程、数字教材正在改变学生获取知识的方式。于靖军也在主动尝试新的技术。他参与智慧课程建设，推进数字教材和智能体应用，希望借助技术让一些基础知识学得更方便、更高效。

对于真实课堂，于靖军仍然十分看重。他认为AI可以帮助学生更快地获得很多知识，但老师的作用不会因此消失。老师自身的科研经历、对一个问题理解的深度，都会影响他怎样把这个知识点真正讲透。

于靖军说：“我觉得学生未来的竞争力，也不会只是掌握一种技能，很重要的一点是深度认知能力。还有一点，光有思考能力还不够，你想完以后，最后能不能把它干成。很多复杂工程都不是一个人能完成的，还要学会和别人一起合作，把事情真正做好。”

于靖军作为教书育人类获奖教师代表接受表彰

工程之学，贵在知行合一。未来，于靖军将继续立足三尺讲台，将科研资源转化为育人养分，在动手实践中启发学生思考，在言传身教中践行从游育人的理念，持续为工程人才培养注入活力。

（素材来源：机械工程及自动化学院 采写：王子赫）

（审核：从保强）

编辑：贾爱平